Устьевое устройство ликвидации прихватов

 

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации месторождений при ремонте. Устьевое устройство ликвидации прихватов содержит линейный импульсный двигатель, емкостный накопитель электрической энергии и блок разряда емкостного накопителя. Линейный импульсный двигатель снабжен многополюсными обмотками якоря и реактора. Емкостный накопитель выполнен в виде ряда ветвей параллельно соединенных электролитических конденсаторов и электрически связан с источником питания. Подключение емкостного накопителя к источнику питания осуществлено посредством ряда диодно-тиристорных коммутаторов, связанных по отдельности входами с выводами источника питания, а выходами - с отдельными ветвями электролитических конденсаторов емкостного накопителя. Каждая ветвь накопителя шунтирована диодом, помещенным анодом к отрицательному выводу ветви, а катодом - к ее положительному выводу. Свободный вывод обмотки реактора подключен к положительному выводу ветви емкостного накопителя, а свободный вывод обмотки якоря - к отрицательному выводу ветви. Блок разряда емкостного накопителя помещен между не подключенными к обмоткам двигателя отрицательным выводом одной ветви и положительным выводом другой ветви емкостного накопителя. Техническим результатом является повышение надежности емкостного накопителя за счет снижения переполюсовки электролитических конденсаторов и обеспечения одинакового напряжения их заряда и перезаряда. 1 ил.

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации месторождений и может использоваться в бурении, при ремонте и демонтаже скважин.

Известно устьевое устройство ликвидации прихватов, содержащее линейный импульсный двигатель, снабженный многополюсньми обмотками якоря и реактора, подключенный к нему емкостной накопитель электрической энергии, выполненный в виде параллельных цепей электролитических конденсаторов и связанный с источником питания, и блок разряда емкостного накопителя [1].

Разрядный блок известного устройства представляет собой инверторный мост тиристорного типа, причем обмотка реактора помещена в отдельной ветви моста, Недостатками данного устройства являются значительные затраты энергии и низкая надежность конденсаторного накопителя, что связано с перезарядом конденсаторов высоким обратным напряжением в результате их разряда на обмотки линейного импульсного двигателя.

Эти недостатки устранены в предлагаемом устройстве ликвидации прихватов, содержащем линейный импульсный двигатель, снабженный многополюсными обмотками якоря и реактора, емкостной накопитель электрической энергии, выполненный в виде ряда ветвей электролитических конденсаторов и связанный с источником питания, и блок разряда емкостного накопителя, за счет того, что подключение емкостного накопителя осуществлено посредством ряда диодно-тиристорных коммутаторов, связанных по отдельности входами с отдельными выводами источника питания, а выходами - с отдельными ветвями электролитических конденсаторов емкостного накопителя, каждая отдельная ветвь накопителя шунтирована диодом, помещенным анодом к отрицательному выводу ветви, а катодом - к ее положительному выводу, свободный вывод обмотки реактора подключен к положительному выводу ветви, а свободный вывод обмотки якоря - к отрицательному выводу ветви емкостного накопителя, причем блок разряда помещен между не подключенными к обмоткам двигателя отрицательным выводом одной ветви и положительным выводом другой ветви емкостного накопителя энергии.

Такое выполнение устройства позволяет уменьшить напряжение переполюсовки электролитических конденсаторов в емкостном накопителе, обеспечить одинаковое напряжение заряда ветвей емкостного накопителя и, таким образом, высокую степень надежности и долговечности электролитических конденсаторов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит автономный источник электропитания, включающий трехфазный генератор (не показан) и трансформатор 1, служащий для преобразования трехфазного тока в однофазный, емкостной накопитель, выполненный в виде отдельных ветвей из параллельно соединенных электролитических конденсаторов соответственно 2 и 3, тиристорно-диодный блок заряда 4 с тиристором 4.1 и диодом 4.2 для ветви 2 и с тиристором 4.3 и диодом 4.4 для ветви 3 накопителя, диоды 5 с токоограничивающими резисторами 6, подключенные параллельно ветвям 2 и 3 накопителя катодом к положительному выводу ветвей, расположенный между положительным выводом ветви 3 и отрицательным выводом ветви 2 накопителя блок разряда, выполненный в виде тиристора 7, а также линейный импульсный двигатель, содержащий обмотку 8 реактора, помещенную в инертную массу 9, и обмотку 10 якоря, выполненную на его корпусе резьбовой муфтой 11 для механического соединения с верхним торцом колонны бурильных с труб (не показана). Обмотки якоря и реактора соединены последовательно, свободный вывод обмотки 8 реактора подключен к положительному выводу ветви 2, а свободный вывод обмотки 10 якоря - к отрицательному выводу ветви 3 емкостного накопителя.

Устройство работает следующим образом: Напряжение обмоток трехфазного генератора поступает через трансформатор 1 на блок заряда. При этом во время положительного полупериода на вторичной обмотке трансформатора 1 и подачи сигнала управления от постороннего источника на управляющие входы тиристоров 4.1 и 4.3 блока заряда 4 ток подается через тиристор 4.1 и диод 4.2 на ветвь 2 конденсаторного накопителя, а во время отрицательного полупериода - через диод 4.4 и тиристор 4.3 на ветвь 3 конденсаторного накопителя. Тиристор 7 блока разряда закрыт, накопитель заряжается до двойного амплитудного напряжения источника питания, тиристоры 4.1 и 4.3 блока заряда закрываются. При подаче от постороннего источника сигнала на управляющий вход тиристора 7 последний открывается и начинается последовательный разряд ветвей 2 и 3 накопителя на обмотки 8 и 10 линейного импульсного двигателя. Взаимодействие обмотки 8 реактора и обмотки 10 якоря под воздействием тока разряда создает силовой импульс, который передается от якоря через резьбовую муфту 11 на колонну бурильных труб, а обратная реакция гасится инертной массой 9. После того, как по мере разряда напряжение накопителя станет равным нулю, откроются диоды 5, помещенные параллельно ветвям 2 и 3 из электролитических конденсаторов емкостного накопителя. В результате основная часть тока, связанного с накоплением электрической энергии в обмотках 8 реактора и 10 якоря, проходит, минуя ветви 2 и 3 накопителя, что облегчает токовый и тепловой режим работы конденсаторов, обеспечивая их перезаряд отрицательным напряжением в пределах 3-5% от напряжения заряда этих конденсаторов, что допустимо для электролитических конденсаторов и в то же время достаточно для закрывания тиристора 7 блока разряда, учитывая тот факт, что при данном размещении тиристора 7 на нем обеспечивается двойное отрицательное напряжение по отношению к напряжениям на диодах 5, подключенных параллельно ветвям 2 и 3, в связи с чем сбрасывание отрицательного напряжения на этих ветвях через диоды 5 происходит при закрытом тиристоре 7. Теперь устройство готово для осуществления повторного цикла.

Таким образом, обеспечивается минимальное отрицательное напряжение перезаряда накопителя и минимальное его время.

Источники информации 1. RU 2055151 C1, 27.02.1996.

Формула изобретения

Устьевое устройство ликвидации прихватов, содержащее линейный импульсный двигатель, снабженный многополюсными обмотками якоря и реактора, емкостный накопитель электрической энергии, выполненный в виде ряда ветвей параллельно соединенных электролитических конденсаторов и подключенный к источнику питания, и блок разряда емкостного накопителя, отличающееся тем, что подключение емкостного накопителя к источнику питания осуществлено посредством ряда диодно-тиристорных коммутаторов, связанных по отдельности входами с выводами источника питания, а выходами с отдельными ветвями электролитических конденсаторов емкостного накопителя, каждая ветвь накопителя шунтирована диодом, помещенным анодом к отрицательному выводу ветви, а катодом к ее положительному выводу, свободный вывод обмотки реактора подключен к положительному выводу ветви, а свободный вывод обмотки якоря - к отрицательному выводу ветви емкостного накопителя, причем блок разряда емкостного накопителя помещен между не подключенными к обмоткам двигателя отрицательным выводом одной ветви и положительным выводом другой ветви емкостного накопителя энергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1