Турбогенератор аппаратуры для исследования скважин в процессе бурения

 

Изобретение относится к области бурения и может быть использовано для питания электрической схемы скважинного прибора в процессе бурения. Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности работы. Турбогенератор установлен в буровой трубе, сопрягаемой через переводник с другой буровой трубой, снабженной фильтром для промывочной жидкости. Турбогенератор содержит корпус с отверстиями для прохода жидкости через гидротурбину, узел опоры вала гидротурбины и электромашинный генератор, а также регулятор расхода промывочной жидкости, проходящей через гидротурбину, включающий седло с отверстиями вне турбогенератора. Отверстия седла регулятора расхода снабжены дроссельными вставками и обеспечены герметизирующими пробками в количестве, необходимом для перекрытия всех отверстий. Величина диаметра отверстий седла превышает величину диаметра отверстий фильтра в буровой трубе. Дроссельные вставки выполнены из сверхтвердого материала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предложение относится к области промысловой геофизики и предназначено для исследования скважин в процессе бурения, в частности, для питания электрической схемы скважинного прибора.

Известен турбогенератор, содержащий гидротурбину, электромашинный генератор, находящийся в маслонаполненном защитном корпусе, опоры и скользящее уплотнение вала турбины, выполненное из двух манжет, установленных кромками друг к другу и разделенных распорной втулкой, обратный клапан, установленный между манжетами. Для создания избыточного давления при заправке масла в корпусе установлен впускной клапан и компенсатор давления (а. с. СССР №321617, приоритет 29.06.1970, МКИ Е 21 В 47/00).

В данной конструкции несколько увеличивается ресурс работы генератора, однако недостатки, связанные с чрезмерным износом гидротурбины, невозможностью сохранения электрических характеристик генератора независимо от расхода бурового раствора, остаются.

Известен также турбогенератор для аппаратуры каротажа в процессе бурения (Разработка методики и аппаратуры каротажа в процессе бурения для системы АГИС: Отчет/ ВНИИГИС: руководитель Рапин В.А. - Октябрьский, 1979 - ГР 77013464, С. 74-76). Турбогенератор содержит гидротурбину с подшипниковым узлом, электромашинный генератор, находящиеся в маслонаполненном корпусе, уплотнительные элементы, поршневой компенсатор давления, через который скважинное давление передается внутрь генератора. Температурное расширение масла и изменение давления внутри корпуса генератора в процессе спускоподъемных операций компенсируется подпружиненным поршнем.

Турбогенератор имеет те же недостатки, которые связаны с невозможностью регулирования потока бурового раствора, проходящего через турбинный узел генератора.

Наиболее близким по технической сущности является турбогенератор аппаратуры для исследования скважин в процессе бурения (патент РФ №2109940, приоритет 27.04.1998, МКИ Е 21 В 47/00).

Турбогенератор содержит корпус с отверстиями для прохода промывочной жидкости через турбогенератор, гидротурбину, узел ее опоры, электромашинный генератор. Над турбогенератором в специальном переводнике установлен регулятор расхода промывочной жидкости (бурового раствора), проходящей через гидротурбину, который выполнен в виде седла с отверстиями для прохода жидкости вне турбогенератора, перекрытыми подпружиненным клапаном.

Такое выполнение регулятора расхода промывочной жидкости позволяет при возникновении перепада давления в гидротурбине разделять поток жидкости путем перемещения подпружиненного клапана, и таким образом, на гидротурбине устанавливается постоянный перепад давления. В процессе закрытия и открытия отверстий седла, поток абразивной промывочной жидкости воздействует на края этих отверстий, кромки которых изнашиваются, в результате чего клапан не плотно прилегает к седлу, тем самым нарушается герметичность клапана, что приводит к отказу телесистемы. Кроме того, находящиеся в промывочной жидкости посторонние частицы (кусочки резины, металлическая стружка, волокнистые структуры и т.д.) засоряют и перекрывают отверстия фильтра гидротурбины. Практически это приводит к тому, что весь поток жидкости проходит мимо гидротурбины, через клапан, и турбогенератор перестает выполнять свои функции.

Предлагаемая конструкция решает задачу надежности перекрытия отверстий седла регулятора расхода, а также исключает засорение рабочих отверстий фильтра регулятора, что в конечном итоге повышает эксплуатационную надежность работы турбогенератора.

Поставленная задача решается тем, что в турбогенераторе, установленном в буровой трубе, сопрягаемой через переводник с другой буровой трубой, снабженной фильтром для промывочной жидкости, и содержащем корпус с отверстиями для прохода жидкости через гидротурбину, узел опоры вала гидротурбины и электромашинный генератор, а также установленный в переводнике над турбогенератором регулятор расхода промывочной жидкости, проходящей через гидротурбину, и включающий седло с отверстиями вне турбогенератора, отверстия седла регулятора расхода снабжены дросселирующими вставками и обеспечены герметизирующими пробками в количестве, необходимом для перекрытия всех отверстий, причем величина диаметра отверстия превышает величину диаметра отверстия фильтра. Дросселирующие вставки выполнены из сверхтвердого материала.

На фиг.1 представлено седло клапана с дроссельными вставками в сборе с турбогенератором, установленным в буровой трубе с фильтром, гидротурбиной и фильтром промывочной жидкости в переходнике.

На фиг.2, 3 представлено седло клапана с отверстиями и с установленной герметизирующей пробкой.

Турбогенератор установлен в буровой трубе 1, сопрягаемой через переводник 2 с другой буровой трубой 3, снабженной фильтром 4 для промывочной жидкости, содержит узел регулирования расхода промывочной жидкости - I и состоит из узла гидротурбины II, узла опоры вала гидротурбины III, узла бесконтактной передачи вращения IV и электромашинного генератора V.

Узел регулирования расхода, установленный в переводнике включает отверстие “А” в фильтре 5 для прохода промывочной жидкости через гидротурбину II, седло 6. В отверстиях “В” седла 6 размещены дросселирующие вставки (могут быть переменного сечения, например в виде сопел) из сверхтвердого материала, причем величина диаметра отверстий седла больше величины диаметра отверстий фильтра 4. Регулятор расхода обеспечивается герметизирующими пробками 7 в количестве, необходимом для перекрытия всех отверстий седла.

Устройство работает следующим образом. Перед спуском турбогенератора в скважину на устье определяется производительность бурового насоса, определяется вязкость промывочной жидкости и, в зависимости от этих параметров, рассчитывается расход промывочной жидкости, необходимый для работы гидротурбины.

Регулирование необходимого расхода жидкости, проходящей через гидротурбину, осуществляют перекрытием герметизирующими пробками отверстий седла клапана, оставляя их открытыми от нуля до нескольких штук.

При этом отверстия, имеющие дроссельную форму (переменного сечения) свободно пропускают все посторонние включения промывочной жидкости, и фильтр гидротурбины не засоряется.

Формула изобретения

1. Турбогенератор аппаратуры для исследования скважин в процессе бурения, установленный в буровой трубе, сопрягаемой через переводник с другой буровой трубой, снабженной фильтром для промывочной жидкости, и содержащий корпус с отверстиями для прохода жидкости через гидротурбину, узел опоры вала гидротурбины и электромашинный генератор, а также регулятор расхода промывочной жидкости, проходящей через гидротурбину, включающий седло с отверстиями вне турбогенератора, отличающийся тем, что отверстия седла регулятора расхода снабжены дроссельными вставками и обеспечены герметизирующими пробками в количестве, необходимом для перекрытия всех отверстий, причем величина диаметра отверстий седла превышает величину диаметра отверстий фильтра в буровой трубе.

2. Турбогенератор по п.1, отличающийся тем, что дроссельные вставки выполнены из сверхтвердого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3