Источник питания скважинной аппаратуры

Изобретение относится к области электротехники, преимущественно при проектировании источников электрической энергии, предназначенных для питания скважинного прибора забойной телеметрической системы в процессе бурения. Техническим результатом изобретения является повышение мощности, надежности и ресурса работы источника питания. Для чего в источнике питания скважинной аппаратуры, содержащем корпус, в котором установлены в несколько рядов элементы питания, функцию корпуса выполняют наружная и внутренняя трубы, входящие в состав буровой колонны, при этом по внутренней трубе проходит буровой раствор. Элементы питания установлены в кольцевой полости, образованной трубами и закрытой с двух сторон крышками, которые неподвижно закреплены на внутренней трубе. Нижняя крышка выполнена с отверстиями для прохождения бурового раствора и с разъемом для электрического соединения источника питания со скважинной аппаратурой. На наружной трубе неподвижно установлены перегородки, разделяющие элементы питания и предотвращающие их осевое смещение, причем их наружный диаметр меньше внутреннего диаметра трубы. В перегородках выполнены пазы или отверстия для размещения соединительных проводов. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области электромашиностроения и применимо преимущественно при проектировании источников для питания скважинного прибора забойной телеметрической системы.

Известна электрическая машина по а.с. СССР №1297183, МПК⁴ Н02K 21/12, содержащая внешний ротор с постоянными магнитами и внутренний статор с электрообмоткой. Этот двигатель воздушного охлаждения и имеет малоэффективную систему смазки подшипников.

Известна электрическая машина по патенту РФ №2061992, МПК⁶ Н02K 15/00, содержащая ротор, статор, подшипники и уплотнительные устройства. Полость между статором и ротором заполнена смазывающей жидкостью. Гибкая диафрагма, установленная в емкости, заполненной смазывающей жидкостью и сообщающейся с маслозаполненной полостью, выполняет роль компенсатора при незначительных изменениях давления и температуры.

Недостатком этой электрической машины является то, что она приспособлена для работы в естественных условиях окружающей среды при атмосферном давлении и незначительном диапазоне изменения температур. Например, электрическая машина не работоспособна при давлении окружающей среды в сотни атмосфер, особенно, если эта среда жидкая и содержит абразивные частицы, воду, поверхостно-активные вещества (ПАВ). Жидкость, содержащая абразивные частицы, воду, ПАВ и т.д. может проникнуть через уплотнительные устройства в обмотку статора, что приведет к короткому замыканию обмотки.

Известен автономный турбинный (электрогенератор), предназначенный для питания электрической энергией телеметрической системы, содержащий гидротурбину, приводимую в движение потоком промывочной жидкости, маслозаполненный статор, залитый эпоксидным компаундом, и ротор генератора переменного тока на постоянных магнитах, расположенных на одном валу с гидротурбиной (Молчанов А.А., Сираев А.Х. «Скважинные автономные системы с магнитной регистрацией», Недра, 1979 г, с.102-103), прототип.

Недостатком этого генератора является то, что при значительных изменениях температуры и давления окружающей среды, внутреннего перегрева обмотки при значительных токовых нагрузках, из-за малой теплопроводности эпоксидных и иных резиноподобных компаундов, воздействия на них ПАВ и нефти и пр. включений, компаунды растрескиваются или разрушаются, что со временем приводит к потере диэлектрических и механических свойств компаундов и короткому замыканию обмоток.

Известен автономный источник питания по св. РФ на полезную модель №22182, который содержит корпус и расположенные в 6 рядов элементы питания. Корпус установлен в бурильной трубе с зазором для прохода бурового раствора.

Недостатки: малая мощность источника из-за неэффективного использования объема, большой вес из-за наличия корпуса, на который воздействует большое давление до 60 МПа. Низкая надежность из-за отсутствия амортизации при ударах и из-за возможности окружного проворота элементов внутри корпуса и нарушения контакта.

Задачей создания изобретения является повышение мощности, надежности и ресурса работы источника питания.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что в источнике питания скважинной аппаратуры, содержащем корпус, в котором установлены в несколько рядов элементы питания, функции корпуса выполняет наружная труба, входящая в состав буровой колонны, а в центральной части источника питания установлена внутренняя труба для прохождения бурового раствора, причем элементы питания установлены в кольцевой полости, образованной трубами и закрытой с двух сторон крышками. Крышки неподвижно закреплены на внутренней трубе. Нижняя крышка выполнена с отверстиями для прохождения бурового раствора и с разъемом для электрического соединения источника питания со скважинной аппаратурой. На дополнительной трубе неподвижно установлены перегородки, разделяющие элементы питания и предотвращающие их осевое смещение, причем их наружный диаметр меньше внутреннего диаметра трубы. В перегородках выполнены пазы или отверстия для размещения соединительных проводов. Между перегородками и элементами питания установлены амортизаторы. Между рядами элементов питания установлены стержни, предотвращающие смещение элементов в окружном направлении. Нижняя крышка упирается в кольцевой выступ, выполненный внутри наружной трубы, а в верхнюю крышку через резиновое кольцо, компенсирующее погрешности изготовления отдельных деталей упирается переводник. Нижняя крышка выполнена с пазом, а в корпусе неподвижно установлена втулка с выступом, предотвращающим окружное смещение нижней крышки.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг.1 и 2, где:

на фиг.1 приведена конструкция источника питания,

на фиг.2 приведен разрез по А-А.

Источник питания скважинной аппаратуры содержит корпус 1, функции которого выполняет бурильная труба, входящая в состав колонны бурильных или обсадных труб. В корпусе 1 установлены в несколько рядов элементы питания 2. В центральной части источника питания установлена внутренняя труба 3 для прохождения бурового раствора, причем элементы питания 2 установлены в кольцевой полости «Б», образованной трубами 1 и 3 и закрытой с двух сторон крышками 4 и 5. Крышки 4 и 5 неподвижно закреплены на внутренней трубе 3. Нижняя крышка 5 выполнена с отверстиями «В» для прохождения бурового раствора и с разъемом 6 для электрического соединения источника питания со скважинной аппаратурой. На внутренней трубе 3 неподвижно установлены перегородки 7, разделяющие элементы питания 2 и предотвращающие их осевое смещение, причем их наружный диаметр меньше внутреннего диаметра корпуса 1. В перегородках выполнены пазы или отверстия «Г» для размещения соединительных проводов 8. Между перегородками 7 и элементами питания 2 установлены амортизаторы 9. Между рядами элементов питания 2 установлены стержни 10, предотвращающие смещение элементов 2 в окружном направлении. Нижняя крышка 5 выполнена с пазом «Е» и упирается в торец «Д» втулки 11, а в верхнюю крышку 4 через резиновое кольцо 12, компенсирующее погрешности изготовления отдельных деталей, упирается переводник 13, что предотвращает ее осевое смещение.

При работе буровой раствор проходит по внутренней трубе 3.

Электрическая энергия по соединительным проводам 8 поступает к скважинной аппаратуре (скважинная аппаратура на фиг.1 не показана.) При ударных нагрузках амортизаторы 9 воспринимают удар вышестоящих элементов 2. Перегородки 7 не позволяют многократно увеличиться ударным осевым нагрузкам от смещения всех элементов в ряду в осевом направлении. Стержни 10 предотвращают поворот элементов 2 относительно оси устройства в окружном направлении, что может привести к нарушению электрического контакта.

Применение изобретения позволило:

1) значительно повысить надежность и ресурс источника питания за счет размещения большего количества элементов питания;

2) уменьшить его вес из-за отказа от корпуса, функции которого выполняет труба, входящая в состав бурильной колонны;

3) обеспечить амортизацию элементов при ударных нагрузках;

4) исключить поворот элементов в корпусе;

5) исключить попадание бурового раствора внутрь;

6) уменьшить затраты на обслуживание и ремонт.

1. Источник питания скважинной аппаратуры, содержащий корпус, в котором установлены в несколько рядов элементы питания с амортизаторами, отличающийся тем, что элементы питания установлены в кольцевой полости, образованной наружной трубой, входящей в состав буровой колонны, и внутренней трубой для прохождения бурового раствора, закрытой с двух сторон крышками, которые неподвижно закреплены на внутренней трубе, на которой неподвижно установлены перегородки, разделяющие элементы питания и предотвращающие их осевое смещение, в перегородках выполнены пазы или отверстия для размещения соединительных проводов, между перегородками и элементами питания установлены амортизаторы, а между рядами элементов питания установлены стержни, предотвращающие смещение элементов питания в окружном направлении, при этом нижняя крышка выполнена с отверстиями для прохождения бурового раствора, с разъемом для электрического соединения источника питания со скважинной аппаратурой и снабжена пазом, который упирается в торец втулки с выступом, установленной в корпусе, а верхняя крышка через резиновое кольцо упирается в переводник.

2. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что наружный диаметр перегородок меньше внутреннего диаметра корпуса.

3. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что втулка с выступом предотвращает окружное и осевое смещение нижней крышки.

4. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что верхняя крышка через резиновое кольцо компенсирует погрешности изготовления отдельных деталей.

5. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что переводник предотвращает осевое смещение верхней крышки.