Генератор для питания скважинного прибора

Изобретение относится к области электромашиностроения и применимо преимущественно при проектировании генераторов, предназначенных для питания скважинного прибора забойной телеметрической системы в процессе бурения. Генератор для питания скважинного прибора содержит внутренний статор и ротор с турбиной, установленной в его передней части и имеющей корпус и установленные на нем лопатки, имеющие винтовую форму с прямоугольным или трапецеидальным профилем поперечного сечения. Лопатки выполнены с возможностью изменения угла подъема лопатки в зависимости от режима промывки скважины буровым раствором. Лопатки могут быть выполнены из упругого материала и могут быть выполнены из двух частей, одна из которых жестко соединена с корпусом турбины, а другая свободная часть имеет возможность изгиба в поперечной плоскости. Кроме того, лопатки могут иметь переменную жесткость поперечного сечения, могут быть выполнены с изменяющейся высотой профиля поперечного сечения, а свободные части лопаток могут быть соединены с кольцом. На корпусе турбины может быть выполнен ограничитель поворота лопаток при максимальном расходе бурового раствора. Техническим результатом является повышение надежности работы устройства при большом диапазоне изменения расхода бурового раствора через турбину генератора. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

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

Известна электрическая машина по А.С. СССР №1297183, МПК 4 Н 02 К 21/12, содержащая внешний ротор с постоянными магнитами и внутренний статор с электрообмоткой. Этот двигатель воздушного охлаждения имеет малоэффективную систему смазки подшипников.

Известна электрическая машина по патенту РФ №2061992, МПК 6 Н 02 К 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 изменения давления и температуры.

Недостатком этой электрический 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. Жидкость, содержащая абразивные частицы, может проникнуть в полость подшипников, что приведет к их быстрому износу.

Известен электрогенератор для питания скважинного прибора забойной телеметрической системы по пат. РФ на изобретение №2173925 (прототип). Этот генератор содержит внутренний статор и ротор с турбиной конической формы, установленной в его передней части и имеющей корпус и лопатки, установленные под углом к оси турбины.

Задачей создания изобретения является повышение надежности работы устройства при большом диапазоне изменения расхода бурового раствора.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что генератор для питания скважинного прибора, содержащий внутренний статор и ротор с одной или несколькими турбинами, каждая из которых имеет корпус и установленные на нем лопатки винтовой формы с прямоугольным или трапецеидальным профилем поперечного сечения, имеет лопатки, выполненные с возможностью изменения угла подъема лопатки в зависимости от режима промывки скважины буровым раствором. Лопатки выполнены из упругого материала. Лопатки выполнены из двух частей, одна из которых жестко соединена с корпусом турбины, а другая свободная часть имеет возможность изгиба в поперечной плоскости. Лопатки имеют переменную жесткость поперечного сечения. Лопатки выполнены с изменяющейся высотой профиля поперечного сечения. Свободные концы лопаток соединены с кольцом. На корпусе турбины выполнен ограничитель поворота лопаток.

Предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем. Новизна подтверждается патентными исследованиями. Изобретательский уровень подтверждается тем, что взаимодействие между собой всей совокупности существенных признаков позволило получить новый эффект: стабильное число оборотов генератора в широком диапазоне изменения расхода промывочной жидкости.

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

на фиг.1 приведен чертеж генератора с переменным углом подъема турбины,

на фиг.2 приведен чертеж генератора с кольцом.

Генератор (фиг.1) содержит внутренний статор 1, наружный ротор 2, в передней части которого установлена турбина 3, выполненная в виде корпуса 4 с лопатками 5, выполненными под углом к оси турбины 3. Лопатки 5 состоят из двух частей: закрепленной 6 и свободной 7. Обе части 6 и 7 выполнены заодно. Закрепленная часть 6 каждой лопатки 5 жестко соединена с корпусом 4, а другая свободная не закреплена или соединена с кольцом 8 (фиг.2), установленным на корпусе 4 с возможностью свободного проворота. На наружном роторе 2 может быть установлен ограничитель 9.

При работе генератора, установленного в составе компоновки колонны бурильных труб, через турбину 3 проходит буровой раствор. С увеличением расхода и давления бурового раствора части лопаток 5 изгибаются в поперечной плоскости, увеличивая проходное сечение между лопатками. В результате генератор работает в стабильном режиме в широком диапазоне расходов бурового раствора. Ограничитель 9 ограничивает угол разворота лопаток при максимальных режимах промывки скважины буровым раствором.

Применение изобретения позволило стабилизировать работу генератора в широком диапазоне расхода бурового раствора, что необходимо для безопасной эксплуатации скважинного прибора. Изменение профиля лопаток 5 при изменении расхода бурового раствора предотвращает раскрутку генератора до максимальных оборотов и чрезмерное повышение напряжения на его выходных клеммах.

1. Генератор для питания скважинного прибора, содержащий внутренний статор и ротор с одной или несколькими турбинами, каждая из которых имеет корпус и установленные на нем лопатки винтовой формы с прямоугольным или трапецеидальным профилем поперечного сечения, отличающийся тем, что лопатки выполнены с возможностью изменения угла подъема лопатки в зависимости от режима промывки скважины буровым раствором.

2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что лопатки выполнены из упругого материала.

3. Генератор по п.2, отличающийся тем, что лопатки выполнены из двух частей, одна из которых жестко соединена с корпусом турбины, а другая свободная часть имеет возможность изгиба в поперечной плоскости.

4. Генератор по п.3, отличающийся тем, что лопатки имеют переменную жесткость поперечного сечения.

5. Генератор по п.3 или 4, отличающийся тем, что лопатки выполнены с изменяющейся высотой профиля поперечного сечения.

6. Генератор по п.5, отличающийся тем, что свободные части лопаток соединены с кольцом.

7. Генератор по п.6, отличающийся тем, что на корпусе турбины выполнен ограничитель поворота лопаток.