RU2310070C2 - Telemetering system power supply generator - Google Patents
Telemetering system power supply generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310070C2 RU2310070C2 RU2005139250/03A RU2005139250A RU2310070C2 RU 2310070 C2 RU2310070 C2 RU 2310070C2 RU 2005139250/03 A RU2005139250/03 A RU 2005139250/03A RU 2005139250 A RU2005139250 A RU 2005139250A RU 2310070 C2 RU2310070 C2 RU 2310070C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- ring
- mechanical seal
- power generator
- lower cowl
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Support Of The Bearing (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к генераторам, которые предназначены для питания скважинных геофизических приборов в процессе бурения.The invention relates to the drilling of oil and gas wells, and in particular to generators that are designed to power downhole geophysical instruments during drilling.
Известен генератор переменного тока для питания автономных забойных геофизических и навигационных комплексов, патент РФ №2170348. Генератор содержит герметичный статор, установленный на неподвижном полом валу, ротор, установленный на подшипниках, закрепленных на неподвижном полом валу. Внутренняя полость генератора защищена уплотняющим устройством. Генератор выполнен в виде внешнего корпуса, с внешней стороны которого установлены рабочие лопатки турбины, а с внутренней стороны установлены постоянные магниты. На валу установлены электрические разъемы. Одно из уплотняющих устройств снабжено пружиной и установлено с возможностью осевого перемещения для обеспечения компенсации давления и температурного расширения смазывающей жидкости, находящейся в подшипниковых узлах и в зазоре между ротором и статором, при этом электрические разъемы расположены с двух сторон вала, а рабочие лопатки установлены по краям корпуса. Герметичный статор выполнен в монолите из неэлектропроводного и немагнитного материала, например стеклопластика. Недостатками генератора являются: малый объем компенсатора давления, вызванный наличием центральной оси, что снижает объем компенсатора вдвое при той же длине, поршень кольцевой формы, требующий уплотнения по периметру большей протяженности, отсутствие регулировки усилия уплотнения между подвижными и неподвижными деталями генератора.Known alternator for power autonomous downhole geophysical and navigation systems, RF patent No. 2170348. The generator contains a sealed stator mounted on a fixed hollow shaft, a rotor mounted on bearings mounted on a fixed hollow shaft. The internal cavity of the generator is protected by a sealing device. The generator is made in the form of an external casing, on the outside of which turbine rotor blades are installed, and permanent magnets are installed on the inside. Electrical connectors are installed on the shaft. One of the sealing devices is equipped with a spring and installed with the possibility of axial movement to provide pressure compensation and thermal expansion of the lubricating fluid located in the bearing assemblies and in the gap between the rotor and stator, while the electrical connectors are located on both sides of the shaft, and the working blades are installed at the edges corps. The sealed stator is made in a monolith of non-conductive and non-magnetic material, such as fiberglass. The disadvantages of the generator are: a small volume of the pressure compensator caused by the presence of a central axis, which reduces the volume of the compensator by half for the same length, an annular piston that requires compaction along the perimeter of a greater length, lack of adjustment of the sealing force between the moving and stationary parts of the generator.
Известен электрогенератор, патент РФ №2243370, который содержит устройство для его крепления, внешний ротор с турбиной, установленный через подшипник на оси, заодно с которой выполнен внутренний статор. Внешний ротор и внутренний статор образуют полость, в которой с возможностью осевого перемещения установлен компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости, выполненный в виде поршня, уплотненного по ротору и оси. Поршень уплотнен по оси резиновой армированной манжетой, установленной внутри компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости, с возможностью осевого перемещения вместе с поршнем. На оси, в интервале перемещения поршня, установлена съемная втулка. Съемная втулка зафиксирована от поворота. Рядом с резиновой армированной манжетой установлена дополнительная резиновая армированная манжета, при этом эластичные элементы обеих манжет обращены в противоположные стороны с образованием между ними полости. Полость между резиновыми армированными манжетами заполнена консистентной смазкой.Known electric generator, RF patent No. 2243370, which contains a device for mounting it, an external rotor with a turbine mounted through a bearing on an axis, along with which an internal stator is made. The external rotor and the internal stator form a cavity in which, with the possibility of axial movement, a compensator for pressure and thermal expansion of the lubricating fluid is installed, made in the form of a piston sealed along the rotor and axis. The piston is axially sealed with a rubber reinforced cuff installed inside the pressure compensator and thermal expansion of the lubricating fluid, with the possibility of axial movement together with the piston. On the axis, in the interval of movement of the piston, a removable sleeve is installed. The removable sleeve is locked against rotation. An additional rubber reinforced cuff is installed next to the rubber reinforced cuff, while the elastic elements of both cuffs are turned in opposite directions with the formation of a cavity between them. The cavity between the rubber reinforced cuffs is filled with grease.
Недостатками генератора являются: низкая эффективность уплотнения оси генератора, вызванная отсутствием регулировки усилия прижима уплотнения, установленного между вращающимся вместе с внешним ротором поршнем и осью генератора, малый объем компенсатора давления, вызванный наличием центральной оси, поршень кольцевой формы, требующий уплотнения по периметру большей протяженности.The disadvantages of the generator are: low efficiency of the sealing of the axis of the generator, due to the lack of adjustment of the pressing force of the seal installed between the piston rotating with the external rotor and the axis of the generator, a small volume of the pressure compensator caused by the presence of a central axis, a ring piston that requires compaction along the perimeter of a greater length.
Известен генератор патент РФ №20541, который содержит торцевое уплотнение, компенсатор температурного расширения смазывающей жидкости, выполненный в виде поршня, на торце которого расположен выдвижной шток-индикатор с нанесенной градуировкой, соответствующей оставшейся и израсходованной смазывающей жидкости. Недостатком генератора является невозможность регулировки торцевого уплотнения без полной разборки генератора, а также протяженные каналы, через которые смазывающая жидкость подается в генератор, что приводит к наличию пузырьков воздуха в закрытых полостях генератора при его заполнении смазкой. При спуске генератора в скважину давление внутри генератора выравнивается с гидростатическим давлением бурового раствора. При высоком давлении пузырьки воздуха растворяются в смазывающей жидкости, после чего компенсатор давления занимает крайнее положение, соответствующее отсутствию смазывающей жидкости в компенсаторе давления. В дальнейшем происходит замещение смазывающей жидкости внутри генератора на буровой раствор и как следствие быстрый износ подшипников.The known generator of the patent of the Russian Federation No. 20541, which contains a mechanical seal, a compensator for the thermal expansion of the lubricating fluid, is made in the form of a piston, at the end of which there is a retractable rod indicator with a graduation applied, corresponding to the remaining and consumed lubricating fluid. The disadvantage of the generator is the inability to adjust the mechanical seal without completely disassembling the generator, as well as the extended channels through which the lubricating fluid is supplied to the generator, which leads to the presence of air bubbles in the closed cavities of the generator when it is filled with grease. When the generator is lowered into the well, the pressure inside the generator is equalized with the hydrostatic pressure of the drilling fluid. At high pressure, air bubbles dissolve in the lubricating fluid, after which the pressure compensator takes the extreme position corresponding to the absence of the lubricating fluid in the pressure compensator. Subsequently, the lubricant is replaced inside the generator by the drilling fluid and, as a result, the bearings wear quickly.
Известна электрическая машина, патент РФ №2173925 (прототип), содержащая устройство для ее крепления, ротор с корпусом, статор, подшипники, уплотняющие устройства и полость между ротором и статором, заполненную смазывающей жидкостью. Уплотняющее устройство размещено со стороны устройства для крепления. Уплотняющее устройство выполнено в виде поршня, установленного с возможностью осевого перемещения и торцевого уплотнения, содержащего два контактных кольца, одно из которых подвижно в осевом направлении, при этом неподвижное в осевом направлении контактное кольцо выполнено заодно с втулкой, по которой перемещается поршень. Поршень подпружинен со стороны устройства для крепления. Один конец втулки установлен внутри центратора, закрепленного в корпусе. Поршень уплотнен относительно корпуса и втулки.Known electric machine, RF patent No. 2173925 (prototype), containing a device for mounting it, a rotor with a housing, a stator, bearings, sealing devices and a cavity between the rotor and the stator filled with lubricating fluid. The sealing device is placed on the side of the mounting device. The sealing device is made in the form of a piston mounted axially movable and an mechanical seal containing two contact rings, one of which is movable in the axial direction, while the axially stationary contact ring is integral with the sleeve along which the piston moves. The piston is spring loaded on the side of the attachment device. One end of the sleeve is mounted inside a centralizer mounted in the housing. The piston is sealed relative to the housing and sleeve.
Недостатком генератора является отсутствие регулировки усилия прижима контактных колец торцевого уплотнения. Усилие прижима определяется только величиной сжатия пружин торцевого уплотнения, которое может меняться в широких пределах, в зависимости от суммарной погрешности, вызванной неточностью изготовления отдельных деталей генератора. Усилие прижима выбирается из условия необходимого удельного давления между контактными кольцами. Если эта величина превышает номинальное удельное давление, то увеличивается пусковой момент генератора и необходимый для этого расход промывочной жидкости. При этом возможно заклинивание ротора и как следствие отказ скважинной аппаратуры телеметрической системы из-за отсутствия электропитания. В случае если удельное давление между контактными кольцами меньше номинала, снижается эффективность уплотнения. В генератор попадает буровой раствор и начинается интенсивный износ подшипников и других деталей генератора, что значительно снижает ресурс его работы. Существенным недостатком является также отсутствие доступа к торцевому уплотнению без практически полной разборки генератора.The disadvantage of the generator is the lack of adjustment of the clamping force of the contact rings of the mechanical seal. The clamping force is determined only by the compression value of the springs of the mechanical seal, which can vary widely, depending on the total error caused by the inaccuracy of the manufacture of individual parts of the generator. The clamping force is selected from the condition of the required specific pressure between the contact rings. If this value exceeds the nominal specific pressure, then the starting torque of the generator and the required flow rate of the flushing fluid increase. In this case, jamming of the rotor and, as a consequence, failure of the downhole equipment of the telemetry system due to lack of power supply is possible. If the specific pressure between the contact rings is less than the nominal value, the sealing efficiency is reduced. Drilling fluid enters the generator and intensive wear of bearings and other parts of the generator begins, which significantly reduces its service life. A significant drawback is the lack of access to the mechanical seal without almost completely disassembling the generator.
Задачами создания изобретения являются: повышение ресурса работы и надежности генератора, ускорение его технического обслуживания, повышение точности регулировки усилия прижима подвижной части торцевого уплотнения к неподвижной, быстрая замена подвижной части торцевого уплотнения без полной разборки генератора, а также увеличение объема компенсатора давления.The objectives of the invention are: increasing the operating life and reliability of the generator, accelerating its maintenance, improving the accuracy of adjusting the clamping force of the moving part of the mechanical seal to the stationary one, quickly replacing the moving part of the mechanical seal without completely disassembling the generator, and also increasing the volume of the pressure compensator.
Решение указанных задач достигнуто за счет того, что генератор питания телеметрической системы содержит турбину, торцевое уплотнение с контактными кольцами, компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости, выполненный в виде подпружиненного поршня, на торце которого расположен шток, с заправочным устройством. Причем компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости входит в ротор генератора и соединяется с вставкой, которая через корпус с установленными в обойме магнитами герметично крепится к нижнему обтекателю. Причем вставка выполнена с концентрическим выступом, ограничивающим с одной стороны перемещение поршня, а с другой передающим осевую нагрузку через подшипники на статор генератора. Внутренняя поверхность нижнего обтекателя выполнена с переходом большего диаметра на меньший. В большем диаметре обтекателя установлен подшипник, а в меньшем установлено торцевое уплотнение. Подвижная часть торцевого уплотнения прижата гайкой через кольцо, регулирующее усилие прижима контактных колец торцевого уплотнения. Гайка зафиксирована на нижнем обтекателе от отворота стопорным кольцом. Между внутренней кольцевой поверхностью обтекателя, образованной переходом с большего диаметра на меньший, и наружным кольцом подшипника установлено кольцо, регулирующее тепловой зазор. Составные части ротора герметично соединены между собой и между их торцами в пазы, расположенные по краям, разогнуты стопорные кольца.The solution of these problems was achieved due to the fact that the power generator of the telemetry system contains a turbine, a mechanical seal with slip rings, a pressure compensator and thermal expansion of the lubricating fluid, made in the form of a spring-loaded piston, on the end of which is a rod, with a filling device. Moreover, the compensator for pressure and thermal expansion of the lubricating fluid enters the rotor of the generator and is connected to the insert, which through the case with magnets installed in the holder is hermetically attached to the lower fairing. Moreover, the insert is made with a concentric protrusion, restricting the movement of the piston on one side and transmitting the axial load through bearings to the generator stator on the other. The inner surface of the lower fairing is made with the transition of a larger diameter to a smaller one. A bearing is installed in the larger diameter of the fairing, and a mechanical seal is installed in the smaller diameter. The movable part of the mechanical seal is pressed with a nut through the ring, which regulates the clamping force of the contact rings of the mechanical seal. The nut is fixed on the lower cowl from the lapel with a circlip. Between the inner annular surface of the fairing, formed by the transition from a larger diameter to a smaller one, and the outer ring of the bearing, a ring regulating the thermal gap is installed. The constituent parts of the rotor are hermetically connected to each other and between their ends in the grooves located at the edges, the retaining rings are unbent.
Предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем, что подтверждается патентными исследованиями и тем, что оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.The proposed technical solution has novelty, industrial applicability and inventive step, which is confirmed by patent research and the fact that it does not explicitly follow from the prior art for a specialist.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1...3, где:The invention is illustrated in figure 1 ... 3, where:
На фиг.1 приведен генератор питания телеметрической системы.Figure 1 shows the power generator of the telemetry system.
На фиг.2 более крупно узел регулировки усилия прижима контактных колец торцевого уплотнения.In Fig.2, a larger unit for adjusting the clamping force of the contact rings of the mechanical seal.
На фиг.3 последовательность установки деталей при регулировке усилия прижима контактных колец торцевого уплотнения.In Fig.3 the sequence of installation of parts when adjusting the clamping force of the contact rings of the mechanical seal.
Генератор питания телеметрической системы фиг.1 содержит турбину 1, торцевое уплотнение 2 с контактными кольцами 3 и 4, компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости 5, выполненный в виде подпружиненного поршня 6, на торце которого расположен шток 7, с заправочным устройством 8. Причем компенсатор давления и температурного расширения смазывающей жидкости 5 входит в ротор 9 и соединяется с вставкой 10, которая через корпус с установленными в обойме 11 магнитами 12 герметично крепится к нижнему обтекателю 13. Причем вставка 10 выполнена с концентрическим выступом 14, ограничивающим с одной стороны перемещение поршня 6, а с другой стороны передающим осевую нагрузку через подшипники 15 на статор генератора 16. Внутренняя поверхность нижнего обтекателя 13 выполнена с переходом большего диаметра на меньший. В большем диаметре обтекателя 13 установлен подшипник 17, а в меньшем установлено торцевое уплотнение 2. Подвижная часть торцевого уплотнения 18 подпружинена пружинами 19 относительно кольца торцевого уплотнения 20, которое прижато гайкой 21 через кольцо 22, регулирующее усилие прижима контактных колец 3 и 4 торцевого уплотнения 2. Гайка 21 зафиксирована на нижнем обтекателе от отворота стопорным кольцом 23. Между внутренней кольцевой поверхностью обтекателя, образованной переходом с большего диаметра на меньший, и наружным кольцом подшипника 17 установлено кольцо 24, регулирующее тепловой зазор L. Составные части ротора герметично соединены между собой и между их торцами в пазы, расположенные по краям, разогнуты стопорные кольца 25.The power generator of the telemetry system of figure 1 contains a turbine 1, a
Устройство работает следующим образом. После сборки генератора выполняют регулировку торцевого уплотнения 2. Для этого измеряется расстояние от торца нижнего обтекателя до контактного кольца 3 неподвижной части торцевого уплотнения 2. Зная длину подвижной части торцевого уплотнения 2 вместе с пружинами 19 и кольцом торцевого уплотнения 20, а также суммарную жесткость пружин, то есть изменение нагрузки при уменьшении длины на один миллиметр, можно, меняя ширину кольца 22, регулировать усилие прижима подвижной части торцевого уплотнения к неподвижной. После установки кольца 22 нужной ширины устанавливают стопорное кольцо 23 и заворачивают гайку 21. Генератор заправляют смазочной жидкостью. За счет объединения компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости 5 с ротором происходит более полное заполнение генератора без образования пузырьков, что дополнительно увеличивает время работы компенсатора давления 5. Генератор соединяют со скважинной аппаратурой (на фиг.1...3 не показана) и в составе колонны бурильных труб спускают в скважину. При повышении гидростатического давления и температуры поршень 6 компенсатора давления 5 выравнивает давление внутри генератора с давлением окружающей среды. Буровой раствор воздействует на лопасти турбины 1 и приводит во вращение ротор 9. Установленные на роторе 9 магниты 12 вращаются вокруг статора генератора 16. В обмотке, размещенной на статоре, наводится ЭДС. При этом неподвижная часть торцевого уплотнения закреплена на оси статора, а подвижная 18 внутри соединенного с ротором 9 вращающегося нижнего обтекателя 13. Контактные кольца 3 и 4 взаимодействуют между собой и создают уплотнение внутренней полости генератора. Причем при изменении условий бурения, например глубины скважины или расхода бурового раствора, усилие прижима контактных колец 3 и 4 может быть оперативно отрегулировано. После подъема колонны бурильных труб проводится техническое обслуживание генератора, заключающееся в его промывке смазывающей жидкостью, при этом не требуется его полная разборка. Для технического обслуживания отворачивается гайка 21. Вынимаются регулировочное кольцо 22, подвижная часть торцевого уплотнения 18 с пружинами 19 и кольцом торцевого уплотнения 20. После чего может быть выполнен внешний осмотр трущихся поверхностей, а также выполнена промывка генератора смазывающей жидкостью.The device operates as follows. After the generator is assembled, the
Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:
1. Повысить ресурс работы и надежность генератора.1. To increase the service life and reliability of the generator.
2. Ускорить техническое обслуживание генератора.2. Speed up generator maintenance.
3. Повысить точность регулировки усилия прижима контактных колец торцевого уплотнения.3. To increase the accuracy of adjustment of the clamping force of the contact rings of the mechanical seal.
4. Оперативно регулировать усилие прижима контактных колец торцевого уплотнения при изменении условий бурения, например глубины скважины или расхода бурового раствора.4. Quickly adjust the clamping force of the contact rings of the mechanical seal when changing drilling conditions, such as well depth or flow rate of the drilling fluid.
5. Обеспечить быструю замену подвижной части торцевого уплотнения без полной разборки генератора.5. Ensure quick replacement of the moving part of the mechanical seal without completely disassembling the generator.
6. Обеспечить быструю промывку генератора смазывающей жидкостью после подъема из скважины.6. Provide quick flushing of the generator with lubricating fluid after lifting from the well.
7. Увеличить объем компенсатора давления и температурного расширения смазывающей жидкости.7. Increase the volume of the pressure compensator and thermal expansion of the lubricant.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005139250/03A RU2310070C2 (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Telemetering system power supply generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005139250/03A RU2310070C2 (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Telemetering system power supply generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005139250A RU2005139250A (en) | 2007-06-27 |
RU2310070C2 true RU2310070C2 (en) | 2007-11-10 |
Family
ID=38314995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005139250/03A RU2310070C2 (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Telemetering system power supply generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2310070C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU210750U1 (en) * | 2021-12-14 | 2022-04-29 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Telemetric system positioning device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108825122B (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-27 | 郑州大学 | High-frequency impact linear permanent magnet motor system |
-
2005
- 2005-12-15 RU RU2005139250/03A patent/RU2310070C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU210750U1 (en) * | 2021-12-14 | 2022-04-29 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Telemetric system positioning device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005139250A (en) | 2007-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2749586C (en) | System and method for a combined submersible motor and protector | |
US11041370B2 (en) | Apparatus for power generation | |
RU2629315C2 (en) | Rotor bearing for downhole drilling motor with moving cavity | |
CA2957512A1 (en) | Electricity generation within a downhole drilling motor | |
RU2310070C2 (en) | Telemetering system power supply generator | |
US9631725B2 (en) | ESP mechanical seal lubrication | |
RU2334099C1 (en) | Power generator for well equipment | |
RU2334340C1 (en) | Drilling electric generator | |
RU2331149C1 (en) | Borehole electric generator | |
RU2404370C1 (en) | Turboalternator | |
RU2321744C1 (en) | Birotatory generator | |
RU2243370C1 (en) | Electric generator | |
RU2325519C1 (en) | Borehole birotatory electric generator | |
CN102937163A (en) | Reducer for oscillating teeth of down-hole power drilling tool | |
RU2266406C1 (en) | Turbogenerator | |
RU2324815C1 (en) | Well electric generator | |
RU13123U1 (en) | SUBMERSIBLE WELL TURBOGENERATOR | |
RU2312215C2 (en) | Bottomhole telemetering system power-supply generator pressure compensator | |
RU2417311C1 (en) | Electro-generator of power supply for borehole equipment | |
RU2418348C1 (en) | Electric power generator of downhole telemetric system | |
RU2264537C1 (en) | Generator | |
RU2274745C1 (en) | Power generator for telemetering system with hydraulic communication channel | |
RU2321741C1 (en) | Autonomous electric generator | |
RU2321742C1 (en) | Electric generator | |
RU2244995C1 (en) | Electric generator for feeding borehole equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071216 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20081027 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120829 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121216 |