Скважинный автономный генератор электроэнергии

Полезная модель относится к области бурения скважин, а более конкретно к электрическим машинам для питания передающих устройств скважинной аппаратуры и может быть использована для питания автономных забойных, геофизических и навигационных комплексов. Скважинный генератор содержит охранный кожух, входящий в компоновку бурильной колонны и закрепленный посредством сменного фланца, внешний ротор с корпусом, постоянными магнитами и рабочими лопатками, внутренний статор с силовой обмоткой источника тока и трехфазной обмоткой источника напряжения со встроенным трехфазным выпрямителем (мост Ларионова), выполненных на оси герметичной оболочки и резинового компенсатора, внешний ротор собран в корпусе с эластичными подшипниками (втулками Гудрича) и установленным на нем шнеком, сменным направляющим аппаратом, при этом верхний подшипник закрыт обтекателем с фильтром центробежного типа, а проток бурового раствора в зазоре между статором и ротором обеспечивается насосом винтового типа в виде многогранников втулок Гудрича и винтовых канавок износостойких втулок Полезная модель позволяет создать надежный источник постоянного напряжения за счет трехфазной обмотки статора и моста Ларионова, обеспечить возможность регулировки оборотов в зависимости от расхода рабочей жидкости, интегрирование в различные типоразмеры оборудования, позволяет отводить тепло от полупроводниковых элементов выпрямителя. 1 илл., 1 н.п.ф.

Полезная модель относится к области бурения скважин, а более конкретно к электрическим машинам для питания передающих устройств скважинной аппаратуры и может быть использована для питания автономных забойных, геофизических и навигационных комплексов.

Известен турбогенератор для питания скважинной аппаратуры, содержащий внешний ротор с корпусом и рабочими лопатками турбины, внутренний статор с обмоткой, выполненный на оси, в котором обмотка залита герметичным неэлектропроводным материалом, устойчивым к абразивному износу, внешний ротор установлен на подшипниках скольжения, внутренние рабочие поверхности подшипников скольжения выполнены из эластичного материала, например, резины, со сквозными каналами и смонтированы на съемных втулках с буртиками, а втулки закреплены на оси, причем верхний подшипник скольжения закрыт с торца обтекателем с образованием кольцевого зазора между ним и корпусом (патент РФ 2184225).

Недостатком известного турбогенератора является сложность герметизации статорной обмотки, а изменение рабочей температуры обмотки приводит к нарушению адгезии изолирующего материала и как следствие к нарушению герметичности, кроме того, форма сигнала питающего напряжения скважинной аппаратуры значительно искажается и для ее фильтрации приходится использовать конденсаторы большой емкости, которые ненадежны в условиях повышенной вибрации.

Известен также турбогенератор для питания скважинной аппаратуры, который содержит защитный корпус, по меньшей мере, один узел крепления, неподвижную ось со сквозным осевым отверстием, на которой размещены статор с обмоткой возбуждения, соединенной с электрическим разъемом, и размещенный на подшипниках ротор с, по меньшей мере, одной турбиной, внутри которого размещена группа постоянных магнитов. Внутри ротора установлена до полнительная группа постоянных магнитов. На статоре установлена дополнительная обмотка возбуждения, соединенная с электрическим разъемом, размещенным на нижнем конце статора. При этом ротор выполнен из верхней и нижней частей, размещенных на трех подшипниках, установленных на неподвижной оси, которая также выполнена из верхней и нижней частей, соединенных между собой, причем одна из обмоток возбуждения выполнена слаботочной, а вторая - силовой. Провода от обмоток возбуждения к электрическому разъему проходят через сквозное отверстие внутри неподвижной оси. Внутренняя полость турбогенератора заполнена смазывающей жидкостью. Отверстие для заправки смазывающей жидкостью выполнено сверху и содержит винт (патент РФ 2333353).

Недостатком известного турбогенератора является то, что возможно попадание бурового раствора во внутреннюю полость генератора, вследствие этого быстрый износ подшипников в абразивной среде и выход генератора из строя.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы генератора и улучшение условий работы скважинных приборов.

Поставленная задача решается предлагаемым скважинным генератором, содержащим охранный кожух, входящий в компоновку бурильной колонны и закрепленный посредством сменного фланца, внешний ротор с корпусом, постоянными магнитами и рабочими лопатками, внутренний статор с силовой обмоткой источника тока и трехфазной обмоткой источника напряжения со встроенным трехфазным выпрямителем (мост Ларионова), выполненных на оси герметичной оболочки и резинового компенсатора, внешний ротор собран в корпусе с эластичными подшипниками (втулками Гудрича) и установленным на нем шнеком, сменным направляющим аппаратом, при этом верхний подшипник закрыт обтекателем с фильтром центробежного типа, а проток бурового раствора в зазоре между статором и ротором обеспечивается насосом винтового типа в виде многогранников втулок Гудрича и винтовых канавок износостойких втулок

Полезная модель иллюстрируется чертежом. Скважинный генератор для питания скважинной аппаратуры установлен в охранном кожухе 1, входящем в компоновку бурильной колонны и закреплен посредством сменного фланца 2. Применяя различные конструкции фланцев, можно интегрировать генератор в различные типоразмеры телесистем. Второй подвижной точкой опоры генератора на компоновку бурильной колонны является сменный направляющий аппарат 3. В зависимости от параметра расхода рабочей жидкости подбирается угол атаки лопатки направляющего аппарата. Вариации применения сменных шнеков 4 и направляющих аппаратов 3 позволяют правильно подобрать частоту вращения ротора 5 с постоянными магнитами 6 и 7 для обеспечения необходимых электрических параметров. В работе генератора для обеспечения смазки эластичных подшипников (втулок Гудрича) 8 и 9 применяется буровой раствор. Его грубая фильтрация осуществляется устройством центробежного типа, которое представляет собой кольцевое щелевое отверстие между обтекателем 10 и регулятором зазора 11, снабженное центробежным отбрасывателем крупных частиц. Проток бурового раствора в зазоре между статором 12 и ротором 13 обеспечивается насосом винтового типа, который реализован многогранниками втулок Гудрича и винтовыми канавками износостойких втулок 14 и 15. Статор генератора собран на оси 16 и представляет собой, по сути, два независимых источника питания: силовой источник тока 17 и маломощный трехфазный источник напряжения 18, оснащенный трехфазным выпрямителем (мостом Ларионова) 19. Обмотка статора изолирована от бурового раствора оболочкой 20. Внутренняя полость, образованная заправочным устройством 23, оболочкой 20, гермовводом 22 и компенсатором 21 заполнена жидкостью, которая выполняет функцию отвода тепла от обмоток статора и компенсирует статическое давление от бурового раствора. Компенсатор 21 мембранного типа позволяет изменять объем внутренней полости статора генератора в зависимости от температуры охлаждающей жидкости и отслеживать динамические изменения бурового раствора.

При работе генератора буровой раствор проходит через лопатки сменного направляющего аппарата 3, вращая ротор генератора и смазывая эластичные подшипники через центробежный насос.

Полезная модель позволяет создать надежный источник постоянного напряжения за счет трехфазной обмотки статора и моста Ларионова, обеспечить возможность регулировки оборотов в зависимости от расхода рабочей жидкости, интегрирование в различные типоразмеры оборудования, позволяет отводить тепло от полупроводниковых элементов выпрямителя.

Скважинный генератор, содержащий охранный кожух, входящий в компоновку бурильной колонны и закреплённый посредством сменного фланца, внешний ротор с корпусом, постоянными магнитами и рабочими лопатками, внутренний статор с силовой обмоткой источника тока и трёхфазной обмоткой источника напряжения со встроенным трёхфазным выпрямителем (мост Ларионова), выполненных на оси герметичной оболочки и резинового компенсатора, внешний ротор собран в корпусе с эластичными подшипниками (втулками Гудрича) и установленным на нём шнеком, сменным направляющим аппаратом, при этом верхний подшипник закрыт обтекателем с фильтром центробежного типа, а проток бурового раствора в зазоре между статором и ротором обеспечивается насосом винтового типа в виде многогранников втулок Гудрича и винтовых канавок износостойких втулок.