NO320126B1 - Anordning og fremgangsmate for a generere elektrisk strom nede i et bronnhull - Google Patents

Anordning og fremgangsmate for a generere elektrisk strom nede i et bronnhull Download PDF

Info

Publication number
NO320126B1
NO320126B1 NO19984272A NO984272A NO320126B1 NO 320126 B1 NO320126 B1 NO 320126B1 NO 19984272 A NO19984272 A NO 19984272A NO 984272 A NO984272 A NO 984272A NO 320126 B1 NO320126 B1 NO 320126B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
section
magnet
piston
housing
current
Prior art date
Application number
NO19984272A
Other languages
English (en)
Other versions
NO984272D0 (no
NO984272L (no
Inventor
Paul D Ringgenberg
Neal G Skinner
Original Assignee
Halliburton Energy Serv Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Halliburton Energy Serv Inc filed Critical Halliburton Energy Serv Inc
Publication of NO984272D0 publication Critical patent/NO984272D0/no
Publication of NO984272L publication Critical patent/NO984272L/no
Publication of NO320126B1 publication Critical patent/NO320126B1/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0085Adaptations of electric power generating means for use in boreholes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1869Linear generators; sectional generators
    • H02K7/1876Linear generators; sectional generators with reciprocating, linearly oscillating or vibrating parts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

Denne oppfinnelse vedrører en anordning og en fremgangsmåte for å generere elektrisk strøm nede i et brønnhull, slik som definert i ingressen av vedlagte krav 1 og 7.
Til belysning av kjent teknikk skal det vises til WO-A2-9701018 som omhandler en nedihulls strømgenerator, og som i en utførelse omfatter en drivseksjon med et glidbart stempel i et hus, hvor stempelet med en påmontert magnet oscillerer aksielt i forhold til en trådviklingsseksjon festet til huset.
I løpet av boring av en olje- eller gassbrønn krever ofte forskjellige operasjoner en nedsenket elektrisk strømkilde. For eksempel er en strømkilde nødvendig for å drive kretser og instrumenter som måler produksjonsevnen for en brønn under den første del av boringen av en oljebrønn. Tidligere ble batterier som regel benyttet til å skaffe den nødvendige strøm i en brønn.
Et betydelig problem med bruk av batterier som strømkilde i omgivelser nede i hullet er imidlertid deres begrensede forventede levetid. Svikt i et batteri i en nedsenket strøm-kilde kan føre til lange forsinkelser og store omkostninger.
Som eksempel er en operasjon som ofte utføres i løpet av boringen av en olje- eller gassbrønn å senke ned en prøvestreng i brønnen for å prøve ut produksjonsevnene for de hydrokarbonproduserende undergrunnsformasjoner som brønnen strekker seg gjennom. Utprøvingen blir som regel utført ved å senke ned en rørstreng, i alminnelighet borestrengen eller røret i brønnen sammen med en pakningsanordning som er festet til strengen ved dens nedre ende. Straks prøvestrengen er senket til den ønskede endelige stilling, blir pakningen tilsatt for å forsegle ringrommet mellom prøvestrengen og brønn-hullet eller foringen og undergrunnsformasjonen får anledning til å produsere olje eller gass gjennom prøvestrengen. Målinger av trykk og temperatur blir da tatt av transdusere i strengen og data blir enten lagret i et minne som for eksempel et direktelager i form av en (RAM) brikke i prøvekretsen eller sendt videre til overflaten. Alt etter de data som er nødvendig for formålet med brønnutprøvingen kan utprøvingen vare hva som helst fra én dag til to uker.
Hvis et batteri som er nødvendig for den nedsenkede strømkilde til de nedsenkede instrumenter svikter før utprøvingen er fullført, må prøvestrengen trekkes opp til overflaten og batteriet byttes ut eller verdifull riggtid kan gå tapt ved utprøving uten registrerte data. Denne prosedyre fører til et avbrudd i datasamlingen så vel som forsinkelse og ytterligere omkostninger ved boreprosessen.
I tillegg kan batterier bare levere en begrenset strømmengde selv når de er fullt ladet. Denne ulempe begrenser bruken av kretser som krever høy effekt når de er nedsenket i hullet.
Det har således oppstått et behov i industrien for en anordning og en fremgangsmåte som kan forlenge levetiden for en nedsenket strømkilde og/eller øke størrelsen på strømytelsen fra en nedsenket strømkilde.
Den innledningsvis nevnte anordning kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen, ved de trekk som fremgår av vedlagte krav 1. Ytterligere utførelsesformer av anordningen fremgår av de vedlagte underkrav 2-6.
Den innledningsvis nevnte fremgangsmåte kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved de trekk som fremgår av vedlagte krav 7.
Ved oppfinnelsen tilveiebringes således en anordning i form av en nedsenkbar strømge-nerator til generering av strøm i et brønnhull der strømgeneratoren innbefatter en drivseksjon som har et første hus, en hylse som er glidbart anordnet i det første hus slik at hylsen oscillerer aksielt i huset som reaksjon på forandringer i fluidtrykk i brønnhullet, og et stempel som er glidbart anordnet i hylsen for å oscillere aksielt i forhold til hylsen og huset. Strømgeneratoren innbefatter videre en generatorseksjon der vekselstrømsek-sjonen innbefatter et andre hus som er festet til drivseksjonen og danner et innvendig volum der stempelet i drivseksjonen stikker inn, minst to magneter som er festet til stempelet slik at magnetene oscillerer som reaksjon på oscillasjon av stempelet, og en seksjon med en trådvikling festet i forhold til det andre hus for generatorseksjonen og plassert for å overlappe de to magneter.
For en mer fullstendig forståelse av foreliggende oppfinnelse innbefattende trekkene og fordelene ved denne, skal det nå vises til de følgende detaljerte beskrivelser med henvisning til tegningene, der like henvisningstall er benyttet for like deler. Fig. 1 viser skjematisk en fralands olje- eller gassboreplattform som driver den nedsenkede strømgenererende anordning ifølge oppfinnelsen; Fig. 2A viser skjematisk et halvt snitt av drivseksjonen i anordningen, ifølge oppfinnelsen;
Fig. 2B viser et halvt snitt av generatorseksjonen av den nedsenkede anordning,
ifølge oppfinnelsen; Fig. 2C viser et snitt gjennom generatorseksjonen av den nedsenkede anordning ifølge oppfinnelsen; Fig. 3A-E viser fjerdedels snitt vedrørende virkemåten for drivseksjonen av anordningen ifølge oppfinnelsen;
Fig. 4A-E viser halve snitt gjennom generatorseksjonen i anordningen ifølge oppfinnel-
sen; Fig. 5A-E viser snitt gjennom en annen utførelse av generatorseksjonen i anordningen ifølge oppfinnelsen;
Fig. 6A viser et eksempel på bølgeformen for strømmen som genereres av generatorsek-
sjonen på fig. 4A-E; Fig. 6B viser et eksempel på bølgeform for strøm som genereres av generatorseksjonen på fig. 5A-E;
Fig. 7 viser et halvt snitt gjennom en drivseksjon for en nedsenket anordning ifølge opp-
finnelsen benyttet i en sonde;
Fig. 7B viser et halvt snitt gjennom en generatorseksjon av en nedsenket anordning ifølge oppfinnelsen benyttet i en sonde; Fig. 8A viser en generatorseksjon som produserer likestrøm direkte; Fig. 8B viser et mer detaljert snitt gjennom generatorseksjonen som er vist på fig. 8A; Fig. 8C viser en annen utførelse av en generatorseksjon som genererer likestrøm direkte;
Fig. 8D viser enda en annen utførelse av en generatorseksjon som direkte genererer like-
strøm;
Fig. 9A viser et halvt snitt gjennom en annen utførelse av drivseksjonen for en nedsenket anordning ifølge oppfinnelsen; Fig. 9B viser drivseksjonen på fig. 8A, modifisert for å arbeide under ringromtrykk; Fig. 10A viser et snitt gjennom drivseksjonen som er vist på fig. 9A tatt etter linjen 9-9; og Fig. 10B viser et snitt gjennom drivseksjonen som er vist på fig. 9B tatt etter linjen 9-9. På fig. 1 er det vist en fralands olje- eller gassplattform som innbefatter en nedsenket anordning ifølge oppfinnelsen, her i det etterfølgende benevnt som strømgenerator 34. En halvt neddykkbar boreplattform 12 er sentrert over en undervanns olje- og gassformasjon 14 som befinner seg under sjøbunnen 16. En undervannsleder 18 strekker seg fra et dekk 20 på plattformen 12 til en brønnhodeinstallasjon 22 som innbefatter utblåsningssikrin-ger 24. Plattformen 12 har et tårn 28 og et heisanlegg 26 for oppheising og nedsenking av borestrengen 30. Borestrengen 30 har en borekrone 32, verktøy eller sensorer 39 som krever elektrisk strøm for å måle egenskapene ved funksjoner 14 nede i hullet og en nedsenket strømgenerator 34. Strømgeneratoren 34 innbefatter en drivseksjon 36 og en generatorseksjon 38.
Strømgeneratoren 34 ifølge oppfinnelsen er ikke begrenset til bruk sammen med en bo-restreng 30 på en fralands rigg som vist på fig. 1. Strømgeneratoren 34 kan også bygges inn i en sonde som blir satt inn i borestrengen 30 eller benyttet med vanlige fralands bo-rerigger eller ved boreoperasjoner på land. I tillegg kan strømgeneratoren 34 benyttes i et hvilket som helst antall av brønntjenesteoperasjoner innbefattende utprøving av for-masjoner. Ved bruk av strømgeneratoren 34 kan rørtrykket i borestrengen 30 heves ved å justere strømmen av fluid gjennom borestrengen 30. Forandringen i rørtrykket får den innvendige mekanisme i drivseksjonen 36 til å oscillere som beskrevet mer i detalj ne-denfor. Som reaksjon på de oscillerende mekanismer i drivseksjonen 36, vil et flertall magneter i generatorseksjonen 38 gjentatt krysse over trådviklinger som også befinner seg i generatorseksjonen 38. Denne oscillering av magnetene i forhold til trådviklingene skaper foranderlig magnetisk fluks over trådviklingene. Som et resultat genereres det en vekselstrøm i viklingene. Den vekselstrøm som frembringes av strømgeneratoren 34 kan omformes til likestrøm i en likeretter, om nødvendig.
Strømmen som genereres av strømgeneratoren 34 kan benyttes til å understøtte strøm-men fra batterier i en nedsenket strømkilde. Den ytterligere strøm som genereres av strømgeneratoren 34 kan øke strømytelsen for å drive kretser som krever høyere strøm. Ved å bidra til den elektriske strøm som gis av det nedsenkede batteriet muliggjør foreliggende oppfinnelse bruk av kretser, sensorer, instrumenter eller styreventiler etc. som krever høyere strøm enn det som tidligere kunne leveres av nedsenkede batterier. I tillegg kan strøm som genereres av strømgeneratoren 34 midlertidig benyttes for å erstatte batteriet som nedsenket strømkilde. Ved å muliggjøre mindre bruk av batteriet øker foreliggende oppfinnelse levetiden for nedsenkede batterier. I tillegg kan oppfinnelsen benyttes til ny oppladning av oppladbare, nedsenkede batterier.
Strømgeneratoren 34 ifølge oppfinnelsen kan også reguleres for å variere strømytelsen. For eksempel kan amplituden på strømmen som genereres økes ved å øke oscillerings-takten ved justering av fluidmengden som flyter gjennom borestrengen 30. Når strømge-neratoren 34 ikke lenger er nødvendig, kan rørtrykket reduseres, noe som på sin side fø-rer til at drivseksjonen 36 slutter å pumpe og generering av strøm opphører. Andre boreoperasjoner kan så gjenopptas.
Drivseksjonen 36 og generatorseksjonen 38 i strømgeneratoren 34 er vist mer i detalj på fig. 2A-2C. Fig. 2A viser drivseksjonen 36 mer i detalj. Mer bestemt innbefatter drivseksjonen 36 et hus 42 som kan være skrudd fast på borestrengen 30 ved sine øvre og nedre ender. En hylse 44 er glidbart anordnet i huset 42. En rekke ringformede tetninger 46 som for eksempel O-ringer er anbrakt mellom hylsen 44 og huset 42 for å danne en tetning mellom disse. Stempelet 48 omfatter et innvendig volum 50 som innbefatter senterlinjen for borestrengen 30. Et antall ringformede pakninger 46 er også anbrakt mellom stempelet 48 og det indre av huset 42 for å danne en tetning mellom disse deler.
Mellom huset 42 og stempelet 48 finnes et øvre kammer 52 og et nedre kammer 54. Huset 42 danner en fluidpassasje som står i forbindelse med brønnhullet 40. Hylsen 44 danner en fluidpassasje 58 som er i forbindelse med fluidpassasjen 56 for huset 42. Stempelet 48 har en øvre radial strømningspassasje 60 og en nedre radial strømnings-passasje 62. Den øvre radiale strømningspassasje 60 og den nedre radiale strømnings-passasje 62 står i forbindelse med det innvendige volum 50. Stempelet 48 har også en øvre aksiell strømningspassasje 64 som er i forbindelse med det øvre kammer og den nedre aksielle strømningspassasje 66 som på sin side står i forbindelse med det nedre kammer 54. Mellom stempelet 48 og hylsen 44 finnes et øvre volum 68 og et nedre volum'70. Stempelet 48 har også et spor 71 for et antall låsedeler 74. Låsedelene 74 hind-rer relativ aksiell bevegelse mellom stempelet 48 og huset 42 når rørtrykket i det indre volum 50 er mindre enn en på forhånd bestemt verdi, som for eksempel under boreoperasjoner. Når rørtrykket i det indre volum 50 overskrider trykket i ringrommet med en på forhånd bestemt verdi, blir forspenningskraften fra fjærer i låsedelene 74 overvunnet. Denne reduksjon i forspenningskraft får låsedelene 74 til å trekke seg tilbake slik at stempelet 48 kan bevege seg aksielt i forhold til huset 42.
Når stempelet 48 beveger seg opp og ned aksielt, blir den øvre radiale strømningspas-sasje 60 avvekslende satt i forbindelse med det øvre kammer 52 og det øvre volum 68. Den øvre aksielle strømningspassasje 64 blir avvekslende satt i forbindelse med det øvre volum 68 og strømningspassasjen 58 i hylsen 44. Den nedre radiale strømningspassasje 62 komme avvekslende i forbindelse med det nedre kammer 54 og det nedre volum 70. Den nedre aksielle strømningspassasje 66 kommer avvekslende i forbindelse med det nedre volum 70 og strømningspassasjen 58 i hylsen 44.
Generatorseksjonen av strømgeneratoren 34 er vist mer i detalj på fig. 2B og 2C. Fig. 2B viser et halvt snitt gjennom generatorseksjonen 38 og fig. 2C viser et snitt gjennom generatorseksjonen 38 på fig. 2B tatt etter linjen 2C-2C. Generatorseksjonen 38 er ved 76 skrudd sammen med drivseksjonen 36. Et antall O-ringer 46 danner en tetning mellom gjengene 76 og huset 42. Stempelet 38 strekker seg i lengderetningen fra drivseksjonen 36 til generatorseksjonen 38.
Som vist i snittet på fig. 2, har generatorseksjonen 38 et antall magneter 78 og trådviklingsseksjoner 82. Magnetene 78 er festet til stempelet 48, mens trådviklingsseksjonene 82 er festet til huset 42, slik at magnetene 48 kan oscillere frem og tilbake over trådviklingsseksjonene 82. Selv om fig. 2C viser fire magneter 78 og fire trådviklingsseksjoner 82, vil en fagmann på dette området være klar over at kombinasjoner av magneter og trådviklingsseksjoner ikke er begrenset til fire. Det har vist seg at trådviklingsseksjonene 82 bør være forholdsvis tynne sammenlignet med magnetene 78, slik at magnetfeltet som settes opp av magnetene 78 over hver trådviklingsseksjon 82, blir mest mulig ensartet og sterkt.
Magnetene 78 er festet til stempelet 48 med hodeskruer 80, som vist på fig. 2B. En ordi-nær fagmann på dette området vil være klar over at magnetene 78 kan festes til stempelet 48 på andre måter, for eksempel med bindemidler. Huset 42 har et rom 92 hvori hver magnet 78 oscillerer som reaksjon på oscillasjon av stempelet 48.1 denne utførelse av oppfinnelsen er hver magnet 78 plassert slik at den strekker seg helt på tvers av tråd-viklingen 82 ved den laveste del av stempelet 48 i forhold til huset 42. Huset 42, hylsen 44 og stempelet 48 er fortrinnsvis laget av metall som er sterkt umagnetisk med god korrosjonsmotstand som for eksempel en krumnikkellegering som selges under varemerket MP-35-N™ av Latrobe Special Products Div. i Latrobe, Pa, USA, eller selges under varemerket INCONEL™-legering 718 av Inco Alloys International, Inc. of Huntington, WV, USA.
Trådviklingsseksjonene 82 er hver festet til fingerstykker 84 som er avvekslende plassert mellom magnetene 78 i huset 42. Fingerstykkene 84 er festet med hodeskruer 80 til en seksjon 92 slik at fingerstykkene 84 forblir stillestående i huset 42, mens magnetene 48 bevirkes til å oscillere frem og tilbake med stempelet 48 over trådviklingsseksjonene 82.
Fingerstykkene 84 er fortrinnsvis laget av plast eller annet ikke-metallisk og ikke-ledende materiale som har høy stivhet og er meget stabilt ved høye temperaturer. Polyeter-esterketon eller PEEK blir fortrinnsvis benyttet som materiale for fingerstykkene 84 selv om andre materialer med de rette egenskaper like godt kan benyttes. Som vist på fig. 2B, er spoler 86 festet på hver av fingerstykkene 84. Trådviklingene 82 er viklet rundt spo-lene 86 for å danne et tykt lag av viklinger. På samme måte som fingerstykkene 84, er hver spole 86 fortrinnsvis laget av plast eller annet umetallisk og ikke-ledende materiale som for eksempel PEEK, for å hindre dannelse av virvelstrømmer som kan skape varme eller ytterligere magnetfelt.
Magnetene 78 setter opp et magnetfelt over trådviklingsseksjonene 82 fra nordpol til sydpol på magneter som står ved siden av hverandre. Mer bestemt blir magnetfeltene dannet fra nordpolen på magnet 78a til sydpolen på magnet 78b, fra nordpolen på magnet 78b til sydpolen på magnet 78c, fra nordpolen på magnet 78c til sydpolen på magnet 78d, og fra nordpolen på magnet 78d til sydpolen på magnet 78a. Trådviklingene 82 er anbrakt slik at retningen på magnetfeltet som settes opp av magnetene 78 er perpendiku-lære på diameteren på trådviklingsseksjonene 82.
En annen seksjon 92 til bruk nede i hullet er skrudd sammen ved 76 til generatorseksjonen. To strømledere 84 leder vekselstrømmen som generatorseksjonen 38 genererer til den andre nedsenkbare seksjon 92. Strømlederne er festet til andre nedsenkbare seksjon 92 via en gjennomføring 90, for eksempel som fremstilt av Kemlon i Houston, Texas. Den andre nedsenkbare seksjon 92 kan inneholde en likeretter for å omforme veksel-strømmen som genereres av generatorseksjonen 38 til en likestrøm så vel som en nedsenket strømkilde, for eksempel et batteri eller andre kretser som vil dra fordel av den strøm som genereres av generatorseksjonen 38.
I en alternativ utførelse (ikke vist) er trådviklingsseksjonene 82 i stedet festet til stempelet 48, mens magnetene 78 står ubevegelige i huset 42. Magnetene 78 setter opp et magnetfelt som trådviklingsseksjonene 82 svinger gjennom når de beveger seg sammen med stempelet 48.
Virkemåten for strømgeneratoren 34 vil nå bli forklart mer i detalj under henvisning til fig. 3A til 3E og fig. 4A til 4E.
På fig. 3A-3E er virkemåten for drivseksjonen 36 i strømgeneratoren 34 gjengitt. I det første trinn økes det innvendige trykk i volumet 50 i borestrengen 30. For eksempel kan motordrevne pumper på overflaten pumpe fluid inn i brønnen for å øke trykket i det indre volum 50. Under formasjonsutprøving av en brønn kan én eller flere pakningsan-ordninger også forsegle området mellom brønnhullet 40 og huset 42 slik at formasjonen 14 blir isolert fra resten av brønnhullet 40. Som et resultat av det økte trykk, vil fluid fra det indre volum 50 komme inn i det øvre kammer 52 gjennom den øvre radiale strøm-ningspassasje 60. Fluid fra det nedre kammer 54 kommer inn i brønnhullet 40 gjennom den nedre aksielle strømningspassasje 66 og deretter gjennom strømningspassasjen 58 til hylsen 44 og sluttlig gjennom strømningspassasjen 56 i huset 42. Høytrykksfluidet i kammeret 52 driver hylsen 44 og stempelet 48 nedad i forhold til huset 42. Den øvre skruefjær 94 driver hylsen 44 videre nedad i forhold til huset 42. Hylsen 44 beveger seg nedad inntil den kommer i anlegg mot skulderen 98 i huset som vist på fig. 3A.
Det høye trykk i kammeret 52 fortsetter å drive stempelet 48 nedad i forhold til huset 42 og hylsen 44 etter at hylsen 44 har kommet i anlegg mot skulderen 98. Stempelet 48 fortsetter å bevege seg nedad i forhold til hylsen 44 inntil den radiale strømningspassasje 60 står i forbindelse med det øvre volum 68, den øvre aksielle strømningspassasje 64 står i forbindelse med strømningspassasjen 58 i hylsen 44, den nedre radiale strømnings-passasje 62 er i forbindelse med det nedre kammer 54, og den nedre aksielle strøm-ningspassasje 66 er i forbindelse med det nedre volum 70. Dette fullfører det nedadrettede slag med stempelet 48. Straks det nedadrettede slag for stempelet 48 er fullført, blir trykket i det øvre kammer 52 og i det nedre kammer 54 utlignet. Dette opphever all hyd-raulisk kraft på hylsen 44 som vist på fig. 3B.
Den nedre skruet] ær 96 driver hylsen 44 oppad inntil hylsen 44 kommer i anlegg mot skulderen 101 på stempelet 48 som vist på fig. 3C. Høytrykksfluid fra det indre volum 50 kommer inn i det nedre kammer 54 gjennom den nedre radiale strømningspassasje 62, mens fluid fra det øvre kammer 52 kommer inn i brønnhullet 40 gjennom den øvre aksielle strømningspassasje 64, deretter gjennom strømningspassasjen 58 på hylsen 44 og til slutt gjennom strømningspassasjen 56 i huset 42. Høytrykksfluidet i kammeret 54 driver hylsen 44 og stempelet 48 oppad i forhold til huset 42. Stempelet 48 og hylsen 44 beveger seg oppad inntil hylsen 44 stopper mot skulderen 102 i huset 42 som vist på fig. 3D.
Høytrykksfluidet i det nedre kammer 54 fortsetter å drive stempelet 48 oppad inntil den øvre radielle strømningspassasje 60 står i fluidforbindelse med det øvre kammer 52, den øvre aksielle strømningspassasje 64 står i fluidforbindelse med det øvre volum 68, den nedre radiale strømningspassasje 62 står i fluidforbindelse med det nedre volum 70 og den nedre aksielle strømningspassasje 66 står i fluidforbindelse med strømningspassa-sjen 58 på hylsen 44. Dette avslutter det oppadrettede slag for stempelet 48 og lar trykket i det øvre kammer 52 og det nedre kammer 54 utlignes og på denne måte sperrer for alle hydrauliske krefter på hylsen 44, som vist på fig. 3E. Den øvre skruefjær 94 driver hylsen 44 ned inntil hylsen 44 kommer i anlegg mot skulderen 103, noe som lar fluid fra det indre volum 50 komme inn i det øvre kammer 52. Dette starter på nytt den nedadrettede syklus.
Virkemåten for generatorseksjonen 38 sammen med virkemåten for drivseksjonen 26 vil nå bli beskrevet med henvisning til fig. 4A til 4E. På fig. 4A er stempelet 48 i sin ne-derste stilling (som vist på fig. 3B). Magnetene 78 på generatorseksjonen 38 strekker seg helt over trådviklingsseksjonene 82. Idet stempelet 48 svinger i en aksiell retning oppad i huset 42, beveges magnetene 78 sammen med stempelet 48 og på tvers av trådviklingene 82, som vist på fig. 4B, slik at et avtagende område av hver magnet 78 overlapper hver trådviklingsseksjon 82.
Bevegelsen av magnetene 78 skaper en forandring i arealet av den magnetiske fluks fø som skjærer over trådviklingsseksjonene 82 der den magnetiske fluks fø måles i enheter på weber/sek. Ifølge Faradays lov vil strømmen I som induseres ved en forandring i magnetisk fluks være lik:
der R er motstanden i trådviklingsseksjonene 82 i ohm. Det negative fortegn i den oven-stående ligning angir at retningen på den genererte strøm er rettet mot endringen i den magnetiske fluks fø som produserte strømmen. Som videre beskrevet i Lenzs lov, vil, hvis den magnetiske fluks fø over en tråd avtar, den induserte strøm flyte i en retning som vil sette opp et magnetfelt parallelt med den avtagende magnetiske fluks. Når den magnetiske fluks fø over en ledning øker, vil den induserte strøm flyte i en retning som vil sette opp et magnetisk felt som er motsatt den økende magnetiske fluks.
Siden den magnetiske fluks over trådviklingsseksjonene 82 avtar når magnetene 78 beveger seg bort fra trådviklingsseksjonene på fig. 4B, vil strømmen flyte i en retning som vil sette opp et parallelt felt med den avtagende magnetiske fluks. Når stempelet 48 fortsetter å bevege seg i en aksiell retning oppad (som vist på fig. 3D), vil magnetene 78 fortsette å bevege seg på tvers av trådviklingsseksjonene 82 og indusere en strøm i en retning som vil sette opp et parallelt felt. Strømmen vil fortsatt bli generert inntil stempelet 48 når sin ytterstilling (som vist på fig. 3E). Ved dette punkt vil stempelet 48 øyeblikkelig stanse sammen med magnetene 78. Fordi magnetene 78 ikke lenger er i bevegelse, blir det ingen endring i den magnetiske fluks over trådviklingsseksjonene 82 og ingen strøm blir generert.
Stempelet 48 vil så reversere retningen og begynne å bevege seg aksielt i retning nedad (som vist på fig. 3A). Magnetene 78 begynner dermed igjen å overlappe trådviklingsseksjonene 82 og sette opp en økende magnetisk fluks over trådviklingsseksjonene 82 som vist på fig. 4D. Dette induserer en strøm i trådviklingsseksjonene 82 i en motsatt retning slik at strømmen setter opp et felt som er rettet mot den økende magnetiske fluks. Sluttlig, ved den nedre ytterstilling av stempelet 48 (vist på fig. 3B), vil bevegelsen av magneten 78 igjen øyeblikkelig opphøre. Som et resultat, er det ingen endring i den magnetiske fluks over trådviklingsseksjonene 82 og strømmen er lik null.
Et eksempel på en vekselstrøm som kan genereres med generatorseksjonen 38 på fig. 4A til 4E, er vist på fig. 6A. En fagmann på dette området vil være klar over at bølgefor-men på fig. 6A kan variere avhengig av akslerasjonen for stempelet 48, formen på det magnetfelt som settes opp og formen på viklingene der de svinger i huset 42. Ved t = 0, er magneten 78 i den stilling som er vist på fig. 4A der det ikke er noen bevegelse og ingen overlapping mellom trådviklingene og magnetfeltene og det genereres ingen strøm. Ved t = 0, er således strømmen lik null. Ved t = 1, beveger magnetene 78 seg bort fra trådviklingsseksjonene 82 som vist på fig. 4B, og strømmen har en første retning for å sette opp et magnetfelt parallelt med den avtagende magnetiske fluks. Denne retning er angitt som en positiv strøm på fig. 6A. Ved t = 2, opphører bevegelsen av magnetene 78 ved den øverste aksielle stilling av stempelet 48 som vist på fig. 4C. Den magnetiske fluks blir ikke lenger forandret over trådviklingsseksjonene 82 og strømmen er igjen lik 0. Når magnetene 78 så beveger seg aksielt nedad mot trådviklingsseksjonene 82, induseres en strøm i en retning som vil sette opp et magnetfelt motsatt den økende magnetiske fluks som settes opp av magnetene 78. Denne retning som er vist som negativ ved t = 3 på fig. 6A. Sluttlig vil magnetene 78 bevege seg langsommere før de når det laveste punkt og dette genererer en avtagende strøm. Når magnetene 78 når det laveste punkt ved t = 4, vist på fig. 4E, vil bevegelsen av magnetene 78 igjen øyeblikkelig opphøre. Som et resultat, endres ikke lenger den magnetiske fluks og strømmen faller igjen til null.
En alternativ utførelse av generatorseksjonen 38 er vist på fig. 5A til 5E. I denne utfø-relse er magnetene 78 og trådviklingsseksjonene 82 stilt slik at magnetene 78 helt krysser over trådviklingsseksjonene 82 under hver svingning. Ved den laveste stilling av stempelet 48 (vist på fig. 5B), er magnetene 78 på fig. 5A plassert under trådviklingsseksjonene 82. På fig. 5E begynner stempelet 48 å bevege seg oppad i en aksiell retning og magnetene 78 begynner å krysse over trådviklingsseksjonene 82. Dette skaper en økende magnetisk fluks over trådviklingsseksjonene 82. En strøm induseres i trådviklingsseksjonene 82 i en retning som setter opp et felt rettet mot det økende magnetfelt. På fig. 5C overlapper magnetene 78 fullstendig trådviklingsseksjonen 82. Når magnetene 78 fullstendig overlapper trådviklingsseksjonene 82, foregår det ingen endring i den magnetiske fluks over trådviklingsseksjonene 82 og dermed genereres det ingen strøm. Når magnetene 78 beveger seg bort fra trådviklingsseksjonene 82, som vist på fig. 5D, avtar den magnetiske fluks og strøm blir igjen indusert i trådviklingsseksjonene 82. Strøm-men flyter nå i motsatt retning, slik at strømmen setter opp et felt som vil forsterke den avtagende magnetiske fluks fra magnetene 78. Sluttlig, på fig. 5E, er stempelet 48 i sin øverste stilling aksielt og magnetene 78 overlapper ikke lenger trådviklingsseksjonene 82. Som et resultat foregår det ingen endring i den magnetiske fluks over trådviklingsseksjonene 82 og det genereres ingen strøm.
Et eksempel på bølgeformen for vekselstrømmen som genereres av generatorseksjonen 38 på fig. 5A til 5E, er vist på fig. 6B. Fordi magnetene 78 fullstendig krysser over trådviklingsseksjonene 82, blir en strøm indusert i først en retning og deretter i den andre retning i trådviklingsseksjonene 82 i løpet av en enkel ensrettet svingning av stempelet 48. På denne måte vil frekvensen for strømmen som induseres være det dobbelte av frekvensen fra generatorseksjonen 38 på fig. 4A til 4E for samme akselerasjon og slag-lengde for stempelet 48.
Frekvensen og amplituden på vekselstrømmene som er vist på fig. 6A og 6B kan reguleres ved å endre akselerasjon av stempelet 48. Siden den induserte strøm er proporsjonal med endringen i den magnetiske fluks fø, kan amplituden på vekselstrømmen som genereres økes ved å øke forandringstakten for magnetisk fluks fø. Dette kan gjøres ved å øke akselerasjonen av stempelet 48 og dermed akselerasjonen av magnetene 78 på tvers av trådviklingsseksjonene 82. Når akselerasjonen av magnetene 78 øker, endres den magnetiske fluks over trådviklingsseksjonene 82 i tid. Denne akselerasjon av magnetene 78 øker også frekvensen på den induserte vekselstrøm. For å øke akselerasjonen av stempelet 48, kan pumpene på overflaten pumpe fluid inn i brønnen for å øke trykket i det indre volum 50 av borestrengen 30, noe som på sin side øker fluidstrømmens hastig-het i huset 42.
Vekselstrømmen som genereres av generatorseksjonen 38 kan omformes til likestrøm med en likeretter, noe som er velkjent på området. Den resulterende strøm kan benyttes til oppladning av batterier eller midlertidig erstatte batterier for å øke deres levetid. I tillegg kan strømmen benyttes av en krets med høyt effektforbruk som krever mer strøm enn det som kan fåes fra batteriene i den nedsenkede strømkilde. Foreliggende oppfinnelse øker således levetiden for nedsenkede batterier og muliggjør bruk av høyeffekts kretser som tidligere ikke var mulig. Videre har generatorseksjonen 38 en effektiv utfor-ming som kan virkeliggjøres uten særlige omkostninger. Strømgeneratoren 34 krever ingen turbin, slik at det ikke finnes noen innvendige strømningsbegrensninger. Videre har strømgeneratoren 34 ingen temperaturbegrensninger av hensyn til batteriene og kan dermed benyttes i omgivelser som har høye arbeidstemperaturer.
Fig. 7 viser en alternativ utførelse av strømgeneratoren ifølge oppfinnelsen vist montert i en sonde 122. Drivseksjonen 36 som er vist på fig. 7A, innbefatter huset 42 og stempelet 48 som er glidbart anordnet i hylsen 44 og huset 42. Mellom rørstrengen 30 og huset 42 finnes et ringformet kammer 134 som står i fluidforbindelse med strømningspassa-sjen 56 i huset 42. Det ringformede kammer 134 danner et utløp for det fluid som pum-pes inn i det indre volum 50 når drivseksjonen 36 er i virksomhet.
Generatorseksjonen 38 som er vist på fig. 7B, innbefatter huset 42, stempelet 48 og magnetene 78 som er festet på stempelet 48 og fingerstykkene 84 som trådviklingsseksjonene 82 er festet til. Når stempelet 48 beveger seg oppad i forhold til huset 42, induserer en endring i magnetisk fluks fra magnetene 78 en strøm i trådviklingsseksjonene 82. Den genererte strøm ledes med ledere til en transduserkrets 136 som måler tilstander som for eksempel trykk eller temperatur i brønnhullet 40. Transduserkretsen 136 kan innbefatte en likeretter om nødvendig. Den genererte strøm kan benyttes som en midlertidig strømkilde for transduserkretsene 136 eller for å lade opp batterier som benyttes i transduserkretsen 136.
Fig. 8A, C og D viser tre utførelser av en generatorseksjon som kan tilknyttes de drivan-ordninger som er beskrevet ovenfor. I motsetning til de tidligere beskrevne generator-seksjoner, vil generatorseksjonene som er vist på fig. 8A-D generere en likestrøm uten behov for en likeretter. Generatoren 800 som er vist på fig. 8A, inneholder viklingene 802 og 804, som er festet til vender/kontakt 806. Viklingene 802 og 804 er også festet til drivseksjonen (ikke vist på fig. 8A) og svinger opp og ned ved bevegelsene av drivseksjonen. Viklingene 802 og 804 har begge et flertall vindinger, der viklingen 802 er viklet med en retning motsatt vikleretningen for viklingen 804. Til huset 808 er det festet en statisk vikling 810. Gjennom den statiske vikling 810 flyter en likestrøm og som følge av dette, oppstår det et magnetfelt. I andre utførelser kan den statiske viklingen 810 byttes ut med en permanentmagnet.
Under drift vil viklingene 802 og 804 oscillere gjennom det magnetfelt som settes opp av den statiske vikling 810. Ved hver oppadrettet og nedadrettet passasje gjennom magnetfeltet vil bare en av viklingene 802 og 804 være elektrisk aktiv. Hvilken vikling som er aktiv, avhenger av stillingen av vender/kontakten 806. Når for eksempel drivseksjonen beveger seg nedad, vil kontakt/venderen 806 dreie seg slik at bare viklingen 804 er elektrisk aktiv. Vender/kontakten 806 muliggjør dette ved å sette viklingen 804 i kontakt med det ledende området 812 som befinner seg på innsiden av huset 808. Når ven-der/kontakten 806 er i denne stilling, vil en strøm bli indusert i viklingene 804 av magnetfeltet som settes opp av den statiske vikling 801. Denne strøm vil flyte gjennom kon-taktdelen av vender/kontakten 806 til det ledende området 812. Pumper, instrumenter og annen anordning som krever elektrisitet kan kobles til det ledende området 812 for å motta strøm.
Til slutt begynner drivseksjonen å bevege seg oppad. Bryter/kontakten 806 vil da dreie seg og sette viklingen 802 i kontakt med det ledende området 812. Når viklingen 802 beveger seg gjennom magnetfeltet fra den statiske vikling 810, induseres strøm i viklingen 802 på samme måte som strøm ble indusert i viklingen 804. Dessuten, siden viklingene 802 og 804 er viklet i motsatte retninger, vil strømmens retning gjennom vender/- kontakten 806 være den samme som da viklingen 804 var elektrisk forbundet med det ledende området 812. Dette skyldes at viklingene 802 og 804 er viklet i motsatte retninger. På denne måte blir en sinusformet likestrøm ledet av vender/kontakten 806 til det ledende området 812. Fig. 8B viser vender/kontakten 806 mer i detalj. Vender/kontaken 806 er svingbart forbundet med drivseksjonen i et svingepunkt 820. Vender/kontakten 806 har også kontakter 822 og 824, så vel som elektriske forbindelser 826 og 828. Hver av de elektriske forbindelser 826 og 828 er forbundet med en ende av vindingene i viklingene 802 respektivt 804. Dessuten er de elektriske forbindelser 826 og 828 elektrisk koblet til kontaktene 822 respektivt 824. Kontaktene 822 og 824 er avvekslende i kontakt med det ledende området 812 i generatorseksjonen, avhengig av bevegelsen av drivseksjonen. Når drivseksjonen beveger seg ned, dreier vender/kontakten 806 seg om svingepunktet 820 (på grunn av friksjon) slik at kontakten 824 er i elektrisk forbindelse med det ledende området. På samme måte, når drivseksjonen når bunnstillingen og begynner å bevege seg oppad, dreies vender/kontakten 806 nedad og setter kontakten 822 i forbindelse med det ledende området 812. Fig. 8C viser en annen utførelse av en generatorseksjon som direkte produserer like-strøm. En arm 840 er festet til strømgeneratoren og beveger seg opp og ned sammen med denne. Til enden av armen 840 er det festet fire kontakter 842, 844, 846 og 848. Disse fire kontakter ligger i en spalte i den øvre ende av viklingsanordningen 850. Viklingsanordningen 850 inneholder en enkel vikling 852 som er permanent elektrisk forbundet med kontaktene 854, 856, 858, 860. Kontaktene 862 og 864 befinner seg også på viklingsanordningen 850, men blir selektivt satt i forbindelse med kontaktene 858 og 860 avhengig av stillingen for armen 840. Kontaktene 862 og 864 er permanent elektrisk koblet til den primære kontakt 866. Den primære kontakt 866 er på sin side forbundet med det ledende området 868, som befinner seg på innsiden av huset 869. En stillestående spole 853 setter opp et magnetfelt og induserer en strøm i viklingen 852 når viklingen 852 er i bevegelse.
Under drift beveger armen 840 seg opp og ned. Ved bevegelse ned kommer kontaktene 844 og 848 på armen 840 i forbindelse med kontaktene 856,860 og 864 av viklingsanordningen 850, med armen 840 elektrisk forbundet med kontaktene 860 og 864. Når armen 840 beveger seg nedad, blir det på denne måten generert en strøm i viklingen 852 på grunn av det magnetiske felt som skapes av den statiske vikling 853. Denne strøm flyter gjennom den primære kontakt 866 til det ledende området 868. Når armen 840 har kommet til sin nedre stilling, begynner den å bevege seg oppad. Når armen 840 begynner å bevege seg oppad, kommer den klar av kontaktene 856, 860 og 864, og kommer i forbindelse med kontaktene 854, 858 og 862 med kontaktene 842 og 846. Kontakten 846 får elektrisk forbindelse med kontaktene 858 og 862. Under denne oppadrettede bevegelse av viklingen 852, vil det bli generert strøm som flyter i samme retning som strømmen hadde da armen 840 beveget viklingsanordningen 850 nedad. Strømmen flyter i samme retning fordi de elektriske ledere 853 og 855 for viklingen 852 blir reversert i forhold til da viklingen 852 beveget seg nedad. Mens lederen 852 var koblet til jord da viklingen 852 beveget seg nedad, er lederen 853 i forbindelse med primærkontakten 866 når viklingen 852 beveger seg oppad. Lederen 855 veksles fra én forbindelse til den annen på tilsvarende måte. På grunn av denne veksling (som skyldes bevegelser av armen 840) vil en sinusformet likestrøm flyte ut av primærkontakten 866 slik tilfellet var for den generator som er vist på fig. 8A.
Fig. 8D viser en tredje utførelse av en likestrømgenerator. Viklingene 880 og 884 og elektromagneten 882 er forbundet med drivseksjonen og beveger seg opp og ned i forhold til permanentmagnetene 886 og 890 og den statiske viklingen 888. Ved bevegelse nedad vil permanentmagnetene 886 og 890 generere en strøm i en første retning i viklingene 880 og 884. Denne strøm benyttes til å drive elektromagneten 882. Elektromagneten 882 vil sette opp et magnetfelt som har en første polaritet. Magnetfeltet som settes opp av elektromagneten 882 vil da indusere en strøm i den statiske viklingen 888. Denne strøm kan benyttes til å drive instrumenter eller andre anordninger. Når viklingene 880 og 884 begynner å bevege seg oppad, vil permanentmagnetene 886 og 890 generere en
strøm i en andre retning i viklingene 880 og 884. Igjen benyttes denne strøm til å energi-sere elektromagneten 882. Polariteten for dette magnetfelt er det motsatte av polariteten for det felt som ble satt opp da elektromagneten beveget seg nedad. Fordi elektromagneten 882 beveger seg i en retning motsatt i forhold til den statiske viklingen 888, vil imidlertid retningen på den strøm som genereres i den statiske vikling 888 være den samme uansett om elektromagneten 882 beveger seg opp eller ned. Det skulle være klart at et system svarende til det som er vist på fig. 8D kunne utformes med en enkel vikling og en enkel permanentmagnet.
På fig. 9A og 10A vises en alternativ utførelse av drivseksjonen 138 i strømgeneratoren 34. Drivseksjonen 138 omfatter et hus 142 og en dor 144 som er glidbart anordnet i huset 142, der doren 144 har en indre sylinderflate 140 som omslutter et innvendig volum
50. Doren 144 har også et hull 146 som strekker seg mellom en øvre ringformet radialt utstikkende skulder 150 og en nedre ringformet radialt utstikkende skulder 160. Doren 144 har en øvre ytre sylinderflate 162 som strekker seg over skulderen 150, en sentral ytre sylinderflate 164 som strekker seg mellom skulderen 150 og skulderen 160 og en nedre ytre sylinderflate 166 som strekker seg under skulderen 160. Mellom huset 142 ligger skulderen 150 og sylinderflaten 162 i det øvre kammer 152. Mellom huset 142, skulderen 160 og sylinderflaten 166 finnes det et nedre kammer 154.
Huset 142 har en strømningspassasje 156 som er i fluidforbindelse med brønnhullet 40. Doren 144 har en strømningspassasje 158 som er i fluidforbindelse med det indre volum 50. Doren 144 har også en øvre strømningspassasje 168 og en nedre strømningspassasje 170 som står i forbindelse med strømningspassasjen 156 i huset 142. Mellom stempelet 148 og doren 144 finnes et øvre volum 176 og et nedre volum 178.
Under drift er den øvre strømningspassasje 168 i doren 144 avvekslende i forbindelse med et øvre volum 176 og en øvre strømningspassasje 172 i stempelet 148. Den nedre strømningspassasje 170 i doren 144 er avvekslende i forbindelse med det nedre volum 178 og den nedre strømningspassasje 174 i stempelet 148. Strømningspassasjen 158 i doren 144 er avvekslende i fluidforbindelse med den øvre strømningspassasjen 172 og den nedre strømningspassasje 174 i stempelet 148 når doren 144 svinger i forhold til huset 142.
Ved det nedadrettede slag for stempelet 148 og doren 144 vil høytrykksfluid fra det indre volum 50 komme inn i det øvre kammer 152 gjennom strømningspassasjen 158 i doren 144 og den øvre strømningspassasje 172 i stempelet 148 og fluid fra det nedre kammer 154 strømmer ut i brønnhullet 40 først gjennom strømningspassasjen 156 i huset 142 og deretter gjennom den nedre strømningspassasjen 170 i doren 144 og til slutt gjennom den nedre strømningspassasjen 174 i stempelet 148. Stempelet 148 beveger seg nedad inntil stempelet 148 kommer i anlegg med skulderen 180 i huset 142. Doren 144 fortsetter å bevege seg nedad inntil strømningspassasjen 158 i doren 144 står i fluidforbindelse med den nedre strømningspassasjen 174 i stempelet 148, den øvre strømnings-passasjen 178 i doren 144 er i fluidforbindelse med den øvre strømningspassasjen 172 i stempelet 148 og den nedre strømningspassasjen 170 i doren 144 er i fluidforbindelse med det nedre volum 178.
Ved det oppadrettede slag med stempelet 148 og doren 144 vil høytrykksfluid fra det indre volum 150 komme inn i det nedre kammer 154 gjennom strømningspassasjen 158 i doren 144 og den nedre strømningspassasjen 174 i stempelet 148. Fluid fra det øvre kammer 152 kommer da inn i brønnhullet 40 gjennom den øvre strømningspassasjen 172 i stempelet 148 og den øvre strømningspassasjen 168 i doren 144. Stempelet 148 beveger seg oppad inntil stempelet 148 kommer i anlegg mot skulderen 182 på huset 142. Doren 144 fortsetter å bevege seg oppad inntil strømningspassasjen 158 i doren 144 kommer i forbindelse med den øvre strømningspassasjen 172 i stempelet 148, den øvre strømningspassasjen 168 i doren 144 kommer i forbindelse med det øvre volum 176 og den nedre strømningspassasjen 170 i doren 144 kommer i fluidforbindelse med den nedre strømningspassasjen 174 i stempelet 148.1 tillegg kan de øvre og nedre skrue-fjærer (ikke vist) forspenne stempelet 148 henholdsvis nedad og oppad.
Fig. 9B og 10B viser en modifisert utgave av drivseksjonen som er vist på fig. 9A og 10A. Mens drivseksjonen som er vist på fig. 9A og 10A er utformet for å arbeide når rørtrykket er større enn ringromtrykket, skal drivseksjonen som er vist på fig. 9B og 10B arbeide når ringromtrykket er større enn rørtrykket. Denne virkemåte oppnåes ved å fjerne portene 158, 168 og 170, som vist på fig. 10B, og erstatte dem med porter 158b, 168b og 170b, som vist på fig. 10B. Den endrede plassering av portene som er beskrevet ovenfor lar fluid komme inn i det indre volum 50 i drivseksjonen 138 fra brønnhullet 40, hvorved drivseksjonen 138 settes i svingninger og begynner å arbeide.

Claims (7)

1. Anordning (34) for å generere elektrisk strøm nede i et brønnhull, der anordningen omfatter: en drivseksjon (36), og en generatorseksjon (38) som genererer en strøm som reaksjon på oscillasjoner i drivseksjonen (36), idet generatorseksjonen (38) innbefatter minst én magnet (78) som oscillerer som reaksjon på oscillasjonen hos nevnte drivseksjon (36), og minst én trådviklingsseksjon (82) som er plassert i forhold til magneten eller hver magnet (78), slik at en strøm induseres innenfor nevnte minst ene trådvik-lingsspoleseksjon (82) som reaksjon på oscillasjoner hos magneten eller hver magnet (78), idet drivseksjonen (36) innbefatter et stempel (48) som oscillerer som reaksjon på en tilførsel av en fluidtrykkendring til nevnte drivseksjon (36) og der magneten eller hver magnet (78) er festet til stempelet (48), karakterisert ved at en hylse (44) er glidbart anbragt innenfor et første hus (42), slik at hylsen (44) oscillerer aksielt innenfor det første huset (42) som reaksjon på endringer i fluidtrykk over drivseksjonen (36), at stempelet (48) er glidbart anbragt innenfor hylsen (44) til å oscillere aksielt i forhold til hylsen (44) og det første huset (42), at generatorseksjonen (38) innbefatter et andre hus festet til drivseksjonen (36), hvori det defineres et innvendig volum inn i hvilket stempelet (48) hos drivseksjonen (36) strekker seg, og at en trådviklingsseksjon (82) er festet relativt til nevnte andre hus hos generatorseksjonen (38) og plassert til å overlappe nevnte minst ene magnet (78).
2. Anordning (34) som angitt i krav 1, karakterisert ved at generatorseksjonen (38) dessuten innbefatter vekslende fingerstykker (84) som strekker seg i langsgående retning langs nevnte andre hus i generatorseksjonen (38) og dessuten definerer spor mellom fingerstykkene (84).
3. Anordning (34) som angitt i krav 2, karakterisert ved at nevnte minst ene magnet (78) er festet til stempelet (42) for å oscillere innenfor nevnte spor definert av nevnte vekslende fingerstykker (84).
4. Anordning (34) som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at en spole (86) er festet til nevnte fingerstykker (84) og en trådviklingsseksjon (82) er lagt rundt nevnte spole (86), hvilket bevirker magneten eller hver magnet (78) til å generere et magnetfelt perpendikulært på omkretsen av trådviklingsseksjonen (82).
5. Anordning (34) som angitt i krav 1,2, 3 eller 4, karakterisert v e d at magneten eller hver magnet (78) overlapper trådviklingsseksjonen eller hver trådviklingsseksjon (82) under oscillasjon.
6. Anordning (34) som angitt i krav 1, 2,3,4 eller 5, karakterisert ved at der foreligger minst to magneter (78).
7. Fremgangsmåte for å generere elektrisk strøm nede i et brønnhull, omfattende å generere i en generatorseksjon (38) en strøm som reaksjon på oscillasjoner i en drivseksjon (36) ved å la minst én magnet (78) oscillere som reaksjon på oscillasjon av drivseksjonen, å bevirke strøm til å bli indusert innenfor minst én trådviklingsseksjon (82) som reaksjon på oscillasjoner av magneten eller hver magnet (78), og i nevnte drivseksjon (36) å bevirke et stempel (48) til hvilket magneten eller hver magnet (78) er festet å oscillere som reaksjon på en tilførsel av en fluidtrykkendring til drivseksjonen (36), karakterisert ved at en hylse (44), hvilken er glidbart anbragt innenfor et første hus (42), bevirkes til å oscillere aksielt innenfor det første huset (42) som reaksjon på endringer i fluidtrykk over drivseksjonen (36), at stempelet (44), som er glidbart anbragt innenfor hylsen (44), bevirkes til å oscillere aksielt i forhold til hylsen (44) og det første huset (42), idet nevnte generatorseksjon (38) innbefatter et andre hus festet til drivseksjonen (36), for derved å definere et innvendig volum inn i hvilket stempelet (48) i drivseksjonen (36) strekker seg, og der minst én trådviklingsseksjon (82) er festet i forhold til det andre huset for generatorseksjonen (38) og plassert til å overlappe nevnte minst ene magnet (78).
NO19984272A 1997-09-16 1998-09-15 Anordning og fremgangsmate for a generere elektrisk strom nede i et bronnhull NO320126B1 (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/931,762 US5965964A (en) 1997-09-16 1997-09-16 Method and apparatus for a downhole current generator

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO984272D0 NO984272D0 (no) 1998-09-15
NO984272L NO984272L (no) 1999-03-17
NO320126B1 true NO320126B1 (no) 2005-10-31

Family

ID=25461313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO19984272A NO320126B1 (no) 1997-09-16 1998-09-15 Anordning og fremgangsmate for a generere elektrisk strom nede i et bronnhull

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5965964A (no)
EP (1) EP0909008B1 (no)
DK (1) DK0909008T3 (no)
NO (1) NO320126B1 (no)

Families Citing this family (67)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1141516B1 (en) 1998-12-15 2004-05-26 AlliedSignal Inc. A fluid-driven alternator having an internal impeller
US6628019B2 (en) * 1999-07-21 2003-09-30 Westinghouse Air Brake Technologies Corporation High efficiency pneumatically driven electric power generator
US6705085B1 (en) 1999-11-29 2004-03-16 Shell Oil Company Downhole electric power generator
WO2002010553A1 (en) * 2000-01-28 2002-02-07 Halliburton Energy Services, Inc. Vibration based power generator
US7357197B2 (en) 2000-11-07 2008-04-15 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for monitoring the condition of a downhole drill bit, and communicating the condition to the surface
US6648082B2 (en) 2000-11-07 2003-11-18 Halliburton Energy Services, Inc. Differential sensor measurement method and apparatus to detect a drill bit failure and signal surface operator
US6817425B2 (en) 2000-11-07 2004-11-16 Halliburton Energy Serv Inc Mean strain ratio analysis method and system for detecting drill bit failure and signaling surface operator
US6712160B1 (en) 2000-11-07 2004-03-30 Halliburton Energy Services Inc. Leadless sub assembly for downhole detection system
US6722450B2 (en) 2000-11-07 2004-04-20 Halliburton Energy Svcs. Inc. Adaptive filter prediction method and system for detecting drill bit failure and signaling surface operator
US6681633B2 (en) 2000-11-07 2004-01-27 Halliburton Energy Services, Inc. Spectral power ratio method and system for detecting drill bit failure and signaling surface operator
GC0000398A (en) 2001-07-18 2007-03-31 Shell Int Research Method of activating a downhole system
US6717283B2 (en) * 2001-12-20 2004-04-06 Halliburton Energy Services, Inc. Annulus pressure operated electric power generator
US6914351B2 (en) 2003-07-02 2005-07-05 Tiax Llc Linear electrical machine for electric power generation or motive drive
WO2005005827A1 (es) * 2003-07-07 2005-01-20 Couceyro, Adrienne Embolo electromagnetico para molinos de viento bombeadores de agua
US6917858B2 (en) * 2003-08-29 2005-07-12 Dresser, Inc. Fluid regulation
US7219728B2 (en) * 2004-10-11 2007-05-22 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for generating downhole power
US20060086498A1 (en) * 2004-10-21 2006-04-27 Schlumberger Technology Corporation Harvesting Vibration for Downhole Power Generation
ATE542026T1 (de) * 2005-02-08 2012-02-15 Welldynamics Inc Strömungsregler zum einsatz in einer unterirdischen bohrung
EP1856789B1 (en) * 2005-02-08 2018-08-15 Welldynamics, Inc. Downhole electrical power generator
US7277026B2 (en) * 2005-05-21 2007-10-02 Hall David R Downhole component with multiple transmission elements
WO2006130140A1 (en) * 2005-05-31 2006-12-07 Welldynamics, Inc. Downhole ram pump
US20070003831A1 (en) * 2005-07-01 2007-01-04 Fripp Michael L Construction and operation of an oilfield molten salt battery
CA2618848C (en) * 2005-08-15 2009-09-01 Welldynamics, Inc. Pulse width modulated downhole flow control
US8297375B2 (en) 2005-11-21 2012-10-30 Schlumberger Technology Corporation Downhole turbine
US8522897B2 (en) 2005-11-21 2013-09-03 Schlumberger Technology Corporation Lead the bit rotary steerable tool
US8267196B2 (en) 2005-11-21 2012-09-18 Schlumberger Technology Corporation Flow guide actuation
US8360174B2 (en) 2006-03-23 2013-01-29 Schlumberger Technology Corporation Lead the bit rotary steerable tool
US7571780B2 (en) 2006-03-24 2009-08-11 Hall David R Jack element for a drill bit
US7673683B2 (en) * 2006-01-23 2010-03-09 Welldynamics, Inc. Well tool having magnetically coupled position sensor
WO2007102821A1 (en) * 2006-03-09 2007-09-13 Welldynamics, Inc. Well tool having magnetically coupled position sensor
US7498682B2 (en) * 2007-03-07 2009-03-03 Aaron Patrick Lemieux Electrical energy generator
US8196656B2 (en) * 2007-09-19 2012-06-12 Welldynamics, Inc. Position sensor for well tools
US7537053B1 (en) 2008-01-29 2009-05-26 Hall David R Downhole electrical connection
US8688224B2 (en) * 2008-03-07 2014-04-01 Tremont Electric, Inc. Implantable biomedical device including an electrical energy generator
GB0818010D0 (en) * 2008-10-02 2008-11-05 Petrowell Ltd Improved control system
US8604634B2 (en) * 2009-06-05 2013-12-10 Schlumberger Technology Corporation Energy harvesting from flow-induced vibrations
WO2011016813A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 Halliburton Energy Services, Inc. Annulus vortex flowmeter
US8322447B2 (en) * 2009-12-31 2012-12-04 Schlumberger Technology Corporation Generating power in a well
WO2011085091A2 (en) * 2010-01-06 2011-07-14 Tremont Electric, Llc Electrical energy generator
WO2011085093A2 (en) 2010-01-06 2011-07-14 Tremont Electric, Llc Electrical energy generator
US8770292B2 (en) 2010-10-25 2014-07-08 Guy L. McClung, III Heatable material for well operations
US8528661B2 (en) * 2010-10-27 2013-09-10 Baker Hughes Incorporated Drill bit with electrical power generation devices
US8511373B2 (en) * 2011-04-27 2013-08-20 Chevron U.S.A. Inc. Flow-induced electrostatic power generator for downhole use in oil and gas wells
US9322389B2 (en) 2011-09-01 2016-04-26 Chevron U.S.A. Inc. Power generation in a tubular structure by way of electromagnetic induction
US8624419B2 (en) * 2011-09-01 2014-01-07 Chevron U.S.A., Inc. Downhole power generation by way of electromagnetic induction
US20130153242A1 (en) * 2011-12-16 2013-06-20 Kirk W. Flight In-riser power generation
US9091144B2 (en) * 2012-03-23 2015-07-28 Baker Hughes Incorporated Environmentally powered transmitter for location identification of wellbores
US10240435B2 (en) * 2013-05-08 2019-03-26 Halliburton Energy Services, Inc. Electrical generator and electric motor for downhole drilling equipment
US9528349B2 (en) * 2013-09-25 2016-12-27 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole power generation using a mud operated pulser
US10082004B2 (en) 2014-12-12 2018-09-25 Schlumberger Technology Corporation Downhole power generator
US10145215B2 (en) 2014-12-31 2018-12-04 Halliburton Energy Services, Inc. Drill bit with electrical power generator
US11081989B2 (en) 2015-11-06 2021-08-03 Halliburton Energy Services, Inc. Current-shaping circuit for use with magnetic couplers downhole
US10367434B2 (en) 2017-05-30 2019-07-30 Saudi Arabian Oil Company Harvesting energy from fluid flow
WO2019123493A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Ceme S.P.A A mass shifting mechanism between twin equilibrium points, and electro-pump or electro-valve having such shifting mechanism
US10774618B2 (en) * 2018-03-16 2020-09-15 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Autonomous downhole power generator module
US11280162B2 (en) * 2018-12-28 2022-03-22 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Power generation using pressure differential between a tubular and a borehole annulus
US11187044B2 (en) 2019-12-10 2021-11-30 Saudi Arabian Oil Company Production cavern
US11339636B2 (en) 2020-05-04 2022-05-24 Saudi Arabian Oil Company Determining the integrity of an isolated zone in a wellbore
US11460330B2 (en) 2020-07-06 2022-10-04 Saudi Arabian Oil Company Reducing noise in a vortex flow meter
US11519767B2 (en) 2020-09-08 2022-12-06 Saudi Arabian Oil Company Determining fluid parameters
US11920469B2 (en) 2020-09-08 2024-03-05 Saudi Arabian Oil Company Determining fluid parameters
US11530597B2 (en) 2021-02-18 2022-12-20 Saudi Arabian Oil Company Downhole wireless communication
US11603756B2 (en) 2021-03-03 2023-03-14 Saudi Arabian Oil Company Downhole wireless communication
US11644351B2 (en) 2021-03-19 2023-05-09 Saudi Arabian Oil Company Multiphase flow and salinity meter with dual opposite handed helical resonators
US11913464B2 (en) 2021-04-15 2024-02-27 Saudi Arabian Oil Company Lubricating an electric submersible pump
US11619114B2 (en) 2021-04-15 2023-04-04 Saudi Arabian Oil Company Entering a lateral branch of a wellbore with an assembly
US11994016B2 (en) 2021-12-09 2024-05-28 Saudi Arabian Oil Company Downhole phase separation in deviated wells

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3896667A (en) * 1973-10-26 1975-07-29 Texas Dynamatics Method and apparatus for actuating downhole devices
US4454426A (en) * 1981-08-17 1984-06-12 New Process Industries, Inc. Linear electromagnetic machine
DE3277825D1 (en) * 1981-11-24 1988-01-21 Shell Int Research Means for generating electric energy in a borehole during drilling thereof
US4825421A (en) * 1986-05-19 1989-04-25 Jeter John D Signal pressure pulse generator
US5073877A (en) * 1986-05-19 1991-12-17 Schlumberger Canada Limited Signal pressure pulse generator
US5389844A (en) * 1990-11-06 1995-02-14 Clever Fellows Innovation Consortium, Inc. Linear electrodynamic machine
US5146123A (en) * 1990-11-06 1992-09-08 Yarr George A Linear reciprocating alternator
US5115415A (en) * 1991-03-06 1992-05-19 Baker Hughes Incorporated Stepper motor driven negative pressure pulse generator
US5283768A (en) * 1991-06-14 1994-02-01 Baker Hughes Incorporated Borehole liquid acoustic wave transducer
US5517464A (en) * 1994-05-04 1996-05-14 Schlumberger Technology Corporation Integrated modulator and turbine-generator for a measurement while drilling tool
WO1997001018A2 (en) * 1995-06-23 1997-01-09 Baker Hughes Incorporated Downhole apparatus for generating electrical power in a well

Also Published As

Publication number Publication date
US5965964A (en) 1999-10-12
DK0909008T3 (da) 2006-07-03
NO984272D0 (no) 1998-09-15
NO984272L (no) 1999-03-17
EP0909008A2 (en) 1999-04-14
EP0909008B1 (en) 2006-03-01
EP0909008A3 (en) 2001-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO320126B1 (no) Anordning og fremgangsmate for a generere elektrisk strom nede i et bronnhull
US7002261B2 (en) Downhole electrical submersible power generator
US6717283B2 (en) Annulus pressure operated electric power generator
US7777645B2 (en) Acoustic telemetry transceiver
RU2592000C2 (ru) Система кодирования сброса давления для передачи скважинной информации по стволу скважины на поверхность
US7377333B1 (en) Linear position sensor for downhole tools and method of use
US20090166045A1 (en) Harvesting vibration for downhole power generation
NO155984B (no) Anordning for generering av elektrisitet under boring av et borehull.
US20070194947A1 (en) Downhole power generation and communications apparatus and method
CN204436373U (zh) 一种井下大功率供电泥浆信号发生器
NO324328B1 (no) System for elektrisk kraft- og signaloverforing i en produksjonsbronn
NO337792B1 (no) Apparat og fremgangsmåte for å danne et borehull i en undergrunnsformasjon, der kraft og/eller data overføres
NO156702B (no) Fremgangsmaate og anordning for overfoering av data gjennom en roerstreng i et borehull.
NO154674B (no) Innretning for signalering i et borehull under boring.
US20160160567A1 (en) Steerable Drill Bit System
US20210372243A1 (en) Turbine Powered Electrical Submersible Pump System
RU2667890C1 (ru) Система внутрискважинного линейного соленоидного исполнительного привода
US11280162B2 (en) Power generation using pressure differential between a tubular and a borehole annulus
NO325360B1 (no) Bronnanordning for generering av elektrisk kraft i en bronn
WO2020222944A1 (en) Downhole power generation using pressure differential
RU2183269C2 (ru) Скважинный инструмент для сбора данных из приповерхностного пласта (варианты) и способ измерения свойств флюида, присутствующего в приповерхностном пласте
AU2015207466A1 (en) Wellbore energy collection
US20240052741A1 (en) Position sensor assembly with circumferential magnetic coupling for wellbore operations
EA041839B1 (ru) Электроакустический преобразователь
AU2003200091B2 (en) Downhole apparatus for generating electrical power in a well

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees