RU17379U1

RU17379U1 - THERMOELECTRIC CURRENT GENERATOR FOR MEASURING SYSTEMS ON PIPELINES OF GAS AND OIL WELLS

Info

Publication number: RU17379U1
Application number: RU2000127159/20U
Authority: RU
Inventors: А.Г. Ананенков; В.С. Битюков; А.Н. Булучевский; Ю.А. Горяинов; Е.В. Дедиков; Ю.П. Коротаев; Ю.В. Неелов; В.Г. Подюк; А.И. Райкевич; В.В. Ремизов; В.Ф. Семененко; З.Г. Якупов
Original assignee: Ананенков Александр Георгиевич; Битюков Владимир Сергеевич; Булучевский Анатолий Николаевич; Горяинов Юрий Афанасьевич; Дедиков Евгений Васильевич; Коротаев Юрий Павлович; Неелов Юрий Васильевич; Подюк Василий Григорьевич; Райкевич Александр Иосифович; Ремизов Валерий Владимирович; Семененко Валерий Фокович; Якупов Зимфир Галимухаметович
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2001-03-27

Abstract

1. Термоэлектрический генератор тока для измерительных систем на трубопроводах газовых и нефтяных скважин, содержащий теплообменный блок, выполненный в виде полумуфты, батарею термоэлементов, охлаждающий блок и устройство для поджима к трубопроводу, отличающийся тем, что на контактирующей с трубой поверхности полумуфты выполнена полость, которая содержит теплопроводную жидкость, при этом по периметру полости установлена прокладка, выполненная из упругого материала.2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что полость выполнена глубиной не менее 3 мм.3. Генератор по п. 1 или 1 и 2, отличающийся тем, что на обращенной к трубе торцевой поверхности полумуфты выполнены отверстия, которые соединены с полостью.4. Генератор по п. 3, отличающийся тем, что в отверстия установлены пробки.5. Генератор по п.1, или 1 и 2, или 1 - 3, или 1 - 4, отличающийся тем, что устройство для поджима выполнено в виде балки и стяжных болтов, при этом балка установлена поперек трубопровода симметрично его оси и закреплена болтами с возможностью образования в ней упругих напряжений от изгиба.1. Thermoelectric current generator for measuring systems in pipelines of gas and oil wells, comprising a heat exchange unit made in the form of a half sleeve, a thermocouple battery, a cooling unit and a device for pressing to the pipeline, characterized in that a cavity is made on the surface of the half-coupling in contact with the pipe, which contains a heat-conducting fluid, while a gasket made of an elastic material is installed around the perimeter of the cavity. 2. The generator according to claim 1, characterized in that the cavity is made with a depth of at least 3 mm. The generator according to claim 1 or 1 and 2, characterized in that holes are made on the end surface of the coupling half facing the pipe, which are connected to the cavity. 4. The generator according to claim 3, characterized in that the plugs are installed in the holes. 5. The generator according to claim 1, or 1 and 2, or 1 - 3, or 1 - 4, characterized in that the device for pressing is made in the form of a beam and coupling bolts, while the beam is installed across the pipeline symmetrically to its axis and bolted with the possibility the formation of elastic stresses from bending in it.

Description

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ТОКА ДЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЖ СИСТЕМ НА ТРУБОПРОВОДАХ ГАЗОВЖ И НЕФТЯНЖ СКВАЖИНTHERMOELECTRIC CURRENT GENERATOR FOR MEASURING SYSTEMS ON GAS PIPELINES AND OIL WELLS

Полезная модель откооится к облас ти прямого преобраг:ованрш тепловой энергии в электричеоюло и может быть пршленена в термоэлектр11ческ11х генераторах тока для измерите ль нш: са-ютем на трубопровода;-: газовььх и нефтяных окважин.The utility model refers to the field of direct transformations: thermal energy is converted into an electrical unit and can be plugged into thermoelectric current generators to measure this: gas on the pipeline; -: gas and oil wells.

Известные термоэлектрргаеские генераторы тока, которые пррэленяют в настоящее время на отводя1Щъ трубопроводах вблизи устьев газовых или нефтяных окважин для независимого локального питания электрической энергией телеметр1 ческого оборудования, с помощью которого периодическ - передаются данные о рабочих парагл етра-: скважршы: температуре, давлении, расходе и т,п., представляют собой,, как правушо, сборку, состояпг/ю из теплообменного блока, батареи термоэлементов, охлаждающего блока и устройства для крепления сборки к трубопроводу.The well-known thermoelectric current generators that are currently installed on pipelines close to the mouths of gas or oil wells for independent local power supply of telemetry equipment, which periodically transmit data on working parameters: wells: temperature, pressure, flow and t.

Недостатком известны:-: термоэлектр11ческ11; генераторов тока для измерительных срютем на трубопроводам газовых и нефтяны : скважин являются большие потери тепла за счет неплотного пр11легания теплообменного блока к трубопроводу, что приводит к перепаду температур между стенкой трубопровода и теплообменншл блоком и, как следствие, к сношению температуры горячик спаев термоэлементов. Уменьшение температуры горячуЕ-: спаев при сохранении температуры холодных спаев приводит к уменьшению мощности термоэлектр шеского генератора.A disadvantage is known: -: thermoelectric 1111; Current generators for measuring pipelines in gas and oil pipelines: wells have large heat losses due to loose adherence of the heat exchange unit to the pipeline, which leads to a temperature difference between the wall of the pipeline and the heat exchange unit and, as a result, to the temperature comparison of the thermocouple junctions. A decrease in the temperature of hot junctions: while maintaining the temperature of the cold junctions, the power of the thermoelectric generator decreases.

Ка11более близт-ш по совокупности сущестБенны: при какиБ к полезной модели является термоэлен;тр11чес :11Й генератор тока для измеритель ных систем на трубопроводах нефтяньс Сгша;«;ин, содержащий теплообменный блок, выполненный в виде полумуфты, батарею термоэлементов, охлато ающий блок и устройство для поджима к трубопроводу, выполненное в врще болтов (патент Великобритании N 2140206, МШ: Н 01 L 35/20, опубл, 21.11,84 г).Closer to the aggregate are essential: for some, the thermoelectric is a useful model; three-way: the 11th current generator for measuring systems on oil pipelines Сшша; "; the in containing a heat-exchange unit made in the form of a half coupling, a battery of thermocouples, a cooling unit and device for pressing to the pipeline, made in the form of bolts (UK patent N 2140206, MSH: H 01 L 35/20, publ.

Иввестный термоэлектричесШШ генератор тока работает с использованием тепла от трубопровода с природной сырой нефтью, при этом съем тепла происходит с наружной поверхности трубы за счет ее сухого контакта с поверхностью полум фты.The well-known thermoelectric current generator uses heat from a pipeline with natural crude oil, while heat is removed from the outer surface of the pipe due to its dry contact with the half-surface.

Недостатком известного т9рмоэле ;тр1Гческого генератора тока являются большие потери тепла за счет неполного прилегания поверхности полум фты к поверхности трубы, поскольку поверхность трубы ш.-юет шероховатости, полученные, напрх-шер, при ее производстве, транспортировке, а таьже при снятии изоляции для установки на трубу теплообменного блор;а,. ILioш,адь плотного контакта полуьг/фты и трубы в реаль,ных условиях не превышает пятидесяти процентов. Это вызывает снижение температуры сшлой муфты и температуры горячих спаев термоэлементов. Уменьшение температуры горячих спаев при сохранении температуры холодных спаев приводит к снижен11ю мопщости термоэлектрического генератора. Это огран1-1чивает область применения известного термоэлектртеского генератора тоь;, а 1Шенно: то,лько на трубопровода; с нагретой средой до 100 градусов и выше, напршлер, для нефтепроводов вблизи устьяA disadvantage of the known thermoelectric generator is the large heat loss due to incomplete adherence of the half-surface to the surface of the pipe, since the surface of the pipe is rough, obtained, for example, during its manufacture, transportation, and also when stripping insulation for installation on the tube of a heat-exchange blor; a ,. ILioш, even if the tight contact between half-feet / feet and pipes in real conditions does not exceed fifty percent. This causes a decrease in the temperature of the clutch and the temperature of the hot junctions of the thermocouples. A decrease in the temperature of the hot junctions while maintaining the temperature of the cold junctions leads to a decrease in the resistance of the thermoelectric generator. This limits the scope of application of the well-known thermoelectric generator tь ;, and 1, namely: only on the pipeline; with heated medium up to 100 degrees and above, for example, for oil pipelines near the mouth

СКВЗлС-ИНЫ SKVZls-INY

Задачей кас тоящей полезной модели лвляетоя создание термоэлектричеогюго генератора тока о доотаточно БЫООКОЙ выходной мощностью, предназначенного для раСюты как на БЫООКОтемпературных трубопровода:-:, та к на трубопровода; со средой, нагретой не выше 40 градусов, например, на газовых трубопроводах .The objective of this utility model is the creation of a thermoelectric current generator with a sufficiently high output power, designed for distribution as on a high temperature pipeline: -: such as a pipeline; with the medium heated not higher than 40 degrees, for example, on gas pipelines.

TexHi-r-iecKi-ai результатом настоящей полезной модели является сн1тение тепловыЗС потерь при передаче тепла от трубопровода, к горячрш спаям термоэлементов за счет получения полного физ1Шеского контакта между теплообменным блоком и трубопроводом путем заполнения всех неровностей и шероховатостей контактирующей с теплообменны, блоком поверхности трубопровода теплопроводной жвдкостью. Это приводит к увелгпению перепада температур горячих i-i холодны: спаев, что позволяет сократить количество термоэлементов при сохранении требуемой электрш-1еской мощности генератора. Кроме этого, это позволяет использовать термоэлектр11ческий генератор на трубопроводах с низкой температурой перекачиваемой среды, например, при температурах 20-90 градусов.TexHi-r-iecKi-ai the result of this utility model is to reduce the heat loss due to heat transfer from the pipeline to the hot junctions of the thermoelements by obtaining full physical contact between the heat exchange unit and the pipeline by filling all irregularities and roughnesses of the pipeline surface that is in contact with the heat exchange liquidity. This leads to an increase in the temperature difference of hot i-i cold: junctions, which reduces the number of thermocouples while maintaining the required electrical power of the generator. In addition, this allows the use of a thermoelectric generator on pipelines with a low temperature of the pumped medium, for example, at temperatures of 20-90 degrees.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном термоэлектрическом генераторе тока для измерительных систем на трубопроводах газовььч и нефтяньс-: скважин, содержащем теплообменный блок, выполненный в виде полуь-г/фты, батарею термоэлементов, охлаждающ1й блок и устройство для поджгола к трубопроводу,The specified technical result is achieved by the fact that in the well-known thermoelectric current generator for measuring systems on gas and oil pipelines: wells containing a half-g / ft heat exchange unit, a thermocouple battery, a cooling unit and a device for igniting the pipeline,

на контактирующей с трубопроводом поверхности полумуфты выполнена полость, которая содержит теплопроводную жидкость . при этом по перршетру полооти установлена прикладка, выполненная из упругого материала.on the surface of the coupling half contacting the pipeline, a cavity is made which contains a heat-conducting fluid. at the same time, an applique made of an elastic material is installed on the perothera of the polooti.

Кроме этого, полость выполнена глубиной не менее 3 }ш. Кроме этого, на обращенной к трубе торцевой поверхности полумуфты выполнены отверстия, которые соединены с полостью. Кроме этого, в отверстия установлены пробки. Кроме этого, устройство для поджима выполнено в виде балк11 и стяжны;- болтов, при этом балка установлена поперек трубопровода сш.шетрршно его оси и закреплена болта.ш с возможностью образования в ней упруп-с-: напряжений от изгиба.In addition, the cavity is made at least 3} deep in depth. In addition, on the end surface of the coupling half facing the pipe, holes are made that are connected to the cavity. In addition, plugs are installed in the holes. In addition, the device for pressing is made in the form of a balk11 and tie-rods; - bolts, while the beam is installed across the pipeline with a lattice to its axis and a bolt is fixed.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен термоэлектрическ1ш генератор тока, установленный на трубопроводе ( поперечный разрез).The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a thermoelectric current generator installed on the pipeline (cross section).

Термоэлектрргческий генератор тока содержит теплообменный блок 1, выполненный в виде полум фты 2, батарею термоэлементов 3, охлаждающ1ий блок 4 и устройство 5 для полумуфты 2 к трубопроводу 6. Теплообменный блок 1, батарея термоэлементов 3 и охлаждающ-ш блок 4 соедршены между собой в единую конструкцию с помощью крепежных элементов (на чертеже не показаны). На контактир тощей с трубопроводом 5 поверхности полу}луфты 2 выполнена полость 7, глубиной не менее 3 }/ш, заполненная теплопроводной жидкостью 8, напртлер, трансформаторншл маслом. По першлетру полости 7 установлена прокладка 9, выполненная из упругого материала, которая размещена в канавке 10, выполненной по периметру полости 7 на расстоянии 5 - 6 мм от ее края и глубиной не менее 3 мм. На обращенной к трубопроводу 6 торцевой поверхности полущ фты 2 выполнены отверстия 11, которые соединены с полостью 7 к:анаjia,ffi 12, OTEepcTiiH 11 расположены выше уровня полости 7. В отЕеротия 11 установлены ревьбовые пробки 13. Устройство 5 для поджатия полу луфты 2 : трубопроводу 6 выполнено в ввде балк11 14 и стяжных болтов 15, при этом балка 14 установлена поперек трубопровода 6 и срвлметр шно его оси с возможностью создания в ней упрушк напряжений от изгиба. Стяжные болты 15 установлены в сквозны:-: отверстиях 16, которые выполнены по обоим концам балш- 14, и в резьбовы : отверстиях 17, которые выполнены в полуьг/фте 2. Поверхность полукг/фты 1, не контактирующая с трубопроводом 6 и батереей термоэлементов 3, покрыта термоизоляцией 18, выполненной, например, из пенопласта.The thermoelectric current generator contains a heat exchange unit 1 made in the form of a half-sleeve 2, a battery of thermocouples 3, a cooling unit 4 and a device 5 for a half-coupling 2 to a pipeline 6. The heat exchange unit 1, a battery of thermocouples 3 and a cooling unit 4 are interconnected into a single design using fasteners (not shown in the drawing). A cavity 7 is made at the contact of the skinny surface} of the coupling 2, which is leaning with the pipe 5, a cavity 7 is made, with a depth of at least 3} / w, filled with a heat-conducting liquid 8, for example, an oil transformer. A gasket 9 made of an elastic material, which is placed in a groove 10 made along the perimeter of the cavity 7 at a distance of 5-6 mm from its edge and a depth of at least 3 mm, is installed along the perchestra of the cavity 7. Holes 11 are made on the end surface of the end surface facing the pipeline 6 and holes 11 are connected to the cavity 7 to: ania, ffi 12, OTEepcTiiH 11 are located above the level of the cavity 7. There are threaded plugs 13 from the Herotia 11. Device 5 for pressing the half of the gap 2: the pipe 6 is made in vvde balk11 14 and the coupling bolts 15, while the beam 14 is installed across the pipe 6 and the axis of its axis with the possibility of creating stress bends from it. The coupling bolts 15 are installed in the through: -: holes 16, which are made at both ends of the ball-14, and in the threaded: holes 17, which are made in semig / ft 2. The surface of semigg / ft 1, not in contact with the pipeline 6 and the battery of thermocouples 3, is covered with thermal insulation 18 made, for example, of foam.

Перед установкой термоэлектрического генератора тока на трубопровод 6 конт-актируюпс/ю поверхность трубопровода очщают от антикоррозионного покрытия. Затем конструкц11ю, состоящую из теплообменного блока 1, батареи термоэлементов 3 и охлаждающего блока 4, уотанавливаю-т в нижней части трубопровода 6 с помощью устройства 5 для поджима к трубопроводу. Для этого болты 15 устанавливают в отверстия 16 балки 14 и ввинчршают в резьбовые отверстия 17 полуьг/фты 2. Болты 15 поочередно подвертывают до упругого прогибания балки 14, что обеспечивает постоянство упругого сжатия прокладк 9 и, следовательно, repMeTii4HocTb объема между полостью 7 и трубопроводом 6. Затем в одно из двух отверстрш 11 заливают теплопроводн то жрщкость 8, например, трансформаторное маг;ло. Теплопроводная жид.кость 8 через каналы 12 поступает в полость 7 и после ее заполнения вытекает из другого отверстия 11, расположенного на противоположной стороне полумуфты 2.Before installing the thermoelectric current generator on the pipeline 6, the contact surface of the pipeline is cleaned from the anti-corrosion coating. Then, a structure consisting of a heat exchange unit 1, a battery of thermocouples 3 and a cooling unit 4, is mounted in the lower part of the pipeline 6 using the device 5 for pressing to the pipeline. To do this, the bolts 15 are installed in the holes 16 of the beam 14 and screwed into the threaded holes 17 half-feet / feet 2. The bolts 15 are alternately screwed up until the beam 14 is elasticly deflected, which ensures constant elastic compression of the gaskets 9 and, therefore, repMeTii4HocTb of the volume between the cavity 7 and the pipeline 6 Then, heat-conducting conductivity 8 is poured into one of the two holes 11, for example, a transformer mag; The heat-conducting fluid 8 through the channels 12 enters the cavity 7 and, after filling it, flows from another hole 11 located on the opposite side of the coupling half 2.

После этого отверстия 11 закрывают пробкак-ш 13.After this, the holes 11 are closed plug 13.

Термоэлектр1Г-1еск11Й генератор тока р с-тает следуюпц-тм образом.The thermoelectric 1G-1esk11Y current generator p s melts as follows.

Теплопроводная жвдкость 8, на Содящаяся в полости , смачивает ее поверхность, а также поверхность трубопровода 6, контактрфуюпСу с ней. Тепло от трубопровода 5 нагревает жидкость 8, которая передает это тепло практргческ - без потерь полумуфте 2, которая выполнена из теплопроводного материала, напрршер, из алюмршиевого сплава, для сохранения тепла и более полного его переноса невависикю от температуры внешней среды, особенно в холодное время года, на поверхности полум;/фты 1 установлена термоизоляция 18. Нагретая полук-г/фта 2 передает тепло горячим спаям батареи термоэлементов 3, при этом за счет разности температур горячих и холодных спаев термоэлементов генерируется электрический ток, который использз.тот, напрршер, для питания оборудования для телеметр1гаеской передачи данны:, относяпц-гкся к эксплуатационным характеристика газовой или нефтяной скважины.Thermally conductive liquid 8, which cools in the cavity, moistens its surface, as well as the surface of the pipeline 6, which is in contact with it. The heat from the pipeline 5 heats the fluid 8, which transfers this heat in a practical - lossless half-coupling 2, which is made of a heat-conducting material, for example, from aluminum alloy, to maintain heat and more fully transfer it regardless of the ambient temperature, especially in the cold season , thermal insulation is installed on the half-surface; / ft 1 18. The heated half-g / ft 2 transfers heat to the hot junctions of the thermoelement battery 3, while due to the temperature difference between the hot and cold junctions of the thermoelements matic current which ispolzz.tot, naprrsher to supply equipment for data transmiss telemetr1gaeskoy :, otnosyapts-gksya to operational characteristics of a gas or oil well.

Claims

1. Thermoelectric current generator for measuring systems in pipelines of gas and oil wells, comprising a heat exchange unit made in the form of a half sleeve, a thermocouple battery, a cooling unit and a device for pressing to the pipeline, characterized in that a cavity is made on the surface of the half-coupling in contact with the pipe, which contains heat-conducting fluid, while a gasket made of an elastic material is installed around the perimeter of the cavity.

2. The generator according to claim 1, characterized in that the cavity is made at least 3 mm deep.

3. The generator according to claim 1 or 1 and 2, characterized in that holes are made on the end surface of the coupling half facing the pipe, which are connected to the cavity.

4. The generator according to claim 3, characterized in that the plugs are installed in the holes.

5. The generator according to claim 1, or 1 and 2, or 1 - 3, or 1 - 4, characterized in that the device for pressing is made in the form of a beam and coupling bolts, while the beam is installed across the pipeline symmetrically to its axis and bolted with the possibility of the formation of elastic stresses from bending in it.