RU2060383C1 - Generator of ac current to supply self-contained well instrumentation in the process of core drilling a well of small diameter - Google Patents
Generator of ac current to supply self-contained well instrumentation in the process of core drilling a well of small diameter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2060383C1 RU2060383C1 SU5028009A RU2060383C1 RU 2060383 C1 RU2060383 C1 RU 2060383C1 SU 5028009 A SU5028009 A SU 5028009A RU 2060383 C1 RU2060383 C1 RU 2060383C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- small
- generator
- well
- power sources
- electromagnets
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бурению, в частности к преобразователям энергии потока промывочной жидкости, циркулирующей в скважине, в электрическую энергию и устройствам, предназначенным для снабжения электроэнергией скважинных автономных измерительных и контролирующих элементов и приборов. The invention relates to drilling, in particular to energy converters of the flow of flushing fluid circulating in the well into electrical energy and devices designed to supply electricity to downhole autonomous measuring and control elements and devices.
Известны малогабаритные химические источники тока, которые используются для питания трубных устройств, систем измерения и контроля в процессе бурения. Но их размеры, малая энергоемкость и другие параметры далеко не всегда удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям [1]
Также известны для этих целей генераторы переменного тока, которые состоят из ротора, закрепленного на приводном валу, и неподвижного статора. Конструкция этих генераторов переменного тока наиболее близка к предлагаемой и принята нами за прототип [2]
Широкому использованию данных генераторов переменного тока для питания автономной аппаратуры в процессе колонкового бурения скважин малого диаметра, в основном, препятствует то, что они имеют сравнительно малую мощность. Низкий напор промывочной жидкости не позволяет иметь большое число оборотов за единицу времени ротора и этим самым ограничивает увеличение величины электродвижущей силы индукции на выходе, а малый диаметр скважины ограничивает использование постоянных магнитов с большой напряженностью магнитного поля, которая зависит от внешних размеров постоянных магнитов, т.е. ограничивает увеличение ЭДС индукции, а в конечном итоге ограничивает увеличение мощности генератора.Small-sized chemical current sources are known that are used to power pipe devices, measurement and control systems during drilling. But their size, low energy consumption and other parameters do not always satisfy the requirements for them [1]
Alternators are also known for these purposes, which consist of a rotor mounted on a drive shaft and a fixed stator. The design of these alternators is closest to the one proposed and adopted by us as a prototype [2]
The widespread use of these alternators for powering autonomous equipment in the process of core drilling of small diameter wells is mainly hindered by the fact that they have a relatively low power. The low pressure of the flushing fluid does not allow a large number of revolutions per unit time of the rotor and thereby limits the increase in the magnitude of the electromotive force of the induction at the outlet, and the small diameter of the well limits the use of permanent magnets with a high magnetic field strength, which depends on the external dimensions of the permanent magnets, t. e. limits the increase in EMF induction, and ultimately limits the increase in generator power.
Цель изобретения повышение мощности генератора переменного тока для питания автономной скважинной аппаратуры в процессе колонкового бурения скважин малого диаметра за счет увеличения величины напряженности магнитного поля, обуславливающего возникновение ЭДС индукции, причем внешний диаметр конструкции не должен претерпевать при этом увеличения. The purpose of the invention is to increase the power of an alternating current generator to power autonomous downhole equipment during core drilling of small diameter wells by increasing the magnitude of the magnetic field, which causes the occurrence of EMF induction, and the outer diameter of the structure should not undergo this increase.
Цель достигается использованием размещенных в корпусе предлагаемой конструкции генератора электромагнитов вместо постоянных магнитов и источников питания к ним. На фиг.1-6 показан предлагаемый генератор. The goal is achieved by using electromagnets located in the housing of the proposed design instead of permanent magnets and power sources for them. Figure 1-6 shows the proposed generator.
Конструкция генератора состоит из корпуса 1, служащего ротором, так как он соединен с валом гидротурбины, неподвижного статора 2 с обмотками и коллектора 3. The design of the generator consists of a
Ось 4 статора посажена противоположными концами в подшипники 5 и 6, которые запрессованы во фланцах 7 и 8. Корпус состоит из двух частей: металлической 9 и пластмассовой 10. В металлической части предусмотрены отверстия 11 для электромагнитов (могут вместо отверстий в зависимости от конструкции электромагнитов быть пазы) и пазы 12 для их выводов, а в пластмассовой пазы 13 для малогабаритных источников тока питания электромагнитов и пазы 14 для их выводов, а также паз 16 для механического ключа, который предназначен для включения малогабаритных источников питания только в процессе вращения колонны. Вместо пластмассы для второй части корпуса можно использовать и металл, но тогда с целью недопущения замыкания следует произвести монтаж в корпус малогабаритных источников питания. Крепление между частями корпуса резьбовое, а для их стопорения винтами служат отверстия 16. The
Источники питания в данном случае подсоединены последовательно в ряд, но ряды между собой параллельно и соответственные выводы 17 и 18 через механический ключ проложены к контактам 19 и 20. Сюда же подводятся выводы 21 и 22 электромагнитов при помощи контактов 23 и 24. Для замыкания контактов 19 и 23, 20 и 24 используют пружные пластины. The power sources in this case are connected in series in a row, but the rows are connected in parallel with each other and the
Электромагниты состоят из каркаса 25 или 26, форма которого может быть различна, изготовленного из материала с большой магнитной проницаемостью μ (для данного случая μ 2000), что обеспечивает получение магнитного поля большей напряженности Н, и намотанных на нем виток к витку нескольких шаров медной проволоки 27. The electromagnets consist of a
Входы и выходы электромагнитов с источниками постоянного тока подсоединены так, чтобы на диаметрально противоположных сторонах корпуса были разные полюса магнитного поля, а по длине ротора одинаковые, то есть если вход первого ряда электромагнитов, которые соединены параллельно, соединен с плюсом источника питания, то вход диаметрально противоположного ряда соединен с минусом источника. Для включения источников питания только в процессе вращения бурильной колонны служат датчики частоты или механические ключи. Ключ состоит из размещенных в закрываемой емкости 28 контактов 29, 30, пружины 31 с грузом 32, которые имеют возможность свободно перемещаться по стержню 33. The inputs and outputs of the electromagnets with DC sources are connected so that there are different poles of the magnetic field on the diametrically opposite sides of the case, and the same along the rotor, that is, if the input of the first row of electromagnets that are connected in parallel is connected to the plus of the power source, then the input is diametrically the opposite row is connected to the minus of the source. To turn on power sources only during rotation of the drill string, frequency sensors or mechanical keys are used. The key consists of
Отсутствие постоянных магнитов дает возможность увеличить толщину h корпуса предлагаемого генератора по сравнению с толщиной прототипа, а это, в свою очередь, дает возможность увеличить количество витков в электромагните, т.е. увеличить в конечном итоге мощность генератора. The absence of permanent magnets makes it possible to increase the thickness h of the housing of the proposed generator compared with the thickness of the prototype, and this, in turn, makes it possible to increase the number of turns in an electromagnet, i.e. ultimately increase the generator power.
С целью предотвращения воздействия коррозионной среды электромагниты, малогабаритные источники питания, механический ключ и все выводы на корпусе заливают эпоксидной смолой. In order to prevent exposure to a corrosive environment, electromagnets, small-sized power supplies, a mechanical key, and all leads on the case are filled with epoxy.
Конструкция статора предлагаемого генератора практически не отличается от конструкции якоря прототипа. The stator design of the proposed generator practically does not differ from the design of the prototype anchor.
Соединение между корпусом 1 генератора и гибкой муфтой 34, насаженной на вал 35 гидротурбины, производится при помощи винтов, для чего предусмотрены отверстия 36. Вращая гидротурбину, циркулирующий поток промывочной жидкости вращает ротор генератора. Возникшая при этом центробежная сила изменяет длину пружины 31, замыкает этим самым контакты 29 и 30, включая источники питания, а возникшее поле во вращающихся катушках электромагнитов индуцирует возникновение переменного тока в обмотках статора, который при помощи выводов 37 с коллектора подается к скважинным приборам контроля или управления процессом бурения. The connection between the
Существенное отличие предлагаемой конструкции генератора повышенной мощности переменного тока для питания скважинной аппаратуры в процессе бурения скважин малого диаметра заключается в том, что с целью увеличения мощности без увеличения внешнего диаметра ротор снабжен электромагнитами, малогабаритными источника тока питания электромагнитов и механическим ключом и выполнен в виде корпуса, состоящего из двух разъемных частей, в одной из которых рядами размещены электромагниты, а во второй также рядами малогабаритные источника тока питания, причем малогабаритные источника тока питания изолированы от воздействия коррозионной среды и соединены между собой параллельно, а их выводы и соответствующим им выводы электромагнитов соединены между собой через контакты механического ключа. A significant difference in the proposed design of a generator of increased alternating current power for feeding downhole equipment during the drilling of small diameter wells is that in order to increase power without increasing the external diameter, the rotor is equipped with electromagnets, a small-sized electromagnet power source and a mechanical key, and is made in the form of a housing, consisting of two detachable parts, in one of which electromagnets are placed in rows, and in the second also small-sized current sources electricity, and a small-sized power supply source is isolated from the influence of a corrosive medium and interconnected in parallel, and their conclusions and the corresponding conclusions of electromagnets are interconnected through the contacts of a mechanical key.
В такой конструкции генератора без увеличения размеров внешнего диаметра напряженность магнитного поля, обуславливающего возникновение ЭДС индукции, в несколько раз больше, а следовательно, и больше мощность, чем в прототипе (в данном случае более чем в 5 раз). In this design of the generator, without increasing the size of the outer diameter, the magnetic field strength causing the appearance of induction EMF is several times greater, and therefore, more power than in the prototype (in this case, more than 5 times).
Действительно, методика расчета магнитных полей полосовых постоянных магнитов по Скотту и номограммы согласно этой методике показывают, что к генеpаторам переменного тока, имеющим малый диаметр, применительны полосовые магниты с максимальной магнитной индукцией в несколько десятков милитесла. Но, согласно закону Био-Савара-Лапласа, электромагниты для этих же целей при силе тока 0,012 А могут образовывать магнитные поля индукцией на порядок выше 0,5 Тл. Этим и объясняется целесообразность использования предлагаемой конструкции генератора. Indeed, the method of calculating the magnetic fields of strip permanent magnets according to Scott and nomograms according to this method show that strip magnets with a maximum magnetic induction of several tens of millites are applied to alternating current generators with a small diameter. But, according to the law of Bio-Savard-Laplace, electromagnets for the same purpose with a current strength of 0.012 A can form magnetic fields by induction an order of magnitude higher than 0.5 T. This explains the feasibility of using the proposed generator design.
Технико-экономическая эффективность использования предлагаемой конструкции генератора заключается в простоте изготовления, использовании стандартных малогабаритных источников питания. Technical and economic efficiency of using the proposed generator design lies in the simplicity of manufacture, the use of standard small-sized power sources.
Применение этой несложной в изготовлении предлагаемой конструкции позволит повысить и расширить диапазон как качества контроля, так и качества управления процессом бурения за счет возможности применения более мощных приборов. The use of this proposed design, which is simple in manufacturing, will allow us to increase and expand the range of both the quality of control and the quality of drilling process control due to the possibility of using more powerful devices.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5028009 RU2060383C1 (en) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | Generator of ac current to supply self-contained well instrumentation in the process of core drilling a well of small diameter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5028009 RU2060383C1 (en) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | Generator of ac current to supply self-contained well instrumentation in the process of core drilling a well of small diameter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2060383C1 true RU2060383C1 (en) | 1996-05-20 |
Family
ID=21597236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5028009 RU2060383C1 (en) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | Generator of ac current to supply self-contained well instrumentation in the process of core drilling a well of small diameter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2060383C1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472278C1 (en) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | Артур Маратович Галимов | Power generator of well beam unit |
RU2520610C2 (en) * | 2012-06-18 | 2014-06-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Axial inductor electric machine with electromagnet excitation |
RU2580885C2 (en) * | 2011-07-28 | 2016-04-10 | 3М Инновейтив Пропертиз Компани | Atomiser head assembly with built-in cover of pneumatic cylinder/nozzle for fluid spraying |
RU173338U1 (en) * | 2017-04-20 | 2017-08-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова" | Alternator in inductor |
US9751100B2 (en) | 2011-02-09 | 2017-09-05 | 3M Innovative Properties Company | Nozzle tips and spray head assemblies for liquid spray guns |
US9802211B2 (en) | 2011-10-12 | 2017-10-31 | 3M Innovative Properties Company | Spray head assemblies for liquid spray guns |
US9802213B2 (en) | 2012-03-06 | 2017-10-31 | 3M Innovative Properties Company | Spray gun having internal boost passageway |
US10071388B2 (en) | 2009-01-26 | 2018-09-11 | 3M Innovative Properties Company | Liquid spray gun, spray gun platform, and spray head assembly |
-
1992
- 1992-02-21 RU SU5028009 patent/RU2060383C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Молчанов А.А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. М.: Недра, 1983, с.85-89. 2. Авторское свидетельство СССР N 1006738, кл. E 21B 47/022, 1983. * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10071388B2 (en) | 2009-01-26 | 2018-09-11 | 3M Innovative Properties Company | Liquid spray gun, spray gun platform, and spray head assembly |
US9751100B2 (en) | 2011-02-09 | 2017-09-05 | 3M Innovative Properties Company | Nozzle tips and spray head assemblies for liquid spray guns |
RU2472278C1 (en) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | Артур Маратович Галимов | Power generator of well beam unit |
RU2580885C2 (en) * | 2011-07-28 | 2016-04-10 | 3М Инновейтив Пропертиз Компани | Atomiser head assembly with built-in cover of pneumatic cylinder/nozzle for fluid spraying |
US9358561B2 (en) | 2011-07-28 | 2016-06-07 | 3M Innovative Properties Company | Spray head assembly with integrated air cap/nozzle for a liquid spray gun |
US9802211B2 (en) | 2011-10-12 | 2017-10-31 | 3M Innovative Properties Company | Spray head assemblies for liquid spray guns |
US9802213B2 (en) | 2012-03-06 | 2017-10-31 | 3M Innovative Properties Company | Spray gun having internal boost passageway |
RU2520610C2 (en) * | 2012-06-18 | 2014-06-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Трансгаз Краснодар" | Axial inductor electric machine with electromagnet excitation |
RU173338U1 (en) * | 2017-04-20 | 2017-08-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова" | Alternator in inductor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI451667B (en) | Permanent magnet generator and wind power generator using the same | |
US6087750A (en) | Permanent magnet generator | |
US20220209642A1 (en) | Compact high-efficiency, low-reverse torque electric power generator driven by a high efficiency electric drive motor | |
CA2444811A1 (en) | Downhole torque-generating and generator combination apparatus | |
RU2060383C1 (en) | Generator of ac current to supply self-contained well instrumentation in the process of core drilling a well of small diameter | |
US7218025B1 (en) | Rotational magnetic electrical generating device | |
KR101324546B1 (en) | Time difference generator using balance of both poles | |
KR101837038B1 (en) | Magnet generator and generating method | |
JP5091425B2 (en) | Magnetic power generator | |
CA2024384A1 (en) | Double air gap alternator | |
KR20060104466A (en) | A disk-type generator rotating apparatus with magnets and the method of generating | |
Pyrhonen et al. | High-speed, 8 MW, solid-rotor induction motor for gas compression | |
KR20100091229A (en) | Underwater-driven motor assembly | |
Davey et al. | Rotating cylinder planetary gear motor | |
KR101023222B1 (en) | Sporting apparatus which having a independent electricity generator | |
RU2255409C2 (en) | Induction generator | |
US9331535B1 (en) | Radial flux alternator | |
WO2005050821A2 (en) | Generator with high efficiency | |
KR100617557B1 (en) | A generator using insulation apparatus | |
KR20160121917A (en) | Rotating Armature Type Wind Power Generator with Dual Field Windings | |
KR100610157B1 (en) | Rotary machine serves as generaroe and vibrator | |
Weldon et al. | Compensated pulsed alternator | |
RU2085010C1 (en) | Inductor electrical machine | |
US20240146162A1 (en) | Modular Electrical Generator/Electric Motor Assembly, and Method of Using Same | |
CN203368277U (en) | Magnetic passage type new generator |