RU27153U1

RU27153U1 - THERMOELECTRIC AUTONOMOUS POWER SUPPLY

Info

Publication number: RU27153U1
Application number: RU2002124373/20U
Authority: RU
Inventors: Г.А. Григашкин
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты"
Priority date: 2002-09-16
Filing date: 2002-09-16
Publication date: 2003-01-10

Description

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АВТОНОМНЫЙ ИСТОЧНИК НИТАНИЯTHERMOELECTRIC AUTONOMOUS POWER SUPPLY

Изобретение относится к источникам питания геонавигационноого оборудования, предназначенного для обеспечения горизонтального и наклонного бурения скважин под нефть и газ.The invention relates to power sources of geosteering equipment designed to provide horizontal and inclined drilling of wells for oil and gas.

Известен источник питания телеметрической системы, содержащий гидротурбину, приводимую в движение потоком бурового раствора, маслозаполненный статор, залитый эпоксидным компаундом и ротор генератора переменного тока на постоянных магнитах, расположенных на валу гидротурбины (Молчанова А. А., Сираев А.Х., «Скважинные автономные системы с магнитной регистрацией, М., Недра, 1979, с. 102... 103),A well-known power source for a telemetric system containing a hydraulic turbine driven by a mud flow, an oil-filled stator filled with an epoxy compound and a rotor of an alternating current generator with permanent magnets located on a turbine shaft (A. Molchanova, A. Siraev, “Borehole autonomous systems with magnetic registration, M., Nedra, 1979, S. 102 ... 103),

Недостатком такого источника питания является его значительные осевые и диаметральные габариты из-за наличия нескольких ступеней турбины с направляющими аппаратами. При отсутствии прокачки бурового раствора или при значительном уменьшении его расхода источник питания не выполняет своих функций.The disadvantage of this power source is its significant axial and diametrical dimensions due to the presence of several stages of the turbine with guide vanes. In the absence of pumping of the drilling fluid or with a significant decrease in its flow rate, the power source does not fulfill its functions.

Известен также источник питания телеметрической системы по свидетельству РФ на полезную модель № 18211. Этот источник питания содержит химические элементы в вбщем корпусе, который закреплен с зазором внутри колонны бурильных труб над скважинной аппаратурой при помощи разъема на торце и кабельного наконечника.The telemetry system power source is also known, according to the RF certificate for utility model No. 18211. This power source contains chemical elements in the general housing, which is fixed with a gap inside the drill pipe string above the downhole equipment using a connector on the end and a cable lug.

Известен термоэлектрический автономный источник питания по заявке РФ наKnown thermoelectric autonomous power source according to the application of the Russian Federation for

изобретение № 2002101762 (прототип), содержащий корпус и элементы Пельтье.invention No. 2002101762 (prototype) comprising a housing and Peltier elements.

Недостатки - низкий ресурс работы химических элементов и ограниченная мощность вследствие незначительного перепада температур между окружающей средой и буровым раствором.Disadvantages - low resource life of chemical elements and limited power due to a slight temperature difference between the environment and the drilling fluid.

Э ff О и E ff oh and

МКП 6 Е 21 в 17/12 Задачей создания изобретения является увеличение ресурса работы источника питанияMCP 6 E 21 in 17/12 The objective of the invention is to increase the life of the power source

скважинной аппаратуры.downhole equipment.

Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что в термоэлектрическом автономном источнике питания, содержащем корпус, элементы Пельтье с электрическими выводами, установленные на наружной поверхности корпуса и соединенные между собой параллельно или последовательно или последовательно-параллельно, выполнен внутри корпуса изотопный или химический источник тепловой энергии. Элекгричесю1е выводы могут быть соединены напрямую с потребителем электроэнергии (скважинным прибором) или с накопителем энергии, который, в свою очередь соединен с потребителем электроэнергии. Накопитель энергии может быть выполнен в виде аккумуляторов, конденсаторов или ионисторов. Аккумуляторы, конденсаторы или ионисторы могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно.The solution to this problem was achieved due to the fact that in a thermoelectric autonomous power source containing a housing, Peltier elements with electrical terminals mounted on the outer surface of the housing and connected to each other in parallel or in series or in series-parallel, an isotopic or chemical source of thermal energy is made inside the housing . The electrical outputs can be connected directly to an electricity consumer (downhole tool) or to an energy storage device, which in turn is connected to an electricity consumer. The energy storage device may be in the form of batteries, capacitors or ionistors. Batteries, capacitors or ionistors can be connected in series, in parallel or in series-in parallel.

Накопитель энергии и элементы Нельтье могут быть установлены в общем корпусе.Energy storage and Neltier elements can be installed in a common housing.

Нроведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промьпплешюй применимостью, т. е. всеми критериями изобретения.Implemented patent research has shown that the proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability, i.e., all the criteria of the invention.

Техническая реализация изобретения реальна, т.к. в конструкции термоэлектрического автономного источника питания испо.11ьзованы серийно вьшускаемые детали и узлы.The technical implementation of the invention is real, because in the design of the thermoelectric autonomous power supply, series-let-out parts and assemblies are used.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 и 2, где:The invention is illustrated in FIG. 1 and 2, where:

На фиг. 1 - приведена схема автономного источника питания телеметрической системы в составе колонны бурильных труб,In FIG. 1 is a diagram of an autonomous power source for a telemetric system as part of a drill pipe string,

На фиг. 2 - схема подключения потребителя электроэнергии через накопитель энергии.In FIG. 2 is a diagram of connecting a power consumer through an energy storage device.

2 предназначен для питания потребителя электрической энергии 2, например, скважинного2 is intended to power a consumer of electric energy 2, for example, downhole

прибора. Потребитель энергии установлен и сцентрирован на центраторах 3 и имеет герметичный ввод 4. Термоэлектрический автономный источник питания может быть установлен на дополнительных центраторах 5 и содержит корпус 6, элементы Пельтье 7 с электрическими выводами 8. Элементы Пельтье 7 могут быть соединены параллельно. Последовательно, или последовательно-параллельно. Внутри корпуса 6 установлен изотопный или химический источник тепловой энергии 9. Через герметичный вывод 10 выходят провода 11, которые через герметичный ввод 4 входят внутрь потребителя электроэнергии 2.device. The energy consumer is installed and centered on the centralizers 3 and has a sealed input 4. A thermoelectric stand-alone power supply can be installed on additional centralizers 5 and contains a housing 6, Peltier elements 7 with electrical leads 8. Peltier elements 7 can be connected in parallel. In series, or in series, in parallel. Inside the housing 6 is installed an isotopic or chemical source of thermal energy 9. Through the sealed terminal 10, wires 11 exit, which, through the sealed input 4, enter the consumer 2.

На фиг. 2 приведена более усовершенствованная схема термоэлектрического автономного источника питания. Она дополнительно содержит накопитель энергии 11. Накопитель энергии выполнен в виде аккумуляторов, конденсаторов или ионисторов 12, соединенных последовательно, или параллельно, или последовательно-параллельно.In FIG. 2 shows a more advanced scheme of a thermoelectric autonomous power source. It further comprises an energy storage device 11. The energy storage device is made in the form of batteries, capacitors or ionistors 12 connected in series, or in parallel, or in series-in parallel.

При работе термоэлектрического автономного источника питания в колонне бурильных труб наружная поверхность элементов Пельтье омывается относительно холодным буровым раствором, а внутренняя подогревается от изотопного или химического источника тепловой энергии 9. На электрических выводах 8 элементов Пельтье возникает ЭДС и электрический ток, который по проводам 11 поступает к потребителю электрической энергии 2.When a thermoelectric autonomous power source is operating in a drill pipe string, the outer surface of the Peltier elements is washed with a relatively cold drilling fluid, and the internal surface is heated from an isotopic or chemical source of thermal energy 9. An electric current is generated at the electrical terminals of the 8 Peltier elements, which is fed through wires 11 to electric energy consumer 2.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1.Многократно увеличить ресурс работы источника питания и обеспечить бесперебойное питания электроэнергией скважинного прибора телеметрической системы в процессе бурения или в процессе эксплуатации скважины («Интеллектуальная скважина).1.Multiple increase the life of the power source and ensure uninterrupted power supply of electric power to the borehole device of the telemetry system during drilling or during the operation of the well (“Intelligent well”).

3 3

2.Обеспечить высокую надежность источника питания.2. Provide high reliability of the power source.

3.Получить стабильное напряжение питания в условиях воздействия больших давлений, температур и вибраций.3.Get a stable supply voltage under the influence of high pressures, temperatures and vibrations.

4.Получить значительный экономический эффект за счет исключения спуско-подьемных операций для частой замены ранее применявшегося источника питания скважинной аппаратуры телеметрической системы.4. To obtain a significant economic effect by eliminating tripping operations for frequent replacement of the previously used power source of the borehole equipment of the telemetry system.

Автор: 09.02 г. /Лх уГригашкинГ.А.Author: 09.02 y. / Lh uGrigashkinG.A.

Claims

1. Thermoelectric autonomous power source containing a housing, Peltier elements with electrical leads mounted on the outer surface of the housing and interconnected in parallel, or in series, or in series-parallel, characterized in that an isotopic or chemical source of thermal energy is installed inside the housing.

2. Thermoelectric autonomous power source according to claim 1, characterized in that the electrical leads are connected to an energy storage device, and the energy storage device is connected to an energy consumer.

3. Thermoelectric autonomous power source according to claim 2, characterized in that the energy storage device is made in the form of batteries, capacitors or ionistors.

4. Thermoelectric autonomous source according to claim 3, characterized in that the batteries, capacitors or ionistors are connected in series, or in parallel or in series-in parallel.

5. Thermoelectric autonomous source according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the energy storage device and Peltier elements are installed in a common housing.