RU50600U1

RU50600U1 - TELEMETRIC AC SYSTEM GENERATOR WITH TRANSMITTING UNIT

Info

Publication number: RU50600U1
Application number: RU2005108169/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Рыжанов; Владимир Михайлович Иванов; Сергей Иванович Васильев
Original assignee: ООО НПП "Промгеосервис"
Priority date: 2005-03-22
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-01-20

Abstract

Полезная модель относится к области бурения скважин и может быть использована в составе телеметрических систем для обеспечения электроэнергией скважинной аппаратуры и передачи забойной информации. Целью полезной модели является повышение надежности и ресурса работы генератора. Для этого силовые кабели генератора выведены через его верхний электрический разъем, к которому присоединен радиатор передатчика с элементами управления телеметрической системой, а нижний разъем генератора предназначен для подключения слаботочных проводов скважинной аппаратуры. Генератор имеет две опоры крепления в охранном кожухе. Крепление генератора в нижней части осуществлено по его нижнему фланцу, а в верхней части - по радиатору передатчика. В верхней части кожуха радиатора выполнено посадочное место под верхнюю опору крепления генератора в охранном кожухе. Статор генератора помещен в тонкостенную оболочку из немагнитного металла с высоким электрическим сопротивлением, например, титанового сплава.The utility model relates to the field of well drilling and can be used as part of telemetry systems to provide electricity to downhole equipment and transmit downhole information. The purpose of the utility model is to increase the reliability and life of the generator. To do this, the generator power cables are routed through its upper electrical connector, to which the transmitter radiator is connected with the telemetry system controls, and the lower generator connector is used to connect low-current wires of the downhole equipment. The generator has two mounting supports in the guard. The generator was mounted in the lower part along its lower flange, and in the upper part - along the radiator of the transmitter. In the upper part of the radiator casing, a seat is made under the upper support of the generator mounting in the guard casing. The generator stator is placed in a thin-walled shell of non-magnetic metal with high electrical resistance, for example, a titanium alloy.

Description

Полезная модель относится к области бурения скважин и может быть использована в составе телеметрических систем для обеспечения электроэнергией скважинной аппаратуры и передачи забойной информации.The utility model relates to the field of well drilling and can be used as part of telemetry systems to provide electricity to downhole equipment and transmit downhole information.

Известен входящий в состав забойной телеметрической системы генератор, соединенный снизу со скважинной аппаратурой кабельной секцией. Электрический ток, вырабатываемый генератором, поступает по силовым кабелям в передающий электронный блок скважинной аппаратуры, а затем по силовому кабелю на верхний переводник электрического разделителя, образующего диполь (свидетельство на полезную модель РФ №15585, МКМ 7 Е 21 В 47/02, 2000 г.).A known generator included in the downhole telemetry system is connected from below to the downhole equipment by a cable section. The electric current generated by the generator is supplied through power cables to the transmitting electronic unit of the downhole equipment, and then through the power cable to the upper sub of the electric separator forming a dipole (certificate for utility model of the Russian Federation No. 15585, MKM 7 E 21 V 47/02, 2000 .).

Наличие кабельной секции усложняет конструкцию генератора и снижает ее надежность.The presence of the cable section complicates the design of the generator and reduces its reliability.

Известен генератор переменного тока для питания автономных забойных геофизических и навигационных комплексов, содержащий герметичный статор, установленный на неподвижном полом валу и ротор с постоянными магнитами, выполненный в виде внешнего корпуса с лопатками турбины. Генератор с двух сторон имеет электрические разъемы под силовые кабели. В охранном кожухе генератор закреплен консольно. Герметичный статор выполнен в монолите из стеклопластика (патент РФ 2170348, МКМ 7 Е 21 В 47/022, F 03 В 13/02, оп. 2001 г.).Known alternator for power autonomous downhole geophysical and navigation systems, containing a sealed stator mounted on a fixed hollow shaft and a rotor with permanent magnets, made in the form of an external housing with turbine blades. The generator has electrical connectors for power cables on both sides. In the guard, the generator is fixed cantilever. The hermetic stator is made of fiberglass in a monolith (RF patent 2170348, MKM 7 E 21 V 47/022, F 03 B 13/02, op. 2001).

Известная конструкция имеет следующие недостатки. Наличие нескольких электрических разъемов под силовые кабели, выполненных на обоих концах генератора, усложняет его конструкцию и снижает ее надежность. Консольное крепление генератора в охранном кожухе недостаточно надежно и в условиях высоких нагрузок и вибрации может The known design has the following disadvantages. The presence of several electrical connectors for power cables made at both ends of the generator complicates its design and reduces its reliability. The cantilever mount of the generator in the guard is not reliable enough and under high loads and vibration it can

произойти отвинчивание крепежных болтов. Стеклопластик, применяемый для герметизации статора, имеет низкую теплопроводность, поэтому в условиях воздействия высокой температуры он быстро стареет, что приводит к образованию трещин и пробою изоляции. Кроме того, стеклопластик не обладает достаточной абразивной стойкостью и может быть разрушен при прохождении бурового раствора, охлаждающего обмотку генератора.unscrew the fixing bolts. The fiberglass used to seal the stator has a low thermal conductivity, therefore, under the influence of high temperature it quickly ages, which leads to the formation of cracks and breakdown of insulation. In addition, fiberglass does not have sufficient abrasion resistance and can be destroyed when passing a drilling fluid that cools the generator winding.

Целью полезной модели является повышение надежности и ресурса работы генератора.The purpose of the utility model is to increase the reliability and life of the generator.

Указанная цель достигается тем, что у генератора переменного тока телеметрической системы с передающим блоком, содержащего герметичный статор, установленный на неподвижном полом валу и имеющий электрические разъемы с двух сторон, и ротор с постоянными магнитами, выполненный в виде внешнего корпуса с лопатками турбины, силовые кабели выведены через верхний электрический разъем, к которому присоединен радиатор передатчика с элементами управления телеметрической системой, а нижний разъем генератора предназначен для подключения слаботочных проводов скважинной аппаратуры. Генератор имеет две опоры крепления в охранном кожухе. Крепление генератора в нижней части осуществлено по его нижнему фланцу, а в верхней части - по радиатору передатчика. В верхней части кожуха радиатора выполнено посадочное место под верхнюю опору крепления генератора в охранном кожухе. Статор генератора помещен в тонкостенную оболочку из немагнитного металла с высоким электрическим сопротивлением, например, титанового сплава.This goal is achieved by the fact that the alternator of the telemetry system with a transmitting unit containing a sealed stator mounted on a fixed hollow shaft and having electrical connectors on both sides, and a rotor with permanent magnets, made in the form of an external housing with turbine blades, power cables output through the upper electrical connector to which the radiator of the transmitter is connected with the controls of the telemetry system, and the lower connector of the generator is designed to connect poorly ny wires of downhole equipment. The generator has two mounting supports in the guard. The generator was mounted in the lower part along its lower flange, and in the upper part - along the radiator of the transmitter. In the upper part of the radiator casing, a seat is made under the upper support of the generator mounting in the guard casing. The generator stator is placed in a thin-walled shell of non-magnetic metal with high electrical resistance, for example, a titanium alloy.

Сущность полезной модели поясняет чертеж.The essence of the utility model is illustrated in the drawing.

На Фиг.1 представлен генератор переменного тока телеметрической системы с передающим блоком.Figure 1 shows the alternator of a telemetry system with a transmitting unit.

Генератор переменного тока телеметрической системы с передающим блоком содержит герметичный статор 1 с обмотками, установленный на неподвижном полом валу 2 и ротор 3 с постоянными магнитами 4. На The telemetry system alternating current generator with the transmitting unit comprises a sealed stator 1 with windings mounted on a fixed hollow shaft 2 and a rotor 3 with permanent magnets 4. On

корпусе ротора установлены рабочие лопатки турбины или шнек 5, приводимые во вращение промывочной жидкостью. Генератор имеет два электрических разъема 6 и 7. Верхний электрический разъем 6 посредством силовых кабелей осуществляет связь генератора с радиатором передатчика 8 с элементами управления телеметрической системой. Остальная часть скважинной аппаратуры, включающая модуль автономного питания, технологические, инклинометрические и другие измерительные модули (на чертеже не показаны), присоединена к генератору снизу через слаботочный разъем 7. Связь скважинной аппаратуры с передающим блоком осуществлена посредством слаботочных информационных проводов 9, проходящих через полый вал генератора. Статор заполнен высокотемпературной теплопроводящей неэлектропроводной жидкостью, например, силиконом, и помещен в тонкостенную оболочку 10 из немагнитного металла с высоким электрическим сопротивлением, например, титанового сплава. Величина зазора 11 между статором и ротором обеспечивает «мягкую» внешнюю характеристику генератора. Крепление генератора в нижней части осуществлено по его нижнему фланцу 12, а в верхней части - по радиатору передатчика. Кожух радиатора передатчика в верхней части имеет посадочное место 13 под верхнюю опору крепления генератора в охранном кожухе.rotor blades mounted turbine blades or screw 5, driven into rotation by the washing fluid. The generator has two electrical connectors 6 and 7. The upper electrical connector 6, by means of power cables, communicates with the radiator of the transmitter 8 with the control elements of the telemetry system. The rest of the downhole equipment, including an autonomous power supply module, technological, inclinometric and other measuring modules (not shown in the drawing), is connected to the generator from below through a low-current connector 7. The downhole equipment is connected to the transmitting unit by means of low-current information wires 9 passing through the hollow shaft generator. The stator is filled with a high-temperature heat-conducting non-conductive fluid, for example, silicone, and placed in a thin-walled shell 10 of non-magnetic metal with high electrical resistance, for example, a titanium alloy. The size of the gap 11 between the stator and the rotor provides a “soft” external characteristic of the generator. The generator was mounted in the lower part along its lower flange 12, and in the upper part - along the radiator of the transmitter. The radiator casing of the transmitter in the upper part has a seat 13 under the upper support mounting the generator in the guard.

Радиатор передатчика выполнен герметичным и заполнен теплоотводящей охлаждающей жидкостью, например силиконовым маслом.The radiator of the transmitter is sealed and filled with heat dissipating coolant, such as silicone oil.

Генератор переменного тока телеметрической системы с передающим блоком работает следующим образом. Буровой раствор попадает на лопасти шнека 5 и приводит во вращение ротор 3 с постоянными магнитами 4. При этом в обмотке статора 1 индуцируется ЭДС. Вырабатываемый электрический ток через разъем 6 по силовым кабелям поступает на радиатор передатчика 8. В радиаторе ток модулируется и по силовому кабелю передается на верхний переводник электрического разделителя колонны. Данные о забойных параметрах, получаемые в скважинной аппаратуре, The alternator of the telemetry system with a transmitting unit operates as follows. Drilling fluid enters the blades of the screw 5 and rotates the rotor 3 with permanent magnets 4. In this case, EMF is induced in the stator winding 1. The generated electric current through the connector 6 through the power cables is supplied to the radiator of the transmitter 8. In the radiator, the current is modulated and transmitted through the power cable to the upper sub of the column separator. Downhole data obtained in downhole equipment,

поступают в радиатор 8 через слаботочный разъем 7 в нижней части генератора по информационным проводам 9, размещенным в полом валу 2 статора. Затем информационные сигналы передаются по электромагнитному каналу связи в наземное приемное устройство.enter the radiator 8 through a low-current connector 7 in the lower part of the generator via information wires 9 located in the hollow shaft 2 of the stator. Then, information signals are transmitted via an electromagnetic communication channel to a ground receiving device.

Применение разработанного технического решения позволяет:Application of the developed technical solution allows:

1. Размещение радиатора передатчика с верхней стороны генератора позволило исключить кабельную секцию и упростить конструкцию.1. The placement of the transmitter radiator on the upper side of the generator eliminated the cable section and simplified the design.

2. Уменьшение количества электрических разъемов под силовые кабели повысило надежность конструкции.2. Reducing the number of electrical connectors for power cables increased the reliability of the design.

3. Наличие посадочного места в верхней части кожуха радиатора передатчика под верхнюю опору генератора обеспечивает надежное крепление генератора в охранном кожухе на двух опорах.3. The presence of a seat in the upper part of the radiator casing of the transmitter under the upper support of the generator ensures reliable fastening of the generator in the protective casing on two supports.

4. Тонкостенная оболочка из немагнитного металла с высоким электрическим сопротивлением, например, титанового сплава, надежно герметизирует статор.4. A thin-walled shell of non-magnetic metal with high electrical resistance, for example, titanium alloy, reliably seals the stator.

Claims

1. Telemetry system alternating current generator with a transmitting unit, comprising a sealed stator mounted on a fixed hollow shaft and having electrical connectors on both sides, a permanent magnet rotor made in the form of an external housing with turbine blades, characterized in that the power cables are led through the upper electrical connector of the generator, to which the radiator of the transmitter is connected with the controls of the telemetry system, and the lower connector is used to connect low-voltage wires.

2. The generator according to claim 1, characterized in that it has two mounting supports in the protective casing.

3. The generator according to claims 1 and 2, characterized in that the upper support of the generator mounting in the guard is located in the area of the transmitter radiator.

4. The generator according to claim 3, characterized in that in the upper part of the radiator casing a seat is made under the upper support mounting the generator in the guard.

5. The generator according to claim 1, characterized in that the stator is placed in a thin-walled shell of non-magnetic metal with high electrical resistance, for example, a titanium alloy.