RU89302U1

RU89302U1 - MHD-GENERATOR AS A POWER SUPPLY IN A DRILL CORD WHILE PUMPING ELECTRIC WIRED DRILLING MORTAR

Info

Publication number: RU89302U1
Application number: RU2009121719/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Альбертович Зейгарник; Виктор Александрович Новиков; Владимир Иванович Окунев; Виктор Юрьевич Рикман; Евгений Иванович Харагезов
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Объединенный институт Российской академии наук (ОИВТ РАН)
Priority date: 2009-06-09
Filing date: 2009-06-09
Publication date: 2009-11-27

Abstract

МГД-генератор, содержащий МГД-канал с магнитом, установленный в соединительной муфте буровой колонны, отличающийся тем, что применен насос, прокачивающий через буровую колонну и канал МГД-генератора электропроводный буровой раствор в качестве рабочего тела МГД-генератора.An MHD generator containing an MHD channel with a magnet installed in the coupling of the drill string, characterized in that a pump is used to pump an electrically conductive drilling fluid through the drill string and the channel of the MHD generator as the working fluid of the MHD generator.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области источников электрической энергии и буровой техники, конкретно - к МГД-генераторам электрической энергии для питания измерительных датчиков, размещаемых в стенках соединительных муфт буровой колонны.The proposed utility model relates to the field of sources of electric energy and drilling equipment, specifically to MHD generators of electric energy for supplying measuring sensors placed in the walls of the couplings of the drill string.

Известны МГД-генераторы открытого цикла, работающие на продуктах сгорания органических топлив, причем для достижения необходимых температур, обеспечивающих требуемую для их эффективной работы электропроводность плазмы, необходимо использовать в качестве окислителя кислород - жидкий или газообразный, либо воздух, который необходимо нагревать в регенеративных воздухоподогревателях, и, как правило, одновременно применять его кислородное обогащение. [Роза. Магнитогидродинамическое преобразование энергии. М. 1970 г., 288 стр.; МГД-генераторы открытого цикла. Под редакцией М. Петрика и Б.Я.Шумяцкого, М., Наука, 1979 г., 583 стр.].Open-cycle MHD generators operating on the products of combustion of organic fuels are known, and in order to achieve the required temperatures that provide the plasma conductivity required for their effective operation, it is necessary to use oxygen - liquid or gaseous, or air, which must be heated in regenerative air heaters, and, as a rule, simultaneously apply its oxygen enrichment. [The Rose. Magnetohydrodynamic energy conversion. M. 1970, 288 pp .; Open-loop MHD generators. Edited by M. Petrik and B. Ya. Shumyatsky, M., Science, 1979, 583 pp.].

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является жидкометаллический МГД-генератор, используемый для различных специальных целей, достижение необходимой электропроводности потока осуществляется использованием в качестве рабочего тела жидких металлов. [Е.И.Янтовский "Магнитогидродинамические генераторы, М., Наука, 1972 г., 424 стр., прототип].Closest to the proposed utility model is a liquid metal MHD generator used for various special purposes, the necessary electrical conductivity of the flow is achieved by using liquid metals as a working fluid. [E.I. Yantovsky "Magnetohydrodynamic generators, M., Science, 1972, 424 pages, prototype].

Недостатком указанных МГД-генераторов является, во-первых, то обстоятельство, что для них требуется камера сгорания или другой источник тепла.The disadvantage of these MHD generators is, firstly, the fact that they require a combustion chamber or other heat source.

Вторым недостатком таких МГД-генераторов при весьма высоких параметрах рабочего потока и его большой химической агрессивности является ограниченный ресурс работы МГД-каналов.The second drawback of such MHD generators with very high parameters of the working flow and its high chemical aggressiveness is the limited life of the MHD channels.

Третьим недостатком является сравнительно большие габариты таких энергоустановок, что не позволяет их размещать в стенках соединительных муфт и требует наличия устройств для передачи энергии с поверхности до глубины нахождения измерительных датчиков.The third disadvantage is the relatively large dimensions of such power plants, which does not allow them to be placed in the walls of the couplings and requires devices to transfer energy from the surface to the depth of the measuring sensors.

Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу питания измерительных датчиков, размещаемых в стенках соединительных муфт буровой колонны за счет расположения МГД- генератора в стенках тех же самых соединительных муфт и использования в качестве рабочего тела электропроводного бурового раствора, прокачиваемого через буровую колонну.The proposed utility model solves the technical problem of supplying measuring sensors placed in the walls of the drill string couplers due to the location of the MHD generator in the walls of the same couplers and using an electrically conductive drilling fluid pumped through the drill string as a working fluid.

Поставленная техническая задача решается тем, что в МГД-генераторе, содержащим МГД-канал с магнитом, и установленном в соединительной муфте буровой колонны, применен насос, прокачивающий через буровую колонну и канал МГД-генератора электропроводный буровой раствор в качестве рабочего тела МГД-генератора.The stated technical problem is solved by the fact that in the MHD generator containing the MHD channel with a magnet and installed in the coupling of the drill string, a pump is used to pump an electrically conductive drilling fluid through the drill string and the channel of the MHD generator as the working fluid of the MHD generator.

Такое решение поставленной технической задач1 приводит к тому, что предлагаемый источник питания отличается от других МГД-гетераторов тем, что не требует дополнительных энергозатрат в виде топлива для камеры сгорания или энергии для другого источника тепла, поскольку буровой раствор и насос для его прокачивания входит в состав технологического цикла бурения.Such a solution of the stated technical problems1 leads to the fact that the proposed power source differs from other MHD getters in that it does not require additional energy in the form of fuel for the combustion chamber or energy for another heat source, since the drilling fluid and pump for pumping it are included technological cycle of drilling.

В силу высоких значений электропроводности бурового раствора при сравнительно низких рабочих температурах и его меньшей агрессивности по сравнению с низкотемпературной плазмой или жидким металлом работоспособность МГД-генератора сохраняется в течение всего цикла бурения, что для сверхглубоких скважин достигает до 12000 часов.Due to the high conductivity of the drilling fluid at relatively low operating temperatures and its lower aggressiveness compared to low-temperature plasma or liquid metal, the operability of the MHD generator is maintained throughout the entire drilling cycle, which reaches up to 12,000 hours for superdeep wells.

Схема предлагаемого МГД генератора показана на Фиг.1.The scheme of the proposed MHD generator is shown in Fig.1.

Предлагаемый МГД генератор содержит МГД-канал 1 с магнитом 2, установленный в соединительной муфте 3 буровой колонны 4, насос 5, прокачивающий через буровую колонну 4 и МГД - канал 1 электропроводный буровой раствор 6, используемый в качестве рабочего тела МГД-генератора.The proposed MHD generator contains an MHD channel 1 with a magnet 2 installed in the connecting sleeve 3 of the drill string 4, a pump 5 pumping through the drill string 4 and the MHD channel 1 an electrically conductive drilling fluid 6 used as the working fluid of the MHD generator.

Предлагаемый МГД-генератор работает следующим образом:The proposed MHD generator operates as follows:

Насос 5 прокачивает электропроводный буровой раствор 6 через буровую колонну 4 и через МГД-канал 1 с магнитом 2, установленные в соединительной муфте 3. При движении электропроводного бурового раствора 6 в магнитном поле магнита 2 в МГД-канале 1 генерируется электроэнергия, используемая для питания измерительных датчиков 7, расположенных в той же соединительной муфте 3.The pump 5 pumps the electrically conductive drilling fluid 6 through the drill string 4 and through the MHD channel 1 with magnet 2 installed in the coupling 3. When the electrically conductive drilling fluid 6 moves in the magnetic field of magnet 2 in the MHD channel 1, electricity is generated that is used to power the measuring sensors 7 located in the same coupling 3.

Предлагаемый МГД-генератор с использованием электропроводного бурового раствора в качестве рабочего тела отличается от прототипа - МГД-генераторов, работающих на жидких металлах, рядом параметров и особенностей.The proposed MHD generator using an electrically conductive drilling fluid as a working fluid differs from the prototype MHD generators operating on liquid metals with a number of parameters and features.

Во-первых, тем, что не требует дополнительных энергозатрат в виде топлива для камеры сгорания или энергии для другого источника теша, поскольку буровой раствор и прокачивающий его насос входят в состав технологического цикла бурения.Firstly, by the fact that it does not require additional energy consumption in the form of fuel for the combustion chamber or energy for another source of water, since the drilling fluid and the pump pumping it are part of the drilling technological cycle.

Вторым отличительным преимуществом предлагаемого МГД-генератора является возможность достижения ресурса МГД-канала на несколько порядков более высокого, чем у прототипа - жидкометаллического МГД-генератора. Такое увеличение срока службы МГД-канала обусловлено меньшей агрессивностью бурового раствора по сравнению с жидким металлом, что обеспечивает работоспособность МГД-генератора в течение всего цикла бурения, что для сверхглубоких скважин достигает до 12000 часов.The second distinctive advantage of the proposed MHD generator is the ability to achieve the resource of the MHD channel several orders of magnitude higher than that of the prototype liquid metal MHD generator. Such an increase in the service life of the MHD channel is due to the lower aggressiveness of the drilling fluid compared to liquid metal, which ensures the operability of the MHD generator throughout the entire drilling cycle, which reaches up to 12,000 hours for superdeep wells.

Третьей отличительной особенностью предлагаемого МГД-генератора на буровом растворе является компактность, что позволяет расположить его в той же соединительной муфте, что и запитываемые им измерительные датчики, что исключает подачу электроэнергии с поверхности земли на глубину.The third distinctive feature of the proposed MHD generator on the drilling fluid is its compactness, which allows it to be located in the same coupling as the measuring sensors it feeds, which excludes the supply of electricity from the surface of the earth to a depth.

Claims

An MHD generator containing an MHD channel with a magnet installed in the coupling of the drill string, characterized in that a pump is used to pump an electrically conductive drilling fluid through the drill string and the channel of the MHD generator as the working fluid of the MHD generator.