Турбогенераторный агрегат для автономных скважинных приборов

(50 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ11К.Валеев и Г.Ф.Куэ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный научно-исследователь ский институт неФтепромысловой геофизики(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 595500,кл. Е 21 В 47/12, 1975.2. Авторское свидетельство СССР652320, кл. Е 21 В 47/022, 1977,3. Молчанов А.А., Сираев А.Х.Скважинные автономные измерительные системы с магнитной регистрацией. М. фНедраф, 1979, с. 102, 103.: (54) (57) 1ТУРБОГЕНЕРАТОРНЫИ АГРЕ ГАТ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ .СКВА)ХИННЫХ ПРИБОРОВ, содержащий гидротурбину и маслозаполненный ротор генератора переменного тока, расположенные на по. лом приводном валу, уплотнительное устройствоприводного вала, масло- заполненный статор, масляный компен-, сатор, поршневой лубрикатор с пружиной, размещенной внутри приводного вала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности турбогенераторного агрегата в работе,поРшневой лубрикатор снабжен подвижным Поляк штокОм с обратным клапаном и пробкой на конце со стороны буровой колонны.2. Агрегат по п.1, о т л и ч а ю" д и й с я тем, что масляный компенсатор раэь)ещен непосредственно за турбиной на ее статоре.3, Агрегат по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что уплотнительное устройство выполнено в виде последовательно установленных резиноман-, жетного, торцового, стояночного, 9 прямоточного лабиринтного и импеллерного уплотнений, причем полость между Ц) реэиноманжетным и торцовым уплотне-, ров виями сообщена с полостью повышен- ффффф ного давления лубрикатора.Мф4. Агрегат по п.1,:о т л и ч аю щ и й с я темчто импеллерное уплотне- файф ние и лабиринты прямоточного уплотнения выполнены на барабане ротора.Изобретение относится к областипромысловой геофизики и предназначено для преобразования энергиипотока промывочной жидкости стволаскважины в электрическую энергию иснабжения электроэнергией скважинных 5автономных измерительных системи приборов,Известно устройство для передачизабойной информации в процессебурения, в котором размещен генера 1 Отор переменного тока на постоянныхмагнитах, приводимый в движение потоком промывочной жидкости черезгидротурбину, прибор для измеренияазимута скважины, в котором содержится генератор переменного тока,служащий для снабжения электроэнергией измерительных систем 13 и 1,2).Известен также автономный турбин-,ный агрегат, содержащий гидротурбину,20приводимую в движение потоком промывочной жидкосги, маслозаполн,енныйстатор и ротор генератора переменного тока на Постоянных магнитах,расположенный на одном полом приводном валу с гидротурбиной,уплотнительные устройства приводного вала изсальниковых и армированных резиноманжетных уплотнений, маслянный ком-.пенсатор, размещенный на роторнойчасти гидротурбины,поршневой лубри- ЗОкатор с пружиной, размещенный внутриполой части приводного вала и заполненный с одной стороны консистентнойпроекторной смазкой, сообщающейся,с полостью между элементами уплотнительных устройств, а с другой стороны заполненный трансформаторным маслом и сообщающийся с масляными компенсатором 1,31.Недостатками известного устройст Ова являются невозможность осуществления постоянного контроля уровнясмазки в поршневом лубрикаторе и опе.ративной ее дозаправки, что снижаетнадежность работы прибора в целом, 45а также расположение резиновогокомпенсатора на роторной (вращающейся) части турбогенератора, умень",шающее эффективность работы компенсатора из-за действия центробежныхсил.Кроме того, наличие сальниковыхуплотнений, обладающих повышеннымизносом и не предотвращающих попадание крупных частиц к трущимся поверхностям, неприспособленных к высоким окружным скоростям, приводит,как правило,.к потере .Уплотнительныхсвойств, и применяется в основномв узлах соответственного назначения. 60Целию изобретения является повышение надежности работы турбогенераторного агрегата.Поставленная цель достигаетсятем,что в турбогенераторном агрегате 65 для автономных скважинных приборов, содержащем гидротурбину и маслоэаполненный ротор генератора переменного тока, расположенные на полом приводном валу, уплотнительное устройство приводного вала, маслоэаполненный статор,масляный компенсатор, поршневой лубрикатор с пружиной, раз мещенной внутри приводного вала, поршневой.лубрикатор снабжен подвижным полым штоком с обратным клапаном и пробкой на конце со стороны ,буровой колонны.При этом масляный компеисатор размещен непосредственно за турбиной на ее статоре.Уплотнительное устройство выполнено в виде последовательно установленных резиноманжетного, торцового, стояночного, прямоточного лаби- ринтного и импеллерного уплотнений, причем полость между реэиноманжетным и торцовым уплотнениями сообщена с полостью повышенного давления лубрикатора.Кроме того, импеллерное уплотнение и лабиринты прямоточного уплотнения выполнены на барабане ротора.На чертеже изображен предложенный, турбогенераторный агрегат и часть буровой колонны, общий вид.7 урбогенераторный агрегат имеет гидротурбину, состоящую иэ роторной и статорной частей. Роторная часть гидротурбины включает роторные лопатки 1, барабан 2 ротора, обтекатель 3, гайку 4, полый приводной вал 5. Статорная часть гидротурбины включает статорные лопатки 6, статорные стойки 7, корпус 8 статорных лопаток, статорный корпус 9 уплотненийгайку 10 корпуса уплотнений.На барабане 2 ротора выполнены радиальные выступы 11 импеллерного уплотнения и лабиринты 12 прямоточного уплотнения, в нем же размещена и резиновая армированная манжета 13 стояночного уплотнения.В статорном корпусе 9 уплотнений и гайке 10 размещены уплотнительные устройства полого приводного вала, состоящие из армированных резиноманжетных уплотнений 14 и торцового уплотнения 15Внутри полого приводного вала 5 размещен поршень 16 лубрикатора, пружина 17. Поршень 16 лубрикатора соединен с полым подвижным штоком 18, на противоположном конце которого размещено заправочное устройство в виде обратного клапана 19 и пробки 20, выходящей в проточную часть буровой колонны 21. Непосредственно за статорными стойками установлен масляный резиновый компенсатор 22, защищенный сверху кожухом 23, имеющим, с целью удобСтва в эксплуатации,горизонтальный разъем.Генератор переменного тока состоит из статора 24, залитого эпоксиднымкомпаундом и размещенного между корпусом 25 радиально-упорных шарикоподшипников 26, корпусом 27 радиальногошарикоподшипника 28, корпусом статора .29 и кольцевого магнитного ротора,выполненного из постоянных магнитов30 и закрепленного на полом привод-.ном валу 5.Внутренние полости 31 штока 18,полого приводного ва,ча 5 и статорного корпуса 9 уплотнений заполненыКонсистентной протекторной смазкой 15Через пробку 20. Остальные полости,заполнены трансформаторным масломчерез заправочный канал, снабженныйпробкой 32, обратным клапаном 33.Для воэможности прокачки и удалениявоздушных включений иэ запорногомасла в корпусе заднего подшипника27 выполнен дренажный канал, закрываемый пробкой 34.Использование электроэнергии тур.богенератора осуществляется черезэлектровывод 35. Турбогенераторныйагрегат устанавливается непосредственно в колонну буровых труб 36 икрепится к ним с помощью шпилек 37и гаек 38. Стрелками на чертеже показано направление движения (бурового раствора) промывочной жидкостив колонне буровых труб при бурениии перемещении смазочных материаловвнутри турбогенераторного агрегатапри его заправке,В процессеработы турбогенератор-.ного агрегата, использующего энергию гидравлического потока промывочной жидкости, компенсатор 22 осуществляет буферную передачу давления на забое в маслсзаполненную полость генератора и под поршень лубри.катора 16 с пружиной 17. Лубрикаторза счет пружины поддавливает консис 45тентную протекторную смазку в полостьмежду манжетным 14 и торцовым 15уплотнениями (внутреннюю полостьстаторного корпуса уплотнений 9),создает там дополнительные уплотняю Ощие эоны по типу суфлерных уплотняющих зон, что и приводит к надежномуразделению маслозаполненных полостейкак между собой, так и от промывочнойжидкости. По мере израсходованиясмазки за счет продавливания лубрикатором последней через уплотнительные устройства, полый шток 18 перемещается в проточной части буровой колонны вместе с поршнем 16 лубрикатора. По величине его выдвиженияосуществляют контроль за наличиемсмазки и в случае необходимости производят ее дозаправку через заправочное устройство на выходном концеполого штока. В момент прокачки промывочной жидкости лопатки 11 импеллерного ужлотнения отбрасывают крупные частицы жидкости, а лабиринты 12 прямоточного уплотнения подстраховывают импеллерное уплотнение и улавливают прорвавшиеся крупные частИ- цы жидкости. В тот момент, когда ротор турбогенераторного агрегата не вращается, предотвращение попадания крупных частиц выполняет стояночное уплотнение 13, выполненное в Виде стандартной резиновой армированной манжеты и размещенное на роторйом барабане 2,В момент вращения ротора манжета стояночного уплотнения 13 под дей;твием центробежных сил отклоняется зт шейки гайки 10 .корпуса, а в рабо" ту вступают импеллерное уплотнение 11 и лабиринты 12 прямоточного уплотнения,Приведенная конструкция и компанов- ка турбогенераторного агрегата поэво" лила использовать его в забойной ин" клинометрической системе (ЭИС), предназначенной для непрерывного контро" ля, измерения и передачи на поверхность в процессе бурения по колонне бурильных труб инклинометрических параметров: зенитного угла (угла наклона), азимутального угла ствола наклонной скважины (азимута) и угла установки отклонителя. Применение турбогенераторного агрегата в сос" таве забойной инклинометрической системы (ЗИС) обеспечивает контроль в процессе бурения за направлением наклонных и вертикальных скважин диаметром от. 190 мм и более.Ожидаемый годовой экономический эффект ЭИС - 100000 руб.,иэ них около 20 приходится на турбогенераУ, торный агрегат. Годовая потребность комплектовОбщий годовой экономический эффект турбогенераторного агрегата составит 200.000 руб.100 б 738 Составитель Г.Алексееваедактор Г.Волкова Техред Т.фанта Корректор Е. Рошк а ыиал 1 П 1 П Патент, г.ужгород, ул,.Проектная 9/54 Тираж ПИПИ Государст по делам изобре 035, Москва, ).(енного коми ений и откр 5, Раушская О В 6 7 Подписнота СССРийаб., д.4/5