ПРИВОД СИЛОВОЙ ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2002 года по МПК E21B43/112 E21B4/00 

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и используется в приборной скважинной технике, в частности при перфорации. Известны силовые приводы для скважинных приборов самых разных конструкций, форм и назначений, представляющие собой чаще всего приспособленные к скважинным условиям небольшие электродвигатели (А. В. Мальцев, Л. М. Дюков. Приборы и средства контроля процессов бурения. - М. : Недра, 1989, с. 188-198; В. Е. Гавура и др. Современные методы и системы разработки газонефтяных залежей. - М. : ВНИИОУЭНП, 1994, с. 276).

Недостатком этих приводов является их невысокая мощность и сравнительно большие габариты, не позволяющие наращивать мощность.

Этих недостатков лишен известный силовой электропривод, принятый за прототип (патент 2129655 от 27.04.99, МПК 6 Е 21 В 43/112, РФ). В прототипе силовой привод для скважинных приборов содержит корпус, электрическое сопротивление для нагрева воды электрическим током, электроды для подвода и отвода тока, электрические изоляторы, воду для получения пара, элементы автоматического включения и отключения тока, приборную головку для подсоединения к кабельной головке, каналы для выхода рабочей жидкости к силовому устройству.

Устройство, принятое за прототип, имеет ряд недостатков:
- электрическое сопротивление в виде ТЭН имеет большую длину, что, во-первых, увеличивает габариты привода, во-вторых, приводит к оголению ТЭН при снижении уровня воды, в результате чего снижается его срок службы, а в ряде случаев приводит к его перегоранию;
- срок службы ТЭН даже в благоприятных условиях сравнительно небольшой;
- величина электрического сопротивления ТЭН невелика, в связи с чем возникает необходимость использовать удлиненные ТЭН;
- вследствие частых поломок ТЭН необходимо расходовать средства на их приобретение и замену;
- при отключении тока возникает дуга.

Задача изобретения - создание силового привода, лишенного перечисленных недостатков.

Техническим результатом, достигаемым от использования изобретения, является следующее: увеличение значения электрического сопротивления при достижении компактности и неограниченного срока службы, уменьшение габаритов привода, электробезопасность, сравнительная простота конструкции и дешевизна.

Указанный технический результат достигается тем, что в силовом приводе для скважинных приборов, содержащем корпус, электрическое сопротивление для нагрева воды электрическим током, электроды для подвода и отвода тока, электрические изоляторы, воду для получения пара, элементы автоматического включения и отключения тока, приборную головку для подсоединения к кабельной головке, каналы для выхода рабочей жидкости к силовому устройству, согласно изобретению, в качестве электрического сопротивления в электрическую цепь включена часть объема воды для получения пара, в качестве электродов установлен изолированный стержень и корпус, в качестве элементов автоматического включения и отключения электрического тока установлены подвижные и неподвижные электроды и тяга, взаимодействующие между собой и с элементами силового устройства.

Включение части объема воды для получения пара в электрическую цепь в качестве электрического сопротивления для нагрева воды качественно меняет характеристики силового привода: сопротивление воды регулируется зазором между электродами, в связи с чем легко обеспечивается сопротивление в десятки килоом и расходуемая мощность в единицы и десятки киловатт; стоимость такого сопротивления в десятки раз меньше стоимости ТЭН; это сопротивление не перегорает и не разрушается, в связи с чем уход за ним упрощается и снижаются трудозатраты; из-за возможности вложения большой электрической мощности нагрев жидкости осуществляется весьма быстро; габариты устройства уменьшаются многократно; конструктивно привод упрощается; дуговых процессов не возникает, в результате чего повышается стойкость электродов и электробезопасность; уменьшается стоимость привода; возможность получить большую мощность в малых габаритах привода расширяет диапазон применения и делает его уникальным.

Использование в качестве электродов для подвода и отвода тока изолированного стержня и корпуса обеспечивает простоту, дешевизну и надежность электродов.

Использование в качестве элементов автоматического включения и отключения тока подвижных и неподвижных электрода и тяги, взаимодействующих между собой и с элементами силового устройства, упрощает конструкцию, не увеличивает ее габариты и не ухудшает качественных преимуществ предложенного привода, работающего на воде.

Предложенный привод показан на чертеже, где изображен его продольный разрез совместно с частью силовой установки.

Привод содержит корпус 1, электрическое сопротивление 2 в виде залитой воды, нагреваемой электрическим током в зазоре "а", заизолированные от корпуса 1 электроды 3 для подвода тока на используемый в качестве электрода корпус 1 через воду в зазоре "а", изоляторы 4, воду 5 для получения пара, часть которой используется в зазоре "а" в качестве электрического сопротивления для нагрева объема воды в зазоре "а", а через него и всего объема воды, элементы автоматического включения и отключения тока, в качестве которых используются электроды 3, часть из которых подвижные, и тяга 6, взаимодействующие между собой и с элементами силового устройства 7, приборную головку 8 для подсоединения к кабельной головке, каналы 9 для выхода рабочей жидкости к силовому устройству 7.

Силовой привод работает следующим образом. Подсоединяют привод через приборную головку 8 к кабельной головке и опускают в скважину. При достижении требуемого уровня по кабелю подают ток. Ток проходит через электроды 3, через воду 2 в зазоре "а" на корпус 1, который через кабель заземлен на устье. Объем воды 2, через который проходит ток, нагревается и нагревает остальной объем воды 5. Вода испаряется и пар вместе с конденсированной водой по каналу 9 попадает в силовое устройство 7. Поскольку объем воды расширяется при испарении в 1000 раз, то уровень воды 5 падает незначительно при испарении. Действие давления пара перемещает поршень и шток силового устройства 7. При достижении нижнего положения поршень воздействует на тягу 6, которая перемещает подвижный электрод 3 и увеличивает зазор "а" при выходе электрода в значительно больший объем. При увеличении зазора "а" сопротивление воды увеличивается и проход тока на корпус 1 прекращается. Пар конденсируется, давление падает и скважинное давление возвращает шток и поршень в исходное состояние. Шток своим дном выталкивает тягу 6 и через нее ставит в исходное состояние подвижный электрод 3. Если кнопка подачи тока не отключена, то силовой привод начинает следующий цикл работы.

Большая мощность силового привода обеспечивается тем, что, во-первых, пар может создать давление в сотни атмосфер, а во-вторых, полученную силу можно многократно усилить в силовом устройстве 7, которых к тому же можно установить несколько штук.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано, в частности, в скважинных приборах при перфорации. Обеспечивает достижение компактности устройства, увеличение срока службы электрического сопротивления, упрощение устройства. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, электрическое сопротивление для нагрева воды электрическим током, электроды для подвода и отвода тока, электрические изоляторы, воду для получения пара, элементы автоматического включения и отключения тока, приборную головку для подсоединения к кабельной головке, каналы для выхода рабочей жидкости к силовому устройству. В качестве электродов установлен изолированный стержень и корпус. В качестве электрического сопротивления в электрическую цепь включена часть воды для получения пара с возможностью регулирования ее сопротивления в зазоре между электродами. Электроды - подвижный и неподвижный - установлены в качестве элементов автоматического включения и отключения электрического тока. Они имеют тягу для взаимодействия электродов и тяги с элементами силового устройства и перемещения подвижного электрода. 1 ил.

Привод силовой для скважинных приборов, содержащий корпус, электрическое сопротивление для нагрева воды электрическим током, электроды для подвода и отвода тока, электрические изоляторы, воду для получения пара, элементы автоматического включения и отключения тока, приборную головку для подсоединения к кабельной головке, каналы для выхода рабочей жидкости к силовому устройству, отличающийся тем, что в качестве электродов установлен изолированный стержень и корпус, а в качестве электрического сопротивления в электрическую цепь включена часть воды для получения пара с возможностью регулирования ее сопротивления в зазоре между электродами, при этом электроды - подвижный и неподвижный - установлены в качестве элементов автоматического включения и отключения электрического тока с тягой для взаимодействия электродов и тяги с элементами силового устройства и перемещения подвижного электрода.