ГИДРОАГРЕГАТ СКВАЖИННОЙ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Российский патент 2009 года по МПК F03B13/06 F03B13/10 

Заявляемое изобретение относится к энергетике и может быть использовано для производства электроэнергии и организации электроснабжения потребителей в местностях, в которых имеются необходимые условия для работы скважинной гидроэлектростанции, в том числе для осуществления децентрализованного электроснабжения автономных, удаленных от централизованных инженерных коммуникаций потребителей. Таким образом, заявляемый гидроагрегат предназначен для использования его в скважинной гидроэлектростанции.

Известна гидроэлектростанция (Карелин В.Я. и др. Гидроэлектрические станции. Под ред. проф. Карелина В.Я. и Кривченко Г.Н. М., Энергоатомиздат, 1987 г). Она включает источник воды, например реку, плотину, питательную емкость, сообщающийся с ней водовод, нижний конец которого соединен с зоной стока, расположенный ниже точки сообщения верхнего конца водовода с питательной емкостью. В нижней части водовода установлена гидравлическая машина - гидротурбина, вал которой соединен с ротором электрогенератора, образуя их сочетание - гидроагрегат. Гидравлическая энергия потока воды преобразуется гидроагрегатом в электрическую энергию, которая поставляется электропотребителю. Известная гидроэлектростанция, поскольку она находится на поверхности, не стеснена в размерах, т.е. в ее конструкции нет жесткого ограничения в габаритах, в т.ч. гидроагрегата. При этом в конструкции, например в подшипниках, предусматриваются лабиринтные уплотнения (габаритные), а электрогенератор находится в отдельном помещении в нормальных, как правило, условиях.

Известна скважинная гидроэлектростанция (Generation of electricity during the injection of a denste fluid into a subterranean formation. Патент US 4132269 А, Кл. Е21В 43/20, F03G 7/04, опубл. 02.01.1979 г.), работающая с использованием аналогичного принципа, водоводом в которой является буровая скважина, а гидроагрегат в ней может быть расположен на большой глубине.

В скважинной гидроэлектростанции к ее гидроагрегату предъявляются более жесткие требования по условиям ее эксплуатации. В частности, к этим требованием следует отнести: необходимость работы, в том числе электрогенератора, в воде (жидкости); работу при малых габаритах - диаметр 164-290 мм; работу при высоких гидростатических давлениях - до 30-40 МПа и более; а также работу при воздействиях абразивных включений, часто содержащихся в подземной воде, используемой в качестве источника воды для работы гидроагрегата скважинной гидроэлектростанции, далее СГЭС.

Недостаток этой скважинной гидроэлектростанции заключается в том, что ее монтаж и последующая эксплуатация осуществляются с использованием вспомогательной горной выработки, то есть она не является приспособленной к процессу бурения и не является совмещаемой с операциями, осуществляемыми при производстве процесса бурения. Это усложняет использование скважинной гидроэлектростанции и ее гидроагрегата, особенно при больших глубинах, и ухудшает технико-экономические показатели ее использования.

Известен гидроагрегат скважинной гидроэлекиростанции (заявка на изобретение «Гидроагрегат скважинной гидроэлектростанции», №2006128649 от 02.11.2006 г. F03B 13/06, F03B 13/10, решение Роспатента о выдаче патента на изобретение от 21.12.2007 г.), включающий гидротурбину, соединенную с электрогенератором, установленные в скважине, электрокабель, соединяющий электрогенератор на поверхности с электропреобразователем, в котором гидротурбиной является турбобур, электрогенератором - электробур, турбобур и электробур агрегатированы путем соединения их корпусов посредством переводника и якоря-шпинделя электрорбура с ротором турбобура, электробур расположен выше турбобура, корпус электробура соединен с нижним концом колонны труб для электробурения, верхний конец которых закреплен на устье скважины, например, посредством роторного стола и лебедки или с помощью домкрата, в которых установлены отрезки электрокабелей и их контактные соединения, представляющие собой электрическую линию связи электробура (электрогенератора) с электропреобразователем, в переводнике выполнены отверстия, сообщающие скважину с гидравлическим входом турбобура и гидравлическим каналом якоря-шпинделя электробура, узел фиксирования, взаимодействующий с опорным элементом скважины, принятый за прототип. Недостатком гидроагрегата скважинной гидроэлектростанции, принятой в качестве прототипа, является то, что опорными элементами скважины, с которыми взаимодействует узел фиксирования, являются одновременно и забой, и стенки скважины. В частности, его узел фиксирования… «включает упор забойный, рычаги фиксатора и рычаги упорные, скользящие элементы которых установлены с возможностью перемещения по конусу упора забойного, воздействуя на рычаги фиксатора, вызывая их отклонение к стенкам скважины»…. Это ограничивает условия его применения, а при малых глубинах (незначительной длине бурильной колонны) усложняет его использование.

Относительно ограничения условий применения прототипа. Работа узла фиксирования в условиях, когда забой скважины удален от гидроагрегата, например, при нескольких зонах поглощения, расположенных на различных глубинах намного выше забоя, и в которых гидроагрегат, установленный выше кровли каждой из них, должен поочередно отработать, не возможна. В таких условиях узел фиксирования (по прототипу) из-за отсутствия забоя около гидроагрегата работать не сможет и это отразиться на ухудшении надежности его работы.

В таких условиях возникает необходимость в узле фиксирования, который бы взаимодействовал со стенками скважины, как с опорным элементом.

Относительно усложнения применения прототипа при малых глубинах установки гидроагрегата и при небольших глубинах скважины. Узел фиксирования по прототипу - это специальное устройство, предусматривающее взаимодействие с бурильной колонной, механическую взаимосвязь с ним, регулировки и является сравнительно сложным.

В то же время, при незначительных глубинах скважины и установке гидроагрегата нижний конец бурильной колонны скважинной гидроэлектростанции скручивается на незначительный угол, а стабилизация работы колонны - уменьшение крутильных деформаций низа колонны труб и их вибраций - собственно гидроагрегата (Лачинян Л.А. Работа бурильной колонны. М., Недра, 1979 г.) может быть достигнута установкой нагружаемого колонной забойного опорного элемента, и необходимость в мерах по предупреждению скручивания колонны и ее вибраций отсутствует. При этом роль узла фиксирования успешно может выполнять забойная нагруженная весом (или ее части) колонны труб забойная опора.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является создание устройства - скважинного гидроагрегата, обладающего более высокой надежностью работы в условиях удаленного расположения от забоя скважины и более простой конструкцией при небольших глубинах скважин и места установки гидроагрегата.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном гидроагрегате скважинной гидроэлектростанции, принятом в качестве прототипа, включающем гидротурбину, соединенную с электрогенератором, установленные в скважине, электрокабель с грузонесущими элементами и контактными соединениями, установленными на кронштейнах, соединяющий электрогенератор на поверхности с электропреобразователем, в котором гидротурбиной является турбобур, электрогенератором - электробур и узел фиксирования, взаимодействующий с опорным элементом скважины, при этом турбобур и электробур агрегатированы путем соединения их корпусов посредством переводника и якоря-шпинделя электрорбура с ротором турбобура, причем электробур расположен выше турбобура, корпус электробура соединен с нижним концом колонны труб для электробурения, верхний конец которых закреплен на устье скважины, например, посредством роторного стола и лебедки или с помощью домкрата, в которых установлены отрезки электрокабелей и их контактные соединения, представляющие собой электрическую линию связи электробура с электропреобразователем, а в переводнике выполнены отверстия, сообщающие скважину с гидравлическим входом турбобура и гидравлическим каналом якоря-шпинделя электробура, опорным элементом скважины является ее забой, а узлом фиксирования - соединенная с нижней частью корпуса турбобура забойная опора, выполненная с возможностью восприятия ею нагрузки гидроагрегата и одновременно его проворачивания, либо опорным элементом скважины являются ее стенки, а узел фиксирования выполнен в виде механического или гидравлического пакера, соединенного с нижней частью корпуса турбобура, например механического пакера для тампонирования скважин.

В гидроагрегате скважинной гидроэлектростанции в качестве забойной опоры может быть использовано отработанной по вооружению долото.

Признаки заявляемого гидроагрегата скважинной гидроэлектростанции позволяют достичь поставленного перед изобретением результата. А именно: исполнение узла фиксирования в виде соединенной с корпусом турбобура забойной опоры, выполненной с возможностью восприятия ею нагрузки гидроагрегата скважинной гидроэлектростанции и одновременного его проворачивания, например, отработанного по вооружению шарошечного долота, позволяет использовать гидроагрегат в не глубоких скважинах, без специальных скважинных узлов фиксирования, а применять для этого обычное шарошечное долото (отработанное по вооружению либо без породоразрушающих вставок). Этим упрощается конструкция гидроагрегата. Кроме того, выполнение узла фиксирования в виде механического или гидравлического пакера, соединенного с корпусом турбобура, например механического пакера для тампонирования скважин, позволяет использовать его, благодаря тому, что опорным элементом фиксирующего узла являются стенки скважины в условиях удаленного от забоя скважины положения гидроагрегата. Этим расширяются условия применения скважинного гидроагрегата (практически любая по глубине точка скважины), а эксплуатационные качества наиболее привлекательны.

На фиг.1-4 в качестве примера приведены схемы работы заявляемого гидроагрегата скважинной гидроэлектростанции, в дальнейшем СГЭС. На фиг.1 - схема гидроагрегата СГЭС в скважине с забойной опорой в виде 3-шарошечного долота (без породоразрушающих вставок). На фиг.2 приведена схема узла фиксации гидроагрегата СГЭС с забойной опорой в виде одношарошечного долота (без породоразрушающих вставок). На фиг.3 приведена схема гидроагрегата СГЭС в скважине со скважинным фиксатором в виде механического пакера для тампонирования. На фиг.4 приведена схема узла фиксации гидроагрегата в виде механического пакера для тампонирования в рабочем (зафиксированном в скважине) положении.

На фиг.1-4 введены следующие обозначения: 1 - буровая скважина; 2 - подземный водоносный интервал, перебуренный скважиной; 3 - водопровод от поверхностного источника воды, проведенного до скважины; 4 - зона стока (поглощения), до которой пробурена скважина; 5 - зона поглощения вторая; 6 - перекрывающая труба; 7 - вода в скважине; 8 - динамический уровень воды в скважине; 9 - задвижка поверхностного источника воды; 10 - турбобур (скважинная гидротурбина); 11 - лопатки статора турбобура; 12 - лопатки ротора турбобура; 13 - гидравлический канал турбобура (механо-гидравлическое сопряжение лопаток статора и ротора); 14 - электробур (скважинный электродвигатель - электрогенератор); 15 - якорь-шпиндель электробура; 16 - полый (гидравлический) канал в якоре-шпинделе; 17 - корпус электробура; 18 -корпус турбобура; 19 - второй переводник, соединяющий 17 и 18; 20 - отверстия (прорези) в переводнике 19; 21 - центрирующие пружины; 22 - третий переводник; 23 - трехшарошечное долото; 24 - конусное резьбовое соединение; 25 - канал промывочной жидкости; 26 - поджимная гайка; 27 - пружина; 28 - втулка; 29 - цанга; 30 - патрубок; 31 - муфта; 32 - ниппель; 33 - направляющие ребра; 34 - патрубок; 35 - винт; 36 - уплотняющий элемент; 37 - конус; 38 - нажимной фланец; 39- упорные плашки; 40 - секция; 41 - цапфа; 42 - подшипник; 43 - шарошка; 44 - первый переводник; 45 - бурильная труба; 46 - электрокабель; 47 - муфта соединения провода; 48 - кронштейны контактного соединителя; 49 - контактный соединитель кабеля; 50, 51 - контакты кабеля; 52 - электропреобразователь-формирователь; 53 - фиксатор бурильной колонны на устье скважины.

Для выработки электроэнергии с использованием бурильной колонны для электробурения оборудованной специальным кабелем при соединении труб с гидроагрегатом в нижней ее части пробурена скважина гидроэнергетического назначения, конструкция которой с гидроагрегатом и с забойной опорой в виде 3^х-шарошечного долота приведена на фиг.1, а в виде одношарошечного долота - на фиг.2. Диаметр пробуренной скважины составляет 190 мм. Скважина пробурена до зоны поглощения 4 (скважиной перебурена зона поглощения ниже ее подошвы на 2 м). В процессе бурения скважины ею перебурен водоносный интервал 2, который опробован, оборудован бурильной колонной с фильтром с целью последующего использования воды для формирования гидроэнергетического потока в буровой скважине (далее СГЭП). Скважинной расходометрией (Ивачев Л.М. Борьба с поглощениями промывочной жидкости при бурении геологоразведочных скважин. - М.: Недра, 1982) перебуренного водоносного интервала определено положение его границ и дебит, который составил Q=0,01 м³/c.

Для формирования требуемой мощности СГЭП к ее устью водопроводом 3 подведена к скважине вода от поверхностного источника, для регулирования расхода которой предусмотрена задвижка 9. Дополнительный расход поверхностного источника для выработки предлагаемой скважинной гидроэлектростанцией электроэнергии мощностью, равной N=65 кВт, составляет также, Qпов=0,01 м³/с.Таким образом, суммарный расход воды, формируемый СГЭП, составляет Q_Σ=0,02 м³/с. Потоки воды из водопровода 3 и из водоносного интервала 2 поступают в скважину и двигаются в зону ее стока - зону поглощения, формируя СГЭП. В скважине устанавливается динамический уровень напора Н_дн, его значение, определенное для рассматриваемой скважины, составило 450 м. Скважинной расходометрией проверено и подтверждено, что утечек воды на интервале от Н_дн до места установки гидроагрегата нет. Гидравлическая мощность, определяемая согласно известного соотношения (Карелин В.Я. и др. Гидроэлектрические станции. Под редакцией проф. Карелина В.Я. и Кривченко Г.П. М., Энергоатомиздат, 1987 г.), для сформированного СГЭП, при подстановке соответствующих значений, составляет:

Nг=ρ·q·H_дн·Q_Σ, где

Nг - гидравлическая мощность сформированного в скважине СГЭП, Вт;

ρ - плотность воды, кг/м³;

q - ускорение свободного падения, м/с²;

Ндн - динамический уровень напора (превышение динамического уровня в работающей скважине) над гидроагрегатом, м;

Q_Σ - суммарный расход СГЭП в сечении на глубине установки гидроагрегата, м³/с.

Для рассматриваемого примера: ρ=10³ кг/м³; q=9,8 м/с²; Н_дн=450 м; Q_Σ=0.02 м³/с. После подстановки в форму (1) получим:

Nг=10³ кг³/м³·9,8 м/с²·450 м·0,02 м³/с=88200 Вт=88,2 кВт.

Принимая реально достижимый КПД гидроагрегата существующего бурового оборудования, равный η=(0,75-0,85), можно говорить, что с его использованием для рассматриваемого примера в скважине может быть выработана сформированным в ней СГЭП с гидравлической мощностью, равной 88,2 кВт, электроэнергия мощностью 65 кВт.

Для осуществления выработки электроэнергии в рассматриваемой скважине в нее спускается бурильная колонна, по составу аналогичная предназначенной для электробурения (Фоменко Ф.Н. Электробуры для бурения нефтегазовых скважин. М., 1958 г.). Перед этим турбобур 10 и электробур 14 агрегатированы, при этом электробур установлен выше турбобура. Их корпуса 18 и 17 соединены вторым переводником 19, в котором выполнены отверстия 20 и через которые вход гидравлического канала турбобура 10 сообщен со скважиной. Через них имеет сообщение со скважиной и полость (гидравлический канал) 16 якоря-шпинделя 15 электробура 14. Якорь-шпиндель электробура 15 соединен с ротором турбобура 10. К турбобуру 10 в нижней части его корпуса 18 посредством третьего переводника 22 с каналом в нем для воды крепится узел фиксирования, представляющий собой трехшарошечное долото без породоразрушающих вставок в шарошках 43 (либо используется отработанное по вооружению долото, но с сохранившимися подшипниками). Долото 23 крепится в третьем переводнике 22 посредством резьбового соединения 24. Шарошечное долото имеет три секции 40 с цапфами 41, на которых устанавливаются шарошки 43 с подшипниками 42.

К первому переводнику 44, навинченному на нижнюю трубу бурильной колонны посредством резьбы на электробуре 14, навинчивается собранный гидроагрегат. Установленный на трубу гидроагрегат опускается в скважину на колонне бурильных труб по известной в бурении технологии с использованием лебедки для спуско-подъема бурового снаряда и труборазворота.

Таким образом, турбобур 10 в нижней части соединен с узлом фиксирования, а в верхней части - с электробуром 14 посредствам соединения их корпусов вторым переводником 19 с прорезями 20. В предлагаемом устройстве применен используемый для бурения глубоких скважин турбобур типа Т12МЗЕ-6 5/8^'', диаметром 172 мм, с частотой вращения 685 с^-1 и с числом ступеней в секции, достаточными для обеспечения требуемой выходной мощности 77 кВт при расходе потока воды через него, равного 20 л/с (Фоменко Ф.Н. Электробуры для бурения нефтегазовых скважин. М., 1958 г). Электробур типа Э 164-8 - 14, предназначенный для осуществления электробурения глубоких скважин, при организации вращения его ротора может работать в режиме электрогенератора (Грызов И.С. и др. Турбинное бурение глубоких скважин. Недра, М., 1967 г., Фоменко Ф.Н. Электробуры для бурения нефтегазовых скважин. М., 1958 г.). Он приспособлен для работы в скважинных условиях - выполнен маслонаполненным и это позволяет ему работать в скважинной жидкости, в т.ч. в воде, содержащей реагенты и абразивные включения, при больших гидростатических давлениях. Для рассматриваемого примера выбран электробур типа Э164-8 с наружным диаметром 164 мм, частотой вращения 685 с^-1 и с развиваемой мощностью 65 кВт.

При незначительных глубинах установки гидроагрегата возникающее при работе гидроагрегата скручивание нижнего конца бурильной колонны незначительно. Благодаря установленному шарошечному долоту (узлу фиксирования), нагруженному весом колонны труб или его частью, обеспечивается поворот низа колонны труб и гидроагрегата на этот небольшой угол и стабильное его состояние (отсутствие его вибраций) при вращении ротора турбобура с номинальной частотой вращения (Лачинян Л.А. Работа бурильной колонны. М., Недра, 1979 г.). Этим обеспечивается надежная работа гидроагрегата при простоте технической ее реализации. Аналогичны доводы по приемуществам заявляемого гидроагрегата и для его варианта, предусматривающего использование одношарошечного долота, схема узла фиксации которого приведена на фиг.2.

На корпус верхней части электробура 14 (гидроагрегата) навинчен первый переводник 44, внутренней резьбой соединенный с нижней бурильной трубой 45. До самого забоя бурильная колонна включает бурильные трубы (45), соединенные муфтами соединения 47. В каждой муфте установлены кронштейны 48 контактного соединения 48 электрокабеля 46. При соединении муфт 47 бурильных труб автоматически соединяют установленные в них контактные соединения электрокабеля. Этим обеспечивается изолированная линия, соединяемая посредствам герметичных разъемов, с электробуром. На выходе из бурильных труб электрокабель 46 соединен с электропреобразователем - формирователем сигнала 52. Электрокабель может быть двухжильным, трехжильным, либо многожильным (Фоменко Ф.М. Бурение скважин электробуром. М., Недра, 1974 г.).

Электрокабель 46 использован специализированный, применяемый при осуществлении электробурения, Он приспособлен для работы в скважинных условиях: включает грузонесущие элементы, контактные соединители 48, установленные на кронштейнах 48, и выдерживает возникающие усилия (грузовые) в кабеле при его большой длине (при большой глубине скважины и при большой глубине установки в ней гидроагрегата); надежно работает в движущейся воде, в том числе содержащей абразивные включения; он снабжен герметичными специальными контактными соединениями для сращивания отдельных отрезков кабеля (по-трубно).

Опускается буровой снаряд в указанной компоновке с использованием стандартного бурового оборудования - буровой лебедки, труборазворота и вышки.

При постановке на забой (фиг.1) шарошечным долотом воспринимается нагрузка колонны труб или ее части.

Верх бурильной колонны на устье скважины закрепляется посредством роторного стола буровой установки, а необходимое усилие на гидроагрегат создается весом бурильной колонны, регулируемым посредством лебедки (Шамшев Ф.А., Тараканов С.Н.Кудряшов Б.Б. и др. Технология и техника разведочного бурения. М., Недра, 1983 г., стр.411). При этом реактивный момент, возникающий при работе гидроагрегата, воспринимается роторным столом, в котором закреплен верхний конец бурильной колонны труб.

На поверхности кабель от гидроагрегата подключают к электропреобразователю - формирователю сигнала 52.

Пружины 21 предназначены для центрирования электробура 14 в скважине.

В случае, когда глубина скважины значительна, а гидроагрегат устанавливается на большом расстоянии от забоя скважины (фиг.3), для фиксирования нижнего конца труб используется механический (или гидравлический) пакер, который предназначен для восприятия реактивного момента от гидроагрегата (его доли, определяемой скручиванием бурильной колонны) путем передачи его на стенки скважины (опорный элемент). Он соединен посредством третьего переводника 22, имеющего коническую резьбу, с корпусом турбобура 10. Механический пакер состоит из следующих частей: корпуса пакера, выполненного патрубками 30 и 34 с соединительной муфтой 31 с ниппелем 32 с левой резьбой и направляющими ребрами 33; фиксирующего узла, включающего цангу 29, упорные плашки 39 и конус 37; резинового уплотняющего элемента 36 с нажимным фланцем 38.

Работает гидроагрегат СГЭС следующим образом.

Вода из подземного водоносного интервала 2 поступает в скважину 1. Открывают задвижку 9 и направляют поток воды из поверхностного источника в скважину. Вода из источников воды поступает в скважину, при этом в ней устанавливается динамический уровень и соответствующий уровень напора Н_дн=450 м, а вода (от него) сплошным потоком движется с суммарным расходом, равным 0,02 м³/с, в зону стока (поглощения) 4. Сформированный СГЭП движется по кольцевому каналу скважины к зоне стока 4 и при этом по отверстиям 20 поступает на лопатки 11 и 12 турбобура 10, вызывая вращение его ротора. С выхода турбобура 10 вода по каналу, третьем в переводнике 22, и далее по каналам в шарошечном долоте движется в зону поглощения 4 (зону стока). Вращение ротора турбобура передается якорю-шпинделю электробура 14 (электрогенератора), соединенному с ротором турбобура.

При работе гидроагрегата его реактивный момент воспринимается бурильной колонной, верхний конец которой закреплен на устье скважины в роторном столе (иногда с использованием буровой лебедки). Однако нижний конец колонны труб за счет деформации кручения труб проворачивается на некоторый угол. При малых глубинах этот угол незначителен. Когда низ бурильной колонны касается забоя скважины: с использованием нагруженного весом бурильной колонны (или его долей) шарошечного долота без породоразрушающих вставок в шарошках, работа колонны является стабилизированной (Лачинян Л.А. Работа бурильной колонны. М., Недра, 1979 г.) и вибрации низа колонны отсутствуют. Надежность работы гидроагрегата при этом сохраняется, и достигается это просто - использованием серийно выпускаемого многошарошечного (фиг.1) или одношарошечного (фиг.2) долота, и отсутствием выполнения при этом каких-либо регулировок.

В случаях, когда гидроагрегат устанавливается на значительном расстоянии от забоя скважины, к корпусу турбобура с его нижней стороны присоединяется узел фиксирования в виде механического (или гидравлического) пакера, устройство которого приведено на фиг.3, а схема узла фиксирования в его рабочем положении (зафиксированном в скважине) - на фиг.4.

Интервал скважины для установки пакера должен быть представлен монолитными породами, не имеющими каверн. Третьим переводником 22 турбобур 10 гидроагрегата соединяют с пакером. После чего его на бурильных трубах опускают в скважину на несколько метров выше зоны поглощения. Приподниманием колонны труб упорные плашки 39 врезаются в стенки скважины и пакер фиксируется в скважине (Руденко А.П. Тампонирование и крепление скважин при алмазном бурении. Ленинград, Недра, Ленинградское отделение, стр.117-120), фиксируя в скважине о ее стенки низ колонны труб - гидроагрегат. Этой фиксацией достигается предотвращение скручивания низа колонны труб и возникновение возможных вибраций гидроагрегата при его установке на значительном расстоянии от забоя скважины. Стабилизация гидроагрегата в скважине «делает» его работу более надежной в этих условиях. В качестве узла фиксирования может быть использовано устройство, близкое по принципу работы с рассмотренным механическим пакером - гидравлический пакер, применяемый в геологоразведочном бурении (Козловский Е.А., Кардыш В.Г., Мурзаков Б.В. и др. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин: В 2 томах. Под ред. Проф. Е.А.Козловского. - том 1, - М., Недра, 1984 г., стр.354-355).

Гидравлическая мощность потока воды в скважине, равная 88,2 кВт, гидроагрегатом преобразуется в электрическую мощность, которая в виде электрического тока по электрокабелю 46 передается на поверхность и поступает в электропреобразователь -формирователь сигнала 52. В нем электроэнергия преобразуется и формируется, принимая параметры регламентированные нормативной документацией (ГОСТ 13109-97. Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. М., изд-во стандартов, 1996).

От электропреобразователя - формирователя сигнала 52 электроэнергия регламентированного качества и требуемой величины мощности, равной 65 кВт, выработанная скважинной гидроэлектростанцией с использованием заявляемого гидроагрегата распределяется и направляется к электропотребителям.

При отсутствии буровой лебедки в случаях, когда вес бурильной колонны превышает допустимую нагрузку на гидротурбину и забойный электродвигатель-электрогенератор, для ее снижения может быть использовано разгружающее устройство, например, домкрат, соединенный с верхним концом бурильной колонны. В необходимых случаях им создается разгружающее усилие - снимается часть нагрузки веса бурильной колонны до требуемого уровня.

Применение известных турбобура и электробура путем их агрегатирования с осуществлением фиксации их статоров в скважине или опоры на забой для последующей выработки электроэнергии скважинной гидроэлектростанцией, а также передачи выработанной электроэнергии на дневную поверхность от забоя с использованием заявляемых узлов фиксирования стало возможным, благодаря обнаруженных автором признаков заявляемого изобретения, направленных на достижение требуемого технического результата.

Использование заявляемого гидроагрегата позволяет упросить его конструкцию и ее реализацию при незначительных глубинах его установки, а также расширить условия его применения, в частности при значительном удалении гидроагрегата от забоя скважины, и этим улучшить его технические, эксплуатационные возможности, и технико-экономические показатели применения.

Приспособленность заявляемого гидроагрегата к процессу бурения, совмещаемость операций по его монтажу и эксплуатации с операциями процесса бурения позволяют осуществлять его монтаж и эксплуатацию с минимальными затратами.

Следует отметить, что для преобразования различных гидравлических мощностей в скважине в электроэнергию СГЭС, для формирования типоразмерного ряда гидроагрегатов могут использоваться по заявляемому решению различные турбобуры и их многосекционные компоновки, а также различные (по мощности и диаметрам).

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для производства электроэнергии. Гидроагрегат скважинной гидроэлектростанции содержит гидротурбину, соединенную с электрогенератором. При этом гидротурбиной является турбобур 10, электрогенератором - электробур 14, которые агрегатированы путем соединения их корпусов 17 и 18 посредством переводника 19 и якоря-шпинделя 15 электробура 14 с ротором турбобура 10. Электробур 14 расположен выше турбобура 10, корпус 17 электробура 14 соединен с нижним концом колонны труб для электробурения, верхний конец которых закреплен на устье скважины. В переводнике 19 выполнены отверстия 20, сообщающие скважину с гидравлическим входом турбобура 10 и гидравлическим каналом якоря-шпинделя 15 электробура 14. Опорным элементом скважины является ее забой, а узлом фиксирования - соединенная с нижней частью корпуса 18 турбобура 10 забойная опора, выполненная с возможностью восприятия ею нагрузки гидроагрегата и одновременного его проворачивания, либо опорным элементом скважины являются ее стенки. Узел фиксирования выполнен в виде механического или гидравлического пакера, соединенного с нижней частью корпуса 18 турбобура 10. Изобретение направлено на обеспечение высокой надежности работы в условиях удаленного расположения от забоя скважины и создание простой конструкции гидроагрегата. 4 ил.

Гидроагрегат скважинной гидроэлектростанции, содержащий гидротурбину, соединенную с электрогенератором, установленные в скважине, электрокабель с грузонесущими элементами и контактными соединителями, установленными на кронштейнах, соединяющий электрогенератор на поверхности с электропреобразователем, в котором гидротурбиной является турбобур, электрогенератором - электробур и узел фиксирования, взаимодействующий с опорным элементом скважины, при этом турбобур и электробур агрегатированы путем соединения их корпусов посредством переводника и якоря-шпинделя электробура с ротором турбобура, причем электробур расположен выше турбобура, корпус электробура соединен с нижним концом колонны труб для электробурения, верхний конец которых закреплен на устье скважины, например, посредством роторного стола и лебедки или с помощью домкрата, в которых установлены отрезки электрокабелей и их контактные соединения, представляющие собой электрическую линию связи электробура с электропреобразователем, а в переводнике выполнены отверстия, сообщающие скважину с гидравлическим входом турбобура и гидравлическим каналом якоря-шпинделя электробура, опорным элементом скважины является ее забой, а узлом фиксирования - соединенная с нижней частью корпуса турбобура забойная опора, выполненная с возможностью восприятия ею нагрузки гидроагрегата и одновременного его проворачивания, либо опорным элементом скважины являются ее стенки, а узел фиксирования выполнен в виде механического или гидравлического пакера, соединенного с нижней частью корпуса турбобура, например механического пакера для тампонирования скважин.