ТУРБИНА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ Российский патент 2017 года по МПК F03B13/02 E21B47/12 E21B47/24 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение в общем относится к турбине для передачи электрических данных от одного конца указанной турбины на другой конец указанной турбины и, в частности, относится к передаче электрических данных через вал в турбине и/или через корпус турбины.

Уровень техники

[0002] При бурении скважины бурильная колонна может содержать один или большее количество датчиков для обнаружения изменений в скважине и/или стволе скважины. Операция бурения может ограничивать местоположение этих датчиков.

Краткое описание чертежей

[0003] Теперь будут описаны реализации настоящей технологии только с целью примера со ссылкой на сопутствующие чертежи, на которых:

[0004] На фиг. 1 показана схема скважины, содержащей ствол скважины и турбину в соответствии с примерным вариантом осуществления;

[0005] На фиг. 2 показан частичный вид турбины в соответствии с примерным вариантом осуществления;

[0006] На фиг. 3 показан частичный вид турбины с непроводящим изолятором в соответствии с примерным вариантом осуществления;

[0007] На фиг. 4 показан частичный вид турбины с непроводящим изолятором в соответствии с другим примерным вариантом осуществления;

[0008] На фиг. 5 показан частичный вид турбины с непроводящими изоляторами в соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления;

[0009] На фиг. 6 показан частичный вид турбины с проводником, находящимся в канале вала, в соответствии с примерным вариантом осуществления;

[0010] На фиг. 7 показан частичный вид турбины с проводником, находящимся в канале вала, в соответствии с другим примерным вариантом осуществления;

[0011] На фиг. 8 показан частичный вид турбины с непроводящим изолятором и проводником, находящимся в канале вала, в соответствии с примерным вариантом осуществления;

[0012] На фиг. 9 показан частичный вид турбины с непроводящим изолятором и проводником, находящимся в канале вала, в соответствии с другим примерным вариантом осуществления;

[0013] На фиг. 10 показан частичный вид турбины с непроводящим изолятором и проводником, находящимся в канале вала, в соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления; и

[0014] На фиг. 11А-11В показаны частичные виды структурной схемы турбины в соответствии с примерным вариантом осуществления.

Подробное описание

[0015] Следует понимать, что для простоты и ясности иллюстрации надлежащие ссылочные цифровые обозначения повторяются на протяжении различных чертежей для указания соответствующих или аналогичных элементов. Кроме того, для обеспечения полного понимания вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, изложены по порядку многочисленные конкретные детали. Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что варианты осуществления, описанные в настоящем документе, могут практиковаться без этих конкретных деталей. В иных случаях способы, процедуры и компоненты не были описаны подробно для того, чтобы не затруднять понимание относящегося к делу соответствующего описываемого признака. Кроме того, настоящее описание не предназначено для ограничения объема вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Чертежи не обязательно приведены в масштабе, а пропорции некоторых частей были преувеличены для лучшей иллюстрации деталей и признаков настоящего изобретения.

[0016] В последующем описании термины, такие как "верхний", "вверх", "нижний", "вниз", "выше", "внизу по стволу скважины", "вверху по стволу скважины", "продольный", "поперечный" и тому подобное, как использованы в настоящем документе, будут означать относительно нижней части или самого дальнего пространства окружающего ствола скважины, даже если этот ствол скважины или его части могут быть отклонены от горизонтали. Соответственно, пересекающая, осевая, поперечная, продольная, радиальная и т.п. ориентации будут означать ориентации относительно ствола скважины или инструмента. Дополнительно, иллюстрированные варианты осуществления иллюстрированы таким образом, что их ориентация такова, что правая часть является нижней по стволу скважины по сравнению с левой стороной.

[0017] Теперь будут представлены несколько определений, которые применяются на протяжении этого раскрытия. Термин "соединенный" определяется как связанный либо прямо, либо непрямо через промежуточные компоненты и не обязательно ограничен до физических связей. Указанное соединение может быть таким, что объекты постоянно соединены или соединены с возможностью отсоединения. Термин "вне" относится к участку, который находится за пределами крайних границ физического объекта. Термин "внутри" указывает, что по меньшей мере часть участка частично содержится в пределах границы, сформированной объектом. Термин "по существу" определяется, как существенным образом соответствующий конкретному размеру, форме или другому слову, которое по существу модифицирует таким образом, что компонент не должен быть точным. Например, по существу цилиндрический означает, что объект напоминает цилиндр, но может иметь одно или большее количество отклонений от правильного цилиндра.

[0018] Термин "радиально" означает по существу в направлении по радиусу объекта или наличие компонента направления в направлении по радиусу объекта, даже если этот объект не является точно круглым или цилиндрическим. Термин "по оси" означает по существу по направлению оси объекта. Если не указано точно, то термин по оси является таким, который относится к более длинной оси объекта.

[0019] Настоящее изобретение описано в отношении примерной турбины, которая может быть использована для передачи сигналов электрических данных, например сигналов данных датчика по скважинной турбине с использованием вала двигателя в качестве участка первого проводящего пути и корпуса турбины в качестве участка второго проводящего пути. В результате сигнал может быть индуцирован на валу от нижнего конца этого вала, например вала двигателя, до его верхнего конца. Указанный сигнал могут принимать, например индуцировать, от верхнего конца вала посредством приемника и затем передавать на передатчик, например передатчик может содержаться в блоке измерений во время бурения (MWD, measurement while drilling).Когда передатчик содержится в блоке MWD, этот блок MWD может содержать один или большее количество дополнительных компонентов для обработки сигналов. Кроме того, блок MWD также может быть выполнен с возможностью приема сигналов от операционного контроллера на поверхности или в другом положении вверху по потоку блока MWD.

[0020] В соответствии с одним примером блок MWD может обрабатывать сигнал и передавать этот сигнал на поверхность с использованием связи MWD, которая может являться импульсами бурового раствора или другими телеметрическими системами. В соответствии с другими реализациями блок MWD может осуществлять связь с использованием беспроводных или проводных электрических, оптических и/или магнитных связей. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления первый индуктивный контур или цепь может быть расположена на одном дальнем конце двигателя, а второй индуктивный контур или цепь может быть расположена на другом дальнем конце этого двигателя. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления вал может содержать канал с изолированным проводом, находящимся в этом канале, при этом данные датчика передают через указанный изолированный провод. В результате один или большее количество блоков датчиков может быть расположено около двигателя и/или внизу по стволу скважины от этого двигателя и обеспечивают связь с блоком связи, расположенным вверху по стволу скважины от блока датчиков, который подлежит передаче на поверхность.

[0021] Обратимся к фиг. 1, на которой иллюстрирован пример скважины в соответствии с настоящей технологией. Как изображено, ствол 30 скважины проходит в землю от поверхности 10. Бурильная колонна 40 проходит через ствол скважины и содержит турбину 100 и буровое долото 50 на дальнем конце. Буровое долото выполнено с возможностью врезки в окружающую формацию или удаления материала из нее иным способом таким образом, что может быть сформирован ствол 30 скважины. Турбина 100 может быть соединена с буровым долотом 50, как изображено. В соответствии с другими вариантами осуществления турбина может быть соединена с другим компонентом на нижнем по стволу скважины конце, в свою очередь, соединенным с буровым долотом 50. В соответствии с другими вариантами осуществления между турбиной 100 и буровым долотом 50 могут быть соединены один или большее количество компонентов.

[0022] Обратимся к фиг. 2, на которой показан частичный вид турбины в соответствии с примерным вариантом осуществления. Как показано, указанный частичный вид секции двигателя турбины 100. Турбина 100 может содержать вал 102, находящийся в корпусе 104 турбины. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления вал 102 может содержать первый конец 101, который выполнен с возможностью расположения внизу по стволу скважины от второго конца 103. Кроме того, вал может содержать промежуточную часть 105, которая соединяет первый конец 101 со вторым концом 103. В соответствии по меньшей мере с одним вариантом осуществления, таким как изображенный на фиг. 2, диаметр промежуточной части 105 может быть меньше, чем диаметр первого конца 101 и второго конца 103. Хотя вал 102 показан в центре корпуса 104 турбины, он не обязательно должен быть расположен в центре корпуса 104 турбины. Вал 102 может являться вращающимся валом, например валом двигателя. Двигатель 106 может быть расположен в турбине 100. Двигатель 106 может содержать роторно-статорный узел (показан на фиг. 3). Роторно-статорный узел может содержать множество роторов, статоров и подшипников. Указанное множество роторов, статоров и подшипников может быть расположено между валом 102 и корпусом 104 турбины. Как показано, двигатель 106 может быть расположен между первым концом 101 и вторым концом 103 турбины 100.

[0023] Внизу по стволу скважины от двигателя 106 может быть расположен один или большее количество блоков 12 датчиков (показаны на фиг. 11А и 11В).Данные от блоков 12 датчиков, например данные датчиков, могут передаваться через вал 102 от нижней по стволу скважины стороны двигателя 106 по двигателю 106 на верхнюю по стволу скважины сторону двигателя 106. Блоки 12 датчиков могут быть выполнены с возможностью определения данных, которые могут содержать параметры формации и/или рабочие параметры инструмента, такие как тип формации, скорость вращения, обнаружение пластовых флюидов, обнаружение проскальзывания и другие параметры. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления вблизи двигателя 106 может быть расположен один или большее количество блоков 12 датчиков. Указанный один или большее количество блоков 12 датчиков могут содержать по меньшей мере один из параметров двигателя, параметров формации и рабочих параметров инструмента. Например, данные датчика могут быть данными двигателя. Данные датчиков могут передаваться через вал 102 от блока 12 датчиков вблизи двигателя 106 через двигатель 106 на верхнюю по стволу скважины сторону двигателя 106. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления вверху по стволу скважины от двигателя 106 может быть расположен один или большее количество блоков 12 датчиков.

[0024] Как показано на фиг. 2, первый сигнальный путь 108 может быть сгенерирован через вал 102 и корпус 104 турбины, если указанный сигнальный путь закорочен на корпус 104 турбины. Второй сигнальный путь 110 может быть сгенерирован через вал 102 и корпус 104 турбины, если указанный сигнальный путь закорочен на корпус 104 турбины. Короткие замыкания (не показаны) между валом 102 и корпусом 104 турбины могут быть выполнены через цепь короткого замыкания, например проволочную перемычку, контактные токосъемные кольца, контактные подшипники и другие средства. В результате вал 102 может быть использован для прохождения данных по двигателю 106.

[0025] В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления первый индуктивный контур 112 может быть использован для индуцирования сигнала на валу 102, а второй индуктивный контур 114 может быть использован для приема сигнала от вала 102. Первый индуктивный контур 112 и второй индуктивный контур 114 могут быть одним или большим количеством тороидов, тороидальных обмоток, обмоток, контактных токосъемных колец или любым другим компонентом, который может индуцировать ток на валу 102. Первый индуктивный контур 112 может находиться внизу по стволу скважины от второго индуктивного контура 114. Например, первый индуктивный контур 112 может индуцировать сигналы тока, которые проходят по валу 102, например, через первый сигнальный путь 108, а второй индуктивный контур 114 может принимать сигналы индуцированного тока от вала 102. Посредством изменения тока данные, такие как данные датчика, могут быть обеспечены от одного или большего количества блоков 12 датчиков, по двигателю 106 и на поверхность 10. Первый индуктивный контур 112 может быть расположен между двигателем 106 и указанным одним или большим количеством блоков 12 датчиков. Второй индуктивный контур 114 может быть расположен между двигателем 106 и передатчиком 712 (показан на фиг. 11А).Передатчик 712, такой как блок MWD или другое телеметрическое устройство, может быть использован для передачи указанных данных на поверхность с использованием средств, известных из уровня техники.

[0026] Учитывая, что обычные турбины содержат металлические роторы, статоры и подшипники, такие компоненты обеспечивают множественные потенциальные пути и большие площади поверхности для утечки тока и вследствие этого потери сигнала. Для того чтобы способствовать уменьшению таких потерь сигнала, могут использовать один или большее количество непроводящих изоляторов или электрических изоляторов. Например, один или большее количество электрических изоляторов могут быть расположены между валом 102 и корпусом 104 турбины для того, чтобы способствовать уменьшению путей утечки вдоль вала. В соответствии с другим примером для изоляции вала 102 и/или корпуса 104 турбины от роторов, статоров и подшипников может быть использован один или большее количество электрических изоляторов.

[0027] Обратимся к фиг. 3, где показан частичный вид турбины с непроводящим изолятором в соответствии с другим примерным вариантом осуществления. Как показано, вал 102 турбины 100 и/или отверстия роторов 204 могут быть покрыты непроводящим изолятором 202. Непроводящий изолятор 202 может способствовать уменьшению контактов металла с металлом между наружным диаметром вала 102 и отверстиями смонтированных на валу компонентов, например роторов 204. Для того чтобы дополнительно способствовать уменьшению указанной утечки, для покрытия наружной поверхности вала 102 на первом дальнем конце двигателя 106 могут использовать первую непроводящую прокладку 208, а для покрытия наружной поверхности вала 102 на втором дальнем конце двигателя 106 могут использовать вторую непроводящую прокладку 210. Непроводящие прокладки 208, 210 могут способствовать уменьшению осевой утечки вдоль двигателя 106. Например, непроводящие прокладки 208, 210 могут способствовать предупреждению осевого электрического пути потока вдоль роторов 204 и/или статоров 206 , обходя непроводящий изолятор 202 между ними и валом 102 или корпусом 104 турбины.

[0028] Обратимся к фиг. 4, где показан частичный вид турбины с непроводящим изолятором в соответствии с другим примерным вариантом осуществления. Как показано, между статорами 206 и корпусом 104 турбины может быть применен непроводящий изолятор 202. Непроводящий изолятор 202 может способствовать уменьшению контактов металла с металлом между внутренней поверхностью корпуса 104 турбины и статорами 206. Для того чтобы дополнительно способствовать уменьшению указанной утечки, для изоляции внутренней поверхности корпуса 104 турбины на первом дальнем конце двигателя 106 могут использовать первую непроводящую прокладку 208, а для изоляции внутренней поверхности корпуса 104 турбины на втором дальнем конце двигателя 106 могут использовать вторую непроводящую прокладку 210. Непроводящие прокладки 208, 210 могут способствовать уменьшению осевой утечки вдоль двигателя 106. Например, непроводящие прокладки 208, 210 могут способствовать предупреждению осевого электрического пути потока вдоль роторов 204 и/или статоров 206 , обходя непроводящий изолятор 202 между ними и валом 102 или корпусом 104 турбины.

[0029] Обратимся к фиг. 5, где показан частичный вид турбины с непроводящими изоляторами в соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления. Как показано, вал 102 турбины 100 и/или отверстия роторов 204 могут быть покрыты непроводящим изолятором 202, например непроводящим покрытием, а также непроводящий изолятор 202, например непроводящее покрытие, может быть нанесено между статорами 206 и корпусом 104 турбины. Непроводящие изоляторы 202 могут способствовать уменьшению контактов металла с металлом между наружным диаметром вала 102 и отверстиями смонтированных на валу компонентов, например роторов 204, а также может способствовать уменьшению контактов металла с металлом между внутренней поверхностью корпуса 104 турбины и статорами 206. Для того чтобы дополнительно способствовать уменьшению указанной утечки, для покрытия наружной поверхности вала и для изоляции внутренней поверхности корпуса 104 турбины на первом дальнем конце двигателя 106 могут использовать первые непроводящие прокладки 208, а для покрытия наружной поверхности вала и для изоляции внутренней поверхности корпуса 104 турбины на втором дальнем конце двигателя 106 могут использовать вторые непроводящие прокладки 210. Непроводящие прокладки 208, 210 могут способствовать уменьшению осевой утечки вдоль двигателя 106. Например, непроводящие прокладки 208, 210 могут способствовать предупреждению осевого электрического пути потока вдоль роторов 204 и/или статоров 206 , обходя непроводящий изолятор 202 между ними и валом 102 или корпусом 104 турбины.

[0030] Обратимся к фиг. 6 и 7, где показаны частичные виды турбины с проводником, находящимся в канале вала, в соответствии с примерными вариантами осуществления. Как показано, вал 102 может содержать канал 604 с проводником 602, находящимся в канале 604. Например, канал 604 может быть создан посредством просверливания вала 102 приблизительно в его центре. Проводник 602 может быть изолированным проводом или проводами. Проводник 602 может быть использован для передачи данных, например данных датчика, по двигателю 106, например роторно-статорному узлу. Как показано на фиг. 6 и описано выше в отношении фиг. 2, первый индуктивный контур 112 может быть использован для индуцирования сигнала на проводнике 502, а второй индуктивный контур 114 может быть использован для приема сигнала от проводника 502.

[0031] Как показано на фиг. 7, проводник 602 может обеспечивать проводящие пути по двигателю 106, например роторно-статорному узлу. Проводник 502 может быть соединен с возможностью осуществления связи на первым конце, который расположен внизу по стволу скважины от двигателя 106, и на втором конце, который расположен вверху по стволу скважины от двигателя 106. Как показано, первый конец проводника 502 может быть соединен с возможностью осуществления связи с валом 102 на нижнем конце около нижнего тороида 702 и соединен с возможностью осуществления связи с валом 102 на верхнем конце около верхнего тороида 704. В соответствии с другими вариантами осуществления проводник 502 может быть соединен с осуществлением связи с корпусом 104 турбины на первом конце и/или на втором конце. В соответствии с другими вариантами осуществления проводник 502 может быть соединен с осуществлением связи с валом 102 и/или корпусом 104 турбины в положениях, отличных от расположения около нижнего тороида 702 и/или верхнего тороида 704. Данные датчика могут индуцироваться на проводнике 502 аналогичным способом, как было описано ранее.

[0032] Двигатель 106, например роторно-статорный узел, может быть электрически изолирован от нижней и верхней частей вала.Проводник502 может устранять необходимость в использовании непроводящего изолятора 202 по всей длине вала 104 или отверстий 204 ротора или корпуса 104 турбины, тем самым упрощая компоновку. Как показано, изолированное нижнее соединение 706 вала и изолированное верхнее соединение 708 вала могут способствовать электрической изоляции двигателя 106. Например, непроводящий изолятор 202 может изолировать соединения 706, 708 вала. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления роторы 204 могут содержать непроводящий изолятор 202. Например, непроводящий изолятор 202 может покрывать отверстия 204 ротора.

[0033] Обратимся к фиг. 8-10, где показаны частичные виды турбины с одним или большим количеством проводящих изоляторов и с проводником, находящимся в канале вала, в соответствии с примерными вариантами осуществления. Как показано, вал 102 турбины 100 и/или отверстия роторов 204 могут быть покрыты непроводящим изолятором 202, например непроводящим покрытием и/или непроводящий изолятор 202, например непроводящее покрытие, может быть нанесен между статорами 206 и корпусом 104 турбины. Непроводящие изоляторы 202 могут способствовать уменьшению контактов металла с металлом между наружным диаметром вала 102 и отверстиями смонтированных на валу компонентов, например роторов 204, а также могут способствовать уменьшению контактов металла с металлом между внутренней поверхностью корпуса 104 турбины и статорами 206. Для того чтобы дополнительно способствовать уменьшению указанной утечки, для покрытия наружной поверхности вала и/или для изоляции внутренней поверхности корпуса 104 турбины на первом дальнем конце двигателя 106 могут использовать первые непроводящие прокладки 208 и/или для покрытия наружной поверхности вала и/или для изоляции внутренней поверхности корпуса 104 турбины на втором дальнем конце двигателя 106 могут использовать вторые непроводящие прокладки 210. Непроводящие прокладки 208, 210 могут способствовать уменьшению осевой утечки вдоль двигателя 106. Например, непроводящие прокладки 208, 210 могут способствовать предупреждению осевого электрического пути потока вдоль роторов 204 и/или статоров 206, обходя непроводящий изолятор 202 между ними и валом 102 или корпусом 104 турбины.

[0034] Обратимся к фиг. 11А-11В, где показаны частичные виды в поперечном сечении турбины 100 в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано, турбина 100 может иметь множественные компоненты, которые соединены вместе для формирования турбины 100. В соответствии с другими вариантами осуществления в турбине 100 может быть опущен один или большее количество из компонентов, иллюстрированных на фиг. 11A и 11B. Как показано на фиг. 11А, турбина 100 имеет верхний по стволу скважины конец 10. Турбина 100 может содержать соединительное устройство на верхнем по стволу скважины конце 10 для обеспечения возможности соединения турбины 100 с бурильной колонной, расположенной вверху по стволу скважины от указанной турбины. Турбина 10 может содержать один или большее количество блоков 12 датчиков. Указанный один или большее количество блоков 12 датчиков могут быть соединены с возможностью осуществления связи с передатчиком 710 датчика. Например, турбина 10 может содержать передатчик 710 датчика, который расположен вблизи нижнего по стволу скважины конца 20 турбины 10, и приемник 712 датчика, который расположен вблизи верхнего по стволу скважины конца 10 турбины 100. Приемник 712 датчика может быть приемопередатчиком, например, имеющим приемник и передатчик, такой как MWD. Турбина также может содержать вал 102, окруженный роторами и статорами, как описано выше. Как показано, вал 102, турбины и роторы могут простираться на заранее определенное расстояние, которое не показано. Например, вал 102 может проходить по значительной большей части длины турбины 100. В соответствии с другими вариантами осуществления вал 102 может быть около половины длины турбины 100. В соответствии с еще одним вариантом осуществления вал 102 может быть около двух третей длины турбины 100. Конфигурация вала 102, статоров и роторов может быть такой, как описано в настоящем документе.

[0035] Турбина 100 может содержать один или большее количество блоков 12 датчиков, которые расположены вдоль турбины 100. Эти блоки 12 датчиков могут обеспечивать данные, относящиеся к бурению формации. Указанный один или большее количество блоков 12 датчиков могут быть соединены с возможностью осуществления связи в любом подходящем положении, но обычно содержатся внизу по стволу скважины от двигателя 106. Следует понимать, что электрический обратный путь от вращающегося вала к корпусу расположен таким образом, что эти точки находятся выше и ниже верхнего и нижнего тороидов, электрический контактный путь (в соответствии с этим вариантом осуществления) между вращающимися и невращающимися компонентами проходит через радиальные контактные подшипники (не показаны).

[0036] Как описано выше, могут быть использованы один или большее количество непроводящих изоляторов 202 и/или один или большее количество непроводящих прокладок 208, 210. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления указанный один или большее количество непроводящих изоляторов 202 и/или указанный один или большее количество непроводящих прокладок 208, 210 могут являться непроводящим покрытием или непроводящей муфтой. Например, покрытие может быть покрытием Scotchkote^TM наплавляемой эпоксидной смолой 134 от компании 3M, St. Paul, Minnesota или любым другим подходящим материалом. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления непроводящая муфта может быть нейлоновой, пластиковой, керамической стеклянной или из другого подходящего непроводящего материала. В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления указанная муфта может быть покрыта непроводящим материалом, таким как Scotchkote^TM наплавляемая эпоксидная смола 134. Эффект непроводящего изолятора 202 может быть дополнительно усилен посредством использования непроводящей смазки между контактными поверхностями.

[0037] В соответствии с одним или большим количеством вариантов осуществления непроводящая смазка может быть использована для уменьшения контактов металла с металлом между различными компонентами. Однако в одной или большем количестве реализаций могут использовать проводящую смазку, такую как буровой раствор, имеющий высокое содержание хлоридов, которые могут вызывать проводимость смазки. Для дополнительного уменьшения проводимости один или большее количество металлических компонентов могут быть покрыты непроводящим изолятором 202, таким как Scothkote^TM наплавляемая эпоксидная смола 134.

[0038] Другие компоненты не были описаны подробно для того, чтобы не затруднять понимание деталей настоящей технологии, как она относится к заявленному предмету изобретения.

[0039] Варианты осуществления, показанные и описанные выше, являются только примерами. Многие детали часто встречаются в области техники, такие как другие элементы каротажной системы. Следовательно, многие такие детали не были ни показаны, ни описаны. Даже хотя многочисленные характеристики и преимущества настоящей технологии были изложены в приведенном выше описании вместе с деталями структуры и функции настоящего раскрытия, это раскрытие является только иллюстративным, и могут быть выполнены изменения в деталях, особенно в отношении формы, размера и расположения частей, в пределах принципов настоящего раскрытия, в полной мере указанных широким общим значением терминов, использованных в сопутствующей формуле изобретения. Таким образом, следует понимать, что варианты осуществления, описанные выше, могут быть модифицированы в пределах объема сопутствующей формулы изобретения.

Изобретение относится к турбине для передачи электрических данных от одного конца турбины на другой конец. Турбина (100) имеет первый конец (101) и второй конец (103). Концы (101) и (103) противоположны друг другу. Турбина (100) содержит корпус (104), вал (102), расположенный в центре корпуса (104), двигатель (106), содержащий множество роторов, статоров и подшипников, расположенных между валом (102) и корпусом (104), по меньшей мере один непроводящий изолятор, способствующий электрической изоляции вала (102) и корпуса (104) друг от друга. Двигатель (106) расположен между первым концом (101) и вторым концом (103) турбины (100). Непроводящий изолятор расположен между корпусом (104) и множеством роторов, статоров и подшипников или расположен между валом (102) и множеством роторов, статоров и подшипников. Изобретение направлено на обеспечение передачи сигналов электрических данных. 19 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Турбина (100), имеющая первый конец (101) и второй конец (103), причем первый конец (101) и второй конец (103) противоположны друг другу, а турбина (100) содержит:

корпус (104) турбины;

вал (102), расположенный приблизительно в центре корпуса (104) турбины;

двигатель (106), содержащий множество роторов (204), статоров (206) и подшипников, расположенных между валом (102) и корпусом (104) турбины, двигатель (106) расположен между первым концом (101) и вторым концом(103) турбины (100); и

по меньшей мере один непроводящий изолятор (202), способствующий электрической изоляции вала (102) и корпуса (104) турбины друг от друга, причем указанный непроводящий изолятор (202) расположен между корпусом (104) турбины и указанным множеством роторов (204), статоров (206) и подшипников или расположен между валом (102) и указанным множеством роторов (204), статоров (206) и подшипников.

2. Турбина (100) по п. 1, дополнительно содержащая:

блок (12) датчиков, выполненный с возможностью генерации данных датчика; и

передатчик (710) датчика, соединенный с возможностью осуществления связи с указанным блоком (12) датчиков и выполненный с возможностью передачи сгенерированных данных датчика на первый конец двигателя (106) через вал (102).

3. Турбина (100) по п. 2, дополнительно содержащая:

первый индуктивный контур (112), расположенный между двигателем (106) и передатчиком (710) датчика, причем первый индуктивный контур (106) выполнен с возможностью индуцирования тока на валу (102); и

второй индуктивный контур (114), расположенный между двигателем (106) и приемником (712), причем второй индуктивный контур (114) выполнен с возможностью обратного индуцирования тока от вала (102), а указанный ток представляет сгенерированные данные датчика.

4. Турбина (100) по п. 3, в которой каждый из первого индуктивного контура (112) и второго индуктивного контура (114) является одним из индуктивной обмотки и контактного токосъемного кольца.

5. Турбина (100) по п. 3, дополнительно содержащая передатчик (712) данных, расположенный между вторым индуктивным контуром (114) и вторым концом (103) указанной турбины, причем передатчик (712) данных соединен с возможностью осуществления связи со вторым индуктивным контуром (114) и выполнен с возможностью передачи сгенерированных данных датчика.

6. Турбина (100) по п. 5, в которой передатчик (712) данных является передатчиком измерений во время бурения (MWD).

7. Турбина (100) по п. 2, в которой блок (12) датчиков расположен около двигателя (106).

8. Турбина (100) по п. 7, в которой сгенерированные данные датчика относятся к двигателю (106).

9. Турбина (100) по п. 2, в которой блок (12) датчиков расположен между двигателем (106) и первым концом (101) турбины (100), причем первый конец (101) турбины находится внизу по стволу скважины от второго конца (103) турбины (100), когда указанная турбина (100) вставлена в забой скважины.

10. Турбина (100) по п. 9, в которой сгенерированные данные датчика представляют по меньшей мере один из параметров формации и рабочих параметров инструмента.

11. Турбина (100) по п. 2, в которой непроводящий изолятор (202), расположенный между корпусом (104) турбины и указанным множеством роторов (204), статоров (206) и подшипников, является непроводящим покрытием на наружной поверхности вала (102).

12. Турбина (100) по п. 11, дополнительно содержащая первую непроводящую прокладку (208), покрывающую наружную поверхность вала (102) на первом дальнем конце двигателя, и вторую непроводящую прокладку (210), покрывающую наружную поверхность вала (102) на втором дальнем конце двигателя (106).

13. Турбина (100) по п. 12, дополнительно содержащая непроводящую смазку между контактными поверхностями указанного множества роторов (204), статоров (206) и подшипников.

14. Турбина (100) по п. 2, в которой непроводящий изолятор (202), расположенный между корпусом (104) турбины и указанным множеством роторов (204), статоров (206) и подшипников, является непроводящим покрытием на отверстиях роторов (204).

15. Турбина (100) по п. 14, дополнительно содержащая первую непроводящую прокладку (208), расположенную между корпусом (104) турбины и первым дальним концом двигателя (106), и вторую непроводящую прокладку (210), покрывающую корпус (104) турбины на втором дальнем конце двигателя (106).

16. Турбина (100) по п. 15, дополнительно содержащая непроводящую смазку между контактными поверхностями указанного множества роторов (204), статоров (206) и подшипников.

17. Турбина (100) по п. 2, дополнительно содержащая проводник (502) в канале (504) вала (102), причем указанный проводник (502) соединен с возможностью осуществления связи с передатчиком (710) датчика на первом конце и с передатчиком (712) данных на втором конце, а передатчик (710) датчика расположен между двигателем (106) и первым концом (101) турбины (100), первый конец (101) турбины (100) выполнен с возможностью нахождения внизу по стволу скважины от второго конца (103) турбины (100), и передатчик (712) данных расположен между двигателем (106) и вторым концом (103) турбины (106), а второй конец (103) турбины (100) выполнен с возможностью нахождения вверху по стволу скважины от двигателя (106).

18. Турбина (100) по п. 15, в которой указанный проводник (502) является изолированным проводом (604) или множеством изолированных проводов (604).

19. Турбина (100) по любому из пп.1-18, в которой указанный вал (102) является валом двигателя.

20. Турбина (100) по любому из пп. 1-18, в которой указанный вал (102) является вращающимся валом.