УЗЕЛ ПРИВОДА СКВАЖИННОГО ПУЛЬСАТОРА Российский патент 2021 года по МПК E21B47/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к оборудованию для исследования скважин, в частности к приборам, осуществляющим оперативную передачу данных между скважиной и наземной частями комплекса, измеренных скважинной частью комплекса на поверхность, модуляцией потока промывочной жидкости импульсами положительного давления, а более конкретно - к узлу привода данного прибора, приводящему в движение непосредственно исполнительный орган прибора - клапан.

Уровень техники

Известны различные устройства компоновки и герметизации привода приборов для передачи данных, между скважиной и наземной частями комплекса.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является узел привода, описанный в патенте US 6714138 B1, 30.03.2004. Известный узел привода состоит из редуктора, который непосредственно соединен с исполнительным органом - клапаном, через вал, установленном на подшипниках качения, и узле, обеспечивающем герметизацию редуктора относительно внешней среды, расположенном в первой камере, заполненной жидкостью и отделенной от окружающей среды герметичным разделителем сред, находящимся под внешним давлением бурового раствора, и электрического двигателя, который расположен во второй камере, заполненной газом, герметично отделенной от первой камеры, и передающий вращение редуктору посредством муфты, которая создает герметизацию в совокупности с охранным кожухом.

Недостатком указанного ближайшего технического решения является недостаточное охлаждение электрического двигателя, работающего в максимально тяжелых условиях, так как газ в замкнутом объеме является плохим источником отвода тепла, что приводит к чрезмерному перегреву электрического двигателя, что напрямую сказывается к резкому сокращению его срока службы и увеличению риска поломки электрического двигателя и узла непосредственно в процессе работы и передачи импульсов к наземным частям комплекса, а также наличие муфты, передающей вращение от электрического двигателя к редуктору, что усложняет конструкцию с точки зрения надежности в работе и сложном техническом обслуживании данного узла.

Заявленное изобретение устраняет указанные недостатки и позволяет достичь заявленный технический результат.

Раскрытие изобретения

Технической задачей, которую решает предлагаемое решение, является создание узла привода скважинного пульсатора, имеющего электрический двигатель, непосредственно состыкованный с редуктором, герметичную камеру, в которой расположены датчики положения электрического двигателя, работающие в паре с магнитами, что позволяет получить надежную, герметичную, упрощенную и малых габаритов конструкцию узла привода, а также получить достаточное охлаждение для стабильной и продолжительной работы двигателя, обеспечить выдерживание внешнего давления бурового раствора магнитами и датчиками положения, а также повысить КПД работы данной пары и узла в целом.

Технический результат заключается в повышении надежности конструкции и работы узла привода скважинного прибора, обеспечении достаточного охлаждения для стабильной и продолжительной работы двигателя, обеспечении герметичности камер узла, обеспечении выдерживания внешнего давления бурового раствора магнитами и датчиками положения, обеспечении минимального расстояния между магнитами и датчиками положения, повышении КПД работы магнитов, датчиков положения и узла в целом, упрощении конструкции и технического обслуживания данного узла, уменьшении габаритов узла, а также увеличении срока службы узла и его двигателя и снижении риска поломки непосредственно в процессе работы.

Для решения поставленной задачи с достижением заявленного технического результата узел привода скважинного пульсатора содержит редуктор, непосредственно соединенный с исполнительным органом, через вал, установленный на подшипниках качения, и узле, обеспечивающем герметизацию редуктора относительно внешней среды, расположенного в первой камере, заполненной жидкостью и отделенной от окружающей среды герметичным разделителем сред, находящимся под внешним давлением бурового раствора, и электрический двигатель, при этом электрический двигатель расположен в первой камере, заполненной жидкостью, причем с одной стороны электрический двигатель состыкован непосредственно с редуктором, а с другой стороны электрического двигателя установлен узел магнитов, выполненный с возможностью работы в паре с датчиками положения, расположенными во второй камере.

Узел магнитов, выполненный с возможностью работы в паре с датчиками положения, установлен на выходной вал электрического двигателя.

Первую и вторую камеры разделяет герметизирующий узел.

Датчики положения зафиксированы непосредственно в герметизирующем узле.

Место фиксации датчиков положения в герметизирующем узле выполнено в виде сферы.

В герметизирующем узле установлен по меньшей мере один герметичный ввод, выполненный для герметичного подвода проводов к электрическому двигателю из второй в первую камеру.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - известный из уровня техники узел привода;

Фиг. 2 - известный из уровня техники узел привода;

Фиг. 3-узел привода (продольный разрез), согласно заявленному изобретению.

Осуществление изобретения

Заявленный узел привода состоит из редуктора, который непосредственно соединен с исполнительным органом - клапаном, через вал, установленном на подшипниках качения, и узле, обеспечивающем герметизацию редуктора относительно внешней среды, расположенном в первой камере, полностью заполненной жидкостью и отделенной от окружающей среды герметичным разделителем сред, находящимся под внешним давлением бурового раствора, и электрического двигателя, который расположен в первой камере и с одной стороны непосредственно состыкован с редуктором. С другой стороны, на выходном валу электрического двигателя, зафиксирован узел магнитов, который создает магнитное поле, предназначенное для работы в паре с датчиками положения двигателя, расположенными во второй герметичной камере по причине невозможности их работы под давлением, равным давлению бурового раствора. Камеру, находящуюся под внешним давлением, и вторую герметичную камеру разделяет герметизирующий узел. В герметизирующем узле непосредственно фиксируются датчики положения. Для обеспечения минимального расстояния между магнитами и датчиками положения, в целях повышения КПД работы данной пары и для выдерживания внешнего давления бурового раствора, согласно изобретению, место фиксации датчиков положения в герметизирующем узле выполнено в виде сферы. В герметизирующем узле также установлены один или более герметичные вводы, предназначенные для герметичного подвода проводов к электрическому двигателю со второй герметичной камеры в первую камеру, находящуюся под внешним давлением бурового раствора.

На фигурах 1 и 2 показан известный из уровня техники узел привода, являющийся наиболее близким к заявленному техническому решению. Главным отличием известного узла привода от заявленного является то, что камера, в которой расположен электрический двигатель, заполнена только газом, в результате чего не обеспечивается достаточное охлаждение электрического двигателя, работающего в максимально тяжелых условиях, так как газ в замкнутом объеме является плохим источником отвода тепла, что приводит к чрезмерному перегреву электрического двигателя, что напрямую сказывается к резкому сокращению срока службы двигателя узла и увеличению риска поломки электрического двигателя и соответственно выходу из строя всего узла непосредственно в процессе работы и передачи импульсов к наземным частям комплекса. При этом в заявленном решении камера, в которой расположен электрический двигатель, заполнена жидкостью. Жидкость, при вращении привода, приводится в движение по всему объему камеры, что является наиболее подходящим источником отвода тепла в замкнутом объеме при работе в максимально тяжелых условиях, обеспечивая эффективность охлаждения электрического двигателя для стабильной и продолжительной работы двигателя, исключая его перегрев, тем самым увеличивая его срок службы и уменьшая риск его поломки в процессе работы.

Кроме того, в известном решении, вращение от электрического двигателя к редуктору передается посредством муфты, что усложняет конструкцию с точки зрения надежности в работе и сложном техническом обслуживании данного узла. При этом в заявленном решении используется узел магнитов, который создает магнитное поле, предназначенное для работы в паре с датчиками положения, расположенными во второй камере. Вторая камера выполнена герметичной. Камеру, находящуюся под внешним давлением, и вторую герметичную камеру разделяет герметизирующий узел, в котором непосредственно фиксируются датчики положения, причем место фиксации датчиков положения в герметизирующем узле выполнено в виде сферы. В герметизирующем узле также установлены один или более герметичные вводы, предназначенные для герметичного подвода проводов к электрическому двигателю со второй герметичной камеры в первую камеру, находящуюся под внешним давлением бурового раствора.

На фиг. З показан продольный разрез компоновки привода клапана согласно настоящему изобретению. Узел привода состоит из редуктора 1, который непосредственно соединен с исполнительным органом - клапаном 2, через вал 3, установленном на подшипниках качения 4, и узле 5, обеспечивающем герметизацию редуктора относительно внешней среды, расположенном в первой камере 6, полностью заполненной жидкостью (например, машинным маслом) и отделенной от окружающей среды 7 герметичным разделителем сред 8, находящимся под внешним давлением бурового раствора, а также электрического двигателя 9, который с одной стороны стыкуется непосредственно с редуктором 1. С другой стороны, на валу электрического двигателя 9, фиксируется узел магнитов 10, расположенный также в первой камере, который создает магнитное поле, предназначенное для работы в паре с датчиками положения 11, расположенными во второй герметичной камере 12 (заполненной воздухом или каким-либо другим газом), герметично отделенной от первой камеры. Герметизирующий узел 13 разделяет камеру 6, находящуюся под внешним давлением и герметичную камеру 12. В герметизирующем узле 13 установлены один или более герметичные вводы 14, предназначенные для герметичного подвода проводов 15 к электрическому двигателю 9 с герметичной камеры 12 в камеру 6

Электрический двигатель, расположенный в первой камере, которая заполнена жидкостью, охлаждающей его для стабильной и продолжительной работы в результате постоянного ее движения, которое возникает за счет вращения самого электрического двигателя, и узел магнитов, предназначенных для работы в паре с узлом датчиков положения, установленных с герметичной стороны герметизирующего узла и выполненного в виде сферы вместе установки датчиков положения для обеспечения минимального расстояния между магнитами и датчиками положения в целях повышения КПД работы данной пары и для выдерживания внешнего давления бурового раствора, и по меньшей мере один герметичный ввод для герметичного подвода проводов к электрическому двигателю, с герметичной камеры в камеру, находящуюся под внешним давлением бурового раствора позволяют повысить надежность конструкции и работы узла привода, повысить эффективность охлаждения для стабильной и продолжительной работы двигателя, обеспечить герметичность камер узла, обеспечить выдерживание внешнего давления бурового раствора магнитами и датчиками положения, повысить КПД работы магнитов, датчиков положения и узла в целом, упростить конструкцию и процесс технического обслуживания данного узла, уменьшить габариты узла, увеличить срок службы узла и его двигателя и снизить риск поломки непосредственно в процессе работы.

Изобретение относится к оборудованию для исследования скважин. Узел привода скважинного пульсатора, содержащий редуктор, который соединен с исполнительным органом - клапаном, через вал, установленный на подшипниках качения и узле, обеспечивающем герметизацию редуктора относительно внешней среды, расположенного в первой камере, заполненной жидкостью и отделенной от окружающей среды герметичным разделителем сред, и электрический двигатель, расположенный в первой камере, заполненной жидкостью, для обеспечения достаточного охлаждения, причем с одной стороны электрический двигатель состыкован непосредственно с редуктором, а с другой стороны электрического двигателя установлен узел магнитов, расположенный также в первой камере, который создает магнитное поле, предназначенное для работы в паре с датчиками положения, расположенными во второй герметичной камере, герметично отделенной от первой камеры, что позволяет обеспечить выдерживание внешнего давления бурового раствора магнитами и датчиками положения. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Узел привода скважинного пульсатора, содержащий редуктор, непосредственно соединенный с исполнительным органом через вал, установленный на подшипниках качения и узле, обеспечивающем герметизацию редуктора относительно внешней среды, расположенного в первой камере, заполненной жидкостью и отделенной от окружающей среды герметичным разделителем сред, находящимся под внешним давлением бурового раствора, и электрический двигатель, отличающийся тем, что электрический двигатель расположен в первой камере, заполненной жидкостью, причем с одной стороны электрический двигатель состыкован непосредственно с редуктором, а с другой стороны электрического двигателя установлен узел магнитов, выполненный с возможностью работы в паре с датчиками положения, расположенными во второй камере.

2. Узел привода по п. 1, отличающийся тем, что узел магнитов, выполненный с возможностью работы в паре с датчиками положения, установлен на выходной вал электрического двигателя.

3. Узел привода по п. 1, отличающийся тем, что первую и вторую камеры разделяет герметизирующий узел.

4. Узел привода по п. 1, отличающийся тем, что датчики положения зафиксированы непосредственно в герметизирующем узле.

5. Узел привода по п. 4, отличающийся тем, что место фиксации датчиков положения в герметизирующем узле выполнено в виде сферы.

6. Узел привода по п. 3 отличающийся тем, что в герметизирующем узле установлен по меньшей мере один герметичный ввод, выполненный для герметичного подвода проводов к электрическому двигателю из второй в первую камеру.