[发明专利]井底钻井设备的发电机和电动马达

说明书

一种可定位在井筒中的井底的发电机，所述发电机包括具有第一纵端和第二纵端的管状外壳，所述外壳具有具备多个层的内部通道。所述层包括至少第一保护层、第二保护层和定位在所述第一保护层与所述第二保护层之间的导电层。所述层界定内腔。具有磁垫片的轴件可移动地定位在所述内腔中。当所述轴件移动时产生电流。替代地，所述装置可被供应电功率且用作井底马达。

相关申请的交叉引用

本接续申请要求2013年5月8日提交的名为“Insulated Conductor for DownholeDrilling Equipment”的第PCT/US 13/40076号PCT专利申请的权益。

技术领域

本公开涉及用于在附接到钻柱的井底工具中产生电流的系统、组合件和方法。

发明背景

管状钻井工具用于地面钻孔。这些工具可以包括单数个管状外壳或管状外壳组合件，其包括多个内部组件(例如螺杆钻井马达)。钻井液的液压能量和钻井管件或井底钻井工具内部组件的机械能量在钻井过程中固有地存在于井底。此功率可用于提供井底发电源。

附图简述

图1是钻机和定位在井筒中的井底设备的示意说明。

图2A说明包括井底钻井工具的示例性井底钻井组合件的侧视图，所述井底钻井工具具有经切割以说明井底液压钻井马达的内部特征的管状外壳的部分。

图2B是操作地定位在由定位在管状外壳中的定子界定的腔中的井底钻井工具的定子和转子的横截面图。

图3A到图3C是包括绝缘导体的示例性定子的横截面图。

图3D和图3E是定位在管状外壳中的示例性定子的另一实施方式的横截面图。

图4A到图4F说明定子和转子叶片的一些实施方式的示例性构造。

图5是包括实质上直立绝缘导电带的另一示例性定子的横截面图。

图6A到图6B是包括多个绝缘导体的示例性定子的横截面图。

图7说明包括绝缘导体的定子的概念示例性实施方式。

图8和图8A是井底钻井马达的定子和转子的横截面侧视图。

图9A是井底钻井马达的示例性部分定子的横截面图。

图9B是示例性定子区段的端视图。

图10是另一示例性定子区段的端视图。

图11是用于使用包括绝缘导体的定子的示例性过程的流程图。

图12是包括螺旋绝缘导电带的另一示例性定子的横截面图。

图13A和图13B是包括曲折绝缘导电带的集合的另一示例性定子的横截面图。

图14是用于使用包括螺旋绝缘导体的定子的另一示例性过程的流程图。

具体实施方式

诸如井底钻井马达中使用的螺杆动力单元和诸如用于石油生产的井底潜水泵中使用的螺杆泵通常称作莫诺式螺杆型马达(Moineau-type motor)和泵。在莫诺式螺杆型马达中，定子通常围封在外壳中。定子包括中心通道，其具有定位于所述通道中的螺旋叶片的集合。螺旋转子与螺旋定子相互作用以在通道中径向和纵向界定多个腔。当加压流体被供应到井底莫诺式螺杆型马达的上端时，转子旋转且螺旋转子与螺旋定子的叶片之间的腔的前进将上端的流体传送到马达的下端。转子和定子的相互作用用于以可被传送到井底工具管柱的扭矩和旋转的形式将液压能转换为机械能。莫诺式螺杆型泵充当莫诺式螺杆型马达中使用的技术的逆应用。在莫诺式螺杆型泵中，旋转能量及扭矩被供应到转子且转子转向。转子和定子形成腔的相互作用将流体从泵的一端移动到(例如，泵抽到)泵的另一端。