Торцевой электромашинный генератор для питания геофизической скважинной аппаратуры

• Автор: Леонов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 140 с.

СОДЕРЖАНИЕ
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
2. ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СКВАЖИННОГО ГЕНЕРАТОРА
2.1. Описание конструкции скважинного генератора торцевого исполнения
2.2. Внешняя характеристика скважинного генератора
2.3. Электромагнитный расчет торцевого генератора
Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХМЕРНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОРЦЕВОГО ГЕНЕРАТОРА
3.1. Выбор метода расчета 3
3.2. Метод интегрирования по источникам поля
3.3. Алгоритм программы расчета магнитного поля
3.4. Оценка адекватности математической модели
3.5. Расчетная область торцевой машины
3.6. Расчет магнитного поля торцевого генератора
Выводы
4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТОРЦЕВОГО ГЕНЕРАТОРА
4.1. Анализ влияния основных размеров статора на энергетические характеристики торцевого генератора
4.2. Определение оптимальных геометрических характеристик статора торцевого генератора
4.3. Определение магнитной проводимости пазового рассеяния
Выводы
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОРЦЕВОГО ГЕНЕРАТОРА
5.1. Конструкция макетных образцов

5.2. Описание экспериментальной установки
5.3. Результаты экспериментальных исследований
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
По результатам всесторонних исследований техники и принципов проектирования, проведенных буровыми компаниями Северной Америки и Европы, а также согласно с мнением отечественных специалистов, наиболее перспективным направлением при построении новых скважин является турбинное горизонтальное или наклонно-направленное бурение. Применение технологий горизонтального и наклонно-направленного бурения способствует построению кустов и разбуриванию стволов старых скважин, что увеличивает нефтеотдачу пластов и сокращает расходы при построении новой буровой установки [1-4].
Появление современных промышленных технологий в нефтедобывающей отрасли стимулировало развитие автоматизированного оборудования для инженерного сопровождения буровых работ. Так при проводке горизонтальных и наклонно-направленных скважин успешно применяются забойные инклинометрические телесистемы, позволяющие непрерывно отслеживать траекторию построения новой скважины [5-10].
Для передачи на наземный регистрирующий комплекс инклинометри-ческой информации о местоположении низа буровой колонны возможно применение электромагнитного, гидравлического, акустического или проводного канала связи [6]. При построении сверхглубоких скважин (до 5000 м) применяют, как правило, забойные телесистемы с передачей информации по электромагнитному или гидравлическому каналу. Зарубежные аналоги (]УПШ} - системы) выполняются в основном с гидравлическим каналом связи несовместимым с отечественными системами очистки бурового раствора [1,11]. В отечественных разработках широко применяются забойные телесистемы с электромагнитным каналом связи способные определить азимут и зенитный угол ствола наклонно-направленной скважины, угол установки отклонителя и частоту вращения долота в процессе турбинного бурения [6,10]. В состав телесистемы входят автономно работающий скважинный

Таблица 2.
Характеристики магнитной системы генератора с =0,12 м
Номер варианта т Р 2 Ъ0, м Ь2, м Ь2, м ^Р 5 М Р, Вт
1 1 2 4 0,014 0,034 0,052 0,022
2 3 6 0,010 0,023 0,036 0,018
3 3 2 6 0,008 0,025 0,044 0,016
4 3 9 0,006 0,017 0,034 . 0,016
Оценивая результаты электромагнитного расчета по величине преобразуемой мощности можно сделать вывод о возможности построения торцевого генератора с требуемыми энергетическими характеристиками в ограниченном пространстве скважинного прибора. Согласно результатам расчета наилучшие по энергетическим показателям варианты построения магнитной системы получаются при выполнении торцевой машины с количеством пар полюсов р = 2 и числом зубцов статора г- 4 при однофазном исполнении генератора и г = б при трехфазном исполнении.
В ряде публикаций [41-44], в которых рассмотрены основные вопросы проектирования электрических машин с аксиальным полем, сделан вывод о неоднородности магнитного поля в активной зоне. В соответствии с этим, возможны значительные ошибки при электромагнитном расчете торцевого генератора по традиционной методике, поэтому целесообразно вести расчет на основе моделирования трехмерного магнитного поля в активной зоне машины.
Расчет трехмерного поля позволит учесть особенности протекания электромагнитных процессов в машинах с аксиальным магнитным потоком и изменение характеристик поля по длине стержня статора и вдоль радиуса машины. Решение аналогичной задачи на основе рассмотрения двухмерных магнитных полей затруднительно вследствие невозможности выбора расчет-