СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ С РАЗМЕЩАЕМЫМ В СКВАЖИНЕ ОБОРУДОВАНИЕМ

1. Система размещаемого в скважине оборудования для использования в буровой скважине, состоящая из системы передачи энергии, включающей источник энергии, размещенный на поверхности, предоставляющий электропитание постоянным током, и размещаемый в скважине преобразователь постоянного напряжения, соединенный с источником питания кабелем с двумя проводами, и который принимает подаваемое постоянное напряжение в качестве входного напряжения, и предоставляет выходное питание постоянного тока при напряжении, отличающемся от напряжения источника питания постоянного тока, для обеспечения размещаемого в скважине оборудования, и размещаемого в скважине оборудования, включающего электродвигатель, расположенный в буровой скважине и соединенный с системой передачи энергии.
2. Система по п.1, в которой асинхронный электродвигатель или коммутируемый реактивный синхронный электродвигатель (SRM) предоставляется для привода размещаемого в скважине оборудования.
3. Система по п.2, в которой коммутируемый реактивный синхронный электродвигатель (SRM) состоит из статора и ротора, в каждом из которых имеются охлаждающие каналы, в которых протекает охлаждающая жидкость.
4. Система по п.2 или 3, в которой коммутируемый реактивный синхронный электродвигатель (SRM) включает алюминиевые обмотки.
5. Система по п.1, в которой электродвигатель имеет ротор, включающий полый вал, через который может циркулировать охлаждающая жидкость или скважинные жидкости.
6. Система по п.1, в которой электродвигатель включает конструкцию ротора с выступами с нейтральным материалом, заполняющим пространство между выступами ротора.
7. Система по п.1, в которой электродвигатель соединен с оборудованием таким образом, что он может предоставлять непосредственный привод без необходимости в использовании редуктора.
8. Система по п.1, состоящая из последовательности модулей двигателей, каждый из которых является способным к использованию в приводе размещаемого в скважине оборудования.
9. Система по п.8, в которой каждый модуль двигателя состоит из устройства ротора и статора со связанным преобразователем постоянного тока в переменный, и роторы соединены с валом привода для приведения в движение оборудования.
10. Система по п.9, в которой единственный преобразователь постоянного напряжения предоставлен для всех модулей двигателей.
11. Система по п.8, в которой токопроводящая шина постоянного тока, соединяющая каждый модуль, проходит через электродвигатель.
12. Система по п.8, в которой двигатели соединены шарнирными соединениями между секциями двигателей.
13. Система по п.12, в которой предоставляется сильфонный кожух вокруг шарнирных соединений.
14. Система по п.8, в которую включаются дополнительные средства для смещения ротора в осевом направлении в его соответствующем статоре.
15. Система по п.1, включающая дополнительные датчики для мониторинга одного или более свойств размещаемого в скважине оборудования и систему обратной связи для использования выходного сигнала датчиков для контроля работы двигателя.
16. Способ эксплуатации системы по п.1, включающий:
- предоставление электропитания постоянного тока с низким напряжением на выходе размещаемого в скважине преобразователя постоянного напряжения;
- преобразование электропитания постоянного тока с низким напряжением в электропитание переменного тока; и
- использование электропитание переменного тока для обеспечения эксплуатации двигателя,
17. Способ по п.16, включающий мониторинг одного или более свойств размещаемого в скважине оборудования и использующий значения этих параметров для контроля работы двигателя.
18. Способ по п.17, в котором измеряемое свойство представляет собой температуру размещаемого в скважине оборудования.
19. Способ по п.17, состоящий в контролировании тока, питающего двигатель, таким образом, чтобы поддерживать отслеживаемую температуру в предварительно заданных пределах.
20. Способ по п.16, состоящий в периодическом реверсировании направления вращения двигателя для очистки размещаемого в скважине оборудования.
21. Способ по п.16, состоящий в эксплуатации двигателя таким образом, чтобы оборудование на очень малой скорости, когда оно не используется.
22. Система передачи энергии для использования с размещаемым в скважине оборудованием в буровой скважине, включающая источник энергии, размещенный на поверхности, предоставляющий электропитание постоянным током, и размещаемый в скважине преобразователь постоянного напряжения, соединенный с источником питания кабелем с двумя проводами, и который принимает подаваемое постоянное напряжение в качестве входного напряжения, и предоставляет выходное питание постоянного тока при напряжении, отличающемся от напряжения источника питания постоянного тока, для обеспечения размещаемого в скважине оборудования.
23. Система по п.22, в которой подача электропитания постоянного тока представляет собой подачу электропитания со средним напряжением.
24. Система по п.22 или 23, в которой кабель представляет собой коаксиальный кабель, или параллельную пару, или витую пару.
25. Система по п.22, в которой кабель содержит дополнительные электрические кабелепроводы для приборных или контрольных целей.
26. Система по п.22, в которой кабель содержит одну или более дополнительных проточных трубок для доставки изолирующего или смазочного масла к двигателю, системе управления и приводящемуся в движение оборудованию для компенсации потерь на утечку.
27. Система по п.22, в которой кабель окружен одним или более слоев бронирующей оплетки, изготовленной из проволочных прядей.
28. Система по п.22, в которой проволока, используемая в бронировании, состоит из стали, другого металла или искусственного волокна, или нескольких различных материалов.
29. Система по п.22, в которой проводники в кабеле состоят из меди или стали, или алюминия, или другого электрически проводящего материала.
30. Система по п.22, в которой кабель используется для поддержки собственного веса кабеля при опускании в скважину, также как и двигателя, электроники и оборудования, подвешенных к кабелю.
31. Система по п.22, в которой подача электропитания постоянного тока производится при среднем напряжении в области 10 кВ, и подача электропитания низкого напряжения производится в области менее 1 кВ.
32. Система по п.22, в которой источник питания представляет собой трехфазный источник питания, предоставляющий электропитание переменного тока низкого напряжения, и выпрямитель, получающий на входе электропитание переменного тока низкого напряжения и выдающий на выходе электропитание постоянного тока среднего напряжения.
33. Система по п.22, в которой преобразователь постоянного напряжения состоит из последовательности модулей преобразователей постоянного напряжения, соединенных последовательно на своих входах и параллельно на своих выходах.
34. Система по п.33, в которой каждый модуль имеет входное напряжение около 400 В и выходное напряжение примерно в 700 В - 800 В.
35. Система по п.33 или 34, в которой каждый модуль представляет собой однофазный активный мост, включающий секцию входного инвертора, секцию трансформатора и секцию выходного выпрямителя.
36. Система по п.35, в которой секция входного инвертора и секция выходного выпрямителя соответственно включают входные и выходные конденсаторы для сглаживания пульсаций тока.