NO318729B1 - Impulsturbin - Google Patents
Impulsturbin Download PDFInfo
- Publication number
- NO318729B1 NO318729B1 NO20010521A NO20010521A NO318729B1 NO 318729 B1 NO318729 B1 NO 318729B1 NO 20010521 A NO20010521 A NO 20010521A NO 20010521 A NO20010521 A NO 20010521A NO 318729 B1 NO318729 B1 NO 318729B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- turbine
- drive fluid
- rotor
- passage
- drive
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 87
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 4
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010428 baryte Substances 0.000 description 1
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
- E21B4/02—Fluid rotary type drives
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/34—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines characterised by non-bladed rotor, e.g. with drilled holes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/02—Adaptations for drilling wells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
- Y10S415/903—Well bit drive turbine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
En turbin (4) egnet for bruk ved brønnboring og lignende og som omfatter et foringsrør (11). omsluttende et kammer (18) med en rotor (19). dreibart montert deri. Rotoren (19) omfatter minst et turbinhjul (30a) med en ringformet rekke vinklede blader (30). Bladene (30) er innrettet med drivfiuidmottagende flater (31) som vender generelt bakover i forhold til rotorens (19) dreieretning, og en generelt aksialt utstrekkende innvendig drivfluidpassasje (14) som strekker seg generelt radialt innover i forhold til rotoren (19). Foringsrøret (11) har også generelt aksialt utstrekkende utvendig drivfluidpassasjer (16), og en av de innvendige og utvendige drivfluidpassasjer (14, 16) er forsynt med utløpsdyser (17) formet og anordnet for å rette minst en stråle med drivfluid mot bladenes drivfiuidmottagende flater (31) når bladene (30). vandrer over dysene (17) for å dreie rotoren (19). Den andre av de innvendige og utvendige drivfluidpassasjer (14, 16) er forsynt med utløpsåpninger (28) for å tømme drivfluid fra turbinen (4).
Description
Oppfinnelsen angår turbiner som egner seg for brønner, f.eks. boring og driving av forskjellige brønnverktøy.
Konvensjonelle turbiner for brønnbruk omfatter generelt et langsgående turbintrinn hvor drivfluid passerer relativt aksialt gjennom flere turbintrinn forbundet i serie. Særlige ulempeT av denne type arrangement omfatter relativt lav effektivitet på grunn av den raske økning av effektivitetstap med øket antall turbintrinn og den betydelige lengde som kreves for å oppnå nyttige dreiemomentnivåer. Typiske, kommersielt tilgjengelige turbiner av denne type har gjerne mellom hundre og to hundre turbintrinn med en lengde på omtrent 20 m og lenger. En slik lengde represen-terer betydelige begrensninger i bruken av slike turbiner ved ikke-rettlinjet boring, f.eks. ved retningsboring, på grunn av begrensninger i minimumsradius som kan brukes ved bøyninger, samt ved boreoperasjoner med spolerør, på grunn av de store smøreinnretninger som kreves for å romme turbinen sammen med boreverktøyet og annet nødvendig utstyr. Dette i sin tur innebærer vesentlige praktiske problemer ved anbringelse av injektoren i passe høyde, over smøreinnretningen.
Det er derfor et formål med oppfinnelsen å unngå eller minimere en eller flere av de ovennevnte ulemper og/eller problemer.
Det er nå blitt funnet at en kompakt turbin med høyt dreiemoment kan oppnås ved hjelp av en kombinert impuls- og drivturbin hvor økt turbinkapasitet oppnås ved å øke turbinens energioverføringskapasitet fra det drivende fluid i parallell snarere enn i serie som med konvensjonelle brønnturbiner.
Oppfinnelsen tilveiebringer, derfor en impulsturbin egnet for bruk ved brønn-boring og lignende, med høyt dreiemoment, omfattende et foringsrør som omslutter et kammer med en rotor dreibart montert deri, hvor rotoren omfatter minst et turbinhjul med en ringformet oppstilling av blader i forskjellige vinkler og en overveiende aksialt ragende første drivfluidpassasje generelt radialt på innsiden eller utsiden av rotoren, og en ytterligere drivfluidpassasje, hvor en av drivfluidpassasjene utgjør en drivfluidtil-førselsespassasje og er forsynt med utløpsdyse(r) formet og anordnet for å lede minst en stråle med drivfluid mot turbinbladene for å overføre rotasjonsdrift til rotoren, og den andre utgjør en drivfluidutløpspassasje og er forsynt med minst en utløpsåpning for utløp av drivfluid fra det minst ene turbinhjul, kjennetegnet ved at turbinbladene er forsynt med drivfluidmottakende flater som er rettet overveiende bakover sett i rotorens dreieretning, og utløpsdysene er fonnet og anordnet for å lede den minst ene stråle med drivfluid mot de drivfluidmottakende flater når bladene krysser dysene.
Fortrinnsvis har turbinen flere, og fortrinnsvis et stort antall, turbinhjul anbrakt
i en oppstilling av parallelle turbinhjul som strekker seg langs den sentrale dreieakse for turbinen med respektive parallelle drivfluidstråler. I stedet for, eller i tillegg til å tilveiebringe en innvendig eller utvendig drivfluidpassasje for å tømme drivfluid fra
kammeret, kan det være tilveiebrakt utløpsåpninger i den aksiale endevegg av kammeret, selv om et slikt arrangement generelt vil være mindre å foretrekke på grunn av vanskelighetene med fremstilling og tetning. I enda en variant av oppfinnelsen kan begge drivfluidtilførsels- og utløpspassasjeanordninger være tilveiebrakt i foringsrøret (dvs. radialt utover fra rotoren) hvor drivfluidet trenger inn i kammeret fra tilførsels-passasjen via dyseanordninger for å påvirke turbinbladene og drive dem fremover, og deretter tømmes fra kammeret via utløpsåpningene som er anbrakt i vinkel med mellomrom fra dyseanordningen i en nedstrømsretning, inn i utløpspassasjene.
Således er turbinen ifølge oppfinnelsen av en vesentlig radial (i motsetning til aksial) strømningstype, hvor det drivende fluid beveges mellom radialt (i motsetning til aksialt) mellomliggende posisjoner for å drive turbinbladene.
Følgelig er det med en turbin ifølge oppfinnelsen mulig lett å øke dreiemomentet ved å øke dysekapasiteten (antall og/eller utstrekningen av dysene (langsgående og/eller vinklet i forhold til turbinen) osv.) og bladkapasiteten (antall blader, aksial utstrekning av disse (langs turbinen) osv.) for å øke den parallelle strøm av drivfluid gjennom turbinen uten at det oppstår alvorlige tap som ofte skjer i forbindelse med konvensjonelle flertrinnsturbiner som omfatter aksialt utstrekkende turbinhjuloppstil-linger med seriekoblede turbinbladsett.
Turbinen ifølge oppfinnelsen har også noen betydelige fordeler i forhold til fortrengningsmotorer ved at den kan bruke relativt viskøse og/eller tette drivfluider, så som mer eller mindre tunge boreslamtyper, f.eks. høytetthets boreslam som er tynget med bentonitt eller barytt, og som kreves f.eks. for grunne høytrykksbrønner.
En annen viktig fordel i forhold til konvensjonelle turbiner for brønnbruk, er at motorene ifølge oppfinnelsen er vesentlig kortere for et gitt utgående dreiemoment, (selv når det tas i betraktning enkelte girkasser som kan være nødvendig på enkelte områder). Typisk kan en konvensjonell turbin ha en lengde i størrelser på 15-20 m, mens en sammenlignbar turbin ifølge oppfinnelsen kan ha en lengde på bare 2 til 3 m for et liknende utgående dreiemoment.
En annen fordel som kan nevnes, er at den forholdsvis høye totale effektivite-ten av turbinen ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å bruke turbiner med mindre diameter enn det som tidligere har vært mulig. Med konvensjonelle brønnturbiner, vil de såkalte "slissetap" som oppstår på grunn av drivfluidlekkasje mellom toppene av turbinbladene og foringsrøret på grunn av behov for en bestemt klaring derimellom, bli vesentlig større med en turbin med mindre diameter. I praksis fører dette til en mini-mum effektiv diameter for en konvensjonell turbin på omtrent 10 cm. Med den økende totale effektivitet av turbinene ifølge oppfinnelsen, blir det praktisk mulig å minske turbindiameteren betydedelig, kanskje ned til 3 cm.
I en foretrukket form av oppfinnelsen tjener den ytre passasje til å tilføre drivfluidet til turbinhjulet via dyser, fortrinnsvis anordnet slik at de avgir drivfluidstrå-len overveiende tangensialt i forhold til turbinhjulet og den indre passasje tjener til å tømme drivfluidet fra kammeret, hvor den indre passasje mest hensiktsmessig er anordnet i en sentral del av rotoren. I en annen form av oppfinnelsen brukes den indre passasje til å tilføre drivfluid til bladene montert på et overveiende ringformet turbinhjul. I dette tilfellet er dysene overveiende formet og anordnet for å rette en drivfluid-stråle mer eller mindre radialt utover, og bladenes drivfluidmottakende flate vil være innrettet på skrå i forhold til en radial retning, for å tilveiebringe en fremoverrettet drivkraftkomponent når strålen støter mot flaten.
I prinsipp kan det brukes bare en enkelt dyse. Generelt brukes det imidlertid flere fordelte dyser i vinkel, f.eks. henholdsvis 2, 3 eller 4 ved intervaller på henholdsvis 180°, 120° eller 90°. I en foretrukket form av oppfinnelsen er dysene fortrinnsvis anordnet for å rette drivfluidet vesentlig tangensialt i forhold til bladets bane, men kan i stedet også skråne i større eller mindre utstrekning radialt innover eller utover i forhold til tangensialretningen, f.eks. i en vinkel på +5° (utover) til -20° (innover), og fortrinnsvis 0° til -10° i forhold til tangensialretningen.
Som nevnt ovenfor kan motorens dreiemoment økes ved å øke fluidets beve-gelsesenergi til turbinen, i parallell. Turbinens drivkapasitet kan økes ved blant annet å øke vinkelutstrekningen av dysene når det gjelder størrelsen av de enkelte dyser rundt foringsrøret, og/eller ved å øke den langsgående utstrekning av dysene når det gjelder de langsgående og/eller økede antall langsgående dyser. Generelt bør imidlertid de enkelte dysers utløpsdimensjon være begrenset, på kjent måte, for å tilveiebringe en stråle med relativt høy hastighet. Strålens hastighet er generelt omtrent to ganger turbinens lineære hastighet (ved fluidstrålens mottakende bladdel) (se f.eks. standard bøker om dette, f.eks. "Fundamentals of Fluid Mechanics" av Bruce R Munson med flere, utgitt av John Wiley & Sons Inc). Typisk vil det med en turbin med en diameter på 8 cm ifølge oppfinnelsen bli brukt en dyse med diameter mellom 0,25 og 0,89 cm.
Bladets størrelse og særlig den langsgående utstrekning av hvert enkelt blad og/eller antallet langsgående fordelte blader, vil generelt være tilpasset dysen. Fortrinnsvis blir derfor bladet og støtten utformet og anordnet slik at bladets ustøttede lengde mellom aksialt etterfølgende støtter minimeres, slik at muligheten for deforme-ring av bladet av drivfluidets stråle mot dette minimeres, og at tykkelsen av bladets vegger kan minimeres. Antallet fordelte enkelte blader i vinkel, kan også varieres, selv om hovedvirkningen av et øket antall står i forhold til drivkraftens jevnhet tilveiebrakt av turbinen. Fortrinnsvis er det brukt flere mer eller mindre tett med mellomrom fordelte blader anordnet i vinkel, vanligvis minst 6 eller 8, fortrinnsvis minst 9 eller 12 fordelte blader i vinkel.
Det vil være klart at forskjellige utforminger av bladene kan brukes. Således kan en bruke mer eller mindre plane blader. Fortrinnsvis, selv om det ikke er brukt et blad med en konkav drivfiuidmottagende flate, skal et slikt blad i det følgende kalles en skålformet anordning. Den skålformede anordning kan ha forskjellig utforming av profilen og kan ha åpne sider (ved hver langsgående ende). Vanligvis har skålene form som et generelt delvis sylindrisk kanalavsnitt (som kan utformes fra et sylindrisk røravsnitt).
Forskjellige utforminger av bladstøtten kan brukes ifølge oppfinnelsen. Således kan f.eks. støtten være i form av en generelt ringformet konstruksjon med langsgående deler med mellomrom hvor bladet strekker seg mellom. Alternativt kan det brukes en sentral støtte, vanligvis i form av et rør som utgjør den innvendige drivfluidpassasje, med utløpsåpninger deri som brukes for å tømme drivfluidet fra kammeret, idet den sentrale støtte har radialt utadstrekkende og aksialt med mellomrom anbrakte flenser eller fingre som bladanordningen støttes over. Alternativt kan bladene ha rotdeler som er forbundet direkte med den sentrale støtte.
Oppfinnelsens turbiner kan typisk ha normale hastigheter mellom 3.000 til 10.000, f.eks. fra 5.000 til 8.000 omdreininger i minuttet. For å øke dreiemomentet brukes fortrinnsvis girkasser. Generelt kan det brukes girkasser som har et reduksjonsforhold på minst 5:1, fortrinnsvis minst 10:1. Vanligvis brukes det en sériekoblet oppstilling med episykliske girkasser som hver har et forhold på 3:1 til 4:1, f.eks. vil to girkasser som hver har et forhold på 3:1 gi et totalt forhold på 9:1. Fortrinnsvis brukes det en episyklisk girkasse med typisk tre eller fire planethjul montert i en dreiende husstøtte som brukes for å tilveiebringe et utgangsdrev på samme måte som inngangs-drevet til solhjulet, vanligvis dreiende med urviseren, slik at utgangsdrevet også dreier med urviseren. Fortrinnsvis brukes det en forsterket girkasse med et vesentlig forseglet smøresystem, fortrinnsvis med et trykkutjevningssystem for å minimere inntrengning av boreslam eller annet materiale fra borehullet inn i girkassen.
I et annet aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en brønnsammenstilling som egner seg for bruk ved brønnboring og lignende og som omfatter minst en turbin ifølge oppfinnelsen som er drivmessig forbundet med minst en reduksjonsgirkasse. I enda et annet aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en brønnsammenstilling som omfatter minst en turbin ifølge oppfinnelsen som er drivmessig forbundet med et verktøy, fortrinnsvis via minst en reduksjonsgirkasse.
I enda et aspekt tilveiebringer oppfinnelsen et boreapparat som omfatter en borestreng, fortrinnsvis som omfatter et spolerør, og en brønnsammenstilling ifølge oppfinnelsen hvor verktøyet omfatter en borkrone.
Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med noen foretrukne utførelser og under henvisning til tegningene, der: Fig. 1 er et skjematisk riss av brønnkomponenter for et boreutstyr med et turbindrivsystem ifølge oppfinnelsen, fig. 2 er et langsgående snittriss av en del av brønndrivsystemet til utstyret på fig. 1, og viser en av turbinkraftenhetene deri (herunder fig. 2A som er et snittriss av turbinenheten), men med lagring og tetningsdetaljer utelatt av klarhetsgrunner, og Fig.
2B er et detaljriss som viser tilkoblingen mellom øvre og nedre turbinenheter, fig. 3 er et sideriss delvis i snitt av hoveddelen av turbinrotoren uten skålanordningen, fig. 4 og 5 er snittriss av rotoren på fig. 3, men med skålanordningen på plass, og fig. 6 er et snittriss av et episyklisk girsystem som brukes i apparatet på fig. 1.
Fig. 1 viser den nedre ende av brønnboringsutstyrets borestreng som omfatter en brønnsammenstilling 1 tilkoblet et spolerørs borerør 2. Hoveddelene i sammensti-ll ngen 1 er i rekkefølge, en øvre subb 3, en øvre turbin 4, en nedre turbin 5, en øvre girkasse 6, en nedre girkasse 7, en lagringspakke 8, en bunnsubb 9 og en borkrone 10. Som vist i detalj på fig. 2 omfatter den øvre turbin 4 et utvendig foringsrør 11 som er fast montert til en stator 12 med en generelt rund utvendig profil 13 som sammen med det utvendige foringsrør 11 danner to diametralt motstående, generelt halvrunde drivfluidpassasjer 14 derimellom. Ved enden 15 med urviseren for hver passasje 14 er det tilveiebrakt et ledningsrør 16 for drivfluidet til tilførselsdysen 17, rettet generelt tangensialt i forhold til et sylindrisk profilkammer 18 dannet av statoren 12, som det er anbrakt en rotor 19 inne i.
Rotoren 19 er montert dreibart via egnede bøssinger og lagre (ikke vist) ved endedeler 20, 21 som rager utover i hver ende 22, 23 av statoren 12. Som vist på fig. 3-5, omfatter rotoren 19 et rørformet, sentralt element 24 som er lukket i den øvre endedel 20 og som mellom endedelene 20, 21 har en serie med radialt innadvendte slissede 25 flenser 26 med mellomrom, i hvilke det er fast montert sylindriske rør 27 (fig. 4 og 5) som strekker seg langs rotoren. Fig. 4 viser et snitt gjennom en flens 26 som støtter bunnen og sidene av rørene 27. Fig. 5 viser et snitt gjennom rotoren 19 mellom etterfølgende flenser 26, og viser en serie utløpsåpninger 28 anbrakt med mellomrom i vinkel som strekker seg radialt innover gjennom det rørformede, sentrale element 24 til en sentral aksial utløpspassasje 29 for drivfluidet. Mellom flensene 26 er rørende 27 utskåret for å tilveiebringe serier med mellomrom av skåler 30 med halv-sirkulære kanalavsnitt som danner en serie av turbinhjul 30a som er avbrutt av støtten-de flenser 26. Skålene 30 er rettet slik at deres konkave indre, drivfiuidmottagende flater 31 vender mot urviseren og bakover i forhold til den normale dreieretning med urviseren for turbinrotoren 19, når turbinen er i drift. Skålene 30 er anbrakt vesentlig klar av det sentrale rørelement 24, slik at drivfluidet mottatt derved kan strømme fritt ut av skålene 30 og til slutt ut av utløpsåpningene 28. Når rotoren 19 er omsluttet av statoren 12 vil det være klart at i tillegg til "impuls" drivkraften tilført en skål 30 direkte motstående en dyse 17 av en stråle med drivfluid som strømmer derfra, vil også andre skåler motta en "slepende" drivende kraft fra drivfluidets dreiende strøm rundt det indre av kammeret 18 før det føres ut via utløpsåpningene 28 og passasjen 29.
Rotoren 19 for den øvre turbin 4 er drivmessig tilkoblet via en heksagonal kobling 32 til rotoren for den nedre turbin 5, som er vesentlig lik den øvre turbin 4, og i sin tur drivmessig tilkoblet via øvre og nedre girkasse 6, 7 og passende koblinger 33, 34, 35 til bunnsubben 9 som har en borkrone 10 montert deri. Som vist på fig. 6 er girkassene 6, 7 av episyklisk type med et drevet solhjul 36, en fast ring 37 og fire planethjul 38 montert i et hus 39 som gir et utgangsdrev i samme retning som solhju-lets 36 rotasjonsretning.
Ved bruk av utstyret vil drivfluidet komme inn i den øvre subben 3 og passere ned inn i de halvsirkelformede passasjer 14 i den øvre turbin 4 mellom det utvendige foringsrør 11 og statoren 12, mens det føres av dysene 17 inn i kammeret 18 hvor rotoren 19 er montert, for å støte mot dens skåler 30. Drivfluid føres ut av kammeret 18 via utløpsåpningene 28 ned den sentrale utløpspassasjen 29 inne i det sentrale rotorelement 24, til det når den nedre ende 24a i inngrep med den heksagonale kobling 32, som drivmessig forbinder den til den lukkede øvre ende 24b av rotoren 19 for den nedre turbin 5. Fluidet vil deretter passere radialt utover ut av åpningene 32a i den heksagonale kobling 32 for den nedre turbin, og deretter passere inn i de halvrunde tilførselspassasjer 14 i den nedre turbin 5 mellom det utvendige foringsrør 11 og statoren 12 for å drive den nedre turbin 5 på samme måte som den øvre turbin 4. Det vil være klart at den nedre turbin er effektivt drevet i serie med den øvre turbin. Dette er meget effektivt på grunn av den svært effektive "parallelle" driving innenfor hver av de øvre og nedre turbiner. Drivfluidet av boreslam som føres ut fra den nedre turbin passerer deretter langs sentrale passasjer som strekker seg gjennom det indre av girkassene 6, 7 og bunnsubben 9 hvis øvre ende strekker seg gjennom det indre av lagringspakken 8 for å komme ut ved borkronen 10 på vanlig måte.
Med en enkelt turbinenhet som vist på tegningene, som egner seg for bruk i en brønnsammenstilling med diameter 8 cm og et drivfluidtilførselstrykk på 70 kg/cm<2>, kan det oppnås et utgående dreiemoment i størrelsesorden 22, 5 m.kg ved et 6.000 o/min. Med et girforhold på 3:1 kan det oppnås et utgående dreiemoment i størrelses-orden 8 m.kg ved 2.000 o/min. Med et system som vist her, kan det oppnås et ut-gangsmoment i størrelsesorden 2,5 m.kg ved 600 o/min som er sammenlignbart med ytelsen fra en tilsvarende stor, konvensjonell Moineau motor eller en konvensjonell brønnturbin med en diameter på 12 cm og en lengde 15,24 meter.
Det vil være klart at forskjellige modifikasjoner kan utføres i de ovennevnte utførelser uten at oppfinnelsens omfang fravikes. Således kan f.eks. skålenes 30 profiler og retning og konfigurasjonen og retningen av dysene 17 alle modifiseres for å forbedre turbinens effektivitet.
Claims (20)
1. Impulsturbin (4) egnet for bruk ved brønnboring og lignende, med høyt dreiemoment, omfattende et foringsrør (11) som omslutter et kammer (18) med en rotor (19) dreibart montert deri, hvor rotoren (19) omfatter minst et turbinhjul (30a) med en ringformet oppstilling av blader (30) i forskjellige vinkler og en overveiende aksialt ragende første drivfluidpassasje (29) generelt radialt på innsiden eller utsiden av rotoren (19), og en ytterligere drivfluidpassasje (14), hvor en av drivfluidpassasjene (29, 14) utgjør en drivfluidtilførselsespassasje og er forsynt med utløpsdyse(r) (17) formet og anordnet for å lede minst en stråle med drivfluid mot turbinbladene (30) for å overføre rotasjonsdrift til rotoren (19), og den andre utgjør en drivfluidutløpspassasje og er forsynt med minst en utløpsåpning (28) for utløp av drivfluid fra det minst ene turbinhjul (30a), karakterisert ved at turbinbladene (30) er forsynt med drivfluidmottakende flater (31) som er rettet overveiende bakover sett i rotorens (19) dreieretning, og utløpsdysene (17) er formet og anordnet for å lede den minst ene stråle med drivfluid mot de drivfluidmottakende flater (31) når bladene (30) krysser dysene (17).
2. Turbin (4) ifølge krav 1, karakterisert ved at det minst ene turbinhjul (30a) omfatter en oppstilling av parallelle turbinhjul som strekker seg langs turbinens (4) sentrale, dreieakse, og hvor hver av turbinhjulene (30a) har utløpsdyser (17) forbundet dermed, for å rette minst en stråle med drivfluid mot bladenes (30) drivfluidmottakende flater (31).
3. Turbin (4) ifølge krav 2, karakterisert ved at turbinhjulet (30a) har flere vinklede dyser tilknyttet dermed for å rette flere stråler med drivfluid mot bladenes drivfluidmottakende flater (31) på turbinhjulet (30a).
4. Turbin (4) ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at hvert turbinhjul (30a) har minst seks turbinblader (30).
5. Turbin (4) ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert ved at turbinbladene (30) har et delvis sylindrisk kanalavsnitt.
6. Turbin (4) ifølge ett av kravene 1-5, karakterisert ved at turbinhjulet (30a) omfatter en rekke radialt utadstrekkende turbinbladstøtter (26) med aksialt mellomrom for montering av vinklede, aksialt utstrekkende turbinblad (30) som utgjør turbinbladene (30) i hvert turbinhjul (30a).
7. Turbin (4) ifølge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at drivfluidtil-førselspassasjen utgjøres av en overveiende aksialt ragende drivfluidpassasje (14), overveiende radialt på utsiden av rotoren (19), og drivfluidutløpspassasjen utgjøres av en overveiende aksialt ragende drivfluidpassasje (29) overveiende radialt på innsiden av rotoren (19).
8. Turbin (4) ifølge krav 7, karakterisert ved at den utvendige drivfluidpassasje (14) er forsynt med utløpsdysene, og den innvendige fluidpassasje (29) er forsynt med utløpsåpningene (28).
9. Turbin (4) ifølge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at drivfluid-tilførselsespassasjen utgjøres av en overveiende aksialt ragende drivfluidpassasje (14), overveiende radialt på innsiden av rotoren (19), og drivfluidutløpspassasjen utgjøres av en overveiende aksialt ragende drivfluidpassasje (29) overveiende radialt på utsiden av rotoren (19).
10. Turbin (4) ifølge krav 9, karakterisert ved at den innvendige drivfluidpassasje (29) er forsynt med utløpsdysene, og den utvendige fluidpassasje (14) er forsynt med utløpsåpningene.
11. Turbin (4) ifølge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at drivfluid-tilførselsespassasjen utgjøres av en overveiende aksialt ragende drivfluidpassasje (14), overveiende radialt på utsiden av rotoren (19), og drivfluidutløpspassasjen utgjøres av en overveiende aksialt ragende drivfluidpassasje overveiende radialt på utsiden av rotoren (19).
12. Turbin (4) ifølge ett av kravene 1-6, karakterisert ved at drivfluid-tilførselsespassasjen utgjøres av en overveiende aksialt ragende drivfluidpassasje (14), overveiende radialt på utsiden av rotoren (19), og drivfluidutløpspassasjen utgjøres av en drivfluidpassasje forbundet med et kammer (18) av utløpsåpninger i endeveggen av kammeret (18).
13. Turbin (4) ifølge ett av kravene 1-12, karakterisert ved at det er tilveiebrakt minst en reduksjonsgirkasse (6, 7) og at turbinen (4) er drivmessig forbundet med minst en girkasse (6, 7).
14. Turbin (4) ifølge krav 13, karakterisert ved at den minst ene girkasse (6, 7) er en episyklisk girkasse.
15. Turbin (4) ifølge krav 14, karakterisert ved at den minst ene girkasse (6, 7) har et reduksjonsforhold på minst 5:1.
16. Turbin (4) ifølge ett av kravene 1-15, karakterisert ved at den er drivmessig koblet til minst en ytterligere slik turbin.
17. Brønnsammenstilling (1), karakterisert ved at den omfatter minst en turbin (4) ifølge ett av kravene 1-16, hvor turbinen (4) er drivmessig forbundet med et verktøy (10).
18. Brønnsammenstilling (1) ifølge krav 17, karakterisert ved at turbinen (4) er drivmessig forbundet med verktøyet (10) via minst en reduksjonsgirkasse (6,7).
19. Boreapparat omfattende en borestreng (2) og en brønnsammenstilling (1) ifølge krav 17, karakterisert ved at verktøyet (10) omfatter en borkrone.
20. Boreapparat ifølge krav 19, karakterisert ved at borestrengen (2) omfatter spolerør.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB9816607.7A GB9816607D0 (en) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | Turbine |
PCT/GB1999/002450 WO2000008293A1 (en) | 1998-07-31 | 1999-07-27 | Drilling turbine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20010521D0 NO20010521D0 (no) | 2001-01-30 |
NO20010521L NO20010521L (no) | 2001-03-16 |
NO318729B1 true NO318729B1 (no) | 2005-05-02 |
Family
ID=10836435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20010521A NO318729B1 (no) | 1998-07-31 | 2001-01-30 | Impulsturbin |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6527513B1 (no) |
EP (1) | EP1105616B1 (no) |
AU (1) | AU749931B2 (no) |
BR (1) | BR9912654A (no) |
CA (1) | CA2338809C (no) |
DE (1) | DE69930751T2 (no) |
GB (1) | GB9816607D0 (no) |
MX (1) | MXPA01001141A (no) |
NO (1) | NO318729B1 (no) |
WO (1) | WO2000008293A1 (no) |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6742596B2 (en) | 2001-05-17 | 2004-06-01 | Weatherford/Lamb, Inc. | Apparatus and methods for tubular makeup interlock |
US7174975B2 (en) * | 1998-07-15 | 2007-02-13 | Baker Hughes Incorporated | Control systems and methods for active controlled bottomhole pressure systems |
US7270185B2 (en) * | 1998-07-15 | 2007-09-18 | Baker Hughes Incorporated | Drilling system and method for controlling equivalent circulating density during drilling of wellbores |
GB9904380D0 (en) | 1999-02-25 | 1999-04-21 | Petroline Wellsystems Ltd | Drilling method |
US6837313B2 (en) | 2002-01-08 | 2005-01-04 | Weatherford/Lamb, Inc. | Apparatus and method to reduce fluid pressure in a wellbore |
GB0021822D0 (en) | 2000-09-06 | 2000-10-18 | Rotech Holdings Ltd | Propulsion apparatus |
AU2002325045B8 (en) | 2001-09-20 | 2008-07-31 | Baker Hughes Incorporated | Active controlled bottomhole pressure system and method |
GB0128262D0 (en) * | 2001-11-24 | 2002-01-16 | Rotech Holdings Ltd | Artificial lift pump |
US7306042B2 (en) | 2002-01-08 | 2007-12-11 | Weatherford/Lamb, Inc. | Method for completing a well using increased fluid temperature |
US6957698B2 (en) * | 2002-09-20 | 2005-10-25 | Baker Hughes Incorporated | Downhole activatable annular seal assembly |
USRE42877E1 (en) | 2003-02-07 | 2011-11-01 | Weatherford/Lamb, Inc. | Methods and apparatus for wellbore construction and completion |
US6763899B1 (en) * | 2003-02-21 | 2004-07-20 | Schlumberger Technology Corporation | Deformable blades for downhole applications in a wellbore |
US7874352B2 (en) | 2003-03-05 | 2011-01-25 | Weatherford/Lamb, Inc. | Apparatus for gripping a tubular on a drilling rig |
WO2007115119A2 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Jerry Swinford | Jet motor |
US7748466B2 (en) | 2006-09-14 | 2010-07-06 | Thrubit B.V. | Coiled tubing wellbore drilling and surveying using a through the drill bit apparatus |
WO2008125581A1 (en) * | 2007-04-12 | 2008-10-23 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Drill bit assembly and method of performing an operation in a wellbore |
US8264532B2 (en) * | 2007-08-09 | 2012-09-11 | Thrubit B.V. | Through-mill wellbore optical inspection and remediation apparatus and methodology |
US8316703B2 (en) * | 2008-04-25 | 2012-11-27 | Schlumberger Technology Corporation | Flexible coupling for well logging instruments |
US20110232970A1 (en) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Coiled tubing percussion drilling |
RU2456425C1 (ru) * | 2011-03-14 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" | Установка высокомоментного редукторного турбобура |
WO2013106011A2 (en) | 2011-03-29 | 2013-07-18 | Swinford Jerry L | Downhole oscillator |
US8851204B2 (en) * | 2012-04-18 | 2014-10-07 | Ulterra Drilling Technologies, L.P. | Mud motor with integrated percussion tool and drill bit |
US20150122549A1 (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-07 | Baker Hughes Incorporated | Hydraulic tools, drilling systems including hydraulic tools, and methods of using hydraulic tools |
CA2934449C (en) * | 2014-01-29 | 2019-08-20 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole turbine tachometer |
CN104373091A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-02-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | 喷砂射孔器 |
CN108150113A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-12 | 西安石油大学 | 井下液压驱动涡轮牵引器 |
CN110593752B (zh) * | 2019-10-22 | 2024-03-22 | 中国地质大学(北京) | 基于多级双柱塞-偏心齿轮机构的全金属井下动力钻具 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2371248A (en) * | 1945-03-13 | Well drilling tool | ||
US2750154A (en) * | 1952-06-02 | 1956-06-12 | Reed Roller Bit Co | Drilling tool |
US3966369A (en) * | 1975-03-06 | 1976-06-29 | Empire Oil Tool Company | Inlet and outlet ports and sealing means for a fluid driven motor |
US5098258A (en) * | 1991-01-25 | 1992-03-24 | Barnetche Gonzalez Eduardo | Multiple stage drag turbine downhole motor |
US5494401A (en) * | 1994-12-15 | 1996-02-27 | Varadan; Rajan | Orifice motor |
-
1998
- 1998-07-31 GB GBGB9816607.7A patent/GB9816607D0/en not_active Ceased
-
1999
- 1999-07-27 AU AU51761/99A patent/AU749931B2/en not_active Ceased
- 1999-07-27 BR BR9912654-0A patent/BR9912654A/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-07-27 MX MXPA01001141A patent/MXPA01001141A/es active IP Right Grant
- 1999-07-27 DE DE69930751T patent/DE69930751T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-27 CA CA002338809A patent/CA2338809C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-27 EP EP99936779A patent/EP1105616B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-27 WO PCT/GB1999/002450 patent/WO2000008293A1/en active IP Right Grant
-
2001
- 2001-01-30 NO NO20010521A patent/NO318729B1/no not_active IP Right Cessation
- 2001-01-31 US US09/773,698 patent/US6527513B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69930751D1 (de) | 2006-05-18 |
BR9912654A (pt) | 2001-05-02 |
MXPA01001141A (es) | 2002-04-24 |
CA2338809C (en) | 2007-06-12 |
AU5176199A (en) | 2000-02-28 |
NO20010521D0 (no) | 2001-01-30 |
US6527513B1 (en) | 2003-03-04 |
DE69930751T2 (de) | 2007-04-12 |
EP1105616B1 (en) | 2006-04-05 |
NO20010521L (no) | 2001-03-16 |
WO2000008293A1 (en) | 2000-02-17 |
CA2338809A1 (en) | 2000-02-17 |
EP1105616A1 (en) | 2001-06-13 |
GB9816607D0 (en) | 1998-09-30 |
AU749931B2 (en) | 2002-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO318729B1 (no) | Impulsturbin | |
US6520271B1 (en) | Fluid powered rotary drilling assembly | |
HU184664B (en) | Hydraulic drilling motor for deep drilling | |
KR100905963B1 (ko) | 반작용식 스팀 터빈 | |
RU2686248C2 (ru) | Передняя часть авиационного двухконтурного газотурбинного двигателя и авиационный двухконтурный газотурбинный двигатель | |
CH384068A (fr) | Procédé de réfrigération d'un moteur électrique hermétiquement fermé et dispositif pour sa mise en oeuvre | |
NO743299L (no) | ||
AU2002356266B2 (en) | Downhole pump assembly and method of recovering well fluids | |
NO20130633A1 (no) | Bormotordrivenhet for hoy temperatur med sykloidalt reduksjonsgir | |
WO2019174559A1 (zh) | 一种叶片马达驱动行星齿轮减速组合的中空转钎机构 | |
RU2511967C1 (ru) | Турбонасосный агрегат и способ перекачивания холодной, горячей и промышленной воды | |
NO300833B1 (no) | Tankrengjöringssystem | |
RU2352820C1 (ru) | Шнекоцентробежный насос | |
US2441771A (en) | Yieldable drive for rotors | |
EP0277861A1 (fr) | Perfectionnements aux moteurs hydrauliques hélicoidaux | |
US2326567A (en) | Drive means for propeller driven craft | |
WO2019103904A1 (en) | Bent axis hydraulic pump with centrifugal assist | |
US2727608A (en) | Variable speed transmission | |
FR2496162A1 (fr) | Turbine a refoulement | |
RU2326227C2 (ru) | Двухроторный турбобур | |
RU1795068C (ru) | Шпиндель-редуктор забойного двигател | |
RU2503851C1 (ru) | Электронасосный агрегат горизонтального типа | |
RU2511970C1 (ru) | Турбонасосный агрегат и способ перекачивания холодной, горячей и промышленной воды | |
WO2022250603A1 (en) | Rotation unit for drilling | |
RU2511963C1 (ru) | Турбонасосный агрегат и способ перекачивания холодной, горячей и промышленной воды |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |