Устройство магнитной силовой передачи для нефтепромысловых применений

006593 Предпосылки изобретения При бурении земных формаций контроль (например, обработка и транспортировка) твердых материалов (таких, как "выемка грунта" - куски горной породы, выбитые режущим действием зубцов буровой коронки) имеет большое значение. Ряд устройств, таких как, например, вибраторы, центрифуги, воздуходувки, насосы (включая буровые насосы), агитаторы, миксеры, буровые лебедки, транспортеры и т.п.,используются при обработке и транспортировке твердых материалов, образовавшихся во время бурения или на завершающей стадии этого процесса. Также могут быть использованы комбинации этих устройств; такие устройства хорошо известны из уровня техники. Типичной проблемой является, например, транспортировка кусочков породы при бурении горных пород. После того как куски породы доставлены на поверхность скважины потоком бурового раствора,их устранение может вызвать проблему, особенно когда основой бурового раствора является нефть или углеводороды. Нефть из бурового раствора (так же, как и любая нефть из горных пород) часто становится связанной или адсорбированной на поверхности кусочков породы. Следовательно, кусочки породы материал, опасный для окружающей среды, и их устранение (захоронение) является проблемой особенно в областях повышенного риска внешней среды, например при разработке шельфов. Патент США 5857955, известный из уровня техники, раскрывает одну центрифугу для использования в нефтепромысловых применениях. В частности, центрифуга может быть использована для помощи в удалении грязи, песка, сланцев, абразивных кусочков породы и/или частиц ила из бурового раствора после циркуляции раствора по скважине с целью подъема кусочков породы и другого шлама на поверхность в процессе буровых работ на нефтяном месторождении. Кроме того, патент США 6283303 раскрывает вибрационный решетчатый сепаратор, включающий удлиненную коробчатую жесткую раму и решетку, прикрепленную к раме и растянутую на ней. Когда сепарируемый материал подается на решетку, рама вибрирует, и решетка удерживает относительно крупнообломочный материал, пропуская жидкость и/или сравнительно мелкообломочный материал через раму. Вибрация рамы может осуществляться пневматическими, гидравлическими или ротационными вибраторами и другими средствами, известными из уровня техники. Оперативное управление передачей энергии и силами (такими, как вращающий момент, скорость транспортировки, скорость откачки и т.п.), связанное с указанными выше типами нефтепромысловых устройств, важно для гарантии эффективного управления и во избежание аварии, например сцепления и т.п. Регулирование скорости вращения (и приложенного вращающего момента) ведущего вала позволяет пользователю поддерживать предварительно заданные оптимальные условия работы, независимо от изменений скорости потока подаваемого жидкого раствора. Такие методы, использующие двигатели переменного тока с переменной скоростью, известны из уровня техники. Тем не менее, такие двигатели с переменной скоростью могут быть достаточно дороги. В частности, в патенте США 5857955 (переданном правопреемнику настоящего изобретения и включенном здесь в качестве ссылки) описан один ранее разработанный двигатель переменного тока с переменной скоростью. В рамках настоящего изобретения ясно, что вместо описанных здесь устройств могут быть использованы постоянные редкоземельные магниты. Следовательно, необходимы устройства и способы, усовершенствующие надежность, безопасность и/или энергетическую эффективность нефтепромыслового оборудования. Сущность изобретения Согласно одному аспекту одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения настоящее изобретение относится к устройству для использования в нефтепромысловых приложениях, содержащему привод с индуктивной связью, оперативно подсоединенный к нефтепромысловой машине для обеспечения управляемой скорости работы. Согласно одному аспекту одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения настоящее изобретение относится к устройству для использования в нефтепромысловых приложениях, содержащему индуктивную связь, при работе соединенную с нефтепромысловой машиной, для обеспечения защиты от чрезмерного вращающего момента. Согласно одному аспекту одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения настоящее изобретение относится к способу управления нефтепромысловой машины, содержащему этап управления скоростью работы нефтепромысловой машины посредством действия индуктивной связи. Согласно одному аспекту одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения настоящее изобретение относится к способу управления вращающим моментом в нефтепромысловой машине, содержащим управление скоростью работы нефтепромысловой машины под действием индуктивной связи, где управление регулирует вращающий момент. Согласно одному аспекту одного или более вариантов осуществления настоящего изобретения настоящее изобретение относится к устройству для использования в нефтепромысловом применении,включающему средства для индуктивной связи; средства для вращения входного устройства для индуктивной связи; средства передачи вращательного устройства вывода средства для индуктивной связи; и средства для соединения средств для передачи к нефтепромысловому применению.-1 006593 Другие аспекты и преимущества настоящего изобретения будут понятны из следующего описания и формулы изобретения. Краткое описание чертежей Прилагаемая фигура показывает разрез центрифуги согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Подробное описание Настоящее изобретение относится к введению магнитных устройств силовой передачи в нефтепромысловое оборудование. В некоторых вариантах осуществления мощные редкоземельные постоянные магниты используются как устройства силовой передачи. В частности, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предусмотрены постоянные магниты как соединения защиты от чрезмерного вращающего момента в нефтепромысловых машинах, таких как шейкеры, центрифуги, воздуходувки, насосы (включая буровые насосы), агитаторы, миксеры, оборудование для обработки отходов, транспортеры и т.п. Заявка США 10/051438 того же заявителя, находящаяся на рассмотрении USPTO(предназначенная для M-I L.L.C), описывает устройство для обработки отходов при использовании с приводами магнитной силовой передачи, рассматриваемые в настоящем описании. В других вариантах осуществления постоянные магниты обеспечиваются как приводы силовой передачи в нефтепромысловых машинах, таких как шейкеры, центрифуги, воздуходувки, насосы (включая буровые насосы), агитаторы, оборудование для управления отходами, буровые лебедки, ведущие приводные агрегаты, миксеры, транспортеры и т.п. Пригодные постоянные индуктивные связи и приводы силовой передачи описаны, например, в патентах США 6337527; 6242832; 6072258; 6043578; 6005317; 5909073; 5903075; 5880548; 5834872; 5739627; 5712520; 5712519; 5691587; 5668424; 5477094; 5477093 и 5473209. Эти патенты включены здесь в качестве ссылки. Далее, эта заявка включает содержание совместно рассматриваемых в USPTO заявок того же заявителя:09/811343; 09/898917; 09/898912. Использование приводов магнитной силовой передачи и соединений защиты от чрезмерного вращающего момента с нефтепромысловыми машинами, в общем, обеспечивает усовершенствованную надежность, безопасность и энергетическую эффективность операционных систем. Следует отметить, что перечисленное здесь оборудование не считается ограниченным данным списком, поскольку устройства магнитной силовой передачи могут быть использованы с другим нефтепромысловым оборудованием,известным из уровня техники. Со ссылкой на фиг. 1 один из вариантов осуществления настоящего изобретения включает центрифугу 10. Центрифуга 10 включает удлиненную чашу 12, поддержанную для вращения вокруг ее продольной оси. Чаша 12 имеет два открытых конца 12 а и 12b, причем открытый конец 12 а выполнен с возможностью вмещения ведущего фланца 14, соединенного с ведущим валом (не показан) для вращения чаши 12. Продольный канал протягивается по ведущему фланцу 14 для приема трубки 16 подачи, осуществляющей подачу жидкого раствора (не показан), включающего, например, буровой шлам, внутрь чаши 12. Винтовой транспортер 18 протягивается внутрь чаши 12 в коаксиальном взаимоотношении с ней и поддерживается для вращения внутри чаши 12 способом, описываемым ниже. С этой целью полый фланцевый вал 19 расположен в конце 12b чаши 12 и принимает ведущий вал 20 внешней планетарной коробки передач (не показано на фиг. 1) для вращения винтового транспортера 18 в том же направлении,что и чаша, но с другой скоростью. Одно или более отверстий 18 а проходят через стенку транспортера 18 около выходного конца трубки 16 так, что центробежные силы, сформированные вращающейся чашей 12, заставляют жидкий раствор смещаться радиально наружу и проходить через отверстия 18 а и в кольцевое пространство между транспортером 18 и чашей 12. Жидкая часть раствора смещается в конец 12b чаши 12, тогда как затянутые жидким раствором твердые частицы оседают ко внутренней поверхности (отдельно не пронумеровано) чаши 12 из-за созданных гравитационных сил, а затем соскабливаются и перемещаются винтовым транспортером 18 к концу 12 а чаши 12 для выгрузки через большое количество портов выгрузки 12 с, сформированных в стенке чаши 12 около ее конца 12 а. Для выгрузки сепарированной жидкости во фланцевой части вала 19 предусмотрено множество отверстий 19 а (два из которых показаны). Этот тип центрифуги известен из уровня техники, и, хотя он не показан на чертежах, понятно, что центрифуга 10 должна быть таким же образом вмещена в кожух или корпус. В этом варианте осуществления изобретения постоянная индуктивная связь 50 использована для передачи вращающего момента центрифуге 10. Индуктивная связь 50 соединена как с двигателем 48, так и с ведущим валом 52. Сила передается от двигателя 48 к ведущему валу 52 действием индуктивной связи 50,которая подробно описывается ниже. Подходящее соединение (связь), включающее в себя постоянный редкоземельный магнит, в частности магнит NdFeB, распространяемый MagnaDrive Inc., Port Angeles,Washington под названием MagnaDrive Adjustable Speed Drive, связан в рабочем состоянии с центрифугой 10, что обеспечивает постоянные изменения скорости и вращающего момента ведущего вала 52. В одном варианте осуществления индуктивная связь 50 подключена к ведущему валу 52 центрифуги 10, который, в свою очередь, может быть связан с чашей 12. MagnaDrive Adjustable Speed Drive содержит прецизионный роторный агрегат, включающий мощные постоянные магниты и медный провод-2 006593 никовый агрегат. Относительное движение между магнитами и медными кольцами создает магнитное поле, которое передает вращающий момент через воздушный промежуток. Изменение ширины промежутка меняет силу соединения, продуцирует управляемую и неограниченно изменяемую выходную скорость. Более того, в рамках настоящего изобретения ясно, что редкоземельные постоянные магниты могут быть использованы в других нефтепромысловых применениях, отличных от вышеописанного варианта осуществления. В частности, эти приводы могут быть использованы в шейкерах, воздуходувках, оборудовании для обработки отходов, оборудовании для управления отходами, насосах (включая буровые насосы), агитаторах, буровых лебедках, ведущих приводных агрегатах, миксерах, транспортерах и в ряде другого нефтепромыслового оборудования. Преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения могут относиться к одному или более из следующих: уменьшение пожарной опасности (поскольку индуктивные приводы и связи не требуют внешнего источника питания), уменьшение резких стартов, уменьшение вибрации, связанной с передачей силы, и т.п. Поскольку изобретение описано относительно ограниченного количества вариантов осуществления, специалисты в этой области техники, имеющие выгоду от этого описания, оценят то, что могут быть разработаны другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за рамки изобретения, раскрытого здесь. Соответственно, область изобретения следует ограничить только прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для использования на нефтепромыслах, содержащее привод с электромагнитной муфтой, соединенный при работе с нефтепромысловой машиной, для обеспечения управляемой скорости работы. 2. Устройство согласно п.1, в котором нефтепромысловая машина содержит по меньшей мере один аппарат, выбранный из группы, состоящей из шейкеров, воздуходувок, оборудования для обработки отходов, оборудования для управления отходами, центрифуг, насосов, буровых насосов, буровых лебедок,ведущих приводных агрегатов, агитаторов, миксеров и транспортеров. 3. Устройство согласно п.1, дополнительно содержащее двигатель, соединенный при работе с приводом с электромагнитной муфтой. 4. Устройство согласно п.1, дополнительно содержащее ведущий вал, соединенный при работе с приводом с электромагнитной муфтой и нефтепромысловой машиной. 5. Устройство согласно п.1, дополнительно содержащее ведущий вал, подключенный к нефтепромысловой машине, в которой скорость вращения ведущего вала регулируется действием привода с электромагнитной муфтой. 6. Устройство согласно п.1, в котором привод с электромагнитной муфтой обеспечивает управляемую и неограниченно переменную выходную скорость. 7. Устройство для использования на нефтепромыслах, содержащее индуктивную связь, подключенную при работе к нефтепромысловой машине, которая обеспечивает защиту от чрезмерного вращающего момента. 8. Устройство согласно п.7, в котором индуктивная связь возбуждает, по существу, постоянную скоростную нагрузку. 9. Устройство согласно п.7, в котором нефтепромысловая машина содержит по меньшей мере один аппарат, выбранный из группы, состоящей из шейкеров, воздуходувок, оборудования для обработки отходов, оборудования для управления отходами, центрифуг, насосов, буровых насосов, буровых лебедок,ведущих приводных агрегатов, агитаторов, миксеров и транспортеров. 10. Устройство согласно п.7, в котором индуктивная связь включает постоянный редкоземельный магнит. 11. Устройство согласно п.7, в котором индуктивная связь обеспечивает управляемую и неограниченно переменную выходную скорость. 12. Устройство согласно п.7, далее включающее двигатель и ведущий вал, в котором индуктивная связь при работе подключена к двигателю и ведущему валу, в котором скорость вращения ведущего вала регулируется действием индуктивной связи и в котором ведущий вал при работе подключен к нефтепромысловой машине. 13. Способ управления нефтепромысловой машиной, включающий управление рабочей скоростью нефтепромысловой машины под действием индуктивной связи. 14. Способ согласно п.13, в котором на этапе управления обеспечивается неограниченно переменная выходная скорость. 15. Способ согласно п.13, в котором на этапе управления обеспечивают изменение ширины промежутка.-3 006593 16. Способ контроля вращающего момента в нефтепромысловой машине, включающий регулирование рабочей скорости нефтепромысловой машины под действием индуктивной связи, в котором управление контролирует вращающий момент. 17. Способ согласно п.16, в котором на этапе управления обеспечивают неограниченно переменную выходную скорость. 18. Способ согласно п.16, в котором на этапе управления обеспечивают изменение ширины промежутка. 19. Устройство для использования на нефтепромыслах, содержащее средства для индуктивной связи; средства для вращения входного устройства средств для индуктивной связи; средства для передачи вращательного устройства вывода средств для индуктивной связи и средства для соединения средств для передачи к нефтепромысловому приложению. 20. Устройство по п.19, дополнительно включающее средства варьирования ширины промежутка у средств создания индуктивной связи.