5. ПОДЗЕМНЫЕ ГОРИЗОНТЫ ДОКТОРА ИСТЛУНДА

: зигзаг доктора Истлунда : : «подземные» патенты Истлунда : : «подземные» идеи доктора Истлунда :

О работе Истлунда в компании BDM Corp. и разработках его компании Production Technologies уже были даны краткие сведения в главе 1. Здесь этот период его творческой деятельности будет рассмотрен более подробно.

 

Почему досточтимый доктор Берндард Истлунд, заложив научно-технический фундамент компании Fusion Systems, до сих пор приносящий ей коммерческий успех и признание масс, вдруг решил с ней расстаться? Возможно, он посчитал свою историческую миссию в области ультрафиолетовых технологий выполненной и счел своим долгом направить свою интеллектуальную энергию в другие актуальные для человечества русла. А может быть, рамки производственных цехов оказались для него слишком тесными и творческая натура рвалась на просторы иных масштабов. Так или иначе, но через 8 лет со дня основания своего первого бизнес-проекта капитан Истлунд круто изменил курс, целиком отдавшись масштабными энергетическими проблемами на посту вице-президента компании BDM Corp., где он проработал около 5 лет.

Однако на новом поприще для него, вероятно, узкими оказались уже другие рамки - наемного специалиста. Возможно, поэтому в 1984 году он создал с компаньонами новую компанию - Production Technologies International Inc., ориентированную в соответствии с ее названием на разработку технологий для промышленности. Таковыми в первую очередь оказались технологии, имеющие отношение к добыче нефти, что, очевидно, было связано с опытом и деловыми контактами, наработанными Истлундом в компании BDM. В основном проблематика разработок новой компании, как это часто случается, свелась к достаточно узкому сегменту, в данном случае к устройствам для борьбы с отложениями в нефтяных скважинах. Как и в случае с компанией Fusion Systems, дальнейший обзор достижений доктора Истлунда в рамках новой компании, сосредоточим на анализе соответствующих проектов, патентов и продукции.

 

В рамках «подземных» изобретений Истлундом с соавторами было получено три патента США, два из которых были заявлены от компании Истлунда PTI Inc, а один, самый первый, от сторонней компании, которая, возможно, участвовала в работе над соответствующим проектом или являлась его заказчиком.

Патент US-4678034

Название изобретения: Well Heater - Нагреватель для скважины.

Дата приоритета: 23.05.1986.

Патенты и заявки -аналоги: Нет

Авторы: Bernard J.Eastlund, Kenneth J.Smith, Ronald M.Bass

Патентообладатель: Formation Damage Removal Corp.

 

Цель этого изобретения - предотвращение парафиновых отложений на стенках нефтяных скважин. Такие отложения возникают вследствие перепада температур по мере движения добываемой нефти по скважине вверх. Наиболее очевидный способ решения этой задачи - разогрев скважины. В этом изобретении для этой цели использован любимый «конек» Истлунда - микроволновая электромагнитная энергия, которая может разогреть все. Она подается в скважину как в волновод, который обеспечивает ее доставку и распределение по всей длине.

Системы разогрева скважин микроволновым излучением патентовались и ранее, но они обладали рядом недостатков в части конструктивного и волнового сопряжения генератора с межтрубным пространством. Цель, которую преследовали авторы при создании данного изобретения, заключалась в разработке схемы и конструкции подсоединения генератора, свободной от недостатков аналогов и пригодной для любой арматуры скважин.

Рис.5.1. Схема подключения микроволнового генератора к скважине по патенту US-4678034

 

Универсальность решения достигается за счет того, что между оголовком скважины и ее обсадной трубой устанавливается тюбинговая муфта с патрубком - волноводом, к фланцу которого крепится ответный фланец волновода микроволнового генератора. Согласование волновых сопротивлений тракта осуществляется выбором размеров микроволновых слотов (отверстий) в стенке муфты, а также изменением сечения межтрубного пространства в зоне согласования, например, путем подмотки на насосную трубу металлической ленты или проволоки. Для герметизации микроволновые слоты перекрыты керамической втулкой, расположенной внутри муфты и закрепленной верхней и нижней металлическими втулками с резьбой для крепления к обсадной трубе и оголовку.

Данная совокупность признаков, несмотря на свою простоту и очевидность, позволяет адаптировать микроволновый генератор к обсадной трубе любого диаметра как в части конструкции, так и в части электрического согласования.

Через 11 лет после получения данного патента компания-патентообладатель перестала уплачивать пошлину за поддержание его в действии. Техника микроволнового разогрева сважин, продвижению которой должно было способствовать запатентованное решение, оказалась слишком энергозатратной, и блестящее конструкторское решение по сути оказалось завершающим в общей ветви развития техники.

 

В конце своей жизни Истлунд снова обратился к идее накачки энергии в нефтяные и газовые скважины с помошью микроволнового излучения. На сайте своей последей компании Eastlund Scientific Eneterprises Corp. он объявил о поиске спонсора для доводки соответствующего нового изобретения, которое, по его утверждению, снимало все проблемы и открывало дорогу к широкому использованию микроволновой энергии в нефтегазодобыче. Однако для реализации этой идеи у него уже не оставалось времени.

Патент US-4716960

Название изобретения: Method and system for inroducing electric current into a well - Способ и система для подачи в скважину электрического тока.

Дата приоритета: 14.07.1986.

Патенты и заявки - аналоги: CA-1271480

Авторы: Bernard J.Eastlund, Kenneth J.Smith, Ronald M.Bass, John M.Harrison

Патентообладатель: Production Technologies International Inc.

 

Учитывая неясные перспективы микроволновой технологии Истлунд и Ко параллельно с работой над микроволновым нагревателем поставили задачу усовершенстовать также уже применявшуюся технику прогрева скважин с помощью электрического тока, подаваемого по насосной трубе. Главный недостаток аналогичных систем на тот момент состоял в их опасности, поскольку насосная труба находилась под напряжением по всей длине, в т.ч. в оголовке скважины. Решение лежало на поверхности - деление насосной трубы на две электрически изолированные части с помощью изолирующей вставки, с покдлючением источника напряжения между заземленной обсадной колонной и нижней частью. В такой схеме верхнюю часть трубы можно заземлить на соединенный с обсадной трубой оголовок и тем самым обеспечить стопроцентную электробезопасность. Для организации замкнутой цепи для протекания тока в конце нижнего участка насосной трубы устанавливается скользящее контактное устройство, замыкающее этот конец на обсадную колонну. (см. рис.5.2).

Патент защищает также несколько вариантов изобретения, в т.ч. с дополнительными нагревателями, располагаемыми на нужных ярусах, с греющим кабелем, с погружным насосом и др.

Рис.5.2. Схема разогрева скважины электрическим током по патенту US-4617960

 

Данное изобретение оказалось востребованным. Оно было внедрено на нефтепромыслах таких нефтяных гигантов США, как Shell, Shevron и Exxon, а также на нефтепромыслах большого числа более мелких предприятий. Техническое решение получило коммерческую марку Paratrol. В целях его популяризации и продвижения Истлундом в соавторстве было написано несколько статей, в т.ч.:

• B.J.Eastlund, K.J.Schmitt, D.L.Meek, D.C.Anderson and G.R.Grisham. New System Stops Paraffin Buildup. Petroleum Engineer International, Jan. 1989.
• F.G.Bosch, K.J.Schmitt and B.J.Eastlund. Evaluation of Downhole Electric Impedance Heating Systems for Paraffin Control in Oil Wells. IEEE Transactions on Industry Applications, Vol.28, No 1. Jan/Feb 1992
• W.Baud and B.J.Eastlund. Electric Tubing Heater Improves Well Production in CO2 Flood. Oil and Gas Journal, April 18, 1994.

Однако в процессе эксплуатации обнаружилось, что при высоких давлениях материал изолятора муфты абсорбирует содержащиеся в нефти вещества и начинает механически разрушаться и терять изолирующие свойства. Для устранения этого недостатка была разработана усовершенствованная конструкция, в которой материал изолятора, несущего силовую механическую нагрузку, был защищен от контакта с нефтью. Данное решение было защищено еще одним патентом - US-4861074 (см. далее).

Патент US-4861074

Название изобретения: Tubing collar - Тюбинговая муфта.

Дата приоритета: 06.05.1988

Патенты и заявки - аналоги: WO-89/11056, RU-2070679, AU-619843, CA-1202057, EP-0413753, JP-2650768, NO-180127.

Авторы: Bernard J.Eastlund, Kenneth J.Smith, Douglas C.Anderson

Патентообладатель: Production Technologies International Inc.

 

Настоящее изобретение улучшает предыдущее, устраняя контакт содержимого нефтяной скважины с изолятором, несущим механическую нагрузку. В данном случае роль такового играет эпоксидная смола, которой заполняют спиральный зазор прямоугольного сечения между верхним и нижним патрубками.

Рис.5.3. Тюбинговая изолирующая муфта по патенту US-4861074

 

Изобретение улучшало уже применявшееся и широко востребованное решение, поэтому было запатентовано в 10 странах Европы, Австралии, Канаде, Японии и РФ. Патентные пошлины на данное и предыдущее решение уплачивались до 2001 года, т.е. патенты поддерживались в силе бОльшую часть их максимально возможного срока действия, что свидетельствует о их высокой коммерческой значимости для компании Истлунда. Более того, значимость данных изобретений подчеркивает также тот факт, что компания в 1993 году, уже без участия Истлунда, получила еще один патент за номером US-5207723 на модификацию, предназначенную для питания по тюбингу, по той же схеме, погружного трехфазного электронасоса.

 

 

 

 

Будет, наверное, ошибкой считать, что Истлунд сделал зигзаг под землю исключительно ради получения дохода от простых, но востребованных технических решений. Последние, скорей всего, являлись для титулованного физика лишь средством для продвижения к реализации его глобальных идей по преобразованию нефти и угля в электрическую энергию и/или водородное топливо непосредственно в пластах залегания, т.е. без подъема на поверхность. Суть этих идей Истлунд отразил в трех идейных концептах - MEMSCOAL, MEMSOIL и MEMESSHALE, связанных, соответственно, с преобразованием угля, нефти и сланцев.

В основе данных концептов лежит использование микроэлектромеханических систем MEMS (Micro Electro Mechanical Systems MEMS), конкретно - микроэлектромеханических топливных элементов, производимых методами интегральной микроэлектроники. В качестве основы для их реализации Истлунд предполагал использовать принципы и технические решения водородно-воздушных топливных элементов с полиимидным электролитом в микроисполнении, описанных в проекте DARPA A Micro Hydrogen-Air Fuel Cell

Схема всех трех концептов одинакова и основана на применении трубной конструкции из коаксиальных труб, электрически изолированных друг от друга, как это предусмотрено в рассмотреном выше патенте US-4716960. Такая конструкция методом горизонтального бурения вводится в угольный или нефтяной пласт. В процессе работы по внутренней трубе подается необходимый химический реагент, например, растворитель или поверхностно-активное вещество, преобразующее углеводороды в нужную жидкую или газообразную фазу. По этой же трубе может подаваться электрическая энергия для разогрева пласта, как это предусмотрено тем же патентом US-4716960. Полученная в результате требуемая углеводородная фаза поступает через перфорацию в межтрубное пространство, в котором присутствуют MEMS реакторы, реализующие требуемую химическую реакцию, и MEMS топливные элементы, преобразующие энергию этой химической реакции в электрическую энергию с формированием на трубах разности потенциалов.

Рис.5.4. Схема концепта MEMSOIL

(источник иллюстраций: архивная версия сайта eastlundscience.com)

 

Безусловно, данный концепт оставляет без ответов массу вопросов. Например, какой тип химической реакции предполагается использовать в топливных элементах? Как при этом будут принципиально реализованы MEMS реакторы и топливные элементы? Каков цикл работы всей системы в целом? Как устроена электрическая схема и какие параметры электроэнергии - напряжение и силу тока предполагается получать от такой системы? Какова ожидаемая цена и экономическая эффективность получения электроэнергии таким способом? И т.д.

На своем сайте eastlundscience.com Истлунд пообещал дать все ответы в блоке патентов на реализацию данной идеи. Однако заявки на патентование этого изобретения им по каким-то причинам поданы не были, и данную Идею Истлунд больше не развивал и нигде не афишировал. Соответственно, у желающих приложить свои умы к реализации данной масштабной авангардной концепции есть шанс!

* * * * *

 

 

Опубликовано 15.05.2019. Последнее изменение - нет.

© Janto 2019 Все права защищены