一種井下泥漿發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本申請涉及發(fā)電機【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種井下泥漿發(fā)電裝置。該發(fā)電裝置包括外殼、設(shè)置在外殼外部的渦輪、設(shè)置在渦輪上的外耦合磁鐵、設(shè)置在外殼內(nèi)部的驅(qū)動軸，設(shè)置在驅(qū)動軸上并與外耦合磁鐵的位置對應(yīng)的內(nèi)耦合磁鐵、與所述內(nèi)耦合磁鐵同軸相連的發(fā)電機，所述外殼的輪廓設(shè)置成紡錘形。將發(fā)電裝置的外殼設(shè)計成紡錘形，內(nèi)部不采用液壓油，不僅提高發(fā)電效率而且可有效減少泥漿流過外殼時所受到的阻力，讓發(fā)電裝置運作得更暢順；由于減少了阻力，因此泥漿在發(fā)電機外殼流過的速度也會加快，因此泥漿對外殼所造成的壓力也會相應(yīng)減小，從而提高了該發(fā)電裝置在泥漿壓力環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】一種井下泥漿發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及發(fā)電機【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種井下泥漿發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、隨鉆測井技術(shù)及閉環(huán)鉆井技術(shù)在油田開發(fā)過程的普遍應(yīng)用，井下測控儀器系統(tǒng)要求充足的能源供應(yīng)作為保證。目前，石油或地質(zhì)鉆井行業(yè)的隨鉆測量系統(tǒng)的供電方案有采用鋰電池和泥漿發(fā)電機供電。隨著地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)、隨鉆測井在油田開發(fā)過程中的廣泛應(yīng)用，鋰電池有限的供電時間和功率已不能滿足復(fù)雜井下儀器對大功率電源的要求，另外，鋰電池的耐高溫性不足，在高溫下其安全性能難以保證，污染環(huán)境，不可重復(fù)使用等缺點使得井下泥漿發(fā)電機成為一種迫切需要。
[0003]目前公知的井下泥漿發(fā)電機其原理是泥漿流體驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動驅(qū)動軸驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，切割磁力線實現(xiàn)發(fā)電。其傳動系統(tǒng)采用磁力耦合技術(shù)，利用內(nèi)外磁力耦合帶動發(fā)電轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，切割磁力線實現(xiàn)發(fā)電。該技術(shù)方案實現(xiàn)了無接觸的動力傳動，使泥漿發(fā)電機得以擺脫動密封結(jié)構(gòu)，一定程度上提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。但是，由于石油隨鉆儀器的工作環(huán)境是在高溫高壓的井下，泥漿發(fā)電機的外殼在高速泥漿沖刷下，如果外殼形狀不規(guī)則會造成外殼表面壓力不均勻，容易形成強烈震動，會對外殼造成損害，長期以來容易使外殼疲勞，最終使發(fā)電機在井下被壓裂，而現(xiàn)有的泥漿發(fā)電機的外殼一般采用圓柱形，雖然該形狀的外殼不會出現(xiàn)嚴(yán)重的壓力不均勻，但其表面仍承受著比較大的泥漿壓力，這樣的井下泥漿發(fā)電機在高溫高壓的井下工作仍然存在不少風(fēng)險。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中井下發(fā)電機內(nèi)部常常會采用液壓平衡系統(tǒng)來提高發(fā)電機的抗壓能力，但是一旦實現(xiàn)液壓平衡的彈性膠囊瀉漏，會導(dǎo)致發(fā)電機損壞而無法工作，所以采用液壓平衡系統(tǒng)存在一定風(fēng)險。而且在發(fā)電機內(nèi)部充滿平衡外部泥漿壓力的液壓油，會對發(fā)電機轉(zhuǎn)軸造成相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)阻力，使得發(fā)電機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速提不上去，極大的限制了發(fā)電效率。
[0005]因此，為了解決上述技術(shù)問題，提供一種發(fā)電效率高，同時抗高壓能力又強，能很好的適應(yīng)井下高壓工作環(huán)境的可靠的井下泥漿發(fā)電機顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處而提供一種井下泥漿發(fā)電裝置，在提高發(fā)電效率的同時又能有效減小在發(fā)電裝置工作時泥漿對其外殼造成的壓力，保證該發(fā)電裝置在泥漿壓力環(huán)境下的穩(wěn)定性、可靠性以及高效性。
[0007]本申請的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]提供一種井下泥漿發(fā)電裝置，設(shè)置于鉆鋌中，其包括外殼、設(shè)置在外殼外部的渦輪、設(shè)置在渦輪上的外耦合磁鐵、設(shè)置在外殼內(nèi)部的驅(qū)動軸，設(shè)置在驅(qū)動軸上并與外耦合磁鐵的位置對應(yīng)的內(nèi)耦合磁鐵、與所述內(nèi)耦合磁鐵同軸相連的發(fā)電機，所述外殼的輪廓設(shè)置成紡錘形。
[0009]其中，還包括用于引導(dǎo)泥漿切向沖擊所述渦輪的葉片的導(dǎo)流套。[0010]其中，在遠(yuǎn)離導(dǎo)流套的一端安裝有中心固定器，所述中心固定器和所述導(dǎo)流套又固定于所述鉆鋌，從而使本發(fā)電裝置固定安裝于所述鉆鋌。
[0011]其中，所述渦輪上和所述外殼外部分別設(shè)置有互相滑動摩擦的第一渦輪滑動軸承和第二渦輪滑動軸承，所述第二渦輪滑動軸承支撐著所述渦輪。
[0012]其中，所述外耦合磁鐵粘貼固定在所述渦輪上，所述內(nèi)耦合磁鐵粘貼固定在所述驅(qū)動軸上。
[0013]其中，所述外耦合磁鐵和所述內(nèi)耦合磁鐵均為永磁鐵。
[0014]其中，所述驅(qū)動軸為空心軸。
[0015]其中，所述驅(qū)動軸的軸心設(shè)置有貫穿所述驅(qū)動軸的絕緣套管，所述絕緣套管與所述驅(qū)動軸不接觸，所述絕緣套管中穿有導(dǎo)線。
[0016]其中，所述外殼兩端面設(shè)置有接線端子并通過所述接線端子將所述外殼進(jìn)行密封，所述外殼內(nèi)部為常壓密封，兩端的所述接線端子通過所述導(dǎo)線連通。
[0017]其中，還設(shè)置有用于在本發(fā)電裝置發(fā)生故障或者停轉(zhuǎn)時備用的高溫電池。
[0018]本申請的有益效果:
[0019]本申請的一種井下泥漿發(fā)電裝置，其外殼設(shè)計成紡錘形。將發(fā)電裝置的外殼設(shè)計成紡錘形，讓它具有光滑的流線型表面，可有效減少泥漿流過外殼時所受到的阻力，同時可降低發(fā)電裝置在泥漿環(huán)境中的阻力，讓發(fā)電裝置運作得更暢順。由于減少了阻力，因此泥漿在發(fā)電機外殼流過的速度也會加快，而根據(jù)伯努利效應(yīng)，流體速度加快時，物體與流體接觸的界面上的壓力會減小，反之壓力會增加。所以當(dāng)泥漿在外殼流過的速度加快后，泥漿對外殼所造成的壓力也會相應(yīng)減小，從另一角度來看，可以說在一定程度上增強了外殼的抗高壓能力，從而提高該發(fā)電裝置在泥漿壓力環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性。由于采用了紡錘形外殼的發(fā)電裝置具有足夠的抗高壓能力，因此可以不需要再從內(nèi)部充液壓油來抵抗外殼所受的泥漿壓力，即其內(nèi)部可不采用液壓平衡系統(tǒng)，而當(dāng)發(fā)電裝置內(nèi)部取消了平衡外部泥漿壓力的液壓油后，發(fā)電裝置內(nèi)部從油腔體變成了空氣腔體，液壓油對驅(qū)動軸形成的阻力得以消除，能極大的減輕驅(qū)動軸所受到的旋轉(zhuǎn)阻力，因此驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速得以大幅度提升，從而大幅度的提高本發(fā)電裝置的發(fā)電效率，實現(xiàn)了提供一種高性能、大功率發(fā)電的井下泥漿發(fā)電裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]利用附圖對本申請作進(jìn)一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本申請的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0021]圖1是本申請的一種井下泥漿發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記:
[0023]1-渦輪，
[0024]2-外耦合磁鐵，
[0025]3-內(nèi)耦合磁鐵，
[0026]4-驅(qū)動軸，
[0027]5-軸承，[0028]6-發(fā)電機轉(zhuǎn)子，
[0029]7-發(fā)電機定子線圈，
[0030]8-外殼，
[0031]9-鉆鋌，
[0032]10-導(dǎo)流套，
[0033]11-中心固定器，
[0034]12-第一渦輪滑動軸承，
[0035]13-第二渦輪滑動軸承，
[0036]14-絕緣套管，
[0037]15-導(dǎo)線，
[0038]16-接線端子。
【具體實施方式】
[0039]結(jié)合以下實施例對本申請作進(jìn)一步描述。
[0040]一種井下泥漿發(fā)電裝置，如圖1所示，包括外殼8、設(shè)置在外殼8外部的渦輪1、設(shè)置在渦輪1上的外耦合磁鐵2、設(shè)置在外殼8內(nèi)部的驅(qū)動軸4，設(shè)置在驅(qū)動軸4上并與外耦合磁鐵2的位置對應(yīng)的內(nèi)耦合磁鐵3、與內(nèi)耦合磁鐵3同軸相連的發(fā)電機，所述發(fā)電機又包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子6和發(fā)電機定子線圈7，發(fā)電機定子線圈7與發(fā)電機轉(zhuǎn)子6的軸向位置對應(yīng)并同心。發(fā)電機轉(zhuǎn)子6粘貼固定在驅(qū)動軸4上，驅(qū)動軸4由兩個軸承5支撐著，發(fā)電機與內(nèi)耦合磁鐵3同軸相連具體為內(nèi)耦合磁鐵3與發(fā)電機轉(zhuǎn)子6均設(shè)置在驅(qū)動軸4上，這樣設(shè)置使得傳動效率得到保證，能有效確保發(fā)電裝置的效率。外耦合磁鐵2粘貼固定在渦輪1上，而內(nèi)耦合磁鐵也同樣是采用粘貼的方式固定在驅(qū)動軸4上，當(dāng)然，其固定方式不限于粘貼。渦輪1上和外殼8外部分別設(shè)置有互相滑動摩擦的第一渦輪滑動軸承12和第二渦輪滑動軸承13，第二渦輪滑動軸承13支撐著渦輪1。由于第一渦輪滑動軸承12和第二渦輪滑動軸承13為滑動摩擦接觸，且工作時與泥漿等鉆井液接觸，容易磨損，第一渦輪滑動軸承12和第二渦輪滑動軸承13均采用高硬面材料制造，具有極高的耐磨性。整個發(fā)電裝置設(shè)置于管狀的鉆鋌9中，而最關(guān)鍵的是，外殼8的輪廓設(shè)置成紡錘形。
[0041]本申請的發(fā)電裝置，為了實現(xiàn)無接觸的動力傳遞，依然采用磁力耦合傳動系統(tǒng)，使發(fā)電裝置能夠取消動密封結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)更可靠。而為了提高發(fā)電裝置的抗高壓能力，將發(fā)電裝置的外殼設(shè)計成了紡錘形，這樣設(shè)計可有效減少泥漿流過外殼時所受到的阻力，讓發(fā)電裝置運作更暢順；由于減少了阻力，因此泥漿在發(fā)電機的外殼流過的速度也會加快，而根據(jù)伯努利效應(yīng)，當(dāng)泥漿在外殼流過的速度加快后，泥漿對外殼所造成的壓力也會相應(yīng)減小，從而提高了該發(fā)電裝置在泥漿壓力環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性。由于采用了紡錘形外殼的發(fā)電裝置具有足夠的抗高壓能力，因此可以不需要再從內(nèi)部充液壓油來抵抗外殼所受的泥漿壓力，即其內(nèi)部可不采用液壓平衡系統(tǒng)，而當(dāng)發(fā)電裝置內(nèi)部取消了平衡外部泥漿壓力的液壓油后，發(fā)電裝置內(nèi)部從油腔體變成了空氣腔體，液壓油對驅(qū)動軸形成的阻力得以消除，能極大的減輕驅(qū)動軸所受到的旋轉(zhuǎn)阻力，因此驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速得以大幅度提升，從而大幅度的提高本發(fā)電裝置的發(fā)電效率，實現(xiàn)了提供一種高性能、大功率發(fā)電的井下泥漿發(fā)電裝置。
[0042]同時，為了進(jìn)一步提高本申請的發(fā)電裝置的穩(wěn)定可靠性，在本發(fā)電裝置上還設(shè)置有用于引導(dǎo)泥漿切向沖擊渦輪I的葉片的導(dǎo)流套10，導(dǎo)流套10不僅能引導(dǎo)并穩(wěn)定泥漿流，并且能增加流動泥漿沖擊渦輪I的速度，可提高發(fā)電裝置的效率。
[0043]本申請的發(fā)電裝置在遠(yuǎn)離導(dǎo)流套10的一端安裝有中心固定器11，中心固定器11和導(dǎo)流套10固定于鉆鋌10，從而使本發(fā)電裝置固定安裝于鉆鋌9，把發(fā)電裝置固定好確保其不會隨渦輪的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動，影響其穩(wěn)定性。
[0044]為了擴充本發(fā)電裝置的功能，將驅(qū)動軸4設(shè)置成空心軸，這樣就可以在驅(qū)動軸4的軸心設(shè)置貫穿驅(qū)動軸4的絕緣套管14用于通過導(dǎo)線15,絕緣套管14從驅(qū)動軸4軸心中空空間中穿過，與驅(qū)動軸4并不接觸。外殼8兩端面設(shè)置有接線端子16并通過這兩個接線端子16將外殼8密封，外殼8內(nèi)部為常壓密封，導(dǎo)線15穿過絕緣套管14與這兩端的接線端子16連通。通過接線端子16可以把本發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電輸出到外部電路；外部設(shè)備也可以通過一端的接線端子16經(jīng)過導(dǎo)線15連接到另一端的接線端子16實現(xiàn)跟另一端的外部設(shè)備進(jìn)行電子線路對接，使得本發(fā)電裝置可以方便的安裝在井下鉆井系統(tǒng)中的任意位置。
[0045]為讓發(fā)電裝置能夠持續(xù)可靠的工作，在發(fā)電裝置中還設(shè)置有用于在本發(fā)電裝置發(fā)生故障或者停轉(zhuǎn)時備用的高溫電池。
[0046]需要提出的是，為節(jié)省空間，本發(fā)電裝置里的外耦合磁鐵2和內(nèi)耦合磁鐵3均為永磁鐵。
[0047]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本申請的技術(shù)方案，而非對本申請保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本申請作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本申請技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種井下泥漿發(fā)電裝置，設(shè)置于鉆鋌中，其包括外殼、設(shè)置在外殼外部的渦輪、設(shè)置在渦輪上的外耦合磁鐵、設(shè)置在外殼內(nèi)部的驅(qū)動軸，設(shè)置在驅(qū)動軸上并與外耦合磁鐵的位置對應(yīng)的內(nèi)耦合磁鐵、與所述內(nèi)耦合磁鐵同軸相連的發(fā)電機，其特征在于:所述外殼的輪廓設(shè)置成紡錘形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下泥漿發(fā)電裝置，其特征在于:還包括用于引導(dǎo)泥漿切向沖擊所述渦輪的葉片的導(dǎo)流套。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種井下泥漿發(fā)電裝置，其特征在于:在遠(yuǎn)離導(dǎo)流套的一端安裝有中心固定器，所述中心固定器和所述導(dǎo)流套又固定于所述鉆鋌，從而使本發(fā)電裝置固定安裝于所述鉆鋌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下泥漿發(fā)電裝置，其特征在于:所述渦輪上和所述外殼外部分別設(shè)置有互相滑動摩擦的第一渦輪滑動軸承和第二渦輪滑動軸承，所述第二渦輪滑動軸承支撐著所述渦輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下泥漿發(fā)電裝置，其特征在于:所述外耦合磁鐵粘貼固定在所述渦輪上，所述內(nèi)耦合磁鐵粘貼固定在所述驅(qū)動軸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下泥漿發(fā)電裝置，其特征在于:所述外耦合磁鐵和所述內(nèi)I禹合磁鐵均為永磁鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下泥漿發(fā)電裝置，其特征在于:所述驅(qū)動軸為空心軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種井下泥漿發(fā)電裝置，其特征在于:所述驅(qū)動軸的軸心設(shè)置有貫穿所述驅(qū)動軸的絕緣套管，所述絕緣套管與所述驅(qū)動軸不接觸，所述絕緣套管中穿有導(dǎo)線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種井下泥漿發(fā)電裝置，其特征在于:所述外殼兩端面設(shè)置有接線端子并通過所述接線端子將所述外殼進(jìn)行密封，所述外殼內(nèi)部為常壓密封，兩端的所述接線端子通過所述導(dǎo)線連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井下泥漿發(fā)電裝置，其特征在于:還設(shè)置有用于在本發(fā)電裝置發(fā)生故障或者停轉(zhuǎn)時備用的高溫電池。
【文檔編號】F03B13/02GK203515937SQ201320504855
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】王迪華, 代春生, 楊淑萍, 杜軍偉, 劉敏, 吳偉銀, 楊小東 申請人:廣東普洛測控科技有限公司