一种井下发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型的目的是解决井下设备用电难题。即提供一种井下发电系统，包括钻铤、内腔筒、旋转涡轮和发电机。所述内腔筒位于第一金属杆和第二金属杆之间。所述第二涡轮安装轴上安装旋转涡轮。所述旋转涡轮包括套筒，以及连接在套筒外表面的叶片。所述套筒的内壁具有若干磁条Ⅰ。所述第二涡轮安装轴穿过套筒。所述第一内腔中插入转轴，所述转轴的外表面嵌有若干磁条Ⅱ。所述第二内腔内安装发电机，所述转轴的一端与发电机的转子连接。在钻探过程中，钻铤的圆柱体内腔中，会有水流源源不断地自上而下注入。水流会带动旋转涡轮转动。磁条Ⅰ会随着旋转涡轮一起旋转。这时，由于磁耦合的作用，安装有磁条Ⅱ的转轴也会旋转，从而带动发电机发电。
【专利说明】—种井下发电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻井电气设备领域，具体的是一种利用流体作用力的发电系统。【背景技术】
[0002]在钻探过程中，钻柱带动钻头深入到地层之中。通常，在钻柱底部的内腔里面或钻头处安装有一些如传感器、探测器一类的用电设备。目前，这些处于深层的用电设备基本上是依靠电池供电。一旦钻探时间过长，这些电池的电量耗尽，就不得不起钻更换电池。另夕卜，由于钻柱高速旋转且随着钻探的深度不断地加长，也很难采用导线向钻柱底部的设备供电。这一看似简单的问题，却带来了极大的浪费，严重影响了工程的进度和成本。
[0003]钻探设备中，钻铤处在钻柱的最下部，是下部钻具组合的主要组成部分。钻铤主要特点是壁厚大(一般为38?53mm，相当于钻杆壁厚的4?6倍)，具有较大的重力和刚度。目前，钻铤的内腔除了安装用电设备外，还没有其他用处。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种利用井下条件发电的装置，解决井下设备用电难题。
[0005]为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种井下发电系统，包括钻铤、内腔筒、旋转涡轮和发电机。
[0006]所述钻铤具有中空的圆柱体内腔，所述内腔内放置有第一金属杆、第二金属杆和内腔筒。
[0007]所述内腔筒包括定位轴、第一涡轮安装轴、凸台、第二涡轮安装轴和筒体。所述筒体具有第二内腔，所述第二涡轮安装轴具有第一内腔，所述筒体的上端与第二涡轮安装轴的下端连接，所述第二涡轮安装轴的上端与凸台的下端连接，所述凸台的上端与第一涡轮安装轴的下端连接，所述第一涡轮安装轴的上端与定位轴的下端连接。所述第二内腔下端敞口、上端与所述第一内腔的下端相通。
[0008]所述内腔筒位于第一金属杆和第二金属杆之间。所述第二涡轮安装轴上安装旋转涡轮。所述旋转涡轮包括套筒，以及连接在套筒外表面的叶片。所述套筒的内壁具有若干磁条I。所述第二涡轮安装轴穿过套筒。所述第一内腔中插入转轴，所述转轴的外表面嵌有若干磁条II。所述第二内腔内安装发电机，所述转轴的一端与发电机的转子连接。在钻探过程中，钻铤的圆柱体内腔中，会有水流源源不断地自上而下注入。水流会带动旋转涡轮转动。磁条I会随着旋转润轮一起旋转。这时，由于磁稱合的作用，安装有磁条II的转轴也会旋转，从而带动发电机发电。
[0009]所述第二内腔下端的敞口塞入密封塞，所述发电机的出线从密封塞中穿出。这样就使得发电机和转轴被密封在内腔筒里面，其能够与水流隔绝，仅有发电机出线被引出，对井下设备供电。
[0010]进一步地，还包括引流器，所述引流器是一个安装在第一涡轮安装轴上的涡轮。[0011 ] 进一步地，所述引流器外包裹着橡胶套。所述橡胶套上下两端敞口，橡胶套的外壁与钻铤的内壁接触。
[0012]进一步地，还包括正流器，所述正流器包括若干固定在筒体外壁上的若干金属板，所述金属板的板面平行于筒体的轴向。
[0013]进一步地，所述第一金属杆的下端安装连接件，所述连接件的下端具有定位孔，所述内腔筒上端的定位轴插入所述定位孔中。
[0014]进一步地，所述第二金属杆的上端与内腔筒的下端之间放置有螺旋弹簧。
[0015]本实用新型的技术效果是毋庸置疑的。利用源源不断注入钻挺的冷却水流带动封装的发电机发电，有效地解决了井下设备用电问题。进一步地讲，由于采用了本装置，避免了因为钻探时间过长导致井下用电设备断电，极大地节约了工程成本，提高了效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构示意图；
[0017]图2为图1中内腔筒的结构示意图；
[0018]图3为图1中L部分局部放大图；
[0019]图4为引流器的结构示意图；
[0020]图5为正流器的结构示意图。
[0021]图中:钻铤(I)、内腔(101)、扶正器(102)、第一金属杆(103)、第二金属杆(104)、连接件(105)、内腔筒(2)、定位轴(201)、第一涡轮安装轴(202)、凸台(203)、第二涡轮安装轴(204)、第一内腔(205)、筒体(206)、第二内腔(207)、引流器(3)、橡胶套(301)、旋转涡轮(4)、叶片(401)、磁条I (402)、第一密封轴承(403)、第二密封轴承(404)、套筒(405)、发电机(5)、转轴(501)、磁条II (502)、出线(503)，正流器(6),螺旋弹簧(7)。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。
[0023]实施例1:
[0024]一种井下发电系统，包括钻铤1、内腔筒2、旋转涡轮4和发电机5。
[0025]所述钻铤I具有中空的圆柱体内腔101，所述内腔101内放置有第一金属杆103、第二金属杆104和内腔筒2。本实施例中，第一金属杆103和第二金属杆104是圆柱杆体，其与MWD检测设备有关。上述内腔101是圆柱形腔体，其上端有连续的水流注入。
[0026]所述内腔筒2包括定位轴201、第一涡轮安装轴202、凸台203、第二涡轮安装轴204和筒体206。实施例中，上述部件均是圆柱体，且依次连接，共同构成了上端封闭、下端敞口的内腔筒2，即所述内腔筒2是一个中空的回转体。所述筒体206具有第二内腔207，所述第二涡轮安装轴204具有第一内腔205，所述筒体206的上端与第二涡轮安装轴204的下端连接，所述第二涡轮安装轴204的上端与凸台203的下端连接，所述凸台203的上端与第一涡轮安装轴202的下端连接，所述第一涡轮安装轴202的上端与定位轴201的下端连接。所述第二内腔207下端敞口、上端与所述第一内腔205的下端相通。所述第一内腔205和第二内腔207均是圆柱形腔体，且二者的轴线相重合。
[0027]所述内腔筒2位于第一金属杆103和第二金属杆104之间。所述第二涡轮安装轴204上安装旋转涡轮4。所述旋转涡轮4包括套筒405，以及连接在套筒405外表面的叶片401。所述套筒405是两端敞口的中空圆筒。所述叶片401的形状同常见的涡轮叶，当叶片401其受到来自于轴向方向的流体冲击时，旋转涡轮4会绕着第二涡轮安装轴204旋转。所述套筒405的内壁具有若干磁条I 402，优选为六根。每一根磁条I 402均平行于套筒405的轴向。
[0028]所述第二涡轮安装轴204穿过套筒405，即旋转涡轮4能够绕第二涡轮安装轴204旋转，作为优选，所述旋转涡轮4上下两端分别安装有第一密封轴承403和第二密封轴承404，套筒405与第一密封轴承403和第二密封轴承404的外圈固定，第二涡轮安装轴204与第一密封轴承403和第二密封轴承404的内圈固定。
[0029]所述第一内腔205中插入转轴501，所述转轴501的外表面嵌有若干磁条II 502，优选为6根。每一根磁条II 502均平行于转轴501的轴向，这样就使得磁条II 502和磁条
I402发生磁f禹合。所述第二内腔207内安装发电机5,所述转轴501的一端与发电机5的转子连接。当磁条II 502旋转时,磁条I 402亦会带动转轴501旋转,这样就会使得转轴501带动发电机5的转子发电。
[0030]所述第二内腔207下端的敞口塞入密封塞208，所述发电机5的出线503从密封塞208中穿出，以供用电设备使用，且水流不会进入到发电机5中。
[0031]实施例2
[0032]本实施例的基本结构同实施例1，只是还包括引流器3，所述引流器3是一个安装在第一涡轮安装轴202上的涡轮。作为优选，该涡轮与第一涡轮安装轴202通过键与键槽连接。上述第二涡轮安装轴204及其旋转涡轮4处于引流器3的下方。当引流器3上方注入水流后，引流器3不会因冲刷旋转，而引流器3上的涡轮叶片会改变水流的方向，使水流倾斜地冲刷引流器3下方的旋转涡轮4，助其旋转。
[0033]进一步，所述引流器3外包裹着橡胶套301。所述橡胶套301上下两端敞口，橡胶套301的外壁与钻铤I的内壁接触。橡胶套301的内壁与引流器3上的涡轮叶片的尖端接触。由于橡胶套301的存在，使得水流全部流过引流器3上的涡轮叶片之间，水流方向完全改变。
[0034]实施例3:
[0035]本实施例的基本结构同实施例2，只是还包括正流器6，所述正流器6包括若干固定在筒体206外壁上的若干金属板，所述金属板的板面平行于筒体206的轴向。值得说明的是，组成正流器6的金属板均是直板，其作用是使得经过引流器3的水流恢复原来的方向。
[0036]本实施例中，所述第一金属杆103的下端安装连接件105，所述连接件105的下端具有定位孔，所述内腔筒2上端的定位轴201插入所述定位孔中。
[0037]作为优选，所述第二金属杆104的上端与内腔筒2的下端之间放置有螺旋弹簧7。所述螺旋弹簧7的轴向与第二金属杆104的轴向平行。
【权利要求】
1.一种井下发电系统，其特征在于:包括钻铤(I)、内腔筒(2)、旋转涡轮(4)和发电机(5)； 所述钻铤(I)具有中空的圆柱体内腔(101)，所述内腔(101)内放置有第一金属杆(103)、第二金属杆(104)和内腔筒(2)； 所述内腔筒(2)包括定位轴(201)、第一涡轮安装轴(202)、凸台(203)、第二涡轮安装轴(204)和筒体(206);所述筒体(206)具有第二内腔(207)，所述第二涡轮安装轴(204)具有第一内腔(205)，所述筒体(206)的上端与第二涡轮安装轴(204)的下端连接，所述第二涡轮安装轴(204)的上端与凸台(203)的下端连接，所述凸台(203)的上端与第一涡轮安装轴(202)的下端连接，所述第一涡轮安装轴(202)的上端与定位轴(201)的下端连接；所述第二内腔(207)下端敞口、上端与所述第一内腔(205)的下端相通； 所述内腔筒(2)位于第一金属杆(103)和第二金属杆(104)之间；所述第二涡轮安装轴(204)上安装旋转涡轮(4);所述旋转涡轮(4)包括套筒(405 )，以及连接在套筒(405 )外表面的叶片(401);所述套筒(405)的内壁具有若干磁条I (402);所述第二涡轮安装轴(204)穿过套筒(405);所述第一内腔(205)中插入转轴(501)，所述转轴(501)的外表面嵌有若干磁条II (502);所述第二内腔(207)内安装发电机(5)，所述转轴(501)的一端与发电机(5)的转子连接； 所述第二内腔(207 )下端的敞口塞入密封塞(208 )，所述发电机(5 )的出线(503 )从密封塞(208)中穿出。
2.根据权利要求1所述的一种井下发电系统，其特征在于:还包括引流器(3)，所述引流器(3)是一个安装在第一涡轮安装轴(202)上的涡轮。
3.根据权利要求2所述的一种井下发电系统，其特征在于:所述引流器(3)外包裹着橡胶套(301);所述橡胶套(301)上下两端敞口，橡胶套(301)的外壁与钻铤(I)的内壁接触。
4.根据权利要求1所述的一种井下发电系统，其特征在于:还包括正流器(6)，所述正流器(6)包括若干固定在筒体(206)外壁上的若干金属板,所述金属板的板面平行于筒体(206)的轴向。
5.根据权利要求1所述的一种井下发电系统，其特征在于:所述第一金属杆(103)的下端安装连接件(105)，所述连接件(105)的下端具有定位孔，所述内腔筒(2)上端的定位轴(201)插入所述定位孔中。
6.根据权利要求1所述的一种井下发电系统，其特征在于:所述第二金属杆(104)的上端与内腔筒(2)的下端之间放置有螺旋弹簧(7)。
【文档编号】F03B3/18GK203730207SQ201420037949
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】郝志岩, 庞武, 项紫银, 刘斯瑶, 夏铭, 伍驭美 申请人:重庆大学