一种井下发电系统技术方案

本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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。另外，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。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。
技术实现思路
本技术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。为实现本技术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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。本技术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。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为图1中内腔筒的结构示意图；图3为图1中L部分局部放大图；图4为引流器的结构示意图；图5为正流器的结构示意图。图中：钻铤（1）、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）。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明，但不应该理解为本技术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，均应包括在本技术的保护范围内。实施例1：一种井下发电系统，包括钻铤1、内腔筒2、旋转涡轮4和发电机5。所述钻铤1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。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。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Ⅰ402，优选为六根。每一根磁条Ⅰ402均平行于套筒405的轴向。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4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井下发电系统，其特征在于：包括钻铤（1）、内腔筒（2）、旋转涡轮（4）和发电机（5）；所述钻铤（1）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。...

【技术特征摘要】
1.一种井下发电系统，其特征在于：包括钻铤（1）、内腔筒（2）、
旋转涡轮（4）和发电机（5）；
所述钻铤（1）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...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝志岩，庞武，项紫银，刘斯瑶，夏铭，伍驭美，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：新型
国别省市：重庆;85