一种带有发电功能的动力钻具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种带有发电功能的动力钻具。其技术方案是：马达的一端连接旁通阀，另一端连接万向轴，万向轴的另一端通过径向轴承、整流电路连接到发电机，发电机的另一端依次连接推力轴承和传动轴；所述旁通阀设置在马达的端部，下钻时，井眼中的钻井液由旁通阀引入钻杆柱内，减小下钻过程的阻力，平衡钻杆内外液柱压力；起钻时，钻井液由钻杆柱内经旁通阀的侧阀孔流入环空，不致使钻井液溢于井台；所述发电机作为一个独立单元串接动力钻具中。本实用新型专利技术的有益效果：第一，通过加入发电机使动力钻具在完成其原有功能的基础上兼具了井下发电机的功能；第二，通过整流电路、输电线路可以将适用的电力输送到仪器；能够有效替代锂电池供电。锂电池供电。锂电池供电。

【技术实现步骤摘要】
一种带有发电功能的动力钻具


[0001]本技术涉及钻井
，特别涉及一种带有发电功能的动力钻具。

技术介绍

[0002]随着石油钻井工业的发展,在复杂地质条件下钻深井、水平井、多分支井的过程中,井下随钻测量仪器和旋转导向仪器等发挥着至关重要的作用,其功能越来越强,使用的传感器和控制执行机构越来越多。在仪器工作过程中,一般都需要给井下电子测量总成及旋转导向系统中的导向控制模块供电。一种传统方式是利用耐高温锂电池供电,另外一种优选的方式是利用泥浆发电机供电。
[0003]目前的锂电池供电,其存在着诸如耐高温性差,输出电功率较小,操作不当时可能爆炸等缺点；泥浆发电机，受国外技术垄断，价格昂贵，国产泥浆发电机技术不成熟，产品功率低、寿命短，满足不了井下测量仪器多，测量时间长的要求，缺少一种安全可靠的供电手段为井下仪器供电。

技术实现思路

[0004]本技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种带有发电功能的动力钻具，利用动力钻具转子带动发电机转子发电，解决锂电池供电耐高温性差,输出电功率较小，操作不当时可能爆炸，以及泥浆发电机国外技术垄断，国产泥浆发电机技术不成熟，产品功率低、寿命短的问题。
[0005]本技术提到的一种带有发电功能的动力钻具，其技术方案是：包括旁通阀（1）、马达（2）、万向轴（3）、径向轴承（4）、整流电路（5）、发电机（6）、推力轴承（7）、传动轴（8）、输电线路（16），所述马达（2）的一端连接旁通阀（1），另一端连接万向轴（3），万向轴（3）的另一端通过径向轴承（4）、整流电路（5）连接到发电机（6），发电机（6）的另一端依次连接推力轴承（7）和传动轴（8）；
[0006]所述旁通阀（1）设置在马达（2）的端部，下钻时，井眼中的钻井液由旁通阀（1）引入钻杆柱内，减小下钻过程的阻力，平衡钻杆内外液柱压力；起钻时，钻井液由钻杆柱内经旁通阀（1）的侧阀孔流入环空，不致使钻井液溢于井台；钻具工作时，高压钻井液流经旁通阀（1），把压力能转换为机械能；
[0007]所述马达（2）由马达壳体（21）、马达转子（22）、定子橡胶（23）组成，马达转子（22）是一根左旋螺杆，定子橡胶（23）是一根内衬橡胶的钢管，定子橡胶（23）的内孔呈螺旋形，马达转子（22）安装在定子橡胶（23）内孔，在具有压力能的液体作用下，迫使马达转子（22）在定子橡胶（23）中作连续运动；
[0008]所述万向轴（3）包括万向轴壳体外壳（31）、万向轴壳体衬层（32），将马达的偏心运动变换为传动轴的定轴旋转，同时传递扭矩给传动轴，以达到钻井的目的；
[0009]所述发电机（6）由发电机定子（52）、发电机转子（54）、发电机密封外壳（56）组成，作为一个独立单元串接动力钻具中，发电机转子（54）主要由导电的转子绕组、导磁的铁芯
组成，与传动轴连接，发电机定子（52）的外壁与发电机密封外壳（56）连接，发电机密封外壳（56）起到隔离泥浆、保护发电机和整流电路的作用，发电机的冷却是靠流动的泥浆来实现的；
[0010]所述整流电路（5）是把交流电能转换为直流电能的电路，安装在发电机密封外壳（56）内，分别与发电机与输电线路（16）连接，自发电机的电刷引出的交流电经过整流后进入输电线路（16），输电线路沿动力钻具壳体传输到动力钻具与井下仪器的接头处。
[0011]优选的，上述旁通阀（1）由阀体（11）、阀芯（12）、侧阀孔（13）、弹簧（14）、阀套（15）组成，所述阀体（11）的内腔设有阀芯（12），阀芯（12）下侧通过弹簧（14）与阀套（15）配合，在阀芯（12）外侧的阀体（11）上设有侧阀孔（13），高压泥浆可通过侧阀孔（13）进入推开阀芯（12），进入阀体（11）内腔。
[0012]优选的，上述发电机（6）可以串接在动力钻具马达到钻头的任何一个位置。
[0013]优选的，上述发电机（6）的发电机转子与传动轴的连接方式可以是一个独立单元与传动轴连接起来也可以套在动力钻具传动轴上，发电机转子套在传动轴上的方式可以是螺纹或者花键连接。
[0014]优选的，上述发电机（6）的发电机定子与密封外壳的连接方式方式是螺纹或者花键连接；
[0015]所述发电机密封外壳与传动轴壳体的连接方式，可以是一个独立单元与传动轴壳体连接起来，也可以镶嵌在传动轴壳体内，镶嵌的方式是螺纹或者花键连接。
[0016]优选的，上述发电机（6）的发电机密封外壳的材质可以是钢材、塑料或陶瓷，能够起到隔离泥浆保护发电机和整流电路作用。
[0017]优选的，上述发电机（6）的冷却是靠流动的泥浆来实现的，流经传动轴中心的泥浆冷却发电机转子，流经密封外壳与传动轴壳体之间以及环形空间上返的泥浆冷却发电机定子。
[0018]优选的，上述输电线路（16）在径向轴承（4）处嵌入径向轴承静圈（41）与传动轴（8）的壳体之间，在万向轴（3）处嵌入万向轴（3）的万向轴壳体外壳（31）与万向轴壳体衬层（32）之间的夹层，在马达（2）处嵌入定子橡胶（23）内，在旁通阀（1）处通过阀体（11）的轴向钻孔嵌入，端部的接头端面（71）采用双圆环结构的电极（72）或者触点（73）连接。
[0019]优选的，上述马达可以是螺杆钻具也可以是采用涡轮钻具。
[0020]本技术的有益效果，具体如下：
[0021]第一，通过加入发电机使动力钻具在完成其原有功能的基础上兼具了井下发电机的功能；
[0022]第二，通过整流电路、输电线路可以将适用的电力输送到仪器；
[0023]第三，动力钻具作为一种成熟的产品具有良好的可靠性，用它带动发电机发电能有效解决井下发电机技术不成熟，产品功率低、寿命短的问题，为井下仪器的工作提供了可靠的保障；
[0024]第四，能够有效替代锂电池供电，解决了其耐高温性差，输出电功率较小，操作不当时可能爆炸的问题。
附图说明
[0025]附图1是本技术的结构示意图；
[0026]附图2是旁通阀的结构示意图；
[0027]附图3是马达的结构示意图；
[0028]附图4是万向轴的结构示意图；
[0029]附图5是传动轴的结构示意图；
[0030]附图6是发电机的断面结构示意图；
[0031]附图7是输电线路的接头端面的双圆环结构电极示意图；
[0032]附图8是输电线路的接头端面的触点结构电极示意图；
[0033]上图中：旁通阀1、马达2、万向轴3、径向轴承4、整流电路5、发电机6、推力轴承7、传动轴8，
[0034]阀体11、阀芯12、阀孔13、弹簧14、阀套15、输电线路16、
[0035]马达壳体21、马达转子22、定子橡胶23、万向轴壳体外壳31、万向轴壳体衬层32、径向轴承静圈41、径向轴承动圈42、
[0036]传动轴壳体51、发电机定子52、泥浆通道53、发电机转子54、发电机密封外壳56、传动轴中心孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有发电功能的动力钻具，其特征是：包括旁通阀（1）、马达（2）、万向轴（3）、径向轴承（4）、整流电路（5）、发电机（6）、推力轴承（7）、传动轴（8）、输电线路（16），所述马达（2）的一端连接旁通阀（1），另一端连接万向轴（3），万向轴（3）的另一端通过径向轴承（4）、整流电路（5）连接到发电机（6），发电机（6）的另一端依次连接推力轴承（7）和传动轴（8）；所述旁通阀（1）设置在马达（2）的端部，下钻时，井眼中的钻井液由旁通阀（1）引入钻杆柱内，减小下钻过程的阻力，平衡钻杆内外液柱压力；起钻时，钻井液由钻杆柱内经旁通阀（1）的侧阀孔流入环空，不致使钻井液溢于井台；钻具工作时，高压钻井液流经旁通阀（1），把压力能转换为机械能；所述马达（2）由马达壳体（21）、马达转子（22）、定子橡胶（23）组成，马达转子（22）是一根左旋螺杆，定子橡胶（23）是一根内衬橡胶的钢管，定子橡胶（23）的内孔呈螺旋形，马达转子（22）安装在定子橡胶（23）内孔，在具有压力能的液体作用下，迫使马达转子（22）在定子橡胶（23）中作连续运动；所述万向轴（3）包括万向轴壳体外壳（31）、万向轴壳体衬层（32），将马达的偏心运动变换为传动轴的定轴旋转，同时传递扭矩给传动轴，以达到钻井的目的；所述发电机（6）由发电机定子（52）、发电机转子（54）、发电机密封外壳（56）组成，作为一个独立单元串接动力钻具中，发电机转子（54）主要由导电的转子绕组、导磁的铁芯组成，与传动轴连接，发电机定子（52）的外壁与发电机密封外壳（56）连接，发电机密封外壳（56）起到隔离泥浆、保护发电机和整流电路的作用，发电机的冷却是靠流动的泥浆来实现的；所述整流电路（5）是把交流电能转换为直流电能的电路，安装在发电机密封外壳（56）内，分别与发电机与输电线路（16）连接，自发电机的电刷引出的交流电经过整流后进入输电线路（16），输电线路沿动力钻具壳体传输到动力钻具与井下仪器的接头处。2.根据权利要求1所述的一种带有发电功能的动力钻具，其特征是：所述旁通阀（1）由阀体（11）、阀芯（12）、侧阀孔（13...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄玉冰，冯光通，杨恒昌，张克键，刘锐，左家鑫，赵锡伟，李建超，姬战民，虞德平，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：