[实用新型]一种井下电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电领域，具体涉及一种利用石油钻井过程中产生的泥浆驱动涡轮为井下测量仪器供电的井下电源。

背景技术

随着地球上石油储量的减少，石油钻井的深度日益增加，通常可达到9000m～15000m，而井下的温度将随着深度的增加而升高，达到225～250℃。目前，石油钻机广泛采用高性能锂电池为井下测量仪器供电，而锂电池的工作温度为150～175℃。深井中的高温环境，将使得锂电池性能和寿命都大幅度降低，甚至无法工作。另外，频繁地更换锂电池，将会使装置的密封性能无法得到保证，进而带来安全性能问题，因为井下测量仪器为了保证高压下(100MPa)的密封，不允许经常拆卸。再者，使用锂电池供电还将带来环境污染。这些问题都严重影响着石油产业的进一步发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种井下电源，利用钻井过程中产生的泥浆驱动涡轮，涡轮带动发电机发电，为井下测量仪器提供稳定可靠的电力。

一种井下电源，包括泥浆涡轮机1、传动轴3、发电机5、磁力联轴器4和交直流转换电路9，泥浆涡轮机1连接传动轴3，传动轴3通过磁力联轴器4连接发电机5，发电机5连接交直流转换电路9。

作为优化，所述交直流转换电路9还连接过载保护电路10。

所述泥浆涡轮机1包括导叶和涡轮，泥浆经过导叶8改变流向后通过涡轮7，涡轮7转动从而带动传动轴3转动

交直流转换电路9采用通过4个整流二极管构成的单相桥式整流电路实现，连接方式如图3。

所述过载保护电路10用于在交直流转换电路输出电压或者负载发生变化时使输出的直流电压保持稳定，实现方式有多种，本发明公开了其中一种如图3所示，C₁和R_L并联后起到稳压作用。电阻R₁和电阻R₂组成电压输出调节电路，电容C₂和电阻R₂并联组成滤波电路，以减小输出电压的波动。二极管D₁接在稳压器输出端和调节端，防止电路输出端与地短路时损坏稳压器。二极管D₂接在稳压器的输入端和输出端，防止输入端短路时，电容C₃的放电电流倒流入稳压器的输入端，损坏稳压器内的调整管。

本实用新型的有益效果体现为：井下电源解决了高温深井中，井下测量仪器的稳定供电问题。该装置相较于传统的高性能锂电池，更加节能，更加环保。使用磁力联轴器使该装置运行更加稳定持久。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型的泥浆涡轮机结构示意图。

图3为本实用新型的过载保护电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型的使用环境是石油钻井的钻杆内部。安装在钻杆中原来装有高性能锂电池的位置，又因本实用新型外观形状与高性能锂电池相似，因此无需改变钻杆内部的结构。如图1和2所示，涡轮和传动轴的连接方式为键连接，涡轮叶片用螺钉固定在轮毂上，松开螺钉后可人工调节叶片角度。导叶固定在机壳2上，并在以传动轴为中心的圆周上均匀分布。磁力联轴器4是一种柔性连接方式。在装置运行的过程中它利用内外磁力耦合产生的滑差效应限制发电机极限转速，保护发电机，提高发电机工作的可靠性。同时，磁力联轴器与机械刚性连接方式相比，还降低了轴系加工中同心度的要求。

当钻井过程中所使用的泥浆流过钻杆时，先通过导叶8，其流动方向发生改变，后通过涡轮7，带动涡轮转动，整个过程把泥浆的机械能转化成涡轮的动能。涡轮7通过传动轴3、磁力联轴器4带动交流发电机8发出不稳定的交流电。交直流转换电路9将交流电转换为直流电，再由过载保护电路10将不稳定的直流电转化为稳定可靠的直流电，供井下测量仪器的使用。