[实用新型]石油钻井泥浆发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型发电机，特别是一种为石油钻井随钻仪器提供电能的石油钻井泥浆发电系统。 

背景技术

在油气勘探开发过程中，随着中深井、超深井及复杂井的增多，对钻井测试要求也越来越高，因此随钻随测技术在钻井领域也得到普遍采用。现在石油钻井随钻仪器所需的电能主要由锂电池供电，而锂电池在实际应用中有电压变化较大、需定期更换等一些缺点。另有一些石油钻井随钻仪器利用泥浆动能冲刷涡轮旋转，涡轮轴通过磁力耦合器驱动发电机转子旋转，切割磁力线发电，从而为随钻仪器其供电。如图1所示，转动轴20的上端固定在涡轮15上，线圈19缠绕在轴转动20上，轴转动20下端通过轴承与壳体17连接，壳体17固定在仪器上不旋转，磁体18固定在壳体17上；当泥浆从上至下冲刷时，带动涡轮15旋转，转动轴20也随涡轮15一起旋转，线圈19相对磁体18旋转，从而切割磁力线发电。由于转动轴20和壳体17之间存在相对旋转运动，为了不让高压的泥浆进入壳体17内，转动轴20和壳体17之间就要安装能够耐高压的动密封结构16，这种动密封结构随着使用时间的延长，容易造成零件损坏，发生泄露，为了保证密封的可靠性，需要定期更换动密封结构16，这对泥浆发电机的正常工作有很大影响。此外由于石油随钻仪器的工作环境是在高温高压的井下，锂电池和上述发电机耐高温高压的性能均不佳，供电不够平稳，这也使锂电池和传统发电机的应用受到很大程度的限制。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种不必定期更换，并且具有抗冲击、耐高温、耐高压性能，密封效果好、不易泄露，为随钻仪器平稳供电的石油钻井泥浆发电系统。 

本实用新型的技术方案是：一种石油钻井泥浆发电系统，该系统包含至少一组发电机，所述发电机包括过渡外筒、堵头、减震器、合金内套、合金外套、叶轮、磁铁、线圈绕组、隔离套、及中心轴，其中，所述中心轴的上下端置于上下堵头的中心孔内，两上下堵头的大端轴颈上分别固定过渡外筒，而上下堵头相对应的两小端轴颈固定在隔离套的上下端孔内，使隔离套的中部与中心轴间形成环腔，缠绕在中心轴上的线圈绕组置于环腔内；所述隔离套上下端的小径外壁上分别置有带支承座的合金内套，并使两合金内套的小端轴径与隔离套形成等外经，两合金内套的支撑端面与所对应的堵头上的轴肩间置有减震器；隔离套中段的外轴径与叶轮的轮毂配合，而轮毂内轴向镶嵌磁铁，且轮毂的上下端内轴颈上置有合金外套，并与轮毂形成等径内孔，使得轮毂及合金外套的内壁与隔离套及合金内套的外壁间行成间隙配合。 

所述的叶轮上的叶片及轮毂为整体结构，且叶片在轮毂上呈螺旋形分布，其叶片的数量及螺旋角根据泥浆的流量及所需转叶的轮速事先设定；所述上下堵头的大径段外壁与上下过渡外筒的内壁间置有密封圈，上下堵头的小径端外壁与隔离套的上下端内壁间置有密封圈；磁体的旋转部分和线圈绕组的非旋转部分分别采用独立密封设计；叶轮的吸收泥浆流能量部分和磁体、线圈绕组组成的电能转换部分之间没有能量传递的结构和零部件，而采用直接发电的设计结构。 

本实用新型的有益效果是：由于该发电机是将线圈绕组固定在中心轴上并置于隔离套与中心轴间密闭的环腔内，且中心轴及线圈绕组固定不动，而与隔离套外径间隙配合的叶轮轮毂内镶嵌磁铁，当泥浆从上至下流动时，冲刷叶轮相对于中心轴旋转，磁铁跟随叶轮同步旋转，固定在密闭腔内的线圈切割磁力线而发电；使用该电机时是通过上下端的过度外筒连接到随钻仪器上，中心轴、隔离套及固定在密闭腔体内的线圈绕组不转动，因此可取消动密封，而采用一般的密封，从而避免零件损坏、发生泄露的现象，延长了电机的使用寿命；同时由于取消了锂电池，使得该发电机更适合于井下高温高压的工作环境，可以为随钻仪器平稳供电。 

附图说明

图1为现有涡轮发电机工作原理图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为图2中序号2堵头的结构示意图；

图4为图2中序号11隔离套及合金内套5的组合结构示意图；

图5为图2中序号8叶轮的外形结构示意图；

图6为图2中序号8叶轮、磁铁9及合金外套 6组合后结构示意图。

图中 1－过渡外筒，2－堵头，3－密封圈，4－减震器，5－合金内套，6－合金外套，7－密封圈，8－叶轮，9－磁铁，10－线圈绕组，11－隔离套，12－中心轴，13-轮毂，14-叶片，α-螺旋角，15－涡轮，16－密封结构，17－壳体，18－磁体，19－线圈，20－转动轴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：