[实用新型]一种井下振动发电机

说明书

1、技术领域

本实用新型涉及一种油气井钻井的井下发电装置，尤其是一种利用钻柱振动进行发电的装置。

2、技术背景

随着钻井技术的发展，井下自动化设备的应用日趋广泛，井下仪器的供电问题成为制约大功率电器在井下应用的主要因素之一。井下提供电力的方式有三种：电池供电，输电电缆供电，井下发电机供电。由于井下温度高，电池提供的电量有限，使用时间短，成本高；现有的输电电缆一般是埋在钻杆内部，需要特制的钻杆接头，成本很高，目前尚处于试验应用阶段；现有的井下发电机的基本原理是利用钻井液冲击叶轮，带动发电机转子旋转发电，由于叶轮级数有限、效率很低，因此发电功率有限。

钻井过程中，钻柱经常会出现明显的跳钻和振动，该振动会导致钻头、钻柱乃至地面设备受损，为此，通常会在钻头和钻铤之间安装一个刚度柔软的减震器，将一部分冲击能量耗散掉。

本实用新型将提供一种吸收钻柱振动所产生的冲击能量，既可以减弱钻柱振动，又不同于传统的井下叶轮发电机的一种发电装置。

3、实用新型内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种可以减弱钻柱振动，为井下用电设备提供电力的装置。

技术方案：本实用新型提供的一种可以减弱钻柱振动，为井下用电设备提供电力的装置的工作原理为：利用弹簧隔离底部钻柱固有频率和钻头的激振频率，使钻头与下部钻柱产生较大位移的相对运动，然后利用能量吸收、转换装置将该部分相对运动的能量吸收后经过整流转换成井下可以利用的电能。利用钻柱振动进行井下发电的装置由与上部钻柱相联的沿发电机轴线作往复运动的动子组件1及安装其上的动子磁铁5、与下部钻头8相连的定子组件3及安装其上的定子线圈4、隔离动子组件振动与定子组件振动的弹簧2、压力平衡装置7、整流装置6组成。其中：

(1)与上部钻柱相联的沿发电机轴线作往复运动的动子组件1由花键轴101、中心轴102、动子轴103、动子固定块104组成。

花键轴101用来传递扭矩和振动发电机上部钻柱的振动，花键轴101上端母扣为钻杆扣与上部钻杆或钻铤相连，下端通过螺纹与中心轴102相联；中心轴102下端通过普通螺纹与动子轴103相联，动子轴103下端通过普通螺纹与动子固定块104相联，花键轴101、中心轴102、动子轴103、定子固定块104联成一个整体沿发电机轴线作往复运动；花键轴101下部加工有外花键与花键壳303内部的内花键相配合形成花键副，花键轴101通过花键副带着花键壳303随花键轴101一起转动，同时可以相对于花键壳303沿发电机轴线作往复运动；动子轴103上部加工有台阶与动子固定块104上端面共同作用来固定动子磁铁5.。

(2)与下部钻头8相连的定子组件3由密封压盖301、填料密封302、花键壳303、上充油螺塞304、蝶簧壳305、下充油螺塞306、转接头307、中心杆密封308、发电机上充油螺塞309、上定子固定堵头310、发电机壳311、下定子固定堵头312、发电机下充油螺塞313组成。

花键壳303下端通过锥形螺纹与蝶簧壳305相联，蝶簧壳305下端通过锥形螺纹与转接头307相联，转接头307通过锥形螺纹与发电机壳311相联；花键壳303、蝶簧壳305、转接头307、发电机壳311联成一体，由花键轴101通过花键副带着随花键轴101一起转动，同时可以相对于花键轴101沿发电机轴线作往复运动；密封压盖301通过螺纹与花键壳303相联，填料密封302安装在密封压盖301与花键壳303形成的密封槽内，填料密封302与花键轴101上部的光轴配合形成密封副；上充油螺塞304与下充油螺塞306分别安装在蝶簧壳305的上部与下部，用于向蝶簧壳305内充油；转接头307内壁加工有密封沟槽用于安装中心杆密封308，中心杆密封308用来分隔蝶簧腔202与发电机充油腔403，防止蝶簧腔202内高温润滑油进入发电机充油腔403内烧坏定子线圈；发电机上充油螺塞309与发电机下充油螺塞313分别安装在发电机壳311的上部与下部，用于向发电机充油腔403内部充油。

(3)本实用新型中，隔离动子组件振动与定子组件振动的弹簧2选用蝶簧串201；中心轴102上部加工有台阶与转接头307的上端面共同作用来压缩蝶簧串201。

(4)上定子固定堵头310通过螺纹安装在发电机壳311的上部，下定子固定堵头312通过螺纹安装在发电机壳311的下部，定子线圈4的定子磁轭401安装在上定子固定堵头310的下端面与下定子固定堵头312的上端面形成的环形空间内。