[发明专利]一种井下泥浆发电装置

说明书

技术领域

本申请涉及发电机技术领域，尤其涉及一种井下泥浆发电装置。

背景技术

随着地质导向技术、随钻测井技术及闭环钻井技术在油田开发过程的普遍应用，井下测控仪器系统要求充足的能源供应作为保证。目前，石油或地质钻井行业的随钻测量系统的供电方案有采用锂电池和泥浆发电机供电。随着地质导向技术、随钻测井在油田开发过程中的广泛应用，锂电池有限的供电时间和功率已不能满足复杂井下仪器对大功率电源的要求，另外，锂电池的耐高温性不足，在高温下其安全性能难以保证，污染环境，不可重复使用等缺点使得井下泥浆发电机成为一种迫切需要。

目前公知的井下泥浆发电机其原理是泥浆流体驱动涡轮旋转，带动驱动轴驱动转子旋转，切割磁力线实现发电。其传动系统采用磁力耦合技术，利用内外磁力耦合带动发电转轴旋转，切割磁力线实现发电。该技术方案实现了无接触的动力传动，使泥浆发电机得以摆脱动密封结构，一定程度上提高了设备的可靠性和稳定性。但是，由于石油随钻仪器的工作环境是在高温高压的井下，泥浆发电机的外壳在高速泥浆冲刷下，如果外壳形状不规则会造成外壳表面压力不均匀，容易形成强烈震动，会对外壳造成损害，长期以来容易使外壳疲劳，最终使发电机在井下被压裂，而现有的泥浆发电机的外壳一般采用圆柱形，虽然该形状的外壳不会出现严重的压力不均匀，但其表面仍承受着比较大的泥浆压力，这样的井下泥浆发电机在高温高压的井下工作仍然存在不少风险。

现有技术中井下发电机内部常常会采用液压平衡系统来提高发电机的抗压能力，但是一旦实现液压平衡的弹性胶囊泻漏，会导致发电机损坏而无法工作，所以采用液压平衡系统存在一定风险。而且在发电机内部充满平衡外部泥浆压力的液压油，会对发电机转轴造成相当的旋转阻力，使得发电机转轴的转速提不上去，极大的限制了发电效率。

因此，为了解决上述技术问题，提供一种发电效率高，同时抗高压能力又强，能很好的适应井下高压工作环境的可靠的井下泥浆发电机显得尤为重要。

发明内容

本申请的目的在于避免现有技术中的上述不足之处而提供一种井下泥浆发电装置，在提高发电效率的同时又能有效减小在发电装置工作时泥浆对其外壳造成的压力，保证该发电装置在泥浆压力环境下的稳定性、可靠性以及高效性。

本申请的目的通过以下技术方案实现：

提供一种井下泥浆发电装置，设置于钻铤中，其包括外壳、设置在外壳外部的涡轮、设置在涡轮上的外耦合磁铁、设置在外壳内部的驱动轴，设置在驱动轴上并与外耦合磁铁的位置对应的内耦合磁铁、与所述内耦合磁铁同轴相连的发电机，所述外壳的轮廓设置成纺锤形。

其中，还包括用于引导泥浆切向冲击所述涡轮的叶片的导流套。

其中，在远离导流套的一端安装有中心固定器，所述中心固定器和所述导流套又固定于所述钻铤，从而使本发电装置固定安装于所述钻铤。

其中，所述涡轮上和所述外壳外部分别设置有互相滑动摩擦的第一涡轮滑动轴承和第二涡轮滑动轴承，所述第二涡轮滑动轴承支撑着所述涡轮。

其中，所述外耦合磁铁粘贴固定在所述涡轮上，所述内耦合磁铁粘贴固定在所述驱动轴上。

其中，所述外耦合磁铁和所述内耦合磁铁均为永磁铁。

其中，所述驱动轴为空心轴。

其中，所述驱动轴的轴心设置有贯穿所述驱动轴的绝缘套管，所述绝缘套管与所述驱动轴不接触，所述绝缘套管中穿有导线。

其中，所述外壳两端面设置有接线端子并通过所述接线端子将所述外壳进行密封，所述外壳内部为常压密封，两端的所述接线端子通过所述导线连通。

其中，还设置有用于在本发电装置发生故障或者停转时备用的高温电池。

本申请的有益效果：