專利名稱：井下自充電電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于為油氣井井下智能設(shè)備供電的井下自充電電源。
背景技術(shù)：
隨著油氣開發(fā)生產(chǎn)的日益現(xiàn)代化和智能化，油氣井井下智能設(shè)備也得到了迅猛發(fā)展。貝克休斯公司的^Charge智能完井系統(tǒng)采用了全電子設(shè)計(jì)，使用井下電控滑套和電動(dòng)井下濕式解錨系統(tǒng)。目前許多研究機(jī)構(gòu)對(duì)油氣井井下無線通訊技術(shù)展開研究，依靠該技術(shù)實(shí)現(xiàn)井下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和控制信號(hào)的傳遞。在注水井上使用的可遙控注水閥，可通過電纜控制注水閥門的大小以調(diào)節(jié)注水量。另外如油氣井井下測(cè)量?jī)x器、智能堵水閥等智能設(shè)備。這些設(shè)備目前或使用電池，或者用電纜將動(dòng)力輸送至井下。電池的使用壽命始終有限，電纜輸送動(dòng)力增加了作業(yè)費(fèi)用和施工難度，因而對(duì)井下電源的需求也越來越受到重視。專利200620123884. 0提供了一種采用抽油桿的上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電的方法。該方法把部分抽油桿改造成永久磁鐵，在對(duì)應(yīng)位置的抽油管上放置有電線繞組的線圈管，在抽油桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)切割磁力線進(jìn)行發(fā)電。該專利的局限在于①僅適用于抽油泵井；②發(fā)電設(shè)備的位置固定不能移動(dòng)，而井下智能設(shè)備在井筒內(nèi)的位置不定。若抽油泵距井下智能設(shè)備過遠(yuǎn)，則需要電纜進(jìn)行連接，從而增加了作業(yè)難度和產(chǎn)生較大的電力損耗，距實(shí)際應(yīng)用有相當(dāng)大的距離。專利02279110. 8中提到的井下發(fā)電機(jī)配置在地平面之下的外管與內(nèi)管之間的環(huán)狀腔體中；發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過鍵被固定在內(nèi)管的外壁上，定子經(jīng)外殼被鑲嵌在外管的內(nèi)壁中；內(nèi)管與上部鉆桿相連，下部與鉆頭相連；發(fā)電機(jī)的輸出端經(jīng)整流穩(wěn)壓裝置輸至電子控制裝置。它能為自動(dòng)垂直鉆具提供足夠容量的穩(wěn)定的直流電源，使鉆具成為一種完整的閉環(huán)自動(dòng)垂直鉆探的地下系統(tǒng)，它是一種成本低，工作壽命長(zhǎng)、安全可靠的地下電源設(shè)備。該專利主要應(yīng)用于鉆井中，利用鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行發(fā)電，但是并不適宜應(yīng)用在油氣生產(chǎn)井中。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種用于為油氣井井下智能設(shè)備供電的井下自充電電源。本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的井下自充電電源，其特征在于，包括管體、至少一葉輪部和至少一充電部；所述管體呈直管型，該管體分為中間流體通道和位于流體通道外圍的外空腔兩部分空間；所述葉輪部設(shè)置在所述流體通道的內(nèi)壁上；該葉輪部包括葉輪保護(hù)塊、葉輪和兩條流道；該葉輪保護(hù)塊中設(shè)有葉輪腔，用于放置所述葉輪；所述兩條流道分別從葉輪保護(hù)塊的兩端與葉輪腔相連通，用于注入、排出流體，以推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)；所述充電部設(shè)置于所述外空腔內(nèi)；該充電部包括發(fā)電機(jī)定子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、充電電路和充電電池；所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與所述葉輪相軸連，隨葉輪帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；所述發(fā)電機(jī)定子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)固定設(shè)置；該發(fā)電機(jī)定子與充電電路電連接；所述充電電路與充電電池相連接。所述發(fā)電機(jī)定子為永久性磁鐵。所述充電電路經(jīng)過整流、保護(hù)電路對(duì)充電電池進(jìn)行充電。所述充電電池設(shè)有輸出端，用以為井下智能設(shè)備供電。在所述葉輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間串接有變速齒輪對(duì)。在所述管體的上下開口處還設(shè)有接頭，用以與油管相連接。本實(shí)用新型的有益效果是(1)該井下自充電電源的葉輪部沿流體通道的管壁徑向設(shè)計(jì)，而充電部各個(gè)設(shè)備均放置在外空腔13中。保證了井下自充電電源內(nèi)部有足夠的空間，使得用于測(cè)量或修井的井下作業(yè)工具可以順利通過井下自充電電源并到達(dá)油管內(nèi)部的任意位置；(2)該井下自充電電源的葉輪僅靠流體的流動(dòng)驅(qū)動(dòng)而不依賴于井下的其它動(dòng)力源，因此井下自充電電源可以任意的放置在完井管道上的任意位置，不受其它限制。

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分， 并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定。在附圖中圖1為井下自充電電源的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為葉輪部A-A截面示意圖；圖3為井下自充電電源的應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施方式及其說明用于解釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。圖1為井下自充電電源的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該井下自充電電源包括管體、 至少一葉輪部和至少一充電部。所述管體呈直管型，該管體分為中間流體通道12和位于流體通道12外圍的外空腔13兩部分空間。所述葉輪部設(shè)置在所述流體通道12的內(nèi)壁上。圖2為葉輪部A-A截面示意圖。如圖所示，該葉輪部包括葉輪保護(hù)塊14、葉輪2和兩條流道11。葉輪保護(hù)塊14中設(shè)有葉輪腔，用于放置所述葉輪2，并起到保護(hù)葉輪2的作用。所述兩條流道11分別從葉輪保護(hù)塊 14的兩端與葉輪腔相連通，用于注入、排出流體，以推動(dòng)葉輪2轉(zhuǎn)動(dòng)。所述充電部設(shè)置于所述外空腔13內(nèi)。該充電部包括發(fā)電機(jī)定子3、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子4、 充電電路6和充電電池7。所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子4與所述葉輪2相軸連，隨葉輪2帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。 所述發(fā)電機(jī)定子3與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子4相對(duì)應(yīng)固定設(shè)置。該發(fā)電機(jī)定子3為永久性磁鐵。與葉輪2軸連的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子4隨葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，切割與之對(duì)應(yīng)的固定在外空腔13上的發(fā)電機(jī)定子3 所發(fā)出的磁力線而產(chǎn)生電勢(shì)。該發(fā)電機(jī)定子3通過連接導(dǎo)線5與充電電路6相連接，將所產(chǎn)生的電能輸送至充電電路6。所述充電電路6與充電電池7相連接，經(jīng)過整流、保護(hù)等系列電路對(duì)充電電池7進(jìn)行充電。該充電電池7通過輸出導(dǎo)線9與井下智能設(shè)備相連接，為其供電。在使用時(shí)，使用者可以將上述結(jié)構(gòu)的井下自充電電源串接在井下管道中，成為井下管道線路的一部分。當(dāng)進(jìn)行油氣開采或注水作業(yè)時(shí)，管道內(nèi)流體(如高壓氣體、原油、注入水等)流經(jīng)該井下自充電電源，流體通過所述流道11推動(dòng)葉輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子4最終產(chǎn)生電能儲(chǔ)存于充電電池7內(nèi)，以供井下智能設(shè)備使用。該設(shè)計(jì)的好處在于 (1)葉輪部沿流體通道的管壁徑向設(shè)計(jì)，而充電部各個(gè)設(shè)備均放置在外空腔13中。保證了井下自充電電源內(nèi)部有足夠的空間，使得用于測(cè)量或修井的井下作業(yè)工具可以順利通過井下自充電電源并到達(dá)油管內(nèi)部的任意位置；(2)由于葉輪僅靠流體的流動(dòng)驅(qū)動(dòng)而不依賴于井下的其它動(dòng)力源，因此井下自充電電源可以任意的放置在完井管道上的任意位置，不受其它限制。若葉輪2的轉(zhuǎn)速過低，則發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子4與發(fā)電機(jī)定子3之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速較慢，無法充分發(fā)揮發(fā)電機(jī)的發(fā)電效能。針對(duì)這一問題，如圖1所示，我們還可以在葉輪2與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子4之間串接有變速齒輪對(duì)8。通過該變速齒輪對(duì)8，可以提高發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)速，保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子4與發(fā)電機(jī)定子3之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速。另外，在所述管體的上下開口處還設(shè)有接頭1、10，以方便與油管相連接。如前所述，在一個(gè)井下自充電電源中可以設(shè)置多對(duì)葉輪部和充電部，以提高該井下自充電電源的發(fā)電效率。不僅如此，如圖3所示，在必要的時(shí)候還可以在完井管道上連入多個(gè)井下自充電電源，以滿足多個(gè)井下智能設(shè)備的用電需要。綜上所述，本實(shí)用新型提供了一種用于為油氣井井下智能設(shè)備供電的井下自充電電源。該井下自充電電源的葉輪部沿流體通道的管壁徑向設(shè)計(jì)，保證了井下自充電電源內(nèi)部有足夠的空間，使得用于測(cè)量或修井的井下作業(yè)工具可以順利通過井下自充電電源并到達(dá)油管內(nèi)部的任意位置；并且葉輪僅靠流體的流動(dòng)驅(qū)動(dòng)而不依賴于井下的其它動(dòng)力源，可以放置在完井管道上的任意位置。本領(lǐng)域基于上述所舉具體實(shí)施方式
，在此基礎(chǔ)上所做任何不具有創(chuàng)造性的改造，均應(yīng)視為在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.井下自充電電源，其特征在于，包括管體、至少一葉輪部和至少一充電部；所述管體呈直管型，該管體分為中間流體通道和位于流體通道外圍的外空腔兩部分空間；所述葉輪部設(shè)置在所述流體通道的內(nèi)壁上；該葉輪部包括葉輪保護(hù)塊、葉輪和兩條流道；該葉輪保護(hù)塊中設(shè)有葉輪腔，用于放置所述葉輪；所述兩條流道分別從葉輪保護(hù)塊的兩端與葉輪腔相連通，用于注入、排出流體，以推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)；所述充電部設(shè)置于所述外空腔內(nèi)；該充電部包括發(fā)電機(jī)定子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、充電電路和充電電池；所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與所述葉輪相軸連，隨葉輪帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；所述發(fā)電機(jī)定子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)固定設(shè)置；該發(fā)電機(jī)定子與充電電路電連接；所述充電電路與充電電池相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的井下自充電電源，其特征在于所述發(fā)電機(jī)定子為永久性磁鐵。
3.如權(quán)利要求1所述的井下自充電電源，其特征在于所述充電電路經(jīng)過整流、保護(hù)電路對(duì)充電電池進(jìn)行充電。
4.如權(quán)利要求1所述的井下自充電電源，其特征在于所述充電電池設(shè)有輸出端，用以為井下智能設(shè)備供電。
5.如權(quán)利要求1所述的井下自充電電源，其特征在于在所述葉輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子之間串接有變速齒輪對(duì)。
6.如權(quán)利要求1所述的井下自充電電源，其特征在于在所述管體的上下開口處還設(shè)有接頭，用以與油管相連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種井下自充電電源，包括管體分為中間流體通道和位于流體通道外圍的外空腔兩部分空間；葉輪部設(shè)置在流體通道的內(nèi)壁上；葉輪部包括葉輪保護(hù)塊、葉輪和兩條流道；葉輪保護(hù)塊中設(shè)有葉輪腔，用于放置所述葉輪；兩條流道與葉輪腔相連通，用于注入、排出流體，以推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)；充電部設(shè)置包括發(fā)電機(jī)定子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、充電電路和充電電池；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與葉輪相軸連，隨葉輪帶動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；發(fā)電機(jī)定子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)固定設(shè)置；發(fā)電機(jī)定子與充電電路電連接；充電電路與充電電池相連接。該井下自充電電源用以為油氣井井下智能設(shè)備供電。
文檔編號(hào)F03B13/00GK202260593SQ20112034647
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者張衛(wèi)平, 張國文, 沈澤俊, 童征, 錢杰 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司