从流体流中收集能量制造技术

钝头体附接到弹性安装件，并且当弹性安装件将钝头体横向于流体流定向在流动管路中时，所述钝头体能能生成涡旋脱落并响应于该涡旋脱落而振动。收集器位于钝头体中，并且能够响应于振动生成高于规定阈值的电力。

Collect energy from fluid flow

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从流体流中收集能量相关申请的交叉引用本申请要求2017年5月30日提交的美国专利申请No.15/608,619的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及从流动管路收集能量。
技术介绍
在某些情况下，在井筒或流动管路中生成电力可能是有用的。例如，涡轮机可以被放置在井筒或流动管路中。通过流动管路的流体流可以使涡轮机旋转，涡轮机然后转动发电机或交流发电机以生成电力。
技术实现思路
本公开描述了涉及从流体流收集能量的技术。在本公开中描述的主题的示例性实施方式是具有以下特征的弹性钝头体。钝头体附接到弹性安装件，并且当弹性安装件将钝头体横向于流体流定向在流动管路中时，钝头体能够产生涡旋脱落，并且响应于涡旋脱落而振动。收集器位于钝头体中，并且能够响应于振动生成高于规定阈值的电力。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。收集器可以以弹性钝头体的共振频率振动。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。流动管路可以包括井筒。可以与示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。钝头体可以包括圆柱体。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。收集器可以包括压电收集器或磁致伸缩收集器。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。收集器可包括悬臂梁，所述悬臂梁被配置成响应于涡旋脱落而振荡。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。钝头体可包括大致圆锥形形状。钝头体可枢转地连接到弹性安装件。钝头体可响应于涡旋脱落而振荡。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。钝头体可包括永磁体，而收集器包括铁棒和围绕铁棒的金属线圈。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。收集器可包括具有金属线圈的圆柱体，该金属线圈环绕该圆柱体的圆周。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。弹性钝头体可以是圆锥形的并连接到弹性安装件。收集器可响应于涡旋脱落而振荡。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。弹性安装件可以是第一弹性安装件，钝头体可以是第一钝头体，并且收集器可以是第一收集器。第二弹性安装件可以与第一弹性安装件分隔开。第二钝头体可附接到第二弹性安装件，并且当第二弹性安装件将第二钝头体横向于流体流定向在流动管路中时能够生成涡旋脱落并响应于所述涡旋脱落而振动。第二收集器可位于第二钝头体内，并可响应于所述振动生成高于规定阈值的电力。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第二钝头体和第二收集器可以包括分别与第一钝头体和第一收集器大致相同的固有频率。在本公开中描述的主题的示例性实施方式是具有以下特征的方法。响应于流体流过钝头体，利用钝头体和钝头体中的收集器诱发振荡涡旋。响应于诱发振荡涡旋而生成电力。可以与示例性方法相组合或结合的示例性方法的各方面包括以下内容。生成电力可包括响应于诱发振荡涡旋而使悬臂梁在钝头体中振动。悬臂梁可以包括磁致伸缩收集器或压电收集器。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。钝头体可包括大致圆锥形形状。钝头体可枢转地连接到弹性安装件。钝头体可响应于涡旋脱落而振荡。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。电力可以存储在电池或电容器内。一装置可由所存储的电力供电。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。该装置可以包括传感器或通信装置。本公开内所描述的主题的示例性实施方式是具有以下特征的系统。流动管路容纳流体。弹性安装件附接到流动管路的内表面。圆柱形钝头体附接到弹性安装件，并且当弹性安装件将钝头体横向于流体流定向在流动管路内时，圆柱形钝头体能够生成涡旋脱落并响应于所述涡旋脱落而振动。收集器位于钝头体中。该收集器包括能够响应于振动生成高于规定阈值的电力的悬臂梁。悬臂梁包括压电材料或磁致伸缩材料。电力整流调节电路耦接悬臂梁。电存储装置联接到电力整流调节电路。电使用装置联接到电存储装置。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。圆柱形钝头体可以是第一圆柱形钝头体，收集器可以是第一收集器，悬臂梁可以是第一悬臂梁。第二圆柱形钝头体被配置为沿横向放置在流动管路内，所述第二圆柱形钝头体能够响应于流体流过所述第二圆柱形钝头体而在所述流动管路内生成振荡涡旋。第二钝头体可以以适于同步涡旋脱落模式的距离定位在第一钝头体的下游并与第一钝头体平行。第二收集器可位于第二圆柱形钝头体内。收集器可以包括第二悬臂梁，第二悬臂梁可以响应于振动生成高于规定阈值的电力。悬臂梁可以包括压电材料或磁致伸缩材料。可以与所述示例性实施方式相组合或结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。电力整流调节电路可以耦接第二悬臂梁。在附图和以下描述中阐述了本公开中所描述的主题的一个或多个实施方式的细节。本主题的其它特征、方面和优点将从所述描述、附图和权利要求变得清楚。附图说明图1A-1B是流体流中的钝头体的一个示例的示意图；图2A是定位于流动管路中的示例性弹性钝头体；图2B是示例性悬臂梁式收集器；图3A是定位于流动管路中的示例性弹性钝头体；图3B是示例性悬臂梁式收集器；图4是定位于流动管路中的示例性弹性钝头体；图5是定位于流动管路中的示例性弹性钝头体；图6是定位于流动管路中的一组示例性弹性钝头体；图7是电力收集系统的框图；以及图8是从流体流收集能量的示例方法的流程图；在各个附图中，相同的附图标记和名称表示相同的元件。具体实施方式在智能完井中使用的控制管线可能存在安装和维护挑战。控制管线用于向井下设备传输电力和传送数据和从井下设备传输电力和传送数据。井筒安装所需的电缆长度可延伸数千英尺。这样的长度可能会导致高成本，并且在安装或维护操作期间容易被损坏。直列式涡轮机已经用于将通过井筒的流体流的机械能转换成电能，但是涡轮机是由于其连续移动部件而具有短寿命的机械系统。沙尘或腐蚀性流体环境可能会显著缩短涡轮机的使用寿命。本公开描述了一种弹性钝头体构造，该弹性钝头体构造被配置为从流体流所诱发的振动中收集能量。例如，一个或多个弹性钝头体构造可以选择性地被定位和定向在流动管路或井筒内，以从流体流所诱发的振动，例如从2D或3D涡旋所诱发的振动中收集能量。在一些实施方式中，弹性钝头体构造包括钝头体和收集器，所述钝头体被构造成响应于流体流动而振动，所述收集器联接到钝头体，并被构造成响应于流体流所诱发的振动而生成电力。在一些情况下，钝头体可以是圆柱形或圆锥形，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹性钝头体，包括：/n弹性安装件；/n钝头体，所述钝头体附接到所述弹性安装件，并且被配置成当所述弹性安装件将所述钝头体横向于流体流定向在流动管路中时生成涡旋脱落并响应于所述涡旋脱落而振动；以及/n收集器，所述收集器位于所述钝头体内并且被配置成响应于所述振动生成高于规定阈值的电力。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170530 US 15/608,6191.一种弹性钝头体，包括：
弹性安装件；
钝头体，所述钝头体附接到所述弹性安装件，并且被配置成当所述弹性安装件将所述钝头体横向于流体流定向在流动管路中时生成涡旋脱落并响应于所述涡旋脱落而振动；以及
收集器，所述收集器位于所述钝头体内并且被配置成响应于所述振动生成高于规定阈值的电力。


2.根据权利要求1所述的弹性钝头体，其中，所述收集器以所述弹性钝头体的共振频率振动。


3.根据权利要求1所述的弹性钝头体，其中，所述流动管路包括井筒。


4.根据权利要求1所述的弹性钝头体，其中，所述钝头体包括圆柱体。


5.根据权利要求1所述的弹性钝头体，其中，所述收集器包括压电收集器或磁致伸缩收集器。


6.根据权利要求1所述的弹性钝头体，其中，所述收集器包括悬臂梁，所述悬臂梁被配置为响应于所述涡旋脱落而振荡。


7.根据权利要求1所述的弹性钝头体，其中，所述钝头体包括大致圆锥形形状，所述钝头体枢转地连接到所述弹性安装件，所述钝头体被配置为响应于所述涡旋脱落而振荡。


8.根据权利要求7所述的弹性钝头体，其中，所述钝头体包括永磁体，而所述收集器包括铁棒和围绕所述铁棒的金属线圈。


9.根据权利要求1所述的弹性钝头体，其中，所述收集器包括具有金属线圈的圆柱体，所述金属线圈环绕所述圆柱体的圆周。


10.根据权利要求9所述的弹性钝头体，其中，所述弹性钝头体是圆锥形的并连接到所述弹性安装件，所述收集器被配置成响应于所述涡旋脱落而振荡。


11.根据权利要求1所述的弹性钝头体，其中，所述弹性安装件是第一弹性安装件，所述钝头体是第一钝头体，并且所述收集器是第一收集器，所述弹性钝头体还包括：
第二弹性安装件，所述第二弹性安装件与所述第一弹性安装件分隔开；
第二钝头体，所述第二钝头体附接到所述第二弹性安装件，并且被配置成当所述第二弹性安装件将所述第二钝头体钝头体沿所述流体流横向定向在所述流动管路中时生成涡旋脱落并响应于所述涡旋脱落而振动；和
第二收集器，所述第二收集器位于所述第二钝头体内，并且被配置成响应于所述振动生成高于规定阈值的电力。


12.根据权利要求11所述的弹性钝头体，其中，所述第二钝头体和所述第二收集器包括分别与所述第一钝头体和所述第一收集器大致相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：塔尔哈·贾迈勒·艾哈迈德，穆罕默德·阿尔萨兰，迈克尔·J·布莱克，穆罕默德·纳比利·努伊梅希迪，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA