钻井仪器用井下发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种钻井仪器用井下发电机，所述井下发电机包括：发电机本体（1）、磁力耦合器（2）、泥浆涡轮（3）和连接转轴（4），所述磁力耦合器（2）设置在所述泥浆涡轮（3）内，所述连接转轴（4）的两端分别与所述磁力耦合器（2）和所述发电机本体（1）固定连接。属于钻井设备领域。本实用新型专利技术的该井下发电机结构简单、成本低廉、工作寿命长、安全可靠。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及钻井设备领域，特别涉及一种钻井仪器用井下发电机，主要用于为石油、矿山、地质勘探等随钻测量或者非随钻测量的钻井仪器提供电源。
技术介绍
在石油、矿山、地质勘探等领域都需要使用随钻测量或非随钻测量钻井仪器，这些仪器在中使用中都需要稳定、持续时间长、功率大的电源，而这样的电源设备在钻井仪器中需要耐受高温、高压、高振动的环境。目前，为石油、矿山、地质勘探等领域的随钻测量或非随钻测量钻井仪器的供电方式一般采用高性能锂电池供电或者有线传输供电。锂电池供电是将多节锂电池串接后装入钛合金外壳中，通过电插头与电路相连，为钻井仪器以及电路供电；但是，一方面，锂电池可以提供的电量有限，电压也比较低，不能满足大功率发射电路的用电需求，要频繁更换电池组，使仪器功能受到很大的限制；另一方面，锂电池造价比较高，大大提高了仪器的成本。有线传输供电就是把地面供电设备通过一根铠装电缆连接到·测量仪器，满足测量仪器的用电需求，测量仪器获得的数据再由这根铠装电缆传输到地面；然而有线传输供电方法旋转钻井和井斜角大于45度的井中使用很困难，因为电缆在钻柱的通道内，当钻柱旋转时，电缆很容易被绞断，另外井斜角大于45度时，仪器靠自身重量下放到井底将很困难。因此，为石油、矿山、地质勘探等领域使用的随钻测量或非随钻测量钻井仪器设计出一种大功率的发电机已为本
技术人员需要迫切解决的问题。一方面保证钻井仪器的不间断供电需求，避免频繁起下钻作业，降低工人的劳动强度，提高工作效率，另一方面发电机成本低，使用寿命长，降低了钻井仪器的费用，减少了仪器的尺寸，更加方便仪器的操作。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，具体地是解决在钻井仪器中使用锂电池的需要频繁更换、增加劳动强度，使用有限传输的电缆容易被绞断、不适合大倾斜角钻井的问题。本技术实施例提供了一种钻井仪器用井下发电机，该井下发电机结构简单、成本低廉、工作寿命长、安全可靠。所述技术方案如下一种钻井仪器用井下发电机，所述井下发电机包括发电机本体、磁力耦合器、泥浆涡轮和连接转轴，所述磁力耦合器设置在所述泥浆涡轮内，所述连接转轴的两端分别与所述磁力耦合器和所述发电机本体固定连接。该井下发电机发电功率大，在钻探过程中能够为钻井仪器提供稳定可靠的电源输入，保证钻井仪器正常工作。在实践中，该井下发电机应用于无线电磁波随钻测量系统中，通过地面实验和上井随钻考核，证明是一种可靠的供电设备。该井下发电机可以应用在不同的钻井仪器中，只要知道钻井仪器电源所需接口尺寸，通过修改该发电机输出端尺寸就可以保证连接，使用起来简单方便。进一步地，所述磁力耦合器包括内磁钢组件、外磁钢组件和隔磁罩，所述内磁钢组件安装在所述连接转轴上，所述外磁钢组件安装在所述泥浆涡轮内，所述隔磁罩设置在所述内磁钢组件与所述外磁钢组件之间，所述隔磁罩与所述井下发电机的机座固定连接。该磁力耦合器采用圆筒式结构，外磁钢组件是该磁力耦合器的主动磁转子，内磁钢组件是该磁力耦合器的从动磁转子。在钻井过程中泥浆驱动泥浆涡轮，泥浆涡轮带动外磁钢组件转动，外磁钢组件再驱动内磁钢组件进而驱动连接转轴转动。隔磁罩起到密封作用，隔离磁力耦合器内、外磁钢，保证该井下发电机在高压环境下能正常工作。进一步地，所述外磁钢组件包括外磁钢、外磁钢包环和磁轭，所述磁轭设置在所述泥浆涡轮和所述外磁钢之间，所述外磁钢包环设置在所述隔磁罩和所述外磁钢之间。该外磁钢采用钐钴BTS30/11，能够保证在250°C以下外磁钢不退磁。进一步地，所述内磁钢组件包括内磁钢和内磁钢包环，所述内磁钢安装在所述连接转轴上，所述内磁钢包环设置在所述内磁钢的外径上，所述内磁钢包环与所述隔磁罩之间留有转动间隙；所述连接转轴的与所述内磁钢连接段上设置有花键槽，所述内磁钢与所述连接转轴通过花键槽连接。该内磁钢采用钐钴BTS30/11，能够保证在250°C以下内磁钢不退磁。 进一步地，所述井下发电机还包括TC轴承，所述TC轴承设置在所述隔磁罩上，所述TC轴承支撑所述泥浆涡轮和所述外磁钢组件。进一步地，所述井下发电机还包括静导叶涡轮，所述静导叶涡轮安装在所述隔磁罩上，所述静导叶涡轮与所述泥浆涡轮同轴设置，所述静导叶涡轮和所述泥浆涡轮的轴向设置位置可互换。静导叶涡轮起到导流的作用，能够将泥浆涡轮排出的泥浆及时的排出，增加泥浆涡轮的做功。进一步地，所述发电机本体包括转子组件和定子组件，所述定子组件安装在所述机座上，所述转子组件间隙地设置在所述定子组件内，所述转子组件与所述连接转轴固定连接。机座使用高强度钛合金制成，保证在高压环境中能够正常使用，在机座的尾端设置有连接卡扣，通过改变该连接卡扣的扣型可以装配在不同的钻井仪器上。定子组件使用硅钢片50WW-210冲片粘接而成，可以根据设计要求，通过改变定子组件的长度而满足输出功率要求。进一步地，所述转子组件包括转子轴、磁性衬套、转子磁钢和非磁性隔离块；所述转子轴与所述连接转轴固定连接，所述磁性衬套套装在所述转子轴上，所述转子磁钢和所述非磁性隔离块相互错开地设置在所述磁性衬套上。该转子磁钢采用钐钴BTS30/11，能够保证在250°C以下转子磁钢不退磁。磁性衬套套装在转子轴上，随转子轴一起转动，形成交变磁路。转子磁钢和非磁性隔离块相互错开地设置在磁性衬套上，即一块转子磁钢紧靠着一块非磁性隔离块设置，该非磁性隔离块再紧靠着另一块转子磁钢设置，非磁性隔离块隔离相邻转子磁钢。进一步地，所述转子组件还包括套环和转子轴承座，所述套环套固在所述转子磁钢和所述非磁性隔离块的外周，所述转子轴承座固定在所述机座上，所述转子轴承座支撑所述转子轴。套环起到保护转子磁钢的作用，使得转子磁钢运转安全可靠。转子轴承座是转子轴的支撑结构，确保转子轴的平稳安全转动。进一步地，所述转子轴和所述磁性衬套为分别制作后紧固套装或者一体成型的构件。考虑发电机实际应用的需要，将磁性衬套和转子轴合并成一个零件，减少了装配工序，还增加了转子轴的强度。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过泥浆涡轮驱动磁力耦合器以及连接转轴转动，进而驱动发电机本体发电，为钻井仪器提供电力，充分利用了钻井过程中产生的泥浆的旋动力。该井下发电机结构简单、安全可靠；该井下发电机经过实践验证可以输出功率240W，完全可以满足通常仪器的用电要求；该井下发电机磁力耦合部件结构可以根据仪器布置要求改变，大大增加了发电机的应用空间。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是本技术实施例提供的井下发电机装配结构示意图；图2是本技术实施例提供的井下发电机的磁力耦合器装配结构示意图；图3是本技术实施例提供的井下发电机的转子组件的结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。实施例本实施例提供了一种钻井仪器用井下发电机，参见图I，该井下发电机包括发电机本体I、磁力耦合器2、泥浆涡轮3和连接转轴4，磁力耦合器2设置在泥浆涡轮3内，连接转轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井仪器用井下发电机，其特征在于，所述井下发电机包括：发电机本体（1）、磁力耦合器（2）、泥浆涡轮（3）和连接转轴（4），所述磁力耦合器（2）设置在所述泥浆涡轮（3）内，所述连接转轴（4）的两端分别与所述磁力耦合器（2）和所述发电机本体（1）固定连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏志刚，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：