一种用于井下抽油杆的发电装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103437939A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103437939103437939A(43)申请公布日2013.12.11(21)申请号201310399049.4(22)申请日2013.09.05(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人王中宇李强燕虎王倩(51)Int.Cl.F03B13/00(2006.01)E21B47/009(2012.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图2页附图2页(54)发明名称一种用于井下抽油杆的发电装置(57)摘要本发明属于计量测试技术领域，涉及一种井下抽油杆发电装置，可作为井下抽油杆受力状况测量的供电组件；它由传动转换机构、叶轮、整流体和小型发电机组成，传动转换机构、叶轮和小型发电机所组成机构安装于整流体内，传动转换机构的输入轴上安装叶轮，输出轴下端通过磁耦合器与小型发电机转轴相连，整流体上下端均有螺纹，连接抽油杆或与测量装置相连作为其供电组件；装置利用抽油杆工作时不断搅动得油液混合物作为发电机动力源，节约了能源，降低成本，并且满足了井下抽油杆的长期和持续性用电需求。CN103437939ACN103479ACN103437939A权利要求书1/1页1.一种用于井下抽油杆的发电装置，包括传动转换机构[22]、叶轮[21]、整流体[3]和小型发电机[23]，其特征在于:（1）传动转换机构[22]、叶轮[21]和小型发电机[23]安装于整流体[3]腔内，在传动转换机构[22]的输入轴[2201]上安装有叶轮[21]，输出轴[2202]的下端通过磁耦合器[24]与小型发电机[23]的转轴相连，整流体[3]的上下两端均有螺纹，连接抽油杆[1]或其它装置作为其供电组件；（2）一套传动转换机构[22]，由四个直齿轮、两个独立圆盘、四个销钉、四个拉力弹簧、输入轴[2201]和输出轴[2202]组成，具有换向和调节传动比的功能，无论输入轴[2201]的转矩沿何方向，输出轴[2202]的方向均保持不变；（3）一个叶轮[21]，由导叶和主轴组成，把中、低浓度的油液湍流能量转换为旋转机械能的动力机构；当抽油杆[1]进行上冲程或下冲程运动时，来自油管与抽油杆[1]之间的固、液混合物被挤压，以一定的速度和方向经过导流孔引入整流体[23]的腔体，冲击导叶并且带动叶轮[21]旋转，进而完成能量转换，把抽油杆[1]上下运动搅动的水能转换为旋转的机械能。（4）一个纺锤形的整流体[3]，中间为腔体[302]，上下两端为内螺纹,整流体上下纺锤面分别有导流孔[301]，具有整流和保护内部装置的双重作用；腔体[302]用于安装传动转换机构[22]、叶轮[21]和小型发电机[23]，两端的内螺纹用于连接抽油杆[1]；整流体[3]的最大外径比抽油杆[1]大、比油管的内径小,当抽油杆[1]在上下冲程运动时,充斥在油管内的油液混合物受整流体[3]突然增大直径的挤压,形成冲击流,经导流孔[301]进入整流体[3]内,冲击叶轮[21]运动,带动小型发电机[23]工作,最后油液混合物从另一端导流孔[3]流出。2CN103437939A说明书1/5页一种用于井下抽油杆的发电装置技术领域[0001]本发明属于计量测试技术领域，涉及一种井下抽油杆发电装置，本装置可作为井下抽油杆受力状况测量的供电组件。背景技术[0002]在当今采油工程中，有杆采油井在机械采油中所占比例高达90%以上，虽然近些年来出现了无杆采油等新技术，但是依然难以撼动有杆采油的主导地位。在有杆采油系统中，柔性、细长的抽油杆，它连接着游梁驱动系统和深在近千米到数千米的抽油泵，担负着运动和能量的传递，是该系统中的关键部件。然而由于多种特殊因素的影响，如抽油杆所在的复杂井眼轨迹、油管与抽油杆之间的滑动摩擦、抽油杆在受载时的变形和井下复杂的油液化学环境等，使得抽油杆的可靠性与使用寿命偏离设计指标，常常在有效寿命期就出现杆断、杆脱、杆偏磨和管偏磨等故障。[0003]随着社会生产对石油资源需求的不断增长，勘探和计算机处理技术的不断发展，石油开采转向了采、测较困难的陆地和深海，出现了深达六千多米的定向深井，而这种油井的抽油杆运动、受力远比浅层直井更加复杂，直接导致抽油杆与油管的挤压摩擦更加剧烈、弯矩增大、承受的拉压平均应力不断增加，抽油杆出现故障的几率大大增加，因此需要更长时间、全面监测，从最初的井口功率控制发展到近年来的抽油杆工作状况监测，井下随杆测量技术也从存储式测量发展到与无线传输测量，测量参数增加和井下控制机构趋向复杂化，测量的井下工作时间进一步延长，测量装置的电力系统容量和可靠性成为制约其正常工作的关键。由于井下空间狭小，目前有关抽油杆受力测量装