旋转磁场式井下发电装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102953912A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102953912A(43)申请公布日2013.03.06(21)申请号201110252606.0F03B11/06(2006.01)(22)申请日2011.08.30F03B11/08(2006.01)(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院(72)发明人陈威孙峰王义峰刘庆龙徐凤玲吕振华(74)专利代理机构东营双桥专利代理有限责任公司37107代理人侯华颂(51)Int.Cl.F03B13/02(2006.01)F03B3/18(2006.01)F03B3/16(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称旋转磁场式井下发电装置(57)摘要本发明公开了一种旋转磁场式井下发电装置，其导流定子、绕组线圈与不旋转本体固联，涡轮转子与永久磁铁组合形成旋转磁场，永久磁铁内部安装有非导磁内护罩；绕组线圈外带有绝缘外敷层。定子与转子之间各轴承采用滑动轴承，并具有较小的泥浆流道；不旋转本体中心可打通孔，以供其他用电系统做通信通道。该井下发电装置线圈系等采用静态密封，且工作过程中相对于本体为静态，工作稳定、可靠性高；转子与定子之间无切割磁力线的金属隔离，涡流损失小；以流经泥浆通道的泥浆为润滑介质，防止发电装置过热，保证了发电装置的大功率输出；与用电系统之间可以采用多种联接方式，使用灵活方便。CN102953ACN102953912A权利要求书1/1页1.一种旋转磁场式井下发电装置，包括涡轮转子（8）与永久磁铁（10）组合的转子，不旋转本体（1）与绕组线圈（20）、叠钢片（19）组合的定子，以及密封插件，其特征在于：所述定子为不旋转本体（1）下端外部设内外两级阶梯凸沿，其内凸沿与上部的调整环（17）之间形成环形槽，环形槽内套装叠钢片（19）和绕组线圈（20），不旋转本体（1）径向设有与其内孔（18）贯通的插孔；所述转子为永久磁铁（10）套在绕组线圈（20）外，上部连接涡轮转子（8）；涡轮转子（8）与调整环（17）之间通过转子上轴承（6）与径向轴承（7）对接，永久磁铁（10）与不旋转本体（1）的外凸沿通过转子下轴承（14）与本体轴承（15）对接，转子上轴承（6）与径向轴承（7）由定子压帽（2）与不旋转本体（1）固联后对接配合。2.根据权利要求1所述的旋转磁场式井下发电装置，其特征在于：在定子压帽（2）与转子上轴承（6）和径向轴承（7）之间增设导流定子（3），导流定子（3）设有与涡轮转子（8）相同的外流道，导流定子（3）上设有定子泥浆通道（4），定子与转子之间的预留泥浆通道（12），泥浆通道（4）与转子上轴承（6）和径向轴承（7）之间的间隙、定子与转子之间的泥浆通道（12）和转子下轴承（14）与本体轴承（15）之间的间隙构成泥浆流道。3.根据权利要求2所述的旋转磁场式井下发电装置，其特征在于：在导流定子（3）与转子上轴承（6）的结合部设有滑环（5）。4.如权利要求1或2所述的旋转磁场式井下发电装置，其特征在于：转子的永久磁铁（10）内外分别装有非导磁内护罩（11）和铁轭（9），定子的绕组线圈（20）外带有绝缘外敷层（13），密封插件（16）与不旋转本体（1）插孔密封配合接入绕组线圈。2CN102953912A说明书1/3页旋转磁场式井下发电装置技术领域[0001]本发明涉及井下泥浆驱动的发电装置领域，具体是一种用于钻井工程随钻仪器供电的旋转磁场式井下发电装置。背景技术[0002]随着现代油气钻井技术的发展，随钻仪器在钻井过程的应用越来越广泛。在钻井过程中，随钻仪器通过泥浆脉冲、电磁波或声波等方式，将井下数据发送到地面，供地面技术人员进行分析和判断，并根据数据对钻井过程进行调整。目前为井下随钻仪器供电有电池组和发电机两种途径，由于电池容量受温度影响很大，当温度达到120℃时，容量减小20%，同时电池安全性受到温度影响较大，电池的使用温度极限约为175℃。在随钻仪器中，传感器和相关电子电路的功耗通常仅有几瓦到十几瓦，而部分的井下测量与控制系统耗电最大可能达到700瓦，为延长工具在井下的操作时间，国外目前普遍将井下发电机作为井下仪器的电源，以减小电池容量和体积，利用井下发电机为电池补充电能及/或为传感器组与信号发生装置供电。[0003]美国专利US5517464中公开了一种集成了泥浆脉冲发生器与涡轮发电机的井下MWD工具。涡轮发电机与泥浆脉冲发生器集成一体，涡轮发电机由涡轮推进器、驱动轴、变速器、三相交流发电机、转速测量装置组成。由于井下空间的限制和涡轮结构的特性，发电机提供的功率较小，一般为几十瓦，不能满足大