一种注水井井下发电系统及方法

文档序号:5144280阅读:319来源:国知局
一种注水井井下发电系统及方法
【专利摘要】一种注水井井下发电系统及方法,属于注水井井下动力发电【技术领域】。用于连接分层注水管道的上、下接头,发电装置安装于护套中,护套用螺纹连接上、下接头,护套中并联安装有三个套筒,并密封;三个套筒中包括:密封圈、压帽、轴承、发电机线圈、永磁转子、发电机轴、进水口、出水口、涡轮、涡轮轴、卡簧、永磁联轴器;涡轮系统置于中套筒中,中套筒是一个偏心套筒,厚端加工有一个轴向圆孔,用于放置涡轮与涡轮轴,其上下两端加工出两个斜孔,进水口和出水口,并开出导向倒角,薄端加工有导向孔。本发明具有注水井井下发电功能,此发电系统结构简单、紧凑,密封性好,工作性能可靠,安装使用方便,可长期使用的特点。
【专利说明】一种注水井井下发电系统及方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种注水井井下发电系统及方法,属于注水井井下动力发电【技术领域】。

【背景技术】
[0002]在分层注水管道系统中,经常需要对注水压力、流量等进行监控。如果工作采用人工监控,造成检测周期长,工作量大等困难,并且测具的打捞和安装都会造成监测结果不具有时效性,若采用自动监控装置来进行监测和信号传输,虽然测量装置功率较小,但给井下检测和通信工具进行供电较为困难,为了给井下工具提供长时的电力补充,国外普遍使用井下发电机提供电能作为井下工具的能源。
[0003]专利102953912A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。具有较小的泥浆流道,不旋转本体中心打通孔,作为电系统通信通道。
[0004]专利CN202545098U公开了一种井下涡轮发电机系统,涡轮发电机位于钻铤内部,通过紧锁机构与钻铤固定,钻铤和定位套与打捞接头通过防转销固定。
[0005]专利200620158603.5公开了一种井下涡轮发电机,其涡轮发电机固定在钻铤内壁,发电机由定子线圈和转子磁铁构成;发电系统由电机及涡轮、整流装置组成。


【发明内容】

[0006]为了克服现有技术的不足,本发明提供一种注水井井下发电系统及方法。
[0007]本发明提供了一种注水井井下发电系统,包括:连接分层注水管道的上、下接头,发电装置安装于护套中,护套用螺纹与上、下接头连接,护套中并联安装有上、中、下三个套筒;上套筒用绝缘材料制成,其套筒壁上对称加工有两个轴向通孔,一个为阶梯孔,用于安装发电机线圈、永磁转子、发电机轴和永磁联轴器,另一个为导向孔;中套筒为偏心套筒,厚边与薄边分别加工出两个通孔,厚边的通孔用以安装涡轮与涡轮轴,其上下两端加工出两个斜孔为进水口和出水口,并开出导向倒角,薄边的通孔为导向孔;下套筒其筒壁上对称加工有一个盲孔和一个通孔,盲孔作为涡轮轴的径向支撑孔,通孔为导向孔。
[0008]一种注水井井下发电方法,含有以下步骤;
[0009]三个套筒通过定位销安装定位并连接,其中,上套筒中通过压帽、轴承将发电机线圈、永磁转子、发电机轴和永磁联轴器从动端固定并用密封圈密封;中套筒中,涡轮安装在涡轮轴上,涡轮轴通过轴承分别固定在上套筒和下套筒中,涡轮轴一端安装有永磁联轴器主动端,涡轮两端孔壁上分别加工有进水口和出水口,涡轮装置利用注水管道的水流和进水口与出水口的压力差带动涡轮旋转,涡轮带动涡轮轴旋转,涡轮轴一端的永磁联轴器主动端带动发电机轴一端的永磁联轴器从动端旋转,永磁联轴器从动端带动永磁转子切割线圈磁力线产生电流,电流通过接线端子引出为井下分层注水监测系统提供电力,并为充电电池充电。
[0010]本发明具有注水井井下发电功能,此发电系统结构简单、紧凑,密封性好,工作性能可靠,安装使用方便,可长期使用的特点。

【专利附图】

【附图说明】
[0011]当结合附图考虑时,通过参照下面的详细描述,能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点,但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定,如图其中:
[0012]图1是井下发电系统结构示意图;
[0013]图2是A-A剖面图;
[0014]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

【具体实施方式】
[0015]显然,本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
[0016]实施例1:如图1、图2所示,一种注水井井下发电系统,有用于连接井下注水管道的上接头1、下接头14,护套13连接上接头I与下接头14 ;护套13内腔中顺序连接有上套筒18、中套筒17和下套筒16,上套筒18、中套筒17和下套筒16的一侧有定位销15连接,第一密封圈2连接在上接头I与护套13之间,上套筒18、中套筒17和下套筒16的另一侧有涡轮发电机装置,上套筒18的另一侧壁中的有上套筒型腔,上套筒型腔的压帽3通过第二密封圈4与上套筒型腔连接,第二轴承8、第一轴承5的中心孔与发电机轴20连接,第一轴承5、第二轴承8、线圈6、第一卡簧19永磁联轴器从动端21和永磁联轴器主动端22连接在上套筒型腔内,永磁转子7连接线圈6,涡轮轴11的一端通过第三轴承12连接在下套筒16,涡轮10连接在中套筒17的另一侧壁中的中套筒型腔中,涡轮10连接涡轮轴11,第二卡簧23、第三密封圈9连接在上套筒型腔内,中套筒17的侧壁连接进水口 24、出水口 25。
[0017]一种注水井井下发电系统,所述发电系统包括:用于连接井下注水管道的上接头
1、下接头14,以及连接于上接头1、下接头14的护套13 ;护套13中安装有提供电力的涡轮发电机装置,提供动力的涡轮装置利用注水管道的水流和进水口 24与出水口 25的压力差带动涡轮旋转,涡轮轴通过永磁联轴器带动永磁转子切割磁力线产生电流,电流通过接线端子引出为井下分层注水监测系统提供电力,并为充电电池充电。本发明具有结构紧凑,密封性好,工作性能可靠,安装使用方便,可长期使用的特点。
[0018]实施例2:如图1、图2所示,一种注水井井下发电系统,包括:用于连接分层注水管道的上接头1、下接头14,发电装置安装于护套13中,护套13用螺纹连接上下接头,护套13中并联安装有下套筒16、中套筒17、上套筒18,并密封下套筒16、中套筒17、上套筒18。
[0019]下套筒16、中套筒17、上套筒18中包括:密封圈、压帽、轴承、发电机线圈、永磁转子、发电机轴、进水口、出水口、涡轮、涡轮轴、卡簧、永磁联轴器。
[0020]涡轮系统置于中套筒17中,中套筒17是一个偏心套筒,厚端加工有一个轴向圆孔,用于放置涡轮与涡轮轴,其上下两端加工出两个斜孔,进水口和出水口,并开出导向倒角,薄端加工有导向孔。
[0021]上套筒18中加工有阶梯孔,用于安装发电线圈、永磁转子与永磁联轴器,对称部位加工有导向孔。
[0022]下套筒17加工有一个盲孔,用于安装涡轮轴轴承,对称部位安装有导向孔。
[0023]涡轮装置通过注水管道的水流速和进水口与出水口的压力差带动涡轮旋转,涡轮轴一侧安装有永磁联轴器主动端。
[0024]永磁转子安装于发电机轴上,发电机轴一端安装有永磁联轴器从动端。
[0025]上套筒材料具有绝缘效果。
[0026]当注水水流通过中套筒17进入进水口 24时,涡轮10由于水流上下压而发生转动,并通过出水口 25排出。当涡轮10转动时,涡轮轴11在轴承3的径向支撑下也随之转动,涡轮轴11 一端的永磁联轴器主动端22也将旋转,通过永磁联轴器从动端21带动发电机轴20旋转,发电机轴20上的永磁转子7将切割磁力线产生电流,电流通过接线端子引出为井下分层注水监测系统提供电力,并为充电电池充电。
[0027]如上所述,对本发明的实施例进行了详细地说明,但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形,这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此,这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种注水井井下发电系统,其特征在于包括:用于连接分层注水管道的上、下接头,发电装置安装于护套中,护套用螺纹连接上、下接头,护套中并联安装有三个套筒,并密封;三个套筒中包括:密封圈、压帽、轴承、发电机线圈、永磁转子、发电机轴、进水口、出水口、涡轮、涡轮轴、卡簧、永磁联轴器;涡轮系统置于中套筒中,中套筒是一个偏心套筒,厚端加工有一个轴向圆孔,用于放置涡轮与涡轮轴,其上下两端加工出两个斜孔,进水口和出水口,并开出导向倒角,薄端加工有导向孔。
2.根据权利要求1所述的一种注水井井下发电系统,其特征在于上套筒中加工有阶梯孔,用于安装发电线圈、永磁转子与永磁联轴器,对称部位加工有导向孔;下套筒加工有一个盲孔,用于安装涡轮轴轴承,对称部位安装有导向孔。
3.根据权利要求1所述的一种注水井井下发电系统,其特征在于;涡轮装置通过注水管道的水流速和进水口与出水口的压力差带动涡轮旋转,涡轮轴一侧安装有永磁联轴器主动端;永磁转子安装于发电机轴上,发电机轴一端安装有永磁联轴器从动端。
4.一种注水井井下发电方法,其特征在于含有以下步骤; 三个套筒通过定位销安装定位并连接,其中,上套筒中通过压帽、轴承将发电机线圈、永磁转子、发电机轴和永磁联轴器从动端固定并用密封圈密封;中套筒中,涡轮安装在涡轮轴上,涡轮轴通过轴承分别固定在上套筒和下套筒中,涡轮轴一端安装有永磁联轴器主动端,涡轮两端孔壁上分别加工有进水口和出水口,涡轮装置利用注水管道的水流和进水口与出水口的压力差带动涡轮旋转,涡轮带动涡轮轴旋转,涡轮轴一端的永磁联轴器主动端带动发电机轴一端的永磁联轴器从动端旋转,永磁联轴器从动端带动永磁转子切割线圈磁力线产生电流,电流通过接线端子引出为井下分层注水监测系统提供电力,并为充电电池充电。
【文档编号】F03B13/02GK104514666SQ201310450050
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】王子建, 曾亚勤, 巨亚锋, 杨海恩, 罗必林, 于九政, 申晓莉, 毕福伟, 曹荣荣 申请人:中国石油天然气股份有限公司
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