专利名称：一种井下涡轮发电机系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及井下发电机领域，特别涉及一种当遇到井下复杂情况时，可以被单独打捞出井眼的涡轮发电机。
背景技术：
井下涡轮发电机简单、输出功率高且不污染环境，其作为井下仪器的供电装置，已普遍应用于随钻测量领域。专利号为200620158603. 5的实用新型专利中公开了一种井下涡轮发电机，所述
涡轮发电机固定在钻铤内壁，由发电机本体、传动涡轮和整流装置三部分组成，所述发电机本体包括定子线圈及转子磁铁。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题由于发电机本体固定在钻铤内壁，当发生卡钻或埋钻等井下复杂情况时，发电机无法从井眼中取出，造成很大的经济损失。
实用新型内容本实用新型为了解决现有技术中存在的不足，提供了一种井下涡轮发电机系统，通过在涡轮发电机上端设置打捞接头，并通过定位护套及锁紧机构将发电机本体固定在钻铤内，当遇到井下复杂情况时，打捞工具通过打捞接头提升涡轮发电机系统，当提升力大于所述锁紧机构的锁紧力时，涡轮发电机系统松动，从而被打捞出井口。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是—种井下涡轮发电机系统，所述涡轮发电机系统包括打捞接头、涡轮发电机、定位护套、锁紧机构及钻铤，所述打捞接头与所述涡轮发电机的上端连接，所述涡轮发电机位于所述钻铤内部，所述涡轮发电机的下端通过所述锁紧机构与所述钻铤固定，所述定位护套设在所述打捞接头与所述涡轮发电机的连接部位，并且位于所述钻铤与所述连接部位之间，所述钻铤与所述定位护套通过锁紧销固定，所述钻铤、所述定位护套及所述打捞接头通过防转销固定。具体地，所述定位护套包括圆柱体和设在所述圆柱体的下表面上并与所述圆柱体同心的圆形凸台；所述钻铤的内孔为不等径结构，所述圆柱体的侧表面与所述钻铤的内壁相贴，所述圆柱体与所述圆形凸台的连接面与所述内孔的直径改变处的平面相贴，所述圆形凸台的侧表面与所述钻铤的内壁相贴。具体地，所述定位护套的内部空腔包括上部空腔和下部空腔，所述上部空腔和所述下部空腔均为圆柱体形状，并且所述上部空腔的直径与所述下部空腔的直径不同，所述内部空腔的截面为T型；所述打捞接头下部的侧壁上设有环形凸起，所述环形凸起的外壁与所述上部空腔的侧壁相贴，并且所述环形凸起卡在所述上部空腔和所述下部空腔的连接处；[0012]所述涡轮发电机的上部位于所述下部空腔内；所述打捞接头的中部为圆台结构，所述圆台结构卡在所述上部空腔的上端开口处。具体地，所述环形凸起上设有销钉孔，所述定位护套上设有与所述销钉孔对应的孔，所述钻铤上设有与所述销钉孔对应的防转销孔，所述防转销穿过所述防转销孔及所述孔固定在所述销钉孔内。具体地，所述锁紧机构包括橡胶套和压盘，所述橡胶套设在所述钻铤的下端开口处，并且位于所述涡轮发电机与所述钻铤之间，所述橡胶套与所述涡轮发电机为过盈配合，所述压盘的压齿插在所述橡胶套与所述钻铤之间，所述压盘的盘面通过螺栓与所述钻铤的下端面连接。具体地，所述橡胶套包括环形基体和凸起块，所述凸起块的一侧与所述环形基体的内壁一体相连，另一侧与所述涡轮发电机下端的外壁贴合，所述环形基体的外壁与所述钻铤下端的内壁贴合。具体地，所述涡轮发电机包括涡轮导流器、涡轮驱动器、发电机本体及整流电路，所述发电机本体包括发电机转子轴、磁耦密封罩、上端转子磁片、下端转子磁片及定子线圈，所述磁耦密封罩罩住所述发电机转子轴的上部，所述上端转子磁片位于所述发电机转子轴上部的圆周上，并且位于所述磁耦密封罩内，所述下端转子磁片位于所述发电机转子轴下部的圆周上，所述定子线圈设在所述下端转子磁片外部，所述涡轮驱动器为中空结构，套在所述磁耦密封罩外，并且所述涡轮驱动器的上半部的直径与下半部的直径不同，所述上半部设有叶片，所述叶片的外径不大于所述下半部的直径，所述下半部内部设有磁片，所述磁片与所述上端转子磁片形成一组磁耦合驱动结构，所述整流电路与所述发电机本体下端连接。所述打捞接头内部设有空腔，所述空腔的开口位于所述打捞接头的下端，所述磁耦密封罩的上部位于所述空腔内，并与所述打捞接头通过螺纹连接，所述涡轮导流器外旋于所述打捞接头的下部。所述涡轮驱动器的上部通过第一 TC轴承与所述磁耦密封罩连接，所述涡轮驱动器的下部通过第二 TC轴承与所述磁耦密封罩连接，所述第一 TC轴承和所述第二 TC轴承均外旋于所述磁耦密封罩，所述第一 TC轴承和所述第二 TC轴承均内旋于所述涡轮驱动器，并且所述第一 TC轴承和所述第二 TC轴承的外环螺纹的旋向与所述叶片的倾角方向一致，所述第一 TC轴承和所述第二 TC轴承的内环螺纹的旋向与所述叶片的倾角方向相反。进一步地，所述涡轮导流器螺纹的旋向与所述涡轮导流器叶片的倾角方向相反。本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是通过在涡轮发电机上端设置打捞接头，并通过定位护套和锁紧机构将发电机本体固定在钻铤内，当遇到井下复杂情况时，打捞工具通过打捞接头提升涡轮发电机系统，当提升力大于所述锁紧机构的锁紧力时，涡轮发电机系统松动，从而被打捞出井口，避免了涡轮发电机被埋井底造成的经济损失。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的井下涡轮发电机系统的整体结构示意图；图2是图I的局部示意图；图3是图I的A-A方向剖面图；图4是本实用新型实施例提供的锁紧机构的轴向示意图；图5是本实用新型实施例提供的涡轮发电机的结构示意图。附图中，各标号所代表的组件列表如下I、打捞接头，2、涡轮发电机，3、定位护套，4、锁紧机构，5、钻铤，6、锁紧销，7、防转销，8、圆柱体，9、圆形凸台，10、环形凸起，11、销钉孔，12、防转销孔，13、橡胶套，14、压盘，15、螺栓，16、发电机本体外壳，17、涡轮导流器，18、涡轮驱动器，19、整流电路，20、发电机转子轴,21、磁稱密封罩,22、上端转子磁片,23、下端转子磁片,24、定子线圈,25、磁片,26、第一 TC轴承，27、第二 TC轴承，28、整流电路外壳，29、凸起块。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。 参见图I，本实用新型实施例提供了一种井下涡轮发电机系统，所述涡轮发电机系统包括打捞接头I、涡轮发电机2、定位护套3、锁紧机构4及钻铤5。所述涡轮发电机系统的最大外径小于上方钻杆内孔的直径。打捞接头I与涡轮发电机2的上端连接，涡轮发电机2位于钻铤5内部，涡轮发电机2的下端通过锁紧机构4与钻铤5固定，定位护套3设在打捞接头I与涡轮发电机2的连接部位，并且位于钻铤5与所述连接部位之间，钻铤5与定位护套3通过锁紧销6固定，钻铤5、定位护套3及打捞接头I通过防转销7固定。参见图2，定位护套3包括圆柱体8和圆形凸台9，圆形凸台9设在圆柱体8的下表面上，圆形凸台9与圆柱体8同心并且直径小于圆柱体8的直径，圆形凸台9与圆柱体8一体相连；参见图1，钻铤5的内孔为不等径结构，上半部孔径大，下半部孔径小，圆柱体8的侧表面与钻铤5的上半部的内壁相贴，圆柱体8与圆形凸台9的连接面卡在钻铤5内孔直径改变处的平面上，圆形凸台9的侧表面与钻铤5的下半部的内壁相贴。参见图2，定位护套3内部中空，定位护套3的内部空腔包括上部空腔和下部空腔，所述上部空腔和所述下部空腔均为圆柱体形状，并且所述上部空腔的直径大于所述下部空腔的直径，所述内部空腔的截面为T型；打捞接头I下部的侧壁上设有环形凸起10，环形凸起10的外壁与所述上部空腔的侧壁相贴，并且环形凸起10卡在所述上部空腔和所述下部空腔的连接处；涡轮发电机2的上部位于所述下部空腔内；打捞接头I的中部为圆台结构，所述圆台结构卡在所述上部空腔的上端开口处。参见图1，环形凸起10上设有销钉孔11，定位护套3上设有与销钉孔11相对应的孔，钻铤5上设有与销钉孔11相对应的防转销孔12，防转销7通过防转销孔12及所述孔，固定在销钉孔11内。本实用新型实施例中，定位护套3与打捞接头I、涡轮发电机2及钻铤5三者之间的装配过程为参见图3，将M8螺钉穿过所述孔及销钉孔11，连接打捞接头I与定位护套3，将定位护套3与打捞接头I及涡轮发电机2 —同推入钻铤5内，推入后用旋转工装杆转动打捞接头1，使钻铤5的防转销孔12对准打捞接头I的销钉孔11，用锁紧销6将打捞接头I与钻铤5锁紧，然后取出M8螺钉，将防转销7旋入防转销孔12，使防转销7穿过所述孔，固定在销钉孔11内。参见图I及图4，锁紧机构包括橡胶套13和压盘14。橡胶套13设在钻铤5的下端开口处，并且卡在涡轮发电机2与钻铤5之间，橡胶套13与涡轮发电机2为过盈配合，压盘14包括圆环形的盘面和压齿，压齿位于盘面的一侧，压盘14的压齿插在橡胶套13与钻铤5之间，压盘14的盘面通过螺栓15与钻铤5的下端面连接，为了方便橡胶套13的安装，橡胶套13包括环形基体和凸起块29，凸起块29的一侧与所述环形基体的内壁一体相连，另一侧与涡轮发电机2下端的外壁咬紧贴合，所述环形基体的外壁与钻铤5下端的内壁咬紧贴合。锁紧机构可以防止水平钻井时由于井下振动引起的涡轮发电机2的轴向移动。锁紧机构4与涡轮发电机2及钻铤5两者的装配过程为 将打捞接头I与涡轮发电机2推入钻铤5，通过定位护套3定位固定后，将橡胶套13从钻铤5的下端插入钻铤5的内孔，由于橡胶套13与涡轮发电机2为过盈配合，橡胶套13卡在涡轮发电机2与钻铤5之间，从橡胶套13的下端推入金属制压盘14，用四个螺栓15从上下左右四个方向分别将压盘14锁死在钻铤5的下端面上，压盘14与橡胶套13之间为锥面接触，压盘23推入后，橡胶套13变形，紧紧抱住涡轮发电机2，防止涡轮发电机2轴向挣脱。本实用新型实施例提供的井下涡轮发电机系统，通过在涡轮发电机上端设置打捞接头，通过定位护套和锁紧机构将发电机本体固定在钻铤内，当遇到井下复杂情况时，打捞工具通过捞住打捞接头的锥台提升涡轮发电机系统，当提升力大于所述锁紧机构的锁紧力时，涡轮发电机系统松动，从而被打捞出井口，避免了涡轮发电机被埋井底造成的经济损失。参见图5，在本实用新型实施例中，涡轮发电机2包括涡轮导流器17、涡轮驱动器18、发电机本体及整流电路19。所述发电机本体包括发电机转子轴20、磁耦密封罩21、上端转子磁片22、下端转子磁片23及定子线圈24 :上端转子磁片22位于发电机转子轴20上端的圆周上，磁耦密封罩21罩在发电机转子轴20的上部，上端转子磁片22位于磁耦密封罩21内，下端转子磁片23位于发电机转子轴20下部的圆周上，定子线圈24设在下端转子磁片23外部，为了保护所述发电机本体的内部结构，所述发电机本体外还设有发电机本体外壳16 ；为了方便涡轮发电机2通过上方钻杆的钻孔，涡轮驱动器18为不等径结构，涡轮驱动器8的上半部为直径较小的空心圆柱体，下半部为直径较大的空心圆柱体，并且上半部和下半部同心，涡轮驱动器8的上部设有螺旋叶片，所述螺旋叶片的直径不大于涡轮驱动器8下半部的直径，涡轮驱动器8下半部的直径与发电机本体的直径相当，涡轮驱动器8套在磁耦密封罩21外，涡轮驱动器8的下半部内部设有磁片25，与上端转子磁片22形成一组磁耦合驱动结构，其中磁片25为主动磁片，上端转子磁片22为从动磁片，涡轮驱动器18的上部通过第一 TC轴承26与磁耦密封罩21连接，涡轮驱动器18的下部通过第二 TC轴承27与磁耦密封罩21连接，第一 TC轴承26和第二 TC轴承27均外旋于磁耦密封罩21，第一TC轴承26和第二 TC轴承27均内旋于涡轮驱动器18，为了防止工作过程中螺纹松脱，第一TC轴承26和第二 TC轴承27的外环螺纹的旋向与所述叶片的倾角方向一致，第一 TC轴承26和第二 TC轴承27的内环螺纹的旋向与所述叶片的倾角方向相反；整流电路19与所述发电机本体下端连接，整流电路19外部设有正路电路外壳28。涡轮导流器17位于涡轮驱动器18的上方。打捞接头I内部设有空腔，所述空腔的开口位于打捞接头I的下端，磁耦密封罩21的上部位于所述空腔内，并与打捞接头I通过螺纹连接，涡轮导流器17外旋于打捞接头I的下部。涡轮导流器17螺纹的旋向与涡轮导流器17叶片的倾角方向相反，从而保证了泥浆冲击涡轮倒流器17的径向分力对其有锁紧作用，防止该导流器在震动条件下松脱。本实用新型实施例提供的涡轮发电机的工作过程为钻井时，泥浆通过涡轮导流器17导流后冲击涡轮驱动器18，使涡轮驱动器18转动，涡轮驱动器18通过磁耦合驱动结构带动发电机转子轴20转动，使得圆周分布于其下部的转子磁片23在定子线圈24内转动，实现定子线圈24切割磁感线发电，定子线圈24切割磁感线产生的三相交流电通过整流电路19整流为直流电压，提供至井下仪器。 本实用新型实施例中定位护套20用耐磨金属材料加工，减少了涡轮驱动器3在定位护套20内高速旋转造成的定位护套20磨损；涡轮导流器17和涡轮驱动器18采用数控整体铣削制造工艺制造，制造完毕后经去油、浸溃、活化工序，表面周期反相电镀稀土铬，镀层厚度O. 03-0. 05mm，提高了整体抗磨蚀性；锁紧机构中的非金属橡胶套13用耐高温氟橡胶整体浇注成型工艺加工，橡胶套邵氏硬度不低于90度，扯断伸长率150-350% ；第一 TC轴承26和第二 TC轴承27是由胎体与碳化钨粉和硬质合金，经烧结融为一体，后经机械加工而成，硬质合金厚度不小于2mm,圆周覆盖率不小于65% ；以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种井下涡轮发电机系统，其特征在于，所述涡轮发电机系统包括打捞接头、涡轮发电机、定位护套、锁紧机构及钻铤，所述打捞接头与所述涡轮发电机的上端连接，所述涡轮发电机位于所述钻铤内部，所述涡轮发电机的下端通过所述锁紧机构与所述钻铤固定，所述定位护套设在所述打捞接头与所述涡轮发电机的连接部位，并且位于所述钻铤与所述连接部位之间，所述钻铤与所述定位护套通过锁紧销固定，所述钻铤、所述定位护套及所述打捞接头通过防转销固定。
2.根据权利要求I所述的井下涡轮发电机系统，其特征在于， 所述定位护套包括圆柱体和设在所述圆柱体的下表面上并与所述圆柱体同心的圆形凸台； 所述钻铤的内孔为不等径结构，所述圆柱体的侧表面与所述钻铤的内壁相贴，所述圆柱体与所述圆形凸台的连接面与所述内孔的直径改变处的平面相贴，所述圆形凸台的侧表面与所述钻铤的内壁相贴。
3.根据权利要求2所述的井下涡轮发电机系统，其特征在于， 所述定位护套的内部空腔包括上部空腔和下部空腔，所述上部空腔和所述下部空腔均为圆柱体形状，并且所述上部空腔的直径与所述下部空腔的直径不同，所述内部空腔的截面为T型； 所述打捞接头下部的侧壁上设有环形凸起，所述环形凸起的外壁与所述上部空腔的侧壁相贴，并且所述环形凸起卡在所述上部空腔和所述下部空腔的连接处； 所述涡轮发电机的上部位于所述下部空腔内； 所述打捞接头的中部为圆台结构，所述圆台结构卡在所述上部空腔的上端开口处。
4.根据权利要求3所述的井下涡轮发电机系统，其特征在于，所述环形凸起上设有销钉孔，所述定位护套上设有与所述销钉孔对应的孔，所述钻铤上设有与所述销钉孔对应的防转销孔，所述防转销穿过所述防转销孔及所述孔固定在所述销钉孔内。
5.根据权利要求I所述的井下涡轮发电机系统，其特征在于，所述锁紧机构包括橡胶套和压盘，所述橡胶套设在所述钻铤的下端开口处，并且位于所述涡轮发电机与所述钻铤之间，所述橡胶套与所述涡轮发电机为过盈配合，所述压盘的压齿插在所述橡胶套与所述钻铤之间，所述压盘的盘面通过螺栓与所述钻铤的下端面连接。
6.根据权利要求5所述的井下涡轮发电机系统，其特征在于，所述橡胶套包括环形基体和凸起块，所述凸起块的一侧与所述环形基体的内壁一体相连，另一侧与所述涡轮发电机下端的外壁贴合，所述环形基体的外壁与所述钻铤下端的内壁贴合。
7.根据权利要求I所述的井下涡轮发电机系统，其特征在于，所述涡轮发电机包括涡轮导流器、涡轮驱动器、发电机本体及整流电路，所述发电机本体包括发电机转子轴、磁耦密封罩、上端转子磁片、下端转子磁片及定子线圈，所述磁耦密封罩罩住所述发电机转子轴的上部，所述上端转子磁片位于所述发电机转子轴上部的圆周上，并且位于所述磁耦密封罩内，所述下端转子磁片位于所述发电机转子轴下部的圆周上，所述定子线圈设在所述下端转子磁片外部，所述涡轮驱动器为中空结构，套在所述磁耦密封罩外，并且所述涡轮驱动器的上半部的直径与下半部的直径不同，所述上半部设有叶片，所述叶片的外径不大于所述下半部的直径，所述下半部内部设有磁片，所述磁片与所述上端转子磁片形成一组磁耦合驱动结构，所述整流电路与所述发电机本体下端连接。
8.根据权利要求7所述的井下涡轮发电机系统，其特征在于，所述打捞接头内部设有空 腔，所述空腔的开口位于所述打捞接头的下端，所述磁耦密封罩的上部位于所述空腔内，并与所述打捞接头通过螺纹连接，所述涡轮导流器外旋于所述打捞接头的下部。
9.根据权利要求7所述的井下涡轮发电机系统，其特征在于，所述涡轮驱动器的上部通过第一 TC轴承与所述磁耦密封罩连接，所述涡轮驱动器的下部通过第二 TC轴承与所述磁耦密封罩连接，所述第一 TC轴承和所述第二 TC轴承均外旋于所述磁耦密封罩，所述第一TC轴承和所述第二 TC轴承均内旋于所述涡轮驱动器，并且所述第一 TC轴承和所述第二 TC轴承的外环螺纹的旋向与所述叶片的倾角方向一致，所述第一 TC轴承和所述第二 TC轴承的内环螺纹的旋向与所述叶片的倾角方向相反。
10.根据权利要求8所述的井下涡轮发电机系统，其特征在于，所述涡轮导流器螺纹的旋向与所述涡轮导流器叶片的倾角方向相反。
专利摘要本实用新型公开了一种井下涡轮发电机系统，属于井下发电机领域。所述井下涡轮发电机系统包括打捞接头、涡轮发电机、定位护套、锁紧机构及钻铤，所述打捞接头与所述涡轮发电机的上端连接，所述涡轮发电机位于所述钻铤内部，所述涡轮发电机的下端通过所述锁紧机构与所述钻铤固定，所述定位护套设在所述打捞接头与所述涡轮发电机的连接部位，并且位于所述钻铤与所述连接部位之间，所述钻铤与所述定位护套通过锁紧销固定，所述钻铤、所述定位护套及所述打捞接头通过防转销固定。本实用新型通过打捞接头提升涡轮发电机系统，当提升力大于所述锁紧机构的锁紧力时，涡轮发电机系统松动，被打捞出井口，避免了发电机被埋造成的经济损失。
文档编号E21B31/00GK202545098SQ201220104360
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者张连成, 李林, 王磊, 魏志刚 申请人: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