一种自发电充电装置的制作方法

本申请涉及石油开采技术领域，特别涉及一种自发电充电装置。

背景技术：

在油田开发生产过程中，通过井下测试仪器对井筒内的温度、压力、流量、动液面、载荷等各类参数信息进行实时采集非常重要，是油井动态分析、生产调整的重要依据。

目前现场普遍使用带电缆的有线测试技术，利用电缆将测试设备放入井中，但是电缆和油套管之间会发生摩擦、作业过程中电缆容易发生卡断等现象，导致测量失效，特别在斜井、水平井中尤为明显，且有线测试存在生产成本高、作业工作量大等问题。

无线测试技术是今年来发展的方向，井下传感器发射和接收信号，利用声波作为传输介质，实现井下测试和控制。但是，井下电源是其关键技术，目前使用井下电池寿命短、续航能力差，是无线测试技术发展的瓶颈。

技术实现要素：

本申请实施例的目的是提供一种自发电充电装置，为井下各类测试、传输装置提供动力来源。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种自发电充电装置是这样实现的：

一种自发电充电装置，包括：发电单元和储电单元；其中，

所述发电单元设置在油井内的油管内壁上，所述发电单元包括齿轮传动模块、发电模块和弹性压柄模块；所述弹性压柄模块包括压柄直杆部、压柄弯折部和压簧，所述压柄直杆部的一端与所述压簧接触，另一端与所述压柄弯折部为一体，所述压柄弯折部与所述压柄直杆部的夹角为锐角；所述压柄弯折部上设置第一齿；所述第一齿与所述齿轮传动模块啮合；在抽油杆向下的冲程中，所述压柄直杆部被所述抽油杆上的凸起弧面推压并摆动，以压缩所述压簧，在抽油杆向上的冲程中，所述压柄直杆部在所述压簧的弹性压力的作用下恢复至原位置；

在所述压柄直杆部摆动时带动所述压柄弯折部做摆动运动；所述压柄弯折部在做摆动运动时通过所述第一齿带动所述齿轮传动模块做旋转运动，所述齿轮传动模块与所述发电模块连接，所述齿轮传动模块做旋转运动时驱动所述发电模块发电；

所述储电单元与所述发电模块连接，用于存储发电模块所发的电。

优选方案中，所述弹性压柄模块还包括压柄支架，所述压柄支架设置在所述油井内的油管内壁上；所述压柄支架用于固定所述压柄直杆部和所述压簧；其中，所述压柄直杆部的指定端与所述压柄支架连接，以使得所述压柄直杆部以所述指定端为支点进行摆动。

优选方案中，所述装置中包括的发电单元和储电单元的数量均为两个；

在所述抽油杆的一侧设置两个所述发电单元和两个所述储电单元；其中，两个所述发电单元和两个所述储电单元沿与所述抽油杆垂直的方向对称设置在所述油井内的油管内壁上，且两个所述发电单元中一个发电单元中弹性压柄模块的压柄弯折部上的第二齿与另一个发电单元中弹性压柄模块的压柄弯折部上的第二齿啮合，以使得在抽油杆向下或向上的冲程中，一个弹性压柄模块中的压柄直杆部被所述抽油杆上的凸起弧面推压并摆动后，通过所述第二齿啮合带动另一个弹性压柄模块摆动。

优选方案中，所述装置中包括的发电单元和储电单元的数量均为四个；

分别在所述抽油杆的两侧对称设置两个所述发电单元和两个所述储电单元；其中，在所述抽油杆的一侧设置的两个所述发电单元和两个所述储电单元沿与所述抽油杆垂直的方向对称设置在所述油井内的油管内壁上，且两个所述发电单元中一个发电单元中弹性压柄模块的压柄弯折部上的第二齿与另一个发电单元中弹性压柄模块的压柄弯折部上的第二齿啮合，以使得在抽油杆向下或向上的冲程中，一个弹性压柄模块中的压柄直杆部被所述抽油杆上的凸起弧面推压并摆动后，通过所述第二齿啮合带动另一个弹性压柄模块摆动。

优选方案中，所述齿轮传动模块包括：第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮；

所述第一齿轮与所述第一齿啮合，用于将所述压柄弯折部的摆动运动转化为旋转运动；

所述第二齿轮同轴设置于所述第一齿轮的一侧，并与所述第三齿轮啮合，用于驱动所述第三齿轮转动；

所述第三齿轮用于驱动所述发电模块发电。

优选方案中，所述发电模块包括：三角齿、三角齿盘、磁钢件、线圈和矽钢片；其中，

所述三角齿与所述第三齿轮同轴连接，随所述第三齿轮转动而转动；

所述三角齿盘与所述三角齿啮合；

所述磁钢件固定设置于所述三角齿盘上；所述线圈固定于所述矽钢片上并与所述磁钢件相对设置，且与所述储电单元连接；当所述三角齿做圆周运动时，带动磁钢件做圆周运动，以使所述线圈切割所述矽钢片与所述磁钢件形成的磁力线发电。

优选方案中，所述矽钢片与所述磁钢件相对设置。

优选方案中，所述第一齿轮的直径、所述第三齿轮的直径均小于所述第二齿轮的直径。

优选方案中，所述装置还包括：密封室和壳体；其中，

所述壳体设置在所述油井内的油管内壁上，所述壳体用于包容所述发电单元、所述储电单元和所述密封室；

所述密封室用于密封所述储电单元、所述发电模块、所述第二齿轮和所述第三齿轮。

优选方案中，所述储电单元包括可反复充放电的电池或电容。

优选方案中，所述抽油杆上包括至少两个凸起弧面。

本申请实施例提供了一种自发电充电装置，在抽油机井生产过程中，随着抽油杆上下往复的周期性运动，通过抽油杆上凸起弧面对所述压柄直杆部的推压作用，使得所述压柄直杆部做摆动运动，在所述压柄直杆部摆动时带动所述压柄弯折部做摆动运动，所述压柄弯折部在做摆动运动时通过所述第一齿带动所述齿轮传动模块做旋转运动，所述齿轮传动模块与所述发电模块连接，所述齿轮传动模块做旋转运动时驱动所述发电模块发电，并将所述发电模块发的电存储于储电单元。如此，可以将抽油杆的上下往复的周期性运动的机械能转化为电能并存储起来，为井下测试、传输仪器提供持续稳定的电源，解决目前井下电池续行能力差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请自发电充电装置实施例的正面结构示意图；

图2是本申请自发电充电装置实施例的侧面结构示意图；

图3是本申请自发电充电装置实施例的横截面示意图；

图4是本申请自发电充电装置实施例中发电模块13的俯视图；

图5是图4的A-A剖面图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种自发电充电装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1是本申请实施例自发电充电装置的正面结构示意图。图2是本申请实施例自发电充电装置的侧面结构示意图。图3是本申请实施例自发电充电装置的横截面示意图。如图1、图2和图3所示，所述自发电充电装置可以包括：发电单元1和储电单元。

所述发电单元1设置在油井内的油管内壁上。

在本实施方式中，所述发电单元1可以包括弹性压柄模块11、齿轮传动模块12和发电模块13。所述弹性压柄模块11可以包括压柄直杆部111、压柄弯折部112和压簧113，所述压柄直杆部111的一端可以与所述压簧113接触，另一端可以与所述压柄弯折部112为一体，所述压柄弯折部112与所述压柄直杆部111的夹角可以为锐角，以使得在抽油杆向下的冲程中，所述压柄直杆部111被所述抽油杆上的凸起弧面推压并摆动，以压缩所述压簧113，在抽油杆向上的冲程中，所述压柄直杆部111又在所述压簧113的弹性压力的作用下恢复至原位置。

在本实施方式中，所述压柄弯折部112上可以设置第一齿。所述第一齿与所述齿轮传动模块12啮合。

在本实施方式中，在所述压柄直杆部111摆动时可以带动所述压柄弯折部112做摆动运动。所述压柄弯折部112在做摆动运动时可以通过所述第一齿带动所述齿轮传动模块12做旋转运动。所述齿轮传动模块12可以与所述发电模块13连接，所述齿轮传动模块12做旋转运动时可以驱动所述发电模块13发电。

在本实施方式中，所述弹性压柄模块11还包括压柄支架114，所述压柄支架114设置在所述油井内的油管内壁上；所述压柄支架114用于固定所述压柄直杆部111和所述压簧113；其中，所述压柄直杆部111的指定端与所述压柄支架114连接，以使得所述压柄直杆部111以所述指定端为支点进行摆动。

在本实施方式中，所述齿轮传动模块12可以包括：第一齿轮121、第二齿轮122和第三齿轮123。所述第一齿轮121可以与所述第一齿啮合，可以用于将所述压柄弯折部112的摆动运动转化为旋转运动。所述第二齿轮122同轴设置于所述第一齿轮121的一侧，并与所述第三齿轮123啮合，可以用于驱动所述第三齿轮123转动。所述第三齿轮123用于驱动所述发电模块13发电。其中，所述第一齿轮121的直径、所述第三齿轮123的直径均可以小于所述第二齿轮122的直径。

所述储电单元与所述发电模块13连接，可以用于存储发电模块13所发的电。

在另一种实施方式中，所述自发电充电装置还可以包括：壳体2和密封室3。其中，所述壳体2设置在所述油井内的油管内壁上，所述壳体2可以用于包容所述发电单元1、所述储电单元和所述密封室3。所述密封室3可以用于密封所述储电单元、所述发电模块13、所述第二齿轮122和所述第三齿轮123，以便将所述储电单元、所述发电模块13、所述第二齿轮122和所述第三齿轮123，与抽油机井内的环境隔离。

在所述实施方式中，在抽油机井生产过程中，随着抽油杆上下往复的周期性运动，通过抽油杆上凸起弧面对所述压柄直杆部111的推压作用，使得所述压柄直杆部111做摆动运动，在所述压柄直杆部111摆动时带动所述压柄弯折部112做摆动运动，所述压柄弯折部112在做摆动运动时通过所述第一齿带动所述齿轮传动模块12做旋转运动，所述齿轮传动模块12与所述发电模块13连接，所述齿轮传动模块12做旋转运动时驱动所述发电模块13发电，并将所述发电模块13发的电存储于储电单元，并且所述储电单元、所述发电模块13、所述第二齿轮122和所述第三齿轮123都被密封在所述密封室3中。如此，可以将抽油杆的上下往复的周期性运动的机械能转化为电能并存储起来，可以补充无缆检测、传输装置的供电电池所消耗的电能，从而延长井下测井装置的工作时间，减少因更换电池所造成的停产及施工费用。

在一种实施方式中，所述发电模块13的俯视图如图3所示，A-A剖面如图4所示，结合图3和图4可知，所述发电模块13可以包括三角齿131、三角齿盘132、磁钢件133、线圈134和矽钢片135。其中，所述三角齿131与所述第三齿轮123同轴连接(参见图2)，可随所述第三齿轮123转动而转动。所述三角齿盘132与所述三角齿131啮合，在所述三角齿131带动下转动。所述磁钢件133固定设置于所述三角齿盘132上，在所述三角齿盘132带动下做圆周运动。所述线圈134固定于所述矽钢片135上并与所述磁钢件133做圆周运动，使得所述线圈134切割所述矽钢片135与所述磁钢件133形成的磁力线发电，然后输送到所述储电单元。

在本实施方式中，所述矽钢片135可以与所述磁钢件133相对设置。

在本实施方式中，所述储电单元可以为电池或电容，可以进行反复充放电，为用电设备提供电能。

在另一种实施方式中，所述自发电充电装置中包括的发电单元1和储电单元的数量均为两个。可以在所述抽油杆的一侧设置两个所述发电单元1和两个所述储电单元。所述发电单元1和储电单元一一对应。其中，两个所述发电单元1和两个所述储电单元沿与所述抽油杆垂直的方向对称设置在所述油井内的油管内壁上，且两个所述发电单元1中一个发电单元中弹性压柄模块11的压柄弯折部112上的第二齿与另一个发电单元中弹性压柄模块的压柄弯折部上的第二齿啮合，以使得在抽油杆向下或向上的冲程中，一个弹性压柄模块11中的压柄直杆部111被所述抽油杆上的凸起弧面推压并摆动后，通过所述第二齿啮合带动另一个弹性压柄模块摆动。如此，在抽油杆向上或向下冲程中，抽油杆的凸起弧面推压任意一个发电单元的弹性压柄模块中的压柄直杆部，均可以通过相啮合的第二齿带动另一个发电单元的弹性压柄模块中的压柄直杆部同步动作，不仅可以使抽油杆的凸起弧面平稳推压并滑过压柄直杆部，还可以在与发电单元对应位置设置相同数量的储电单元，以增加发电充电量。

在另一种实施方式中，所述自发电充电装置中包括的发电单元和储电单元的数量均为四个。可以分别在所述抽油杆的两侧对称设置两个所述发电单元1和两个所述储电单元；其中，在所述抽油杆的一侧设置的两个所述发电单元1和两个所述储电单元沿与所述抽油杆垂直的方向对称设置在所述油井内的油管内壁上，且两个所述发电单元1中一个发电单元中弹性压柄模块11的压柄弯折部112上的第二齿与另一个发电单元中弹性压柄模块的压柄弯折部上的第二齿啮合，以使得在抽油杆向下或向上的冲程中，一个弹性压柄模块11中的压柄直杆部111被所述抽油杆上的凸起弧面推压并摆动后，通过所述第二齿啮合带动另一个弹性压柄模块摆动。如此，在抽油杆向上或向下冲程中，抽油杆的凸起弧面推压抽油杆两侧任意一个发电单元的弹性压柄模块中的压柄直杆部，均可以通过相啮合的第二齿带动与该发电单元同侧的另一个发电单元的弹性压柄模块中的压柄直杆部同步动作，不仅可以使抽油杆的凸起弧面平稳推压并滑过压柄直杆部，还可以在与发电单元对应位置设置相同数量的储电单元，以进一步增加发电充电量。

在另一种实施方式中，所述抽油杆上可以包括至少两个凸起弧面。所述自发电充电装置中可以包括至少两个发电储电组合。其中，一个所述发电储电组合中的发电单元和储电单元的数量均为四个。例如，一个所述发电储电组合的方式可以为图1所示的发电单元和储电单元的组合方式。

可以设置所述至少两个凸起弧面中相邻两个凸起弧面在所述抽油杆上的距离，以及所述至少两个发电储电组合中相邻两个发电储电组合在所述抽油杆上的距离，以使得在所述抽油杆向上或向下冲程中，当所述相邻两个凸起弧面中一个凸起弧面不在推压所述压柄直杆部111时，所述相邻两个凸起弧面中另一个凸起弧面可以推压所述压柄直杆部111。这样，可以将所述抽油杆的上下往复的周期性运动的机械能充分转化为电能并存储起来。

在具体应用时，可以将本申请实施例的自发电充电装置安装在油管内壁上，在抽油机井生产过程中，随着抽油杆上下往复的周期性运动，通过抽油杆上凸起弧面对所述压柄直杆部111的推压作用，使得所述压柄直杆部111做摆动运动，在所述压柄直杆部111摆动时带动所述压柄弯折部112做摆动运动，所述压柄弯折部112在做摆动运动时通过所述第一齿带动所述齿轮传动模块12做旋转运动，切割线圈134和矽钢片135的磁力线发电，然后存储到储电单元中。其中，所述储电单元可以与井下测试仪器、传输装置等无缆用电设备连接，为其提供电能。

本实用新型实施例适用于需要进行无缆测试的机械采油井，为测试仪器、设备提供电能。由于本实用新型实施例解决了带缆有线测试技术和无线测试技术的缺点，具有广泛的应用前景。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施方式可以有各种更改和变化。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。