CN110518826B - 一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节 - Google Patents
一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110518826B CN110518826B CN201910731422.9A CN201910731422A CN110518826B CN 110518826 B CN110518826 B CN 110518826B CN 201910731422 A CN201910731422 A CN 201910731422A CN 110518826 B CN110518826 B CN 110518826B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- seat
- optical axis
- material layer
- shell
- centrifugal force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims description 7
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 title claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/04—Friction generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，包括中空外壳，外壳内部设有固定座、光轴、导电座和电路板，固定座固定设置，导电座与固定座相对设置，且二者相对设置的两面分别设有第一和第二纳米材料层，光轴固定连接固定座，并贯穿导电座，导电座与光轴之间设有绳索，电路板分别连接第一和第二纳米材料层，外壳转动，使导电座在离心力的作用下沿着光轴运动且接触固定座，第一和第二纳米材料层摩擦生电，电路板用于存储电能。本发明的有益效果：与传统的电缆供电及电池供电相比，该供电方式为实时供电，因此降低了钻进工艺复杂程度，提高了效率，利用离心力波动进行发电，无需与井下外界环境接触，可做到完全密封。
Description
技术领域
本发明涉及钻探仪器仪表设备技术领域，尤其涉及一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节。
背景技术
近年来，随着我国工业化、城镇化和农业现代化的加快推进，我国矿产资源供需矛盾日益突出，对矿产资源的需求呈刚性上升态势，而由于浅层矿产资源逐步枯竭，对深部矿产资源的开采已提上日程。对于深部地质勘探开发时，为保证钻孔按照设定轨迹钻进，在钻进过程中一般将仪器安装在近钻头附近，采用仪器实时测量井下参数，待提钻时将井下参数进行回放，井场工作人员便可根据井下数据对钻进工艺进行调整，以保证钻进轨迹按照设定目标进行。
现阶段，对于井下仪器而言供电方式主要有两种，一种是采用电缆对井下仪器进行供电，另一种是在仪器内安装电池进行供电。上述两种供电方式，均会增加钻进工艺复杂程度，影响钻进效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节。
本发明的实施例提供一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，包括中空外壳，所述外壳内部设有固定座、光轴、导电座和电路板，所述固定座固定设置，所述导电座与所述固定座相对设置，且二者相对设置的两面分别设有第一纳米材料层和第二纳米材料层，所述光轴固定连接所述固定座，并贯穿所述导电座，所述导电座与所述光轴之间设有绳索，所述绳索一端连接所述光轴，另一端连接所述导电座，所述电路板分别连接所述第一纳米材料层和所述第二纳米材料层，所述外壳转动，使所述导电座在离心力的作用下沿着所述光轴运动且接触所述固定座，所述第一纳米材料层和所述第二纳米材料层摩擦生电，所述电路板用于存储电能。
进一步地，所述外壳内设有电路座，所述电路座固定设置，所述光轴上端固定连接所述固定座，下端连接所述电路座，所述导电座设置于所述固定座和所述电路座之间，所述电路板固定于所述电路座上。
进一步地，所述固定座和所述导电座均为圆盘形，所述固定座设置于所述导电座的上方，且二者轴线与所述光轴重合，所述第一纳米材料层完全覆盖所述固定座的下表面，所述第二纳米材料层完全覆盖所述导电座上表面。
进一步地，所述外壳为筒体，其两端均设有密封件，所述光轴与所述外壳轴线重合。
进一步地，所述光轴上设有环绕其外壁设置的连接环，所述绳索的一端连接所述连接环且可沿着所述连接环周向滑动。
进一步地，所述导电座的底部设有配重块。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，利用钻杆的离心力波动进行实时发电，与传统的电缆供电及电池供电相比，该供电方式为实时供电，因此降低了钻进工艺复杂程度，提高了效率。利用离心力波动进行发电，无需与井下外界环境接触，可做到完全密封，避免井下流体中的碎石破坏作用。
附图说明
图1是本发明一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节的示意图；
图2是图1中A-A剖面示意图；
图3是图1中B处的局部放大图；
图4是第一纳米材料层和第二纳米材料层接触摩擦的示意图；
图5是第一纳米材料层和第二纳米材料层分离的示意图。
图中：1-外壳、2-固定座、3-导电座、4-光轴、5-电路板、6-电路座、7-公接头、8-上垫片、9-母接头、10-下垫片、11-支撑环、12-螺钉、13-第一纳米材料层、14-第二纳米材料层、15-绳索、16-连接环、17-配重块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，包括中空外壳1。
本实施例中所述外壳1为筒体，所述外壳1上端设有上密封槽，下端设有下密封槽，所述上密封槽处和所述下密封槽处均设有密封件，这里所述上密封槽处的密封件包括公接头7和上垫片8，所述上垫片8置于所述密封槽内，所述公接头7下端插入外壳1上端并与所述外壳1内壁螺纹连接，所述上垫片8被所述公接头7压紧，使所述外壳1上端密封。所述下密封槽处的密封件包括母接头9和下垫片10，所述下垫片10置于所述下密封槽内，所述母接头9上端插入所述外壳1下端并与所述外壳1内壁，所述母接头9压紧所述下垫片10，使所述外壳1下端密封。由于井下流体冲击对发电装置有很强的破坏作用，密封式外壳1可有效保护发电装置，无需与井下外界环境接触，避免井下流体中的碎石破坏作用。
请参考图2和3，所述外壳1内部设有固定座2、光轴4、导电座3和电路板5，所述外壳1内壁设有螺纹，所述固定座2为圆盘，所述固定座2侧壁设有螺纹，通过螺纹旋入所述外壳1内，使所述固定座2固定于所述外壳1内上部，二者轴线重合。所述固定座2底面设有第一纳米材料层13，所述第一纳米材料层13与所述固定座2粘接固定，所述第一纳米材料13层完全覆盖所述固定座2底面。所述固定座2底面的中心设有螺纹盲孔，所述光轴4上端贯穿所述第一纳米材料层13并螺纹连接该螺纹盲孔，且所述光轴4与所述外壳1轴线重合。
请参考图2和3，所述导电座3也为圆盘，所述导电座3设置于所述固定座2的下方，与所述固定座2相对设置，所述导电座3的顶面设有第二纳米材料层14，所述第二纳米材料层14与所述第一纳米材料层13上下相对设置，所述第二纳米材料层14与所述导电座3粘接固定，且所述第二纳米材料层14完全覆盖所述导电座3的顶面。所述光轴4贯穿所述导电座3，所述导电座3与所述光轴4之间设有绳索15，所述绳索15一端连接所述光轴4，另一端连接所述导电座3。本实施例所述绳索15通过连接环16连接所述光轴4，这里连接环16选择铁环，所述连接环16环绕所述光轴外壁焊接固定，所述绳索15的一端连接所述连接环16且可沿着所述连接环16周向滑动。
为了使所述导电座3稳定旋转，在所述导电座3的底部布置配重块17，增加重量。
请参考图2和3，所述外壳1内部还设有电路座6，所述电路座6设置于所述导电座3的下方，所述电路座6侧壁设有螺纹，与所述外壳1内壁螺纹连接。所述电路座6中心设有穿孔，所述光轴4下端贯穿所述穿孔。所述电路座6上部设有支撑环11，所述电路板5置于所述支撑环11上，通过螺钉12将所述电路板5和所述支撑环11贯穿并固定于所述电路座6上。
所述电路板5分别通过导线连接所述第一纳米材料层13和所述第二纳米材料层14，可存储所述第一纳米材料层13和所述第二纳米材料层14摩擦生电产生的电能。
本实施例的一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，通过所述公接头7及所述母接头9与钻杆相连接。
请参考图4，当钻杆静止时，所述导电座3无离心力作用，在重力作用下所述第一纳米材料层13与所述第二纳米材料层14上下相对分离，无法接触；
请参考图5，当钻杆转动时，在离心力作用下所述导电座3上升，使得所述第二纳米材料层14与所述第一纳米材料层13接触并产生摩擦，此时由于两种纳米材料摩擦起电的原因，使得两个摩擦层分别带电，此时两个摩擦层的电量传输到所述电路板5进行存储。由于钻杆在转动过程中受到井底岩石的阻碍作用，导致钻杆无法保持匀速转动，且总是在某个转速值附近波动，即，钻杆的离心力存在波动，因此当离心力反复波动时，此时所述第一纳米材料层13与所述第二纳米材料层14反复摩擦发电，电量不断传输至所述电路板5进行存储。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，其特征在于：包括中空外壳，所述外壳内部设有固定座、光轴、导电座和电路板，所述固定座固定设置于所述外壳上，所述导电座与所述固定座相对设置，且二者相对设置的两面分别设有第一纳米材料层和第二纳米材料层，所述光轴固定连接所述固定座，并贯穿所述导电座，所述导电座与所述光轴之间设有绳索，所述绳索一端连接所述光轴，另一端连接所述导电座，所述电路板分别连接所述第一纳米材料层和所述第二纳米材料层，所述外壳转动，使所述导电座在离心力的作用下沿着所述光轴运动且接触所述固定座，所述第一纳米材料层和所述第二纳米材料层摩擦生电，所述电路板用于存储电能。
2.如权利要求1所述的一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，其特征在于：所述外壳内设有电路座，所述电路座固定设置于所述外壳上，所述光轴上端固定连接所述固定座，下端连接所述电路座，所述导电座设置于所述固定座和所述电路座之间，所述电路板固定于所述电路座上。
3.如权利要求1所述的一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，其特征在于：所述固定座和所述导电座均为圆盘形，所述固定座设置于所述导电座的上方，且二者轴线与所述光轴重合，所述第一纳米材料层完全覆盖所述固定座的下表面，所述第二纳米材料层完全覆盖所述导电座上表面。
4.如权利要求1所述的一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，其特征在于：所述外壳为筒体，其两端均设有密封件，所述光轴与所述外壳轴线重合。
5.如权利要求1所述的一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，其特征在于：所述光轴上设有环绕其外壁设置的连接环，所述绳索的一端连接所述连接环且可沿着所述连接环周向滑动。
6.如权利要求1所述的一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节，其特征在于：所述导电座的底部设有配重块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910731422.9A CN110518826B (zh) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | 一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910731422.9A CN110518826B (zh) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | 一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110518826A CN110518826A (zh) | 2019-11-29 |
| CN110518826B true CN110518826B (zh) | 2021-05-14 |
Family
ID=68624475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910731422.9A Active CN110518826B (zh) | 2019-08-08 | 2019-08-08 | 一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110518826B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11557985B2 (en) | 2020-07-31 | 2023-01-17 | Saudi Arabian Oil Company | Piezoelectric and magnetostrictive energy harvesting with pipe-in-pipe structure |
| US11421513B2 (en) | 2020-07-31 | 2022-08-23 | Saudi Arabian Oil Company | Triboelectric energy harvesting with pipe-in-pipe structure |
| US11480018B2 (en) | 2020-07-31 | 2022-10-25 | Saudi Arabian Oil Company | Self-powered active vibration and rotational speed sensors |
| US11428075B2 (en) | 2020-07-31 | 2022-08-30 | Saudi Arabian Oil Company | System and method of distributed sensing in downhole drilling environments |
| US11639647B2 (en) | 2020-07-31 | 2023-05-02 | Saudi Arabian Oil Company | Self-powered sensors for detecting downhole parameters |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202516182U (zh) * | 2012-05-04 | 2012-11-07 | 贵州大学 | 高楼缓降装置 |
| CN203886492U (zh) * | 2014-05-19 | 2014-10-22 | 罗静 | 新型搅拌结构 |
| CN107431447B (zh) * | 2015-03-31 | 2020-05-19 | 皇家飞利浦有限公司 | 能量生成系统和方法 |
| CN106329983B (zh) * | 2015-06-17 | 2020-03-31 | 北京纳米能源与系统研究所 | 自动转换工作方式的摩擦纳米发电机以及发电方法 |
| CN108691531B (zh) * | 2018-05-09 | 2020-09-04 | 中国地质大学（武汉） | 一种基于电导原理的工具面角传感器 |
| CN109317006A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-12 | 安溪迈速则机械设计有限公司 | 高浊度海水淡化用的药剂罐搅拌器 |
| CN109322652B (zh) * | 2018-12-10 | 2023-09-22 | 中国地质大学（武汉） | 一种基于纳米系统的涡轮钻具转速测量短节 |
-
2019
- 2019-08-08 CN CN201910731422.9A patent/CN110518826B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110518826A (zh) | 2019-11-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110518826B (zh) | 一种基于纳米材料的钻杆离心力发电短节 | |
| CN109322652B (zh) | 一种基于纳米系统的涡轮钻具转速测量短节 | |
| CN201915836U (zh) | 定向钻进系统 | |
| CN103015989B (zh) | 井下连续波泥浆脉冲发生器 | |
| CN102635486B (zh) | 涡轮驱动型井下泥浆发电机 | |
| CN109356541A (zh) | 电动投放短节及投放方法 | |
| CN102758588B (zh) | 同轴式声频物探钻机振动器 | |
| CN201666117U (zh) | 含有线随钻测试总成的新型螺杆钻具 | |
| CN110581669B (zh) | 一种基于纳米材料的钻杆离心振动发电短节 | |
| CN205879259U (zh) | 一种两相流测量装置 | |
| CN112780186A (zh) | 中心通缆钻杆 | |
| CN209398408U (zh) | 一种基于纳米系统的涡轮钻具转速测量短节 | |
| CN110259431B (zh) | 一种基于摩擦纳米发电原理的涡轮钻具扭矩测量传感器 | |
| CN203978350U (zh) | 油管机械定位器 | |
| CN201173114Y (zh) | 采用光通信的无线随钻测斜仪 | |
| CN110607996B (zh) | 一种涡轮钻具井下摩擦纳米发电短节 | |
| CN213087982U (zh) | 一种井下螺杆发电机 | |
| CN206158733U (zh) | 一种适用于井下近钻头无线短传发射的机械装置 | |
| CN218816360U (zh) | 自发电式多维度可变形钻柱振动传感器 | |
| CN210858696U (zh) | 一种基于摩擦纳米发电原理的涡轮钻具扭矩测量传感器 | |
| CN209117883U (zh) | 一种钻井用编码器 | |
| CN203114280U (zh) | 井下连续波泥浆脉冲发生器 | |
| CN214659991U (zh) | 中心通缆钻杆 | |
| CN218847397U (zh) | 自驱动式环节状曲向可变形钻柱振动传感器 | |
| CN105277236B (zh) | 非开挖传感装置和钻杆 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |