CN110863777A - 一种基于涡轮发电的井下微波发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于涡轮发电的井下微波发生装置，包括上接头、定位销钉、上轴承支撑座、上隔离套、圆螺母、发电机转子组件、发电机定子组件、下隔离套、涡轮定子、涡轮转子、整流器、下轴承支撑座、环形接头、下外壳、接线管和磁控管冷却套，所述上接头通过螺纹与涡轮发电机外壳的上端相连接，所述上轴承支撑座通过定位销钉固定连接在上接头上，所述磁控管冷却套设置在磁控管的外围，且磁控管冷却套与环形接头相连接，所述磁控管的末端通过法兰盘与波导相连接，且磁控管与波导的连接处设置有波导冷却套。该基于涡轮发电的井下微波发生装置采用一级涡轮带动双发电机的结构形式，供电稳定、适应转数高，能够在井下稳定高效地产生微波。
Description
技术领域
本发明涉及石油与地热钻井技术领域，具体为一种基于涡轮发电的井下微波发生装置。
背景技术
钻井是石油勘探和油田开发的重要环节，破岩技术是钻井工程的核心内容，提高钻井破岩效率能够经济高效地开发油气藏。微波破岩是一种新型破岩技术，该技术通过微波电磁场以波的形式将能量传递给岩石，使岩体在水分蒸发、内部分解以及膨胀作用下发生损伤。微波由于具有无需介质传递能量、升温速度快、穿透性强、过程易于控制等优点，可以作为一种很好的辅助破岩手段。现在市面上出现了各种各样的用于井下的微波发生装置，但现在市面上的用于井下的微波发生装置不能稳定有效地产生微波，不能够更好的对磁控管和波导进行冷却鉴于以上现有技术中存在的缺陷，有必要将其进一步改进，使其更具备实用性，才能符合实际使用情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于涡轮发电的井下微波发生装置，以解决上述背景技术中提出问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于涡轮发电的井下微波发生装置，包括上接头、定位销钉、上轴承支撑座、上隔离套、圆螺母、发电机转子组件、发电机定子组件、下隔离套、涡轮定子、涡轮转子、整流器、下轴承支撑座、环形接头、下外壳、接线管、磁控管、磁控管冷却套、法兰盘、波导和波导冷却套，其特征在于：所述上接头通过螺纹与涡轮发电机外壳的上端相连接，所述上轴承支撑座通过定位销钉固定连接在上接头上，所述涡轮发电机外壳中间通过多列推力球轴承与发电机主轴相连接，所述电机主轴的一端外侧设置有上隔离套，所述涡轮定子和涡轮转子设置在发电机主轴的一侧，两组配套的所述发电机转子组件和发电机定子组件分布在涡轮定子与涡轮转子的两侧，并分别通过圆螺母与发电机主轴的轴肩进行定位，所述上隔离套和下隔离套通过销钉定位安装在主轴两侧的发电机定子组件上，所述下轴承支撑座连接在发电机主轴的末端，且下轴承支撑座与整流器连接为一个整体，所述环形接头通过螺纹分别与涡轮发电机外壳和下外壳连接，所述整流器上连接有接线管，且接线管的末端连接有磁控管，所述磁控管冷却套设置在磁控管的外围，且磁控管冷却套与环形接头相连接，所述磁控管的末端通过法兰盘与波导相连接，且磁控管与波导的连接处设置有波导冷却套。
优选的，所述上隔离套、发电机转子组件、发电机定子组件、下隔离套、涡轮定子、涡轮转子均设置有两个，且2组配套的发电机转子组件和发电机定子组件分布在涡轮转子与涡轮定子的两侧，构成双发电机结构。
优选的，所述上隔离套前端有两处O型密封圈，两侧发电机均采用机械硬密封。
优选的，所述电机转子组件包括挡板、转子和磁钢，所述挡板的下方设置有转子，所述转子的一侧设置有磁钢。
优选的，所述所诉整流器和接线管通过O型密封圈进行密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于涡轮发电的井下微波发生装置采用一级涡轮带动双发电机的结构形式，供电稳定、适应转数高，能够在井下稳定高效地产生微波。涡轮密封性能好，能有效阻止钻井液进入发电机线圈，环形接头的均匀开槽和圆形密闭空腔的设计能减小钻井液的流动阻力以及钻井液对密闭空腔的冲蚀，再配合其与法兰盘的连接，给微波发生装置的核心磁控管创造了一个良好的密闭空间。安装在密闭空腔后端的磁控管冷却套和波导冷却套，实现了对钻井液的充分利用，可有效对磁控管和波导进行冷却。
附图说明
图1是本发明所述基于涡轮发电的井下微波发生装置的整体结构示意图；
图2是本发明所述基于涡轮发电的井下微波发生装置的涡轮发电机部分结构示意图；
图3是本发明所述基于涡轮发电的井下微波发生装置的发电机钻子组件结构示意。
图中：1、上接头，2、涡轮发电机外壳，3、定位销钉，4、上轴承支撑座，5、多列推力球轴承，6、上隔离套，7、圆螺母，8、发电机转子组件，9、发电机定子组件，10、发电机主轴，11、下隔离套，12、涡轮定子，13、涡轮转子，14、整流器，15、下轴承支撑座，16、环形接头，17、下外壳，18、接线管，19、磁控管，20、磁控管冷却套，21、法兰盘，22、波导冷却套，23、波导。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于涡轮发电的井下微波发生装置，包括上接头1、涡轮发电机外壳2、定位销钉3、上轴承支撑座4、多列推力球轴承5、上隔离套6、圆螺母7、发电机转子组件8、发电机定子组件9、发电机主轴10、下隔离套11、涡轮定子12、涡轮转子13、整流器14、下轴承支撑座15、环形接头16、下外壳17、接线管18、磁控管19、磁控管冷却套20、法兰盘21、波导冷却套22和波导23，其特征在于：所述上接头1通过螺纹与涡轮发电机外壳2的上端相连接，所述上轴承支撑座4通过定位销钉3固定连接在上接头1上，所述涡轮发电机外壳2中间通过多列推力球轴承5与发电机主轴10相连接，所述多列推力球轴承5的内圈外圈可以进行相对的旋转并通过钻井液来润滑和冷却，所述发电机主轴10的一端外侧设置有上隔离套6，所述涡轮定子12和涡轮转子13设置在发电机主轴10的一侧，两组配套的所述发电机转子组件8和发电机定子组件9分布在涡轮定子12与涡轮转子13的两侧，并分别通过圆螺母7与发电机主轴10的轴肩进行定位，所述上隔离套6和下隔离套11通过销钉与安装在主轴两侧的发电机定子组件9进行周向固定，以此，所述发电机转子组件可利用上下两侧隔离套来避免钻井液进入发电机定子组件9的线圈，所述上轴承支撑座4通过定位销钉3与上接头1连接，下轴承支撑座15与整流器14连接为一个整体，上下两个支撑座可与涡轮发电机外壳2一起顺时针旋转，以此来提高导流通道中钻井液的动能，有利于涡轮发电，该涡轮发电机的具体工作原理是钻井液通过钻井泵注入深井之下时，高速泥浆流通过钻井泵管道上接头1，再经过涡轮定子12的导叶后，会以合适的角度进入涡轮转子13的通道并冲刷转子，钻井液作用在涡轮转子13上产生旋转力矩，并克服作用在涡轮上的旋转阻力矩，推动涡轮及其主轴10高速旋转，固定在主轴10上的发电机转子组件8相对于发电机定子组件9高速运转，在定子线圈中产生感应电动势，此电动势经过整流器14振流、滤波后给磁控管19提供电能。所述下轴承支撑座15连接在发电机主轴10的末端，且下轴承支撑座15与整流器14连接为一个整体，所述环形接头16通过螺纹分别与涡轮发电机外壳2和下外壳17连接，该接头的环形圆柱上开有均匀分布的槽，可以使钻井液顺利通过，所述整流器14上连接有接线管18，且接线管18的末端连接有磁控管19，所述磁控管冷却套20设置在磁控管19的外围，且磁控管冷却套20与环形接头16相连接，所述磁控管19的末端通过法兰盘21与波导23相连接，且磁控管19与波导23的连接处设置有波导冷却套22。
进一步的，所述上隔离套6、发电机转子组件8、发电机定子组件9、下隔离套11、涡轮定子12、涡轮转子13均设置有两个，且2组配套的发电机转子组件8和发电机定子组件9分布在涡轮转子13与涡轮定子12的两侧，构成双发电机结构，钻井液驱动涡轮转子13旋转，涡轮转子13与上下两个发电机转子组件8均与发电机主轴10通过过盈配合连为一个整体，在涡轮转子13的带动下，发电机转子组件8即可在定子线圈中做切割磁感线运动，以此不断的产生电力，同时满足磁控管高额定功率的要求。
进一步的，所述上隔离套6前端有两处O型密封圈，两侧发电机均采用机械硬密封，以此将发电机与涡轮隔开，避免钻井液进入发电机线圈。
进一步的，所述电机转子组件8包括挡板801、转子802和磁钢803，所述挡板801的下方设置有转子802，所述转子802的一侧设置有磁钢803。
进一步的，所述所诉整流器14和接线管18通过O型密封圈进行密封。
进一步的，所述钻井液从上接头1进入，依次经过上轴承支撑座4的环空、上隔离套6、涡轮定子12和涡轮转子13、下隔离套11、下轴承支撑座15、环形接头16，最后通过下外壳17的导流通道进入钻头并喷出。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (5)
1.一种基于涡轮发电的井下微波发生装置，包括上接头(1)、定位销钉(3)、上轴承支撑座(4)、上隔离套(6)、圆螺母(7)、发电机转子组件(8)、发电机定子组件(9)、下隔离套(11)、涡轮定子(12)、涡轮转子(13)、整流器(14)、下轴承支撑座(15)、环形接头(16)、下外壳(17)、接线管(18)和磁控管冷却套(20)，其特征在于：所述上接头(1)通过螺纹与涡轮发电机外壳(2)的上端相连接，所述上轴承支撑座(4)通过定位销钉(3)固定连接在上接头(1)上，所述涡轮发电机外壳(2)中间通过多列推力球轴承(5)与发电机主轴(10)相连接，所述电机主轴(10)的一端外侧设置有上隔离套(6)，所述涡轮定子(12)和涡轮转子(13)设置在发电机主轴(10)的一侧，两组配套的所述发电机转子组件(8)和发电机定子组件(9)分布在涡轮定子(12)与涡轮转子(13)的两侧，并分别通过圆螺母(7)与发电机主轴(10)的轴肩进行定位，所述上隔离套(6)和下隔离套(11)通过销钉定位安装在主轴两侧的发电机定子组件(9)上，所述下轴承支撑座(15)连接在发电机主轴(10)的末端，且下轴承支撑座(15)与整流器(14)连接为一个整体，所述环形接头(16)通过螺纹分别与涡轮发电机外壳(2)和下外壳(17)连接，所述整流器(14)上连接有接线管(18)，且接线管(18)的末端连接有磁控管(19)，所述磁控管冷却套(20)设置在磁控管(19)的外围，且磁控管冷却套(20)与环形接头(16)相连接，所述磁控管(19)的末端通过法兰盘(21)与波导(23)相连接，且磁控管(19)与波导(23)的连接处设置有波导冷却套(22)。
2.根据权利要求1所述的一种基于涡轮发电的井下微波发生装置，其特征在于：所述上隔离套(6)、发电机转子组件(8)、发电机定子组件(9)、下隔离套(11)、涡轮定子(12)、涡轮转子(13)均设置有两个，且2组配套的发电机转子组件(8)和发电机定子组件(9)分布在涡轮转子(13)与涡轮定子(12)的两侧，构成双发电机结构。
3.根据权利要求1所述的一种基于涡轮发电的井下微波发生装置，其特征在于：所述上隔离套(6)前端有两处O型密封圈，两侧发电机均采用机械硬密封。
4.根据权利要求1所述的一种基于涡轮发电的井下微波发生装置，其特征在于：所述电机转子组件(8)包括挡板(801)、转子(802)和磁钢(803)，所述挡板(801)的下方设置有转子(802)，所述转子(802)的一侧设置有磁钢(803)。
5.根据权利要求1所述的一种基于涡轮发电的井下微波发生装置，其特征在于：所述所诉整流器(14)和接线管(18)通过O型密封圈进行密封。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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