CN112855080A - 一种石油钻井用井下振动发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油钻井用井下振动发电系统，包括外筒，所述外筒两端连接有用于封堵的堵头，堵头内侧均连接有限位磁钢，外筒内壁上还连接有轴向的固定架，固定架内壁连接有限位装置，所述固定架外壁上连接有线圈绕组，外筒内还设有动子，动子从限位装置中穿过。外筒安装在钻具内，通过钻具振动使得动子运动切割线圈绕组的磁感线，收集钻具的振动能量为井下仪器供电，不用占用内环空空间，也避免了井下涡轮发电系统的泥浆冲蚀磨损，缩短仪器尺寸，降低测量点与钻头位置的距离。
Description
技术领域
本发明属于地质勘探领域，具体涉及一种石油钻井用井下振动发电系统。
背景技术
在钻井生产中需要测量各类井下参数，同时根据测量的数据进行施工控制。而现有的井下各类测量仪器供电方式主要有电缆供电、锂电池供电、涡轮发电机供电等三种方式。其中电缆供电只能使用于单独数据测量，无法实现施工控制；电池供电受到电池容量限制，使用周期短，环境污染大，占用钻杆内环空体积等问题；涡轮发电机受泥浆冲刷严重，轴承等磨损件多，且同样存在占用钻杆内环空体积等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种石油钻井用井下振动发电系统，以实现不占用钻具内环空、不受钻井液影响的为井下仪器供电。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的，一种石油钻井用井下振动发电系统，包括外筒，所述外筒两端连接有用于封堵的堵头，堵头内侧均连接有限位磁钢，外筒内壁上还连接有轴向的固定架，固定架内壁连接有限位装置，所述固定架外壁上连接有线圈绕组，外筒内还设有动子，动子从限位装置中穿过。
所述限位装置为滚子方补芯，滚子方补芯外壁与固定架内壁相连，动子从滚子方补芯中穿过。
所述动子两端的极性分别与相近的限位磁钢同极性。
所述动子为圆柱形高温钐钴永磁磁钢。
所述线圈绕组的进线和出线均从同一个堵头处引出至外界。
所述外筒为阻磁材料。
所述固定架外壁上开有布线槽，线圈绕组缠绕在布线槽内。
本发明的有益效果在于：1、外筒安装在钻具内，通过钻具振动使得动子运动切割线圈绕组的磁感线，收集钻具的振动能量为井下仪器供电，不用占用内环空空间，也避免了井下涡轮发电系统的泥浆冲蚀磨损，缩短仪器尺寸，降低测量点与钻头位置的距离。
2、通过在外筒两端设置限位磁钢，且限位磁钢与动子接近的一端同极性，来对动子产生斥力，使得动子在规定的范围内来回运动。
附图说明
图1为石油钻井用井下振动发电系统结构示意图；
图中1、堵头；2、限位磁钢；3、固定架；4、滚子方补芯；5、动子；6、绕线圈组；7、外筒。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
具体实施方式
【实施例1】
如图1所示，一种石油钻井用井下振动发电系统，包括外筒7，所述外筒7两端连接有用于封堵的堵头1，堵头1内侧均连接有限位磁钢2，外筒7内壁上还连接有轴向的固定架3，固定架3内壁连接有限位装置，所述固定架3外壁上连接有线圈绕组6，外筒7内还设有动子5，动子5从限位装置中穿过。
外筒7为筒状结构，内部中空用于安放其他部件，两端的开口均连接有堵头1，用于封堵两端，隔离外筒7的内外。
外筒7的内壁上连接有固定架3，固定架3的外壁连接在外筒7内壁上，固定架3的内壁上又固定有限位装置，动子5从限位装置中穿过。
堵头1位于外筒7内侧的一面上还都连接有限位磁钢2。
【实施例2】
如图1所示，在实施例1的基础上，所述限位装置为滚子方补芯4，滚子方补芯4外壁与固定架3内壁相连，动子5从滚子方补芯4中穿过。
所述动子5两端的极性分别与相近的限位磁钢2同极性。
所述动子5为圆柱形高温钐钴永磁磁钢。
限位装置为滚子方补芯4，滚子方补芯4的外壁与固定架3内壁相连，动子5从滚子方补芯4的内环中穿过，如图1，动子5可以沿滚子方补芯4上下移动。
滚子方补芯4为现有设备，其中心为多个竖直转动的滚轮形成的通道，动子5从通道内穿过，这样动子5在上下移动时，滚子方补芯4的滚轮随之转动，这样动子5在移动时受到的摩擦力较小，同时多个滚轮形成的通道也限制了动子5的位置，将动子5夹在中间，避免了动子5上下移动时左右晃动。滚子方补芯4还可采用其他轴承，如滚针轴承，可供动子5穿过且动子5与限位装置内壁摩擦小即可。
并且滚子方补芯4有两个，如图1所示，动子5运动到最上端时，动子5下端不从下方的滚子方补芯4中脱离，动子5运动到最下端时，动子5上端不从上方的滚子方补芯4中脱离，这样使用两个滚子方补芯4才能使得动子5左右摆动。
并且动子5两端的极性与相近的限位磁钢2相同图1中，动子5上端的极性与顶端的限位磁钢2极性相同；动子5下端的极性与底端的限位磁钢2极性相同。
所述线圈绕组6的进线和出线均从同一个堵头1处引出至外界。
线圈绕组6的进线端和出线端，均从同一个堵头1处引出至外界，与外界设备线路电连接，形成一个完整的回路，为外界设备供电。
所述外筒7为阻磁材料。整个振动发电系统是安装在整个钻铤壁内，钻铤是金属管制品，其材质为45钢，而振动发电系统内部的动子5是磁钢，长时间使用时磁钢会磁化钻铤，也就是说整个供电系统都受到钻铤的磁干扰，因此必须要使用阻磁材料，避免外部钻铤对振动发电系统产生影响。常用的阻磁材料主要有软铁、硅钢片、波莫合金片、铝合金6061、铜H62、陶瓷阻磁材料等，具体使用的是铜H62。
所述固定架3外壁上开有布线槽，线圈绕组6缠绕在布线槽内。
固定架3的外壁上开有向外筒7轴线，即内部凹陷的绕线槽，用于容纳线圈绕组6，而固定架3的内壁保持平直，没有凹槽。
在使用中，在钻具内开槽，将石油钻井用井下振动发电系统固定在钻具槽内，从堵头1引出的进线和出线与井下仪器电路相连。随着钻具振动，动子5在外筒7内上下移动，这一过程中动子5切割磁感线形成电流，为井下仪器供电，当动子5运动至最高点时，动子5上端与上端的限位磁钢2斥力达到最大，动子5不再向上运动；动子5运动到最低端时，动子5下端与底端的限位磁钢2斥力达到最大，不再向下运动，通过磁排斥力限定了动子5的活动范围。因为安装在钻具内，因此不会占用钻具内的环空空间，从而缩短了仪器尺寸，降低测量点与钻头位置的距离，也不会像井下涡轮发电系统一样被泥浆冲蚀磨损。降低了劳动强度和安全风险，提高功效。
Claims (7)
1.一种石油钻井用井下振动发电系统，其特征在于：包括外筒（7），所述外筒（7）两端连接有用于封堵的堵头（1），堵头（1）内侧均连接有限位磁钢（2），外筒（7）内壁上还连接有轴向的固定架（3），固定架（3）内壁连接有限位装置，所述固定架（3）外壁上连接有线圈绕组（6），外筒（7）内还设有动子（5），动子（5）从限位装置中穿过。
2.根据权利要求1所述的一种石油钻井用井下振动发电系统，其特征在于：所述限位装置为滚子方补芯（4），滚子方补芯（4）外壁与固定架（3）内壁相连，动子（5）从滚子方补芯（4）中穿过。
3.根据权利要求1所述的一种石油钻井用井下振动发电系统，其特征在于：所述动子（5）两端的极性分别与相近的限位磁钢（2）同极性。
4.根据权利要求1或2所述的一种石油钻井用井下振动发电系统，其特征在于：所述动子（5）为圆柱形高温钐钴永磁磁钢。
5.根据权利要求1所述的一种石油钻井用井下振动发电系统，其特征在于：所述线圈绕组（6）的进线和出线均从同一个堵头（1）处引出至外界。
6.根据权利要求1所述的一种石油钻井用井下振动发电系统，其特征在于：所述外筒（7）为阻磁材料。
7.根据权利要求1所述的一种石油钻井用井下振动发电系统，其特征在于：所述固定架（3）外壁上开有布线槽，线圈绕组（6）缠绕在布线槽内。
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