CN205117598U - 天然气及石油生产井井下流体驱动发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，包括由转子和定子构成的发电机本体，以及与转子连接的转轴，还包括与转轴连接的转动叶片，转动叶片被配置成在流体冲击方向上发生弯曲以降低转动叶片与流体接触面积的形式。本实用新型能够在天然气或石油生产井中提供持续的电流，避免了频繁更换供电设备导致的成本上升。将转动叶片配置成在流体冲击方向上发生弯曲以降低转动叶片与流体接触面积的形式。在天然气或石油的流速过大时，转动叶片在流动冲击方向上发生弯曲，降低转动叶片与流体接触面积，从而减小转动叶片所受载荷，避免转动叶片承受过大的载荷而断裂。

Description

天然气及石油生产井井下流体驱动发电机

技术领域

本实用新型涉及天然气及石油生产井用设备，尤其涉及一种天然气及石油生产井井下供电装置。

背景技术

在天然气及石油生产井的生产过程中，为了对井下情况进行监控，需要在井下布置多种监测设备。当前，井下监测设备的供电方式一般为电池供电和有线传输供电两种。

电池供电是将电池装入保护外壳中，通过供电接头与监测设备连接，为监测设备供电。但是电池电量有限，为保障监测设备正常工作，需要频繁更换电池。然而更换井下设备，不但操作难度大，而且涉及到石油、天然气生产的暂停，导致其成本非常高。

有线传输供电是利用铠装电缆将地面供电设备与井下监测设备连接，从而为井下监测设备供电。有线传输供电的问题在于，产气产油井深度大，通常在1000米以上，铠装电缆将承受很大的拉力，且井下情况恶劣，导致铠装电缆极易破损断裂，寿命短。

因此，天然气及石油生产井中，急需一种可持续供电，且寿命长的供电设备。

实用新型内容

本实用新型的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种可持续供电，且使用寿命长的天然气及石油生产井井下流体驱动发电机。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，包括由转子和定子构成的发电机本体，以及与转子连接的转轴，还包括与转轴连接的转动叶片，转动叶片被配置成在流体冲击方向上发生弯曲以降低转动叶片与流体接触面积的形式。

本实用新型在工作时被固定于井道中，井道中流过的天然气或石油推动转动叶片，转动叶片通过转轴带动转子旋转，从而通过转子和定子的相对转动产生电流。在天然气及石油生产井处于生产状态时，井道中会有持续的天然气或石油通过，从而驱动本实用新型提供持续的电流，避免了频繁更换供电设备导致的成本上升。

在工作过程中，转动叶片受天然气或石油冲击。由于生产井中天然气或石油的流速波动大，过大的流速将使转动叶片承受过大的载荷，最终导致转动叶片断裂。为避免转动叶片断裂，将转动叶片配置成在流体冲击方向上发生弯曲以降低转动叶片与流体接触面积的形式。在天然气或石油的流速过大时，转动叶片在流动冲击方向上发生弯曲，降低转动叶片与流体接触面积，从而减小转动叶片所受载荷，避免转动叶片承受过大的载荷而断裂。

另外，转动叶片能够在流体冲击方向上发生弯曲，如此避免了转动叶片表面积垢，从而长时间保持转动叶片的工作性能。

进一步的，所述转动叶片整体由橡胶构成。

橡胶具备较好的弯曲性能，在天然气或石油流速过大时，由橡胶构成的转动叶片能够在流动冲击方向上发生弯曲，从而降低转动叶片与流体接触面积，减小转动叶片所受载荷，避免转动叶片断裂。

进一步的，在所述转轴的径向方向上，所述转动叶片由第一金属段和第一橡胶段相互连接构成，第一金属段与所述转轴连接。

在天然气或石油流速过大时，第一橡胶段发生弯曲，从而降低转动叶片与流体接触面积，减小转动叶片所受载荷，避免转动叶片断裂。

进一步的，在所述转轴的径向方向上，所述转动叶片由第二金属段和第二橡胶段相互连接构成，第二橡胶段与所述转轴连接。

在天然气或石油冲击转动叶片时，转动叶片远离转轴的一端会承受较大的力矩，导致此处容易被破坏。为此，将转动叶片分为第二金属段和第二橡胶段，由第二橡胶段与转轴连接，转动叶片远离转轴的一端为第二金属段。第二金属段的强度更大，可承受更大的力矩；第二橡胶段虽然强度较低，但由于靠近转轴，其承受力矩也较小。如此可避免转动叶片远离转轴的一端由橡胶构成时，该端部容易被破坏的问题，进一步提高了本实用新型的使用寿命。

在天然气或石油流速过大时，第二橡胶段发生弯曲，从而降低转动叶片与流体接触面积，减小转动叶片所受载荷。

进一步的，所述橡胶为耐磨橡胶。

进一步的，所述第一橡胶段由耐磨橡胶构成。

进一步的，所述第二橡胶段由耐磨橡胶构成。

选用耐磨橡胶，提高转动叶片抗表面磨损的能力，进一步提高本实用新型的使用寿命。

进一步的，所述转动叶片由活动连接的第一段和第二段构成，第二段为水平设置的板件，第二段与转轴连接，第一段通过转动轴与第二段连接；所述转动叶片还包括设置在转动轴上的扭簧。

进一步的，所述转动叶片由活动连接的第一段和第二段构成，第二段为水平设置的板件，第二段与转轴连接，第一段通过转动轴与第二段连接；所述转动叶片还包括一端与转轴连接，另一端与第一段连接的弹簧

综上所述，本实用新型的优点和有益效果在于：

1．本实用新型能够在天然气或石油生产井中提供持续的电流，避免了频繁更换供电设备导致的成本上升。

2．将转动叶片配置成在流体冲击方向上发生弯曲以降低转动叶片与流体接触面积的形式。在天然气或石油的流速过大时，转动叶片在流动冲击方向上发生弯曲，降低转动叶片与流体接触面积，从而减小转动叶片所受载荷，避免转动叶片承受过大的载荷而断裂。

3．转动叶片能够在流体冲击方向上发生弯曲，如此避免了转动叶片表面积垢，从而长时间保持转动叶片的工作性能。

4．转动叶片分为第二金属段和第二橡胶段，由第二橡胶段与转轴连接，避免转动叶片远离转轴的一端由橡胶构成时，该端部容易被破坏的问题，进一步提高了本实用新型的使用寿命。

5．选用耐磨橡胶，提高转动叶片抗表面磨损的能力，进一步提高本实用新型的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例，下面将对描述本实用新型实施例中所需要用到的附图作简单的说明。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据下面的附图，得到其它附图。

图1为本实用新型的工作状态图A；

图2为本实用新型的工作状态图B；

图3为转动叶片的结构示意图A；

图4为转动叶片的结构示意图B；

图5为转动叶片的结构示意图C；

图6为转动叶片的结构示意图D；

其中，附图标记对应的零部件名称如下：

1-发电机本体，2-转轴，3-转动叶片，301-第一金属段，302-第一橡胶段，303-第二金属段，304-第二橡胶段，305-第一段，306-第二段，307-转动轴，308-弹簧。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型，下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本实用新型实施例中的一部分，而不是全部。基于本实用新型记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本实用新型保护的范围内。

实施例1：

如图1所示，天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，包括由转子和定子构成的发电机本体1，以及与转子连接的转轴2，还包括与转轴2连接的转动叶片3，转动叶片3被配置成在流体冲击方向上发生弯曲以降低转动叶片3与流体接触面积的形式。

本发电机在工作时被固定于井道中，井道中流过的天然气或石油推动转动叶片3，转动叶片3通过转轴2带动转子旋转，从而通过转子和定子的相对转动产生电流。在天然气及石油生产井处于生产状态时，井道中会有持续的天然气或石油通过，从而驱动本发电机提供持续的电流，避免了频繁更换供电设备导致的成本上升。

在工作过程中，转动叶片3受天然气或石油冲击。由于生产井中天然气或石油的流速波动大，过大的流速将使转动叶片3承受过大的载荷，最终导致转动叶片3断裂。

为此，将转动叶片3配置成在流体冲击方向上发生弯曲以降低转动叶片3与流体接触面积的形式。如图2所示，在天然气或石油的流速过大时，转动叶片3在流动冲击方向上发生弯曲，降低转动叶片3与流体接触面积，从而减小转动叶片3所受载荷，避免转动叶片3承受过大的载荷而断裂。

转动叶片3能够在流体冲击方向上发生弯曲，如此避免了转动叶片3表面积垢，从而长时间保持转动叶片3的工作性能。

转动叶片3的弯曲，通过对转动叶片3的材料或结构的配置实现。

下面通过具体示例对转动叶片3的配置形式进行具体说明。需要明确的是，转动叶片3的配置形式不限于以下几种，任何通过流体冲击实现转动叶片3弯曲的结构均能够用于本实用新型。

1．如图3所示所述转动叶片3整体由橡胶构成。

橡胶具备较好的弯曲性能，在天然气或石油流速过大时，由橡胶构成的转动叶片3能够在流动冲击方向上发生弯曲，从而降低转动叶片与流体接触面积，减小转动叶片所受载荷，避免转动叶片断裂。

2．如图4所示，在转轴2的径向方向上，转动叶片3由第一金属段301和第一橡胶段302相互连接构成，第一金属段301与转轴2连接。

在天然气或石油流速过大时，第一橡胶段302发生弯曲，从而降低转动叶片3与流体接触面积，减小转动叶片3所受载荷，避免转动叶片断裂。

3．如图5所示，在转轴2的径向方向上，转动叶片3由第二金属段303和第二橡胶段304相互连接构成，第二橡胶段304与转轴2连接。

在天然气或石油冲击转动叶片时，转动叶片3远离转轴2的一端会承受较大的力矩，导致此处容易被破坏。为此，将转动叶片分3为第二金属段303和第二橡胶段304，由第二橡胶段304与转轴2连接，转动叶片3远离转轴的一端为第二金属段303。第二金属段303的强度更大，可承受更大的力矩；第二橡胶段304虽然强度较低，但由于靠近转轴2，其承受力矩也较小。如此可避免转动叶片3远离转轴的一端由橡胶构成时，该端部容易被破坏的问题，进一步提高了本实用新型的使用寿命。

4．除了对转动叶片3的材料限定以实现转动叶片3的弯曲外，还可以通过对转动叶片的结构进行改进实现上述功能。

如图6所示，在转轴2的径向方向上，转动叶片3由活动连接的第一段305和第二段306构成。第二段306为水平设置的板件，第二段306与转轴2连接。第一段305通过转动轴307与第二段连接，使第一段305能够在竖直方向上摆动。另外还需要设置阻尼部件，在流体冲击力较小时，阻尼部件的使第一段305和第二段306保持在同一水平面上。在流体冲击力过大时，阻尼部件发生变形，第一段305沿流体运动方向运动，转动叶片3发生弯曲；第一段305的运动减小了转动叶片3与流体的接触面积，减小转动叶片3所受载荷，避免转动叶片3承受过大的载荷而断裂。

所述的阻尼部件可以采用多种装置构成，例如设置在转动轴307上的扭簧，或一端与转轴2连接，另一端与第一段305连接的弹簧308。

需要进一步说明的是，为提高转动叶片抗表面磨损能力，在第1个示例中的橡胶为耐磨橡胶，第2个示例中的第一橡胶段302和第3个示例中的第二橡胶段304由耐磨橡胶构成。

所述的耐磨橡胶为丁晴橡胶、三元乙丙橡胶或碳氟橡胶等。

如上所述，便可较好的实现本实用新型。

Claims (9)

1.天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，包括由转子和定子构成的发电机本体（1），以及与转子连接的转轴（2），其特征在于：

还包括与转轴（2）连接的转动叶片（3），转动叶片（3）被配置成在流体冲击方向上发生弯曲以降低转动叶片（3）与流体接触面积的形式。

2.根据权利要求1所述的天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，其特征在于：

所述转动叶片（3）整体由橡胶构成。

3.根据权利要求1所述的天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，其特征在于：

在所述转轴（2）的径向方向上，所述转动叶片（3）由第一金属段（301）和第一橡胶段（302）相互连接构成，第一金属段（301）与所述转轴（2）连接。

4.根据权利要求1所述的天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，其特征在于：

在所述转轴（2）的径向方向上，所述转动叶片（3）由第二金属段（303）和第二橡胶段（304）相互连接构成，第二橡胶段（304）与所述转轴（2）连接。

5.根据权利要求2所述的天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，其特征在于：

所述橡胶为耐磨橡胶。

6.根据权利要求3所述的天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，其特征在于：

所述第一橡胶段（302）由耐磨橡胶构成。

7.根据权利要求4所述的天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，其特征在于：

所述第二橡胶段（304）由耐磨橡胶构成。

8.根据权利要求1所述的天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，其特征在于：

所述转动叶片（3）由活动连接的第一段（305）和第二段（306）构成，第二段（306）为水平设置的板件，第二段（306）与转轴（2）连接，第一段（305）通过转动轴（307）与第二段（306）连接；

所述转动叶片（3）还包括设置在转动轴（307）上的扭簧。

9.根据权利要求1所述的天然气及石油生产井井下流体驱动发电机，其特征在于：

所述转动叶片（3）由活动连接的第一段（305）和第二段（306）构成，第二段（306）为水平设置的板件，第二段（306）与转轴（2）连接，第一段（305）通过转动轴（307）与第二段（306）连接；

所述转动叶片（3）还包括一端与转轴（2）连接，另一端与第一段（305）连接的弹簧（308）。