一种井下大功率发电机结构的制作方法

1.本技术涉及但不限于井下仪器领域，特别是一种井下大功率发电机结构。


背景技术：

2.在石油、矿山、地质勘探等领域都需要使用随钻测量或非随钻测量钻井仪器，这些仪器在中使用中都需要稳定、持续时间长、功率大的电源，而这样的电源设备在钻井仪器中需要耐受高温、高压、高振动的环境。目前，为石油、矿山、地质勘探等领域的随钻测量或非随钻测量钻井仪器的供电方式一般采用高性能锂电池供电或者有线传输供电。
3.锂电池供电是将多节锂电池串接后装入钛合金外壳中，通过电插头与电路相连，为钻井仪器以及电路供电；但是，一方面，锂电池可以提供的电量有限，电压也比较低，不能满足大功率发射电路的用电需求，要频繁更换电池组，使仪器功能受到很大的限制；另一方面，锂电池造价比较高，大大提高了仪器的成本。有线传输供电就是把地面供电设备通过一根电缆连接到测量仪器，满足测量仪器的用电需求，测量仪器获得的数据再由这根电缆传输到地面；但有线传输供电方法在旋转钻井和井斜角大于45度的井中使用很困难，因为电缆在钻柱的通道内，当钻柱旋转时，电缆很容易被绞断，另外井斜角大于45度时，仪器靠自身重量下放到井底将很困难。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种井下大功率发电机结构，可利用井下环境自行发电供井下仪器使用，工作可靠。
5.本技术实施例提供了一种井下大功率发电机结构，井下大功率发电机结构包括钻铤外壳和设置在所述钻铤外壳内的母扣端连接器、涡轮导轮装置、发电机本体和电路骨架，所述母扣端连接器、所述涡轮导轮装置、所述发电机本体和所述电路骨架设置与所述钻铤外壳内壁之间设置有供泥浆通过的通道，
6.所述母扣端连接器设置为与上一仪器短节相连；泥浆流经所述涡轮导轮装置并带动所述所述涡轮导轮装置转动，所述涡轮导轮装置与所述发电机本体相连；所述发电机本体与所述电路骨架相连。
7.相比于一些技术，本技术具有以下有益效果：
8.本技术实施例提供的井下大功率发电机结构，利用泥浆驱动涡轮导轮装置转动，进而驱动发电机本体发电，为钻井仪器提供电力，充分利用了钻井过程中产生的泥浆的旋动力，降低了为钻井仪器供电的成本，简化了钻井仪器的供电模块的结构复杂性。该井下大功率发电机结构简单、安全可靠，供电完全可以满足通常仪器的用电要求，提高了对钻井仪器的供电稳定性。
9.本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。
附图说明
10.附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
11.图1为本技术实施例中所述的井下大功率发电机结构的示意图；
12.图2为图1中c部结构的放大图；
13.图3为图1中d部结构的放大图；
14.图4为图1中a
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a剖视图；
15.图5为图1中b
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b剖视图；
16.图6为本技术实施例中所述的发电机本体的结构示意图。
17.图示说明：
[0018]1‑
母扣端连接器，2
‑
涡轮导轮装置，3
‑
发电机本体，31
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发电机母头，32
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端面长堵头，33
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转子，34
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定子，35
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发电机外壳，36
‑
端面短堵头，37
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斜孔过线顶盖，371
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过线孔，38
‑
过线杆，381
‑
第一端，382
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第二端，39
‑
耦合器装配体，4
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电路骨架，5
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钻铤外壳，51
‑
通道，6
‑
导流锁紧环，7
‑
定位件。
具体实施方式
[0019]
为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0020]
本技术实施例提供了一种井下大功率发电机结构，如图1至图6所示，井下大功率发电机结构包括钻铤外壳5和设置在钻铤外壳5内的母扣端连接器1、涡轮导轮装置2、发电机本体3和电路骨架4，母扣端连接器1、涡轮导轮装置2、发电机本体3和电路骨架4设置与钻铤外壳5内壁之间设置有供泥浆通过的通道51，母扣端连接器1设置为与上一仪器短节相连；泥浆流经涡轮导轮装置2并带动涡轮导轮装置2转动，涡轮导轮装置2与发电机本体3相连；发电机本体3与电路骨架4相连。
[0021]
井下大功率发电机结构，串联安装在井下仪器串中，随其他钻井仪器一同下入井中。循环泥浆流经发电机结构，涡轮导轮装置2在泥浆的冲刷下转动，进而涡轮导轮装置2驱动发电机本体3发电，电路骨架4将发电机本体3产生的交流电转化为直流电。
[0022]
钻铤外壳5的两端(设置有螺纹)分别与上下两端的仪器短节相连，其中，母扣端连接器1安装在钻铤外壳5的一端，与钻铤外壳5的端部一起与上一仪器短节(例如：随钻推靠坐封模块)相连。钻铤外壳5对内部的母扣端连接器1、涡轮导轮装置2、发电机本体3和电路骨架4可起到良好的保护作用。
[0023]
在一示例性实施例中，如图6所示，发电机本体3包括发电机母头31、端面长堵头32、转子33、定子34、发电机外壳35和端面短堵头36，发电机外壳35为两端开口的空心圆柱结构，发电机外壳35的两端分别安装有端面长堵头32和端面短堵头36；转子33和定子34安装在发电机外壳35中；端面长堵头32的末端上安装有发电机母头31，涡轮导轮装置2带动转子33转动，转子33与定子34相对转动产生交流电。
[0024]
发电机母头31内设置有7芯母头，7芯母头为标准件，起接插线作用。发电机外壳35作为主体结构，内部安装有可相对转动的转子33和定子34(定子34固定不动)，发电机外壳
35两端分别安装端面长堵头32和端面短堵头36(端面长堵头32设置在靠近母扣端连接器1的一端)，涡轮导轮装置2在泥浆的冲刷下，带动转子33相对定子34转动，转子33相对定子34通过磁力耦合和周向相对转动产生电能并通过发电机定子34导线输出产生交流电。
[0025]
在一示例性实施例中，如图1、图2、图3和图6所示，定子34套设在转子33外侧，转子33的两端分别从定子34的两端伸出，且转子33的两端通过轴承与发电机外壳35可转动地连接。
[0026]
定子34为带有中空通道的空心圆柱结构，转子33安装在中空通道内且转子33与定子34不接触，转子33的长度大于定子34的长度使转子33的两端分别从定子34的两端伸出，转子33伸出的两端通过轴承与发电机外壳35可转动地连接。应当注意的是，轴承安装在转子33的两端，此处的“两端”并非仅指转子33紧靠端面的部分，轴承还可安装在距离转子33端面一定距离的位置处。
[0027]
在一示例性实施例中，如图2所示，还包括斜孔过线顶盖37，斜孔过线顶盖37安装在端面短堵头36上。转子33内设置有安装通孔(中空通道)，安装通孔内设置有过线杆38。过线杆38与安装通孔之间设置有间隙，过线杆38的两端分别从转子33的两端伸出，过线杆38的第一端381与斜孔过线顶盖37相连，过线杆38的第二端382安装在发电机母头31中。
[0028]
转子33也为带有中空通道的空心圆柱结构，过线杆38安装在中空道通内且过线杆38与转子33不接触，过线杆38固定不动(不随转子33转动)，过线杆38可用于7芯母头导线的穿过，避免转子33转动对导线造成影响。过线杆38的第一端381安装在斜孔过线顶盖37上，第二端382形成凸出部，直接安装在发电机母头31中。
[0029]
在一示例性实施例中，如图2所示，斜孔过线顶盖37上设置有过线孔371，导线穿过过线孔371，导线的两端分别与定子34和端面短堵头36相连。导线的数量可以设置为三根。
[0030]
导线连接定子34和端面短堵头36，将产生的电流传导至端面短堵头36处，端面短堵头36与电路骨架4相连，电路骨架4将发电机本体3产生的交流电转化为直流电。端面短堵头36安装在发电机外壳35的一端，连接发电机外壳35和电路骨架4，并在轴向方向固定斜孔过线顶盖37及发电机定子34。
[0031]
在一示例性实施例中，如图3和图6所示，井下大功率发电机结构还包括耦合器装配体39，耦合器装配体39套设在端面长堵头32外侧，涡轮导轮装置2带动耦合器装配体39转动，耦合器装配体39通过磁力带动转子33转动。
[0032]
端面长堵头32和发电机母头31共同对耦合器装配体39进行轴向限位，避免耦合器装配体39在涡轮导轮装置2的带动下沿轴向移动。端面长堵头32与钻铤外壳5连接并在轴向方向固定钻铤外壳5内的发电机定子34。发电机转子33在耦合器装配体39带动下转动，发电机转子33与发电机定子34通过磁力耦合和周向相对转动产生电能并通过发电机定子34的三根导线输出产生交流电。
[0033]
在一示例性实施例中，如图5所示，电路骨架4上设置有限位槽，钻铤外壳5上对应设置有定位孔，定位件7穿过定位孔安装入限位槽中。
[0034]
设置限位槽和定位件7(例如：锁紧堵头)，可对电路骨架4进行轴向及周向限位，避免电路骨架4的移位。电路骨架4可以包括电机骨架及发电机处理电路，其中，电机处理电路将发电机本体3产生的交流电转化为直流电。
[0035]
在实际井下作业过程中，循环泥浆不断冲刷涡轮导轮装置2中的涡轮，涡轮带动耦
合器装配体39转动，在磁力作用下耦合器装配体39带动发电机外壳35内的发电机转子33转动，保证整个大功率发电机工作。由于各相关配件的轴向高速转动会造成整个机械结构在实际井下作业过程中出现剧烈振动而造成不稳定性，该机械结构在作业前紧密连接固定。在保证各部件较高程度同轴前提下，电路骨架4与钻铤外壳5通过锁紧堵头锁紧固定，保证大功率发电机电路骨架4外壳与大功率发电机模块钻铤外壳5之间不会有相对转动，进而保证整个机械结构的稳定性；3个发电机锁紧堵头沿钻铤外壳5圆周均匀分布。
[0036]
在一示例性实施例中，如图4所示，电路骨架4远离发电机本体3的端部，与钻铤外壳5之间的环形通道内设置有导流锁紧环6。
[0037]
设置导流锁紧环6可提高电路骨架4与钻铤外壳5、发电机本体3等的同轴度。同时，导流锁紧环6上设置有供泥浆通过的轴向孔。
[0038]
对于整个机械结构的固定，除锁紧堵头锁紧固定外，电路骨架4端部连接导流锁紧环6：一方面用于固定发电机外壳35与钻铤外壳5，保证整个机械结构具有较高的同轴度；在轴向锁死，进而保证发电机外壳35与钻铤外壳5在井下实际作业时不会有沿轴向方向相对移动。另一方面循环泥浆可以流过导流锁紧环6的轴向孔，保证泥浆的正常循环流动。
[0039]
在本技术中的描述中，需要说明的是，“上”、“下”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0040]
在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“相连”、“装配”、“安装”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0041]
本技术描述的实施例是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本技术所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。
[0042]
本技术包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本技术已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的技术方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它技术方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的技术方案。因此，应当理解，在本技术中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。