專利名稱：鉆井用井下發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
鉆井用井下發(fā)電機屬于地下鉆探裝置的輔助設(shè)備，特別一種自動垂直鉆具的地下電源設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
井下自動測斜和自動糾斜的閉環(huán)鉆進工具工作時需要電源，目前提供這種電源的方式有兩種一種是用可充電電池作為電源；另一種是用渦輪式發(fā)電機發(fā)電。對于第一種供電方式，由于井下閉環(huán)鉆具空間的限制，電池容量有限。又由于電磁閥消耗功率較大，所以井下工作時間往往較短，且成本也較昂貴。國外，多采用第二種供電方式，即井下渦輪式發(fā)電機供電，對泥漿的流量、含沙量及凈化度要求較高，因而設(shè)備復(fù)雜，成本較高。
為了檢驗本實用新型的新穎性，申請人曾進行了專利文獻檢索。結(jié)果表明為解決自動垂直鉆井工具的電源設(shè)施，曾提出了若干技術(shù)方案，如《機地液一體化自動垂直鉆井工具》(專利號00243588.8)，《機液一體化自動垂進鉆井工具》(專利號00243584.6)但均來涉及鉆井用井下發(fā)電機這一技術(shù)措施。因此，可以認為截至目前為止，本實用新型所設(shè)計的技術(shù)方案尚未為公眾所知所用，也沒有類同的專利申請向國家知識產(chǎn)權(quán)局提出申請或被公告。

發(fā)明內(nèi)容
為解決閉環(huán)自動垂直鉆具的地下電源設(shè)備，提出了鉆井用井下發(fā)電機的設(shè)計方案，它能為自動垂直鉆具的測量裝置、電信號處理器和執(zhí)行部件提供足夠容量的穩(wěn)定的直流電源，構(gòu)成一種完整的閉環(huán)的自動垂直鉆探的地下系統(tǒng)。是一種成本較低，使用壽命長，安全可靠的電源設(shè)備。其具體的技術(shù)方案如下——它包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組、定子、外管和內(nèi)管，發(fā)電機轉(zhuǎn)子(5)通過鍵(9)被固定在內(nèi)管(1)的外壁上，發(fā)電機定子(4)經(jīng)外殼(12)被鑲嵌在外管(3)的內(nèi)壁中；內(nèi)管與上部鉆桿相連，下部與鉆頭相連；發(fā)電機的輸出端經(jīng)整流穩(wěn)壓裝置后與測量裝置、電子控制裝置、電磁壓力比例閥以及測深裝備等負載的輸入端相連。
——發(fā)電機上部設(shè)有密封裝置(15)；發(fā)電機全部統(tǒng)組外部設(shè)有環(huán)氧樹脂密封層。
——整流穩(wěn)壓電路板置于設(shè)有環(huán)氧樹脂密封層的整流盒內(nèi)。
——井下發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子分別置于定支座(7)和轉(zhuǎn)子支座(11)上。
——井下發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子上方配有軸承(16)；定子支座和轉(zhuǎn)子支座由壓力軸承(10)連接；兩支座的接觸處設(shè)有密封件(8)。


圖1鉆井用井下發(fā)電機縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖圖2圖1的A-A剖視圖圖3鉆井用井下發(fā)電機與負載連接方框圖圖中各標(biāo)號的定義如下1——內(nèi)管，圓形管，構(gòu)成自動垂直鉆具的心軸，其上部與鉆桿相連，下部與鉆頭相連，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子被固定在它的外壁上。2——井下發(fā)電機，其輸出端與電子控制裝置相連。3——外管，即為普通鉆具所選用的器材，裝在內(nèi)管之外，兩者軸心相重合，它與內(nèi)管構(gòu)成自動垂直鉆具的主體結(jié)構(gòu)；內(nèi)、外管之間為環(huán)形腔體，發(fā)電機，測量、控制及執(zhí)行裝置安裝在其內(nèi)。4——井下發(fā)電機定子，被鑲嵌在外管的內(nèi)壁中。5——井下發(fā)電機轉(zhuǎn)子，它通過鍵被固定在內(nèi)管的外壁上，發(fā)電機位于自動垂直鉆具環(huán)形腔體的上部。6——整流穩(wěn)壓盒，為圓柱形，位于井下發(fā)電機的正下方，內(nèi)裝有整流穩(wěn)壓電路；其輸入端與發(fā)電機的輸出端相連，輸出端經(jīng)0電子控制裝置，分別與測斜儀、測深裝置及電磁壓力比例閥等部件相連。7——發(fā)電機定子下支座，位于發(fā)電機定子的下方。8——發(fā)電機下密封件，位于發(fā)電機轉(zhuǎn)子的下方。9——鍵，系連接件，通過它將轉(zhuǎn)子固定在內(nèi)管上。10——壓力軸承，是定子、轉(zhuǎn)子底座的耦合連接件。11——發(fā)電機轉(zhuǎn)子下支座。12——發(fā)電機外殼，位于定子的外層，將整個發(fā)電機包裝起來。13——測斜儀，裝在發(fā)電機的下方，由三個磁懸浮式加速度計組成，是自動垂直鉆具的主要組件之一，其輸入端與電子控制裝置相連接。14——電磁壓力比例閥，位于自動垂直鉆具的下方，是液壓控制裝置的主要組成部分。15——垂直鉆具上部密封裝置。16——垂直鉆具上軸承。17——電子控制裝置，是發(fā)電機負載，其輸出端分別與測斜儀、測深裝置、電磁壓力比例閥相連。18——測深裝置、也是發(fā)電機的負載之一。
本機工作原理如下鉆具工作時，支撐板支撐于鉆孔孔壁上，鉆桿轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，而定子與鉆具的外管在支撐板的作用下固定不動，則發(fā)電機產(chǎn)生電流。它可為鉆具測斜、糾斜作業(yè)提供電源。停鉆時，鉆桿不轉(zhuǎn)動，則發(fā)電機不發(fā)電。此時，可把鉆具的提起或下放入孔內(nèi)。
具體實施方式
以上所給出的鉆井用井下發(fā)電機結(jié)構(gòu)方案、構(gòu)造示意圖及負載連接方框圖，即為一種優(yōu)化設(shè)計方案。用戶可根據(jù)施工現(xiàn)場的需求，對發(fā)電機的主要部件，如定子、轉(zhuǎn)子等參數(shù)進行具體的設(shè)計。
權(quán)利要求1.一種鉆井用井下發(fā)電機，它包括發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組、定子、外管和內(nèi)管，其特征是井下發(fā)電機配置在地平面之下的外管與內(nèi)管之間的環(huán)狀腔體中；發(fā)電機轉(zhuǎn)子(5)通過鍵(9)被固定在內(nèi)管(1)的外壁上，發(fā)電機定子(4)經(jīng)外殼(12)被鑲嵌在外管(3)的內(nèi)壁中；內(nèi)管與上部鉆桿相接，下部與鉆頭相連；發(fā)電機的輸出端經(jīng)整流穩(wěn)壓裝置后與測斜裝置、電子控制裝置、電磁壓力比例閥以及測深裝置等負載的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井用井下發(fā)電機，其特征是發(fā)電機上部設(shè)有密封裝置(15)；發(fā)電機全部繞組外部設(shè)有環(huán)氧樹脂密封層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井用井下發(fā)電機，其特征是整流穩(wěn)壓電路板置于設(shè)有環(huán)氧樹脂密封層的整流盒內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井用井下發(fā)電機，其特征是井下發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子分別置于定子支座(7)和轉(zhuǎn)子支座(11)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆井用井下發(fā)電機，其特征是井下發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子上方配有軸承(16)；定子支座和轉(zhuǎn)子支座由壓力軸承(10)連接；兩支座的接觸處設(shè)有密封件(8)。
專利摘要鉆井用井下發(fā)電機屬于地下鉆探裝置的輔助設(shè)備，特別涉及一種自動垂直鉆具的地下電源設(shè)施的技術(shù)領(lǐng)域。其方案是井下發(fā)電機配置在地平面之下的外管與內(nèi)管之間的環(huán)狀腔體中；發(fā)電機的轉(zhuǎn)子通過鍵被固定在內(nèi)管的外壁上，定子經(jīng)外殼被鑲嵌在外管的內(nèi)壁中；內(nèi)管與上部鉆桿相連，下部與鉆頭相連；發(fā)電機的輸出端經(jīng)整流穩(wěn)壓裝置輸至電子控制裝置。后者的輸出與測斜儀、測深裝置、電磁壓力比例閥的輸入相連。它能為自動垂直鉆具提供足夠容量的穩(wěn)定的直流電源，使鉆具成為一種完整的閉環(huán)自動垂直鉆探的地下系統(tǒng)，它是一種且成本低，工作壽命長、安全可靠的地下電源設(shè)備。
文檔編號H02K7/00GK2567859SQ02279110
公開日2003年8月20日 申請日期2002年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者姚愛國 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)