[发明专利]井下涡轮压电混合式发电装置

说明书

本发明公开一种井下涡轮压电混合式发电装置，包括上引流管、中引流管、下引流管、导流管、压电发电机构和涡轮发电机构，中引流管为锥形管；上引流管出水端与中引流管扩口端流体导通连接，中引流管缩口端与下引流管进水端流体导通连接；导流管下端设置在中引流管内且导流管上端位于中引流管扩口端上方；压电发电机构设置在中引流管内壁上；涡轮发电机构设置在下引流管内；上引流管内径为D₁，下引流管内径为D₂，导流管内径为D₃，D₁＝1.2～2D₂，D2＝1～1.6D₃。本发明将涡轮发电机和压电发电机构联合使用，不仅可以向监测装置提供电源，还可以在涡轮发电机出现故障时持续为监测装置提供电源。

技术领域

本发明涉及钻井井下供电技术领域。具体地说是一种井下涡轮压电混合式发电装置。

背景技术

钻井工程中，进行随钻工程参数测量可以实时监测井下地层压力，并由作业者据此调整钻井液密度和井眼导向，从而提高钻井效率。在随钻工程参数测量时需要对监测装置进行随钻供电，人们采用电池或者井下发电机对监测装置进行供电。然而现有的井下发电机多为涡轮发电机，一旦涡轮出现故障，发电机就会供电减弱或停止供电，这就造成无法对监测装置进行供电，导致施工暂停。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种井下涡轮压电混合式发电装置，将涡轮发电机和压电发电机构联合使用，不仅可以向监测装置提供电源，还可以在涡轮发电机出现故障时持续为监测装置提供电源。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

井下涡轮压电混合式发电装置，包括上引流管、中引流管、下引流管、导流管、压电发电机构和涡轮发电机构，所述中引流管为锥形管；所述上引流管出水端与所述中引流管扩口端流体导通连接，所述中引流管缩口端与所述下引流管进水端流体导通连接；所述导流管下端设置在所述中引流管内且所述导流管上端位于所述中引流管扩口端上方；所述压电发电机构设置在所述中引流管内壁上；所述涡轮发电机构设置在所述下引流管内；所述上引流管内径为D₁，所述下引流管内径为D₂，所述导流管内径为D₃，D₁＝1.2～2D₂，D2＝1～1.6D₃。

上述井下涡轮压电混合式发电装置，所述压电发电机构包括永磁块和压电发电模块，所述压电发电模块包括弹性绝缘材料包裹层、异形压电陶瓷芯体和弹簧；所述永磁块嵌装在所述中引流管内壁上；所述弹簧一端固定安装在所述中引流管内壁上，所述弹簧另一端与所述异形压电陶瓷芯体连接；所述弹性绝缘材料包裹层包裹在所述弹簧和所述异形压电陶瓷芯体上；所述异形压电陶瓷芯体通过导线与稳压单元电连接；当所述异形压电陶瓷芯体通过振动或摆动产生电能时，远离所述弹簧的所述异形压电陶瓷芯体的一端与所述导流管外壁不接触。

上述井下涡轮压电混合式发电装置，所述异形压电陶瓷芯体为螺旋状芯体。

上述井下涡轮压电混合式发电装置，所述导流管通过支撑板和卡板与所述中引流管内壁可拆卸连接。

上述井下涡轮压电混合式发电装置，所述涡轮发电机构包括涡轮、转轴、发电机主体和压电发电辅助机构，所述涡轮通过所述转轴与所述发电机主体传动连接，所述压电发电辅助机构安装在位于所述涡轮与所述发电机主体之间的所述转轴上；所述压电发电辅助机构包括壳体、永磁体、弹簧片、压电陶瓷振片、弹性材料片和拨件，所述永磁体安装在所述壳体内壁上，所述弹簧片一端与所述壳体内壁固定连接，所述弹簧片另一端与所述压电陶瓷振片固定连接；所述弹性材料片设置在远离所述弹簧片的所述压电陶瓷振片一端的凹槽内；所述拨件安装在所述转轴上；所述转轴转动时，所述壳体相对于所述转轴静止，所述拨件先与所述弹性材料片接触并向所述弹性材料片施加与所述转轴周向相切的作用力，所述拨件与所述弹性材料片分离后，所述压电陶瓷振片发生振动并产生电能。