[发明专利]一种基于TENG球形发电机的可变径扶正器

说明书

本发明公开了属于油气井工程技术领域的一种基于TENG球形发电机的可变径扶正器。此可变径扶正器的扶正条与扶正器管连接，弧形扣扣装于扶正条上，并采用第一螺栓进行紧固；束缚钢丝绳依次穿过每个弧形扣将扶正条束缚收紧；TENG激发器包括锁扣组件、TENG球形发电机组件、箱体、PLC控制板和电源，且TENG激发器通过束缚钢丝绳固定在扶正组件相邻两个扶正条的中间；其中，箱体的上方区域安装锁扣组件、PLC控制板和电源，下方区域安装TENG球形发电机组件。本发明可以有效地实现对固井作业中套管柱的扶正居中，具有扶正器下入阻力小、激活方式简单、准确率高的特点。

技术领域

本发明涉及油气井工程技术领域，尤其涉及一种基于TENG球形发电机的可变径扶正器。

背景技术

在石油开采工程中，固井是其关键环节之一，套管柱系统的居中度直接影响到后续环节固井质量的好坏，而扶正器就能够保证套管在下入井内时的居中程度。工程师们通过使用扶正器可以使得套管周围的环控间隙均匀和水泥浆在灌注时套管四周的流动速度均匀，从而提高固井顶替效率和固井质量。因此，设计一款性能优异的扶正器，可以有效减少扶正器下放困难的问题，使套管相对居中，提高水泥浆的凝固效果。

扶正器的工作原理都是通过刚性和弹性支撑使套管远离油气井的井壁并向井的中心位置靠近，从而保证套管在井中时刻处于居中位置。人们基于上述的扶正器工作原理，通过改变扶正器中的扶正条的支撑开始时间和支撑方式，设计了各种各样的扶正器。就目前而言，扶正器大致分为三种：常规弹性扶正器、常规刚性扶正器和特殊扶正器。常规弹性扶正器由套箍和弓形弹簧片组成，其主要特点是可变形，容易在复杂或者井口较小的环境中使用。但是由于该种扶正器在入井时就已经开始支撑，所以为了避免常规弹性扶正器损坏就限制工人在下套管时不能使套管转动。常规刚性扶正器是由扶正器缸体和刚性扶正条组成的，其主要特点是强度高、不易损坏，主要在油气井的井壁较硬的井眼中使用。但是该种扶正器也是由于其在入井时就已经开始支撑的缘故使其同时具有下入阻力大、难以在复杂或者小井眼的环境中使用的缺点。而特殊扶正器则是在下完套管后，通过液压、信号等方式使得扶正器开始工作，该种扶正器由于性能较好目前被广泛应用。

因此，本发明通过把TENG发电技术和特殊扶正器相结合，设计了一种通过TENG发电机所发的电信号激活扶正器并使其开始工作的可变径扶正器。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于TENG球形发电机的可变径扶正器，其特征在于，所述可变径扶正器包括扶正组件和TENG激发器；

所述扶正组件包括扶正器管、扶正条、第一螺栓、弧形扣和束缚钢丝绳；其中，扶正条与扶正器管连接，弧形扣扣装于扶正条上，并采用第一螺栓进行紧固；束缚钢丝绳依次穿过每个弧形扣将扶正条束缚收紧；

所述TENG激发器包括锁扣组件、TENG球形发电机组件、箱体、PLC控制板和电源，且TENG激发器通过束缚钢丝绳固定在扶正组件相邻两个扶正条的中间；其中，箱体的上方区域安装锁扣组件、PLC控制板和电源，下方区域安装TENG球形发电机组件。

所述锁扣组件包括丝杆电机、第二螺栓、缸体连接螺栓、锁扣上部缸体、锁扣中部缸体、锁扣下部缸体、套筒、连接螺母、弹簧和方形丝杆螺母；

其中，丝杆电机上的方形丝杆螺母通过第二螺栓与套筒连接，套筒依次穿过锁扣中部缸体上的通孔和束缚钢丝绳头部的连接环与锁扣下部缸体连接；锁扣上部缸体开有与方形丝杆螺母的圆柱形底端相同直径的孔，以便方形丝杆螺母带动套筒沿丝杆做上下行直线运动；锁扣下部缸体为空腔结构且两侧开有缸体缺口以释放连接环；锁扣上部缸体与锁扣中部缸体之间安装有弹簧，弹簧的一端与套筒相配合，另一端与锁扣中部缸体相配合；缸体连接螺栓和连接螺母将锁扣上部缸体、锁扣中部缸体、锁扣下部缸体依次连接在一起。

所述TENG球形发电机组件包括叶轮壳、轴承、密封圈和TENG球形发电机；其中，轴承设有法兰以阻止泥沙进入叶轮壳，叶轮壳的外部壳体上的扇叶和球壳内壁上沿轴向凸起的横条热熔固定于球壳上；叶轮壳的两端设置带有叶轮壳导线孔的叶轮壳圆柱凸台。