本申請涉及油田開發(fā)技術領域，特別涉及一種油井井下供電裝置及方法。

背景技術：

在油田開發(fā)過程中，需要實時采集油井中的溫度、壓力、流量、動液面、載荷等各類參數(shù)數(shù)據(jù)。為了實時采集這些參數(shù)數(shù)據(jù)，就需要維持井下測試設備的持續(xù)工作，而持續(xù)不斷的電力供應是所述井下測試設備能夠持續(xù)工作的重要保障。因此，包括井下測試設備在內的井下用電器的電力供應問題十分重要。

現(xiàn)有技術中，可以通過連接電纜的方式，為井下用電器提供電力供應，但是電纜的布設成本較高，而且電纜在井下環(huán)境中較容易發(fā)生損壞?，F(xiàn)有技術中也可以通過井下電池為井下測試設備供電，但是，井下電池的儲電量有限，因此續(xù)航能力有限，需要經常更換或者充電，這就導致增加了測試工作中的生產成本和作業(yè)工作量。

現(xiàn)有技術中至少存在如下問題：現(xiàn)有的井下供電裝置續(xù)航能力較低，為了保證井下測試設備的持續(xù)工作，需要經常更換電池或者進行充電，增加了生產成本和作業(yè)工作量。

技術實現(xiàn)要素：

本申請實施例的目的是提供一種油井井下供電裝置及方法，以實現(xiàn)井下供電裝置的自行發(fā)電，提高井下供電裝置的續(xù)航能力，降低生產成本和作業(yè)工作量。

一種油井井下供電裝置，所述裝置包括：

殼體，所述殼體內部與外部連通；

氣囊，設置于所述殼體中，所述氣囊中裝有定量的氣體，所述氣囊隨著油井中液體壓力的變化膨脹或收縮；

傳動件，所述傳動件包括第一端，從第一端直線延長到第二端，所述第一端與所述氣囊連接，靠近所述第二端的側壁處設置有齒條部，所述氣囊膨脹或收縮時，驅動所述傳動件移動；

傳動機構，所述傳動機構與所述傳動件相配合，所述傳動件移動時，驅動所述傳動機構運動；

棘輪機構，所述傳動機構運動時，驅動所述棘輪機構的主動件轉動，所述主動件轉動時，驅動所述棘輪機構的棘輪轉動；

磁性件，所述磁性件設置在所述棘輪上，所述棘輪轉動時，驅動所述磁性件轉動；

所述磁性件在轉動過程中與線圈產生電磁感應，在所述線圈中產生感應電流。

優(yōu)選實施例中，在所述線圈所在的閉合回路中，還連接有一個蓄電元件，所述蓄電元件可反復充放電。

優(yōu)選實施例中，所述棘輪轉動的方向保持不變。

優(yōu)選實施例中，所述磁性件轉動的方向保持不變。

優(yōu)選實施例中，所述傳動機構包括：

第一齒輪，第二齒輪和第三齒輪；

所述第二齒輪與所述第一齒輪同軸相連，所述第一齒輪和第二齒輪的共同樞轉軸設置在所述殼體的內壁上；

所述第三齒輪與所述第二齒輪相嚙合，所述第二齒輪轉動時，驅動所述第三齒輪轉動，所述第三齒輪的樞轉軸設置在所述殼體的內壁上。

優(yōu)選實施例中，所述殼體內部與外部連通的方式包括：

在所述殼體上設置貫穿殼體體壁的孔。

優(yōu)選實施例中，所述氣囊包括：

充氣室；

在所述充氣室下部設置有一個凸起的封包。

一種油井井下供電方法，所述方法包括：

利用油井中液體壓力的變化，使氣囊膨脹或收縮；

通過所述氣囊的膨脹或收縮，驅動與所述氣囊相連接的傳動件移動；

利用做移動的所述傳動件，驅動傳動機構運動；

利用運動的所述傳動機構，驅動棘輪機構的主動件轉動；

利用轉動的所述主動件，驅動棘輪機構的棘輪轉動；

利用轉動的所述棘輪，驅動所述棘輪上的磁性件轉動；

利用轉動的所述磁性件，與線圈產生電磁感應，在所述線圈中產生感應電流。

優(yōu)選實施例中，所述方法還包括：

利用所述線圈中產生的感應電流，對所述線圈所在的閉合回路中蓄電元件進行充電；

利用所述蓄電元件放電，對用電器供電。

優(yōu)選實施例中，所述棘輪轉動的方向保持不變。

優(yōu)選實施例中，所述磁性件轉動的方向保持不變。

利用本申請實施例提供的一種油井井下供電裝置，可以利用油井中液體壓力的變化(所述液體壓力的變化可以在油井開采過程中抽油機上下沖程中產生，這種變化往往是接近于周期性的)，將液體的壓能轉化為機械能，再通過電磁感應的方式，將所述機械能轉化為電能并儲存，進而將儲存的電能供應給井下用電器。這樣就可以有效提高井下供電裝置的續(xù)航能力。同時，由于所述供電裝置可以自發(fā)電，不需要經常更換或充電，這樣就可以有效降低生產成本和作業(yè)工作量。利用本申請實施例提供的一種油井井下供電方法，可以實現(xiàn)井下發(fā)電供電，不需要借助井上電源，不需要井上充電，有效降低了生產成本和作業(yè)工作量。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本申請一個實施例提供的一種油井井下供電裝置的結構示意圖；

圖2是本申請一個實施例提供的一種油井井下供電裝置的側面結構示意圖；

圖3是本申請一個實施例提供的一種發(fā)電裝置的結構示意圖；

圖4是圖3中提供的所述一種發(fā)電裝置的A-A向的剖視圖；

圖5是本申請一個實施例提供的一種油井井下供電方法的方法流程示意圖；

圖6是本申請另一個實施例提供的一種油井井下供電方法的方法流程示意圖。

具體實施方式

本申請實施例提供一種油井井下供電裝置及方法。

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

本申請?zhí)峁┝艘环N油井井下供電裝置，具體的，如圖1和圖2所示，所述裝置可以包括：

殼體1。

作為所述裝置的外殼，所述殼體內部與外部連通。

所述殼體1主要是用于固定所述供電裝置中的各個單元或組件，也可以起到保護所述供電裝置的作用。

所述殼體1內部與外部連通的目的是保證殼體內部的液體壓力與殼體外部的液體壓力保持一致，在油井的液體壓力變化時，所述殼體1中的液體壓力也發(fā)生與之相一致的變化。

在本申請其他實施例中，所述殼體1的形狀和尺寸不必限定，可以是圓柱體，也可以是棱柱，也可以是其他任意形狀和尺寸。

氣囊2。

可以設置于所述殼體中，所述氣囊2中裝有定量的氣體，所述氣囊2隨著油井中液體壓力的變化膨脹或收縮。

在油井開采過程中，往往會用到抽油機等開采設備，在抽油機的上下沖程過程中，油井中的液體壓力會產生接近于周期性的變化，當所述液體壓力減小時，所述氣囊2膨脹，當所述液體壓力增大時，所述氣囊2收縮。

傳動件3。

所述傳動件3包括第一端，從第一端直線延長到第二端，所述第一端與所述氣囊2連接，靠近所述第二端的側壁處設置有齒條部，所述氣囊2膨脹或收縮時，驅動所述傳動件3移動。

本申請一個實施例中，所述傳動件3可以設置成齒條桿，所述齒條桿的一端與所述氣囊2連接，所述齒條桿的另一端被設置成齒條部，可以用于與其他部件相嚙合，驅動其他部件運動。

傳動機構4。

所述傳動機構4可以與所述傳動件3相配合，當所述傳動件3移動時，可以驅動所述傳動機構運動。

本申請一個實施例中，所述傳動機構被設置成齒輪組，所述齒輪組可以包括至少一個齒輪。

在本申請其他實施例中，所述傳動機構的類型和具體工作方式不必限定，比如，可以采用皮帶傳動，只要可以實現(xiàn)所需的傳動效果即可。

棘輪機構5。

所述傳動機構4運動時，驅動所述棘輪機構5的主動件轉動，所述主動件轉動時，驅動所述棘輪機構5的棘輪轉動。

所述棘輪機構5包括主動件和棘輪，其中，主動件可以雙向轉動，主動件的轉動方向可以是逆時針也可以是順時針，而所述棘輪可以設置成只單向轉動，轉動方向可以設定為只能是逆時針，也可以設定為只能是順時針。

比如，在本申請一個實施例中，所述棘輪機構5的傳動方式被設置成：

當所述棘輪機構5中的主動件順時針轉動時，驅動所述棘輪機構5中的棘輪順時針轉動，當所述棘輪機構5中的主動件逆時針轉動時，所述棘輪機構5中的棘輪保持靜止。

在本申請另一個實施例中，所述棘輪機構5的傳動方式被設置成：

當所述棘輪機構5中的主動件逆時針轉動時，驅動所述棘輪機構5中的棘輪逆時針轉動，當所述棘輪機構5中的主動件順時針轉動時，所述棘輪機構5中的棘輪保持靜止。

磁性件61。

所述磁性件61設置在所述棘輪上，所述棘輪轉動時，驅動所述磁性件61轉動。

所述磁性件61隨所述棘輪轉動，由于所述棘輪轉動的方向保持不變，因此，所述磁性件61轉動的方向保持不變。

本申請一個實施例中，所述磁性件61的轉動方向保持逆時針不變。

本申請另一個實施例中，所述磁性件61的轉動方向保持順時針不變。

所述磁性件61在轉動過程中可以與線圈62產生電磁感應，可以在所述線圈62中產生感應電流。

所述磁性件61在轉動過程中，可以引起所述線圈62中磁通量發(fā)生變化，產生感應電動勢，所述感應電動勢在所述線圈62所組成的回路中生成感應電流。

所述線圈62可以接入到用電器所在的電路中，為用電器提供電能。

利用上述各實施例提供的一種油井井下供電裝置的實施方式，可以利用油井中液體壓力的變化(所述液體壓力的變化可以在油井開采過程中抽油機上下沖程中產生，這種變化往往是接近于周期性的)，將液體的壓能轉化為機械能，再通過電磁感應的方式，將所述機械能轉化為電能供應給井下用電器。這樣就可以有效提高井下供電裝置的續(xù)航能力。同時，由于所述供電裝置可以自發(fā)電，不需要經常更換或充電，這樣就可以有效降低生產成本和作業(yè)工作量。

在本申請另一個實施例中，如圖1和圖2所示，所述油井井下供電裝置可以包括：

殼體1。

所述殼體內部與外部連通。

氣囊2。

設置于所述殼體中，所述氣囊2中裝有定量的氣體，所述氣囊隨著油井中液體壓力的變化膨脹或收縮。

傳動件3。

所述傳動件3包括第一端，從第一端直線延長到第二端，所述第一端與所述氣囊2連接，靠近所述第二端的側壁處設置有齒條部，所述氣囊2膨脹或收縮時，驅動所述傳動件移動。

傳動機構4。

所述傳動機構4與所述傳動件3相配合，所述傳動件3移動時，驅動所述傳動機構4運動；

棘輪機構5。

所述傳動機構4運動時，驅動所述棘輪機構5的主動件轉動，所述主動件轉動時，驅動所述棘輪機構5的棘輪轉動；

磁性件61。

所述磁性件61設置在所述棘輪上，所述棘輪轉動時，驅動所述磁性件61轉動。

所述磁性件61在轉動過程中與線圈62產生電磁感應，在所述線圈62中產生感應電流。

蓄電元件7。

所述蓄電元件7可反復充放電，所述蓄電元件7與所述線圈62組成閉合回路，所述線圈中產生的感應電流為所述蓄電元件7充電。

所述蓄電元件7可以進行充電，充電可以儲存電能，也可以放電，放電可以為用電器提供電能。

利用上述實施例所提供的一種油井井下供電裝置的實施方式，可以利用油井中液體壓力的變化(所述液體壓力的變化可以在油井開采過程中抽油機上下沖程中產生，這種變化往往是接近于周期性的)，將液體的壓能轉化為機械能，再通過電磁感應的方式，將所述機械能轉化為電能，并利用所述蓄電元件儲存電能，進而可以將儲存的電能供應給井下用電器，可以有效提高井下供電裝置的續(xù)航能力。

在本申請又一個實施例中，所述傳動機構的結構示意圖如圖1所示，所述傳動機構可以包括：

第一齒輪41。

所述第一齒輪41與所述傳動件3的齒條部分相嚙合，所述傳動件3移動時，可以驅動所述第一齒輪41轉動。

第二齒輪42。

所述第二齒輪42與所述第一齒輪41同軸相連，所述第一齒輪41和所述第二齒輪42的共同樞轉軸設置在所述殼體1的內壁上。

所述第一齒輪41轉動時，驅動所述第二齒輪42以與第一齒輪41相同的角速度轉動。

第三齒輪43。

所述第三齒輪43的樞轉軸設置在所述殼體1的內壁上

所述第三齒輪43與所述第二齒輪42相嚙合，所述第二齒輪42轉動時，驅動所述第三齒輪43轉動。

本申請一個實施例中，所述第一齒輪41的直徑小于所述第二齒輪42的直徑，所述第二齒輪42的直徑大于所述第三齒輪43的直徑。

由于所述第一齒輪41與所述第二齒輪42具有相同樞轉軸，因此所述第二齒輪42轉動的角速度與所述第一齒輪41轉動的角速度相同，又由于所述第二齒輪42的直徑大于所述第一齒輪41的直徑，所以第二齒輪42邊緣的線速度大于所述第一齒輪41邊緣的線速度。

由于所述第三齒輪43與所述第二齒輪42相嚙合，所以所述第三齒輪43邊緣轉動的線速度與所述第二齒輪42邊緣轉動的線速度相等，又由于所述第三齒輪43的直徑小于所述第二齒輪42的直徑，所以所述第三齒輪43轉動的角速度大于所述第二齒輪42轉動的角速度。

所以所述第三齒輪43轉動的角速度大于所述第一齒輪41轉動的角速度，相當于提高了轉速。

因此，利用上述實施例，可以提高齒輪的轉速，進而可以使所述磁性件61的轉速提高，從而可以有效提高所述裝置的發(fā)電效率。

圖3是本申請一個實施例中提供的發(fā)電裝置的結構示意圖，如圖1、圖2和圖3中所示，所述發(fā)電裝置可以包括：

棘輪機構5和發(fā)電機構6。

其中，發(fā)電機構6可以包括磁性件61、線圈62和矽鋼片63。

所述矽鋼片63可以作為線圈62的鐵芯和骨架。

所述磁性件61轉動時，可以與所述線圈62和矽鋼片63產生電磁感應。

所述棘輪機構5可以包括主動件51和棘輪52。

圖4是本申請一個實施例中提供的所述發(fā)電裝置的A-A向的剖視圖。

其中，所述棘輪機構5中包括主動件51和棘輪52。

所述主動件51與所述第三齒輪43同軸相連，所述第三齒輪轉動時，驅動所述主動件51轉動。

所述主動件51轉動時，驅動所述棘輪52轉動。

利用上述實施例所提供的棘輪機構，可以保持所述磁性件的轉動方向不變。

基于上述各實施例所提供的一種油井井下供電裝置，本申請?zhí)峁┮环N油井井下供電方法，圖5是本申請一個實施例提供的一種油井井下供電方法的方法流程示意圖，具體的，如圖5所示，所述方法可以包括：

S1：利用油井中液體壓力的變化，使氣囊膨脹或收縮。

S2：通過所述氣囊的膨脹或收縮，驅動與所述氣囊相連接的傳動件移動。

S3：利用做移動的所述傳動件，驅動傳動機構運動。

S4：利用運動的所述傳動機構，驅動棘輪機構的主動件轉動。

S5：利用轉動的所述主動件，驅動棘輪機構的棘輪轉動。

其中，所述棘輪轉動的方向保持不變。

S6：利用轉動的所述棘輪，驅動所述棘輪上的磁性件轉動。

其中，所述磁性件轉動的方向保持不變。

S7：利用轉動的所述磁性件，與線圈產生電磁感應，在所述線圈中產生感應電流。

利用上述各實施例提供的一種油井井下供電方法，可以實現(xiàn)井下發(fā)電供電，不需要借助井上電源，不需要井上充電，有效降低了生產成本和作業(yè)工作量。

圖6是本申請另一個實施例提供的一個油井井下供電方法，如圖6所示，所述方法可以包括：

S1：利用油井中液體壓力的變化，使氣囊膨脹或收縮。

S2：通過所述氣囊的膨脹或收縮，驅動與所述氣囊相連接的傳動件移動。

S3：利用做移動的所述傳動件，驅動傳動機構運動。

S4：利用運動的所述傳動機構，驅動棘輪機構的主動件轉動。

S5：利用轉動的所述主動件，驅動棘輪機構的棘輪轉動。

S6：利用轉動的所述棘輪，驅動所述棘輪上的磁性件轉動。

S7：利用轉動的所述磁性件，與線圈產生電磁感應，在所述線圈中產生感應電流。

S8：利用所述線圈中產生的感應電流，對所述線圈所在的閉合回路中蓄電元件進行充電，利用所述蓄電元件放電，對用電器供電。

利用上述各實施例提供的一種油井井下供電方法，可以實現(xiàn)井下發(fā)電供電，可以在井下利用蓄電元件儲存電能，并利用蓄電元件為井下用電器供電，不需要借助井上電源，不需要井上充電，有效降低了生產成本和作業(yè)工作量。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。

雖然通過實施例描繪了本申請，本領域普通技術人員知道，本申請有許多變形和變化而不脫離本申請的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請的精神。