專利名稱：一種石油鉆井井下振動發(fā)電方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用石油、天然氣鉆井過程中鉆桿振動能量進行發(fā)電的技術。
背景技術：
為了解石油、天然氣鉆井過程中井下參數(shù)的變化，要在井下鉆桿中內(nèi)嵌一個數(shù)據(jù) 記錄設備用于采集和記錄井下參數(shù)，以便于進一步分析。目前對井下設備供電通常采用電 池供電。但在鉆井過程中井下受高溫、高壓和空間小的限制，電池容量有限，供電時間不長， 以至每次設備下井記錄數(shù)據(jù)量有限，不能很好的滿足數(shù)據(jù)分析需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種石油鉆井井下振動發(fā)電方法及裝置，能利用鉆井時鉆 桿產(chǎn)生的強大振動能量發(fā)電，并可將電能存儲以供給井下設備使用。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是在井下鉆桿與鉆頭之間安裝一短 接，在短接內(nèi)壁開槽建立振動腔、電池盒和儀器盒；振動腔包括縱向振動腔、橫向振動腔、壓 電陶瓷片、敲擊錘、隔板和彈簧片；隔板將縱向振動腔和橫向振動腔均分為八組小格，在每 個小格內(nèi)裝有用于采集振動發(fā)電的壓電陶瓷片、用于將振動能轉化為敲擊能的敲擊錘和用 于支撐敲擊錘的彈簧片；彈簧片被固定在每個小格隔板的中心位置，縱向振動腔中的壓電 陶瓷片分布在縱向振動腔的上下側面和隔板的上下兩側，橫向振動腔中的壓電陶瓷片分布 在橫向振動腔的左右側面和隔板的左右兩側，以達到最佳的敲擊效果；每個小格內(nèi)的壓電 陶瓷片輸出通過電纜與電池盒中的電池組件連接，用于將振動轉化的電能存儲；電池組件 則通過電纜將電能傳輸給儀器盒內(nèi)的井下儀器使用。當短接與鉆桿連接放入井下工作后， 振動腔中的敲擊錘將鉆井過程產(chǎn)生強大的振動能量轉化為上下或左右振動，這種上下或左 右振動在彈簧片的作用下讓敲擊錘按照一定規(guī)律敲擊到壓電陶瓷片上，因壓電陶瓷片的壓 電特性，將敲擊能轉化為電能并保存到電池組件中以備井下儀器使用。在短接外壁有細螺 紋和0型圈，可與外殼上的細螺紋和外殼壁緊密結合完成密封功能。振動腔中的縱向振動腔和橫向振動腔數(shù)量可根據(jù)需要增減。振動腔、電池盒和儀器盒均被外殼所包含。電池組件由穩(wěn)定電壓的DC-DC模塊和穩(wěn)定性強的電池組成，其中電池可選耐高溫 和抗振強的鎳鎘電池或其他耐高溫和抗振強的電池。為延長裝置發(fā)電壽命，敲擊錘表面需要處理平整。本發(fā)明具有以下有益效果(1)能夠直接利用井下的振動能量發(fā)電，無需地面提 供電能；(2)裝置體積小便于安裝和加工；(3)該方法和裝置便于井下儀器設備的能源提{共。


圖1為短接內(nèi)部結構示意圖2為外殼結構示意圖。
具體實施方式
該方法和裝置應用于石油鉆井井下發(fā)電的實施方法如下在井下鉆桿與鉆頭之間 安裝一短接10，在短接10內(nèi)壁開槽建立振動腔30、電池盒31和儀器盒40 ；振動腔30包 括縱向振動腔33、橫向振動腔34、壓電陶瓷片35、敲擊錘36、隔板37和彈簧片38 ；隔板37 將縱向振動腔33和橫向振動腔34均分為八組小格，在每個小格內(nèi)裝有用于采集振動發(fā)電 的壓電陶瓷片35、用于將振動能轉化為敲擊能的敲擊錘36和用于支撐敲擊錘36的彈簧片 38 ；彈簧片38被固定在每個小格隔板37的中心位置，縱向振動腔33中的壓電陶瓷片35分 布在縱向振動腔33的上下側面和隔板37的上下兩側，橫向振動腔34中的壓電陶瓷片35 分布在橫向振動腔34的左右側面和隔板37的左右兩側，以達到最佳的敲擊效果；每個小格 內(nèi)的壓電陶瓷片35輸出通過電纜與電池盒31中的電池組件32連接，用于將振動轉化的電 能存儲；電池組件32則通過電纜41將電能傳輸給儀器盒40內(nèi)的井下儀器使用；當短接10 與鉆桿連接放入井下工作后，振動腔30中的敲擊錘36將鉆井過程產(chǎn)生強大的振動能量轉 化為上下或左右振動，這種上下或左右振動在彈簧片38的作用下讓敲擊錘36按照一定規(guī) 律敲擊到壓電陶瓷片35上，因壓電陶瓷片35的壓電特性，將敲擊能轉化為電能并保存到電 池組件32中以備井下儀器使用；在短接10外壁有細螺紋11和0型圈12，可與外殼20上 的細螺紋21和外殼壁22緊密結合完成密封功能。振動腔30中的縱向振動腔33和橫向振動腔34數(shù)量可根據(jù)需要增減。振動腔30、電池盒31和儀器盒40均被外殼20所包含。電池組件32由穩(wěn)定電壓的DC-DC模塊和穩(wěn)定性強的電池組成，其中電池可選耐高 溫和抗振強的鎳鎘電池或其他耐高溫和抗振強的電池。為延長裝置發(fā)電壽命，敲擊錘36表面需要處理平整。
權利要求
1.一種石油鉆井井下振動發(fā)電方法及裝置，其特征在于在井下鉆桿與鉆頭之間安裝 一短接(10)，在短接(10)內(nèi)壁開槽建立振動腔(30)、電池盒(31)和儀器盒(40)；振動腔 (30)包括縱向振動腔(33)、橫向振動腔(34)、壓電陶瓷片(35)、敲擊錘(36)、隔板(37)和 彈簧片(38)；隔板(37)將縱向振動腔(33)和橫向振動腔(34)均分為八組小格，在每個 小格內(nèi)裝有用于采集振動發(fā)電的壓電陶瓷片(35)、用于將振動能轉化為敲擊能的敲擊錘 (36)和用于支撐敲擊錘(36)的彈簧片(38)；彈簧片(38)被固定在每個小格隔板(37)的 中心位置，縱向振動腔(33)中的壓電陶瓷片(35)分布在縱向振動腔(33)的上下側面和隔 板(37)的上下兩側，橫向振動腔(34)中的壓電陶瓷片(35)分布在橫向振動腔(34)的左 右側面和隔板(37)的左右兩側，以達到最佳的敲擊效果；每個小格內(nèi)的壓電陶瓷片(35)輸 出通過電纜與電池盒(31)中的電池組件(32)連接，用于將振動轉化的電能存儲；電池組件 (32)則通過電纜(41)將電能傳輸給儀器盒(40)內(nèi)的井下儀器使用；當短接(10)與鉆桿 連接放入井下工作后，振動腔(30)中的敲擊錘(36)將鉆井過程產(chǎn)生強大的振動能量轉化 為上下或左右振動，這種上下或左右振動在彈簧片(38)的作用下讓敲擊錘(36)按照一定 規(guī)律敲擊到壓電陶瓷片(35)上，因壓電陶瓷片(35)的壓電特性，將敲擊能轉化為電能并保 存到電池組件(32)中以備井下儀器使用；在短接(10)外壁有細螺紋(11)和0型圈(12)， 可與外殼(20)上的細螺紋(21)和外殼壁(22)緊密結合完成密封功能。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種石油鉆井井下振動發(fā)電方法及裝置，其特征在于振動 腔(30)中的縱向振動腔(33)和橫向振動腔(34)數(shù)量可根據(jù)需要增減。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種石油鉆井井下振動發(fā)電方法及裝置，其特征在于振動 腔(30)、電池盒(31)和儀器盒(40)均被外殼(20)所包含。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種石油鉆井井下振動發(fā)電方法及裝置，其特征在于電池 組件(32)由穩(wěn)定電壓的DC-DC模塊和穩(wěn)定性強的電池組成，其中電池可選耐高溫和抗振強 的鎳鎘電池或其他耐高溫和抗振強的電池。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種石油鉆井井下振動發(fā)電方法及裝置，其特征在于為延 長裝置發(fā)電壽命，敲擊錘(36)表面需要處理平整。
全文摘要
一種石油鉆井井下振動發(fā)電方法及裝置，其特征是在與鉆桿連接的短接內(nèi)壁開槽建立振動腔、電池盒和儀器盒，振動腔由多個縱向振動腔和橫向振動腔構成，各振動腔內(nèi)壁均分布有用于將敲擊錘傳遞來的振動能量轉換電能的壓電陶瓷片，壓電陶瓷片再將產(chǎn)生的電能存儲到電池組件中以備井下儀器使用，其中敲擊錘在彈簧片的支撐下穩(wěn)定持久地工作。本發(fā)明的優(yōu)點是能夠直接利用井下的振動能量發(fā)電，無需地面提供電能，裝置體積小便于安裝和加工。本發(fā)明適用于石油鉆井工程中振動能的發(fā)電。
文檔編號H02J7/00GK102005968SQ20101053604
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月1日 優(yōu)先權日2010年11月1日
發(fā)明者何龍, 呂棟梁, 彭本虎, 李剛, 林元華, 王其軍, 陳喬 申請人:西南石油大學