井下储能装置 |
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申请号 | CN202211295185.4 | 申请日 | 2022-10-21 | 公开(公告)号 | CN117955296A | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
申请人 | 中石化石油工程技术服务有限公司; 中石化经纬有限公司; 中石化经纬有限公司地质测控技术研究院; | 发明人 | 许大华; 柏强; 丁世村; 葛承河; 刘磊; 韦君; 刘忠松; | ||||
摘要 | 本 发明 提供了一种井下储能装置,包括:驱动 电机 ,所述 驱动电机 电连接外部电源;储能组件,所述储能组件包括运动件与弹性储能件,所述运动件连接所述驱动电机,所述运动件能够在所述驱动电机的驱动下 挤压 所述弹性储能件,以将所述驱动电机的 动能 转化为所述弹性储能件的弹性 势能 。基于本发明的技术方案,本装置可以将外部 电能 转换为机械能进行储存,在井下泥浆停止循环而停止发电时,本装置可以将储存的机械能重新转化为电能来保证仪器供电的连续,避免数据的丢失。 | ||||||
权利要求 | 1.一种井下储能装置,其特征在于,包括: |
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说明书全文 | 井下储能装置技术领域[0001] 本发明涉及井下采油技术领域,特别地涉及一种井下储能装置。 背景技术[0002] 无电缆钻具输送测井就是以等时的方式将下井测井仪器接收的信号进行采样,并以测井数据对应时间的方式记录在测井仪器的大容量记录体中,以获得测井数据与时间的 对应关系,在地面将测井仪器中的测井数据读取到计算机中,计算机将地面系统记录的深 度对应时间的数据以及测井数据对应时间的数据进行处理,得到深度与测井数据对应的测 井资料,完成整个测井过程。 [0003] 在无电缆情况下为保证下井仪器的用电,目前在井下常采用泥浆发电机或高温蓄电池组给下井仪器供电,当采用耐高温锂电池供电时,由于电池能量密度越大,电池的不稳定性越高,在发生振动冲击、短路、高温冲击及电池自身缺陷等问题时,电池极可能发生爆炸,危及现场人员安全,并且该电池为不可充电电池,为一次性电池;而当采用泥浆发电机供电时,不进行泥浆循环就没有电力输出,这时仪器供电就会中断,可能会造成部分数据丢失。 发明内容[0005] 本发明的一种井下储能装置,包括: [0006] 驱动电机,所述驱动电机电连接外部电源; [0008] 在一个实施方式中,所述运动件包括传动丝杠与套设在所述传动丝杠上的传动螺母,所述传动丝杠一端与所述驱动电机连接,所述弹性储能件为储能弹簧,所述储能弹簧的一端与所述传动螺母连接、另一端固定。 [0009] 在一个实施方式中,还包括: [0010] 离合组件,所述离合组件包括第一电磁离合器与锁紧器,所述第一电磁离合器用于在所述储能弹簧压缩至最大程度时断开所述传动丝杠与所述驱动电机的连接,所述锁紧 器用于在所述第一电磁离合器断开后保持所述储能弹簧的压缩状态。 [0011] 在一个实施方式中,所述锁紧器与所述传动丝杠同轴设置,其通过在所述第一电磁离合器断开后限制所述传动丝杠的转动来保持所述储能弹簧的压缩状态。 [0012] 在一个实施方式中,所述离合组件还包括第二电磁离合器,所述第二电磁离合器用设置在所述锁紧器与所述传动丝杠之间,其用于在需要释放所述储能弹簧的弹性势能时 断开所述锁紧器与所述传动丝杠之间的连接。 [0014] 在一个实施方式中,所述离合组件还包括过载保护器,所述过载保护器设置于所述驱动电机,其用于检测所述驱动电机的负载状态。 [0015] 在一个实施方式中,所述传动丝杠相对于连接所述驱动电机的一端的另一端连接有发电机,所述传动丝杠能够在所述外部电源断电时被所述弹性储能件驱动来带动所述发 电机转动发电。 [0017] 在一个实施方式中,还包括: [0019] 上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代,只要能够达到本发明的目的。 [0020] 本发明提供的一种井下储能装置,与现有技术相比,至少具备有以下有益效果: [0021] 本发明的一种井下储能装置,当井下泥浆循环时,泥浆动能由泥浆发电机转换为电能,一部分电能供仪器工作用,另一部分作为本装置的驱动电机的外部电源,从而可以通过驱动电机将电能转换为机械能进行储存。进而在井下泥浆停止循环时,本装置可以将储 存的机械能重新转化为电能来保证仪器供电的连续,避免数据的丢失。 附图说明 [0022] 在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中: [0023] 图1显示了本发明的储能装置的结构的剖视图。 [0024] 在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。 [0025] 附图标记: [0026] 1‑接线插座,2‑螺纹连接环,3‑外壳,4‑驱动电机,5‑第一电磁离合器,6‑过载保护器,7‑锁紧器,8‑轴承,9‑传动丝杠,10‑储能腔,11‑防转衬套,12‑传动螺母,13‑储能弹簧,14‑变速器,15‑发电机,16‑下接头,17‑第二电磁离合器。 具体实施方式[0027] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。 [0028] 本发明的实施例提供了一种井下储能装置,包括: [0029] 驱动电机4,驱动电机4电连接外部电源;以及 [0030] 储能组件,储能组件包括运动件与弹性储能件,运动件连接驱动电机4,运动件能够在驱动电机4的驱动下挤压弹性储能件,以将驱动电机4的动能转化为弹性储能件的弹性 势能。 [0031] 具体地,如附图图1所示,驱动电机4(采用减速电机增大扭矩)作为储能组件的驱动件,借由驱动电机4将外部电源的电能转化为机械能,即将驱动电机4的动能转化为储能 组件的弹性势能。驱动电机4所连接的外部电源在本实施例中指的是由泥浆循环动能所驱 动的泥浆发电机15所产生的电能。驱动电机4在泥浆发电机15供电下驱动储能组件中的运 动件运转,运动件随即挤压弹性储能件,将泥浆发电机15以弹性势能的方式储存起来,以在需要时由弹性势能的释放为井下的仪器提供能源。 [0032] 进一步地,运动件包括传动丝杠9与套设在传动丝杠9上的传动螺母12,传动丝杠9一端与驱动电机4连接,传动丝杠9相对于连接驱动电机4的一端的另一端连接有发电机15,弹性储能件为储能弹簧13,储能弹簧13的一端与传动螺母12连接、另一端固定。传动丝杠9能够在外部电源断电时被弹性储能件驱动来带动发电机15转动发电。 [0033] 具体地,如附图图1所示,储能组件采用丝杠螺母机构来驱动储能弹簧13进行储能,传动丝杠9在驱动电机4的驱动下旋转,使传动螺母12沿传动丝杠9移动,从而挤压储能弹簧13进行储能。在需要储能组件释放能量时,储能弹簧13由压缩状态逐渐复原,在此过程中,储能弹簧13反向推动传动螺母12,并驱动传动丝杠9旋转,以此带动连接传动丝杠9的发电机15来进行发电,为井下仪器供电。 [0034] 优选地,传动丝杠9与发电机15通过变速器14连接。变速器14可以基于传动丝杠9的旋转来增大输出至发电机15的转速,以此满足发电机15的运行条件。 [0035] 在一个实施例中,井下储能装置还包括:离合组件,离合组件包括第一电磁离合器5与锁紧器7,第一电磁离合器5用于在储能弹簧13压缩至最大程度时断开传动丝杠9与驱动 电机4的连接,锁紧器7用于在第一电磁离合器5断开后保持储能弹簧13的压缩状态。 [0036] 具体地,在驱动电机4驱动传动丝杠9压缩储能弹簧13至最大程度时,传动丝杠9无法进一步旋转,因此此时可以利用第一电磁离合器5断开驱动电机4与传动丝杠9之间的连 接,传动丝杠9即停止转动,并且已经被压缩的储能弹簧13会在锁紧器7的作用下保持压缩 状态。此外,断开与传动丝杠9的连接后,驱动电机4可以随即空转或者也可以同时切断与外部电源之间的回路而停止运行。 [0037] 优选地,锁紧器7与传动丝杠9同轴设置,其通过在第一电磁离合器5断开后限制传动丝杠9的转动来保持储能弹簧13的压缩状态。 [0038] 具体地,锁紧器7通过锁紧传动丝杠9来间接锁紧储能弹簧13,在锁紧器7的作用下,传动丝杠9无法转动,因为储能弹簧13也就无法反向推动传动螺母12来恢复形变,从而实现保持储能弹簧13的压缩状态。 [0039] 进一步地,离合组件还包括过载保护器6,过载保护器6设置于驱动电机4,其用于检测驱动电机4的负载状态。 [0040] 具体地,过载保护器6用于检测驱动电机4的负载状态,实际上就是通过驱动电机4的负载状态判断储能弹簧13的压缩程度。在储能弹簧13压缩至最大程度的过程中,驱动电 机4的负载(储能弹簧13被压缩的反作用阻力)会逐步增大,并且在储能弹簧13压缩至最大 程度时,由于丝杠无法进一步转动,反作用力就会使驱动电机4的负载会急剧升高。因此可以通过过载保护器6来检测驱动电机4的负载状态,一是判断储能弹簧13的压缩程度,二是 可以保护电机。过载保护器6可以电连接第一电磁离合器5控制其在储能弹簧13压缩至最大 程度时断开,同时过载保护器6也可以在此时切断驱动电机4与外部电源之间的供电回路。 过载保护器6对于负载的检测可以采用多种形式,一般采用电流或者温度检测。 [0041] 进一步地,离合组件还包括第二电磁离合器17,第二电磁离合器17用设置在锁紧器7与传动丝杠9之间,其用于在需要释放储能弹簧13的弹性势能时断开锁紧器7与传动丝 杠9之间的连接。 [0042] 具体地,由于储能组件的储能弹簧13在释放其弹性势能时,会反向推动传动螺母12并驱动传动丝杠9转动,因此需要解除锁紧器7对于传动丝杠9的锁紧作用。所以在锁紧器 7与传动丝杠9之间设置第二电磁离合器17,在储能弹簧13要释放其弹性势能时,由第二电 磁离合器17断开锁紧器7与传动丝杠9之间的连接,进而传动丝杠9可以自由的转动来带动 其所连接的发电机15发电。 [0043] 在一个实施例中,锁紧器7包括具有自锁功能的蜗轮蜗杆机构,蜗轮蜗杆机构中的涡轮与传动丝杠9同轴设置,蜗轮蜗杆机构中的蜗杆与驱动电机4的输出端连接。 [0044] 具体地,锁紧器7主体采用具有自锁功能的蜗轮蜗杆机构(附图中未示出),即与驱动电机4的输出端连接的蜗杆可以正向驱动与传动丝杠9同轴设置的蜗轮无法反向驱动蜗 杆,因此利用蜗轮蜗杆机构即可实现锁紧器7对于传动丝杠9的旋转限制作用。同时,蜗轮蜗杆机构本身结构也可以作为减速机,进一步提高驱动电机4的输出扭矩。 [0045] 在一个实施例中,井下储能装置还包括:外壳3,外壳3构造为与井下管道内部空间匹配的柱形结构,外壳3内具有容纳储能组件的储能腔10,储能腔10一端具有供储能组件连接驱动电机4的开口。 [0046] 具体地,如附图图1所示,外壳3一端设置有用于连接井上下放工具的螺纹连接环2,且该端的端部设置有用于形成驱动电机4与泥浆发电机15之间的供电回路或者储能装置 的发电机15与井下仪器之间的供电回路的插线接头;外壳3一端为下接头16,可以连接其他井下工具或者仪器。外壳3中段设置储能组件,其内部构造有容纳储能组件的储能腔10,储能腔10的两侧开设有沿传动丝杠9轴向延伸的卡口,传动螺母12上设置有部分卡入卡口且 与卡口滑动配合的防转衬套11,储能腔10一端供储能组件连接驱动电机4的开口的部分设 置有与传动丝杠9配合的轴承8。 [0047] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。 |