專利名稱：一種液體磁流體發(fā)電裝置的制作方法
一種流體磁流體發(fā)電裝置，它屬于一種發(fā)電設(shè)備，適用于做油田鉆井或地質(zhì)鉆井時(shí)為各種隨鉆隨測電子設(shè)備提供原始電能的電源。
在現(xiàn)代油田或地質(zhì)鉆探時(shí)，為及時(shí)得到鉆井時(shí)的各種工作參數(shù)，開發(fā)了各種隨鉆隨測的測量裝置。但是，這些隨鉆測量裝置的供電問題一直是一個(gè)沒有很好解決的問題。用通過鉆桿內(nèi)部使用電纜供電是很困難的。由于鉆井較深，在鉆井過程中要加接很多次鉆桿。在加接鉆桿時(shí)電纜不易穿引，而且在換鉆桿時(shí)也必須加很多電纜接頭，連接十分不可靠，另外，鉆桿的轉(zhuǎn)動也容易使電纜損壞。使用電池給隨鉆測量電子設(shè)備供電，也由于井下工作環(huán)境十分惡劣，高溫、高壓，以及碰撞等，會使電池很快失效。而且電池的容量也不很大，在工作一段時(shí)間后，可能需中途換電池，這就需要取鉆，浪費(fèi)很大。使用鉆井時(shí)加注的泥漿動能發(fā)電，是一種很理想的方法，但現(xiàn)在所可能使用的各種機(jī)械式發(fā)電機(jī)，有很多的運(yùn)動部件，這樣的機(jī)構(gòu)要求在井下惡劣環(huán)境下工作是很難設(shè)計(jì)制造的，而且工作極不可靠，維護(hù)也十分不方便。
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種為隨鉆測量電子設(shè)備供電的發(fā)電裝置，它可以用于鉆井下面的惡劣環(huán)境，沒有任何運(yùn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如附
圖1所示，它有殼體1、永磁體2、電極3，其特征在于殼體1為鉆桿的一部分，永磁體2為由稀土材料制造的永磁體，在殼體1中沿圓周方向排列有數(shù)塊稀土永磁體2，并形成數(shù)個(gè)有兩個(gè)磁極的泥漿通道，殼體1的內(nèi)表面為一個(gè)電極3，在殼體1中心有一芯軸4，芯軸4外表面為另一電極3。
本發(fā)明的工作原理如下由于在鉆井過程中，都必須使用泥漿，起到冷卻鉆頭，潤滑以及帶走鉆屑和平衡井壓的作用。同時(shí)，泥漿中會有大量的各種離子，使泥漿成為一種導(dǎo)電體。由于本發(fā)明接于鉆桿上(取代某一節(jié)鉆桿)，鉆井時(shí)用的泥漿從其中的通道流時(shí)。這時(shí)，泥漿中的帶電離子受洛侖茲力的作用，趨向兩電極，根據(jù)法拉第定律，其生電動勢EE＝B＊v＊1
式中，E-為生電動勢，B-為兩磁極間的磁場強(qiáng)度，v-為泥漿流速，l-為磁極寬度。
這時(shí)，在本發(fā)明的殼體1內(nèi)側(cè)電極和芯軸4外側(cè)電極間將產(chǎn)生一個(gè)電位差。該發(fā)電機(jī)與普通磁體發(fā)電機(jī)一樣，只是使用的導(dǎo)電介質(zhì)為泥漿而不是高溫等離子體，使用稀土永磁材料做永磁體，可以得到較高的剩余磁場強(qiáng)度。例如采用釹鐵硼材料的永磁體，其磁場強(qiáng)度值可達(dá)0.1～1特斯拉。并且稀土永磁體制造和充磁容易。
本發(fā)明沒有使用任何運(yùn)動部件，是一種最簡單的發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，它可以工作于井下為隨鉆測量設(shè)備供電，也沒有維護(hù)和保養(yǎng)問題，工作十分可靠。
本發(fā)明在使用于泥漿流速為v＝30米/秒，磁極寬度為1＝0.35米，通道中磁場強(qiáng)度為B＝0.8特斯拉時(shí)，感生電動勢EE＝B＊v＊1＝0.8＊30＊0.35＝8.4伏特8.4伏特電壓的電源用于普通微電子的測量設(shè)備已足夠，如希望得到更高電壓，可以采用多個(gè)本發(fā)明串聯(lián)，或是使用電子升壓的方法。通過多個(gè)本發(fā)明并聯(lián)的方法還可以得到較大的放電電流。
本發(fā)明中的殼體1和芯軸4都應(yīng)使用非鐵磁性材料制造，如不銹鋼、鋁、銅以及其它一些合金材料。以使稀土永磁體2產(chǎn)生的磁力線集中于兩磁極之間的通道空腔中，電極3應(yīng)使用耐腐蝕涂層，如石墨等。由于隨鉆測量裝置用電量很小(只有幾瓦)，因而本發(fā)明對泥漿泵的工作負(fù)荷增加很小，可以不用考慮。
權(quán)利要求
1.一種流體磁流體發(fā)電裝置，它有殼體1、永磁體2、電極3，其特征在于殼體1為鉆桿的一部分，永磁體2為由稀土材料制造的永磁體，在殼體1中沿圓周方向排列有數(shù)塊稀土永磁體2，并形成數(shù)個(gè)有兩個(gè)磁極的泥漿通道，殼體1的內(nèi)表面為一個(gè)電極3，在殼體1中心有一芯軸4，芯軸4外表面為另一電極3。
全文摘要
一種液體磁流體發(fā)電裝置，適用于作為油田或地質(zhì)鉆探時(shí)隨鉆測量電子設(shè)備供電的電源。它有殼體、永磁體、電極。其特征在于殼體為鉆桿的一部分，永磁體用稀士永磁材料制造，在殼體中沿圓周方向排列數(shù)塊，形成數(shù)個(gè)有兩個(gè)磁極的泥漿通道，殼體內(nèi)表面形成一個(gè)電極，在殼體中心有一芯軸形成另一電極。本裝置利用泥漿中含有大量離子而具有導(dǎo)電性并在磁場中運(yùn)動，與磁體發(fā)電機(jī)一樣，將在兩電極產(chǎn)生感生電動勢。
文檔編號H02K44/08GK1069151SQ91104970
公開日1993年2月17日 申請日期1991年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月26日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠