井下发电机涡轮研究概况
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随 着 社 会 生 产 对 石 油 资 源 需 求 的 不 断 增 长 ， 探 和 汁 勘
对 于变 厚 度 形 式 ， 片 的设 计 、 造水 平 对 提 高涡 轮 叶 制
算 机处 理 技术 的不 断发 展 ， 油 钻 采 转 向 了采 、 较 困难 石 测 的 陆地 和深 海 。完 备 高效 的测 井 系统 是 钻采 率 的保 障 ， 涡 轮发 电机利 用 钻井 液 动 能 发 电 ， 降低 了 设备 成本 ， 约 了 节
性 能意 义 重大 。叶 片截 面轮 廓 是 自由 曲线 ， 因此 主要 采用
基 于放 样 有理 Ｂ样 条或 贝塞 尔 曲线 控 制其 轮 廓 精度 。文 献 ｒ作 者 提 出通 过 二 次开 发 Ｃ Ｄ生 成 非均 匀 有 理 Ｂ样 条 ６ ｊ Ａ
能源 ， 现 了科 学 发展 、 体 可持 续 发展 的能源 理 念 ， 因此 ， 对
过 Ｃ Ｄ分析 发 现 ：保 持 等螺 距 功 率 特性 下 ，模 型 受 力较 Ｆ 好 ， 长 了 涡轮 寿 命 ， 成 形加 工 主要 依 赖 于精 密 铸 造技 延 但
术 的 发 展 Ｉ。 ５ 百度文库｝
核 磁 共 振等 测 井 系 统逐 渐 将 其 作 为井 下 主 电 源 ，根 据 需 要将 电池组 作 为备 用 电源 。
部件一 涡轮 的建模 、 Ｄ 分 析 、 ＣＦ 结构 优 化 、 制造 等 几 方 面工 作 ， 分析 了 国 内外 最新 研 究成 果及 方 法 ， 总结 了涡轮
的主要 研 究 内容和 方法 。最后 指 出， 力 实现技 术 自主创 新 对 于打破 国际技 术垄 断和 发展 本 国经济 具有 重要 意 努
６
现 制 技 装 代 造 术与 备
２ ０ 期 总 ９期 ０ 第３ 第１ １ ６
井 下 发 电机 涡 轮 研 究 概 况
曲海 乐 王智 明 肖俊 远
（ 吉林 大 学 ， 春 １０ ２ 长 ３ ０ ５）
摘 要 ： 文 介 绍 了钻 井 液 脉 冲 随 钻 测 井 系 统 及 其 井 下 供 电 电 源 一 涡 轮 发 电 机 的 工 作 原 理 ， 究 了 其 关 键 本 研
能量转 换 部件 涡 轮进 行 深入研 究 具有 重要 意 义 。
２ 研 究 内 容
２１ 工作 原理 ．
（ Ｕ Ｂ ）来 实 现 叶片 截 面轮 廓参 数 化 控制 。作 者依 据 开 ＮＲ Ｓ
花 理 论 开 发 了基 于 １ ４参 数 控 制 的 ＮＵ Ｂ Ｒ Ｓ来 实 现 自由 曲 线 曲 面参 数化 设 计 ， 有 一 定 的借鉴 指 导 意义 。 具
义 。
关 键 词 ： 井 液 涡 轮 发 电机 涡 轮 建 模 优 化 分 析 制 造 钻
１ 引 言
２０ ０ ５年 有 关 专 家指 出 ，叶 片厚 度 对 涡 轮水 力 性 能有
一
无 线随 钻测 井 Ｌ ＷＤ、 钻 测 量 ＭＷＤ 技 术 极 大 地 促 进 随
定 的影 响１， 据 Ｉ 片形 式 涡轮 分 为 等厚 度 和 变厚 度 两 ３根 １ １ －
易产生涡流 、 回流 ， 叶 片顶 部 、 部 尖 棱 进 行 处 理 可 减 将 底 小流 体 冲击 及 汽浊 现象 【。 ４ １
２０ ０ ９年 对 一 变 螺 距 叶 片 涡 轮 进 行 研 究 ， 入 口处 螺 距
目前 ， 钻井 液 脉冲 测井 系 统 中井下 供 电 电源 主要 是 电
生 了 电 流 『。 ２ ＿ ２２ 研 究 内容 ．
数 据 ， 后 提取 点 的三 维 坐标 ， Ｅ ｃ 然 在 ｘｅ中保 存 为笛 卡 尔坐 标 ， Ｃ Ｄ中导 人该 数 据 即可 实 现 曲线绘 制 。 可直接 在 在 Ａ 也 Ａｔ Ａ ｕｏ Ｄ中利 用 涡 轮 入 口角 、 口角 、 旋 角 等约 束 条 件 Ｃ 出 螺 控制 曲线轮 廓 。 最后 将 此 曲线 导 入 ３ Ｄ软 件 中实 现 建模 。
模 型 迹线 精 确 ， 改 方 便迅 速 ， 修 充分 体现 了人 性化 的现 代
设 计 理念 。
ＰｏＥ集 Ｃ ＤＣ ＥＣ Ｍ 功 能 于 一 体 ， 适 于叶 片类 复 ｒ／ Ａ ／Ａ ／ Ａ 更
用 的信号 传 输方 式 。钻 井 液 传 输稳 定 、 速度 较 快 ， 遍 已 普
达 １ｂｓ 实验 室 最快 达 ４ ｂｓ以上 。 输 信号 种类 较 多 ， ６ ／， ０／ 传 对
钻井 工 作影 响很 小 。
重叠 系数 １５进 行研 究 。最后 指 出 ， ． 小厚 度 叶 片使 流体 不
了石 油钻 采 的发展 。其 数据 传 输方 式 主要 有钻 井 液脉 冲 、
电磁 波 、 声波 和 光纤 川。钻井 液 脉 冲是 目前 国 内外普 遍 采
种。
对 于 等 厚 度 形 式 ， ０ ６年 长 江 大 学 对 一 等 螺 距 叶片 ２０
涡 轮水 力性 能 进 行紊 流数 值 模拟 。以涡 轮 叶厚 ５ ｍ， ａ ｒ 叶片
池组 和 涡轮 发 电机 。涡轮 发 电机具 有更 大的 优势 前景 ， 钻
井 液 的 不 断 流 动使 电能具 有 长 期 性 和持 续 性 ，而且 能够
适 应 井 下 高 温 高 压 环 境 。钻 井 液 脉 冲 、 磁 波 、 转 导 向 、 电 旋
为 ９ 。 主要 是 为 了更 好 地 配 合钻 井 液 流 向提 高转 矩 。通 Ｏ
叶 片 截 面 主 要 采 用 Ｍ Ｔ Ａ 或 Ｃ 编 程 得 到 放 样 曲 线 ＡＬＢ
钻井 时 ， 轮 前部 的 固定 导轮 调整 钻 头来 的 高速 钻井 涡 液 流 向 ，有 效 冲击 涡 轮 叶 片旋 转 ，叶 片 吸 收 了钻 井液 动 能 ，将 其 转 换成 驱 动 涡 轮旋 转 的机 械 能 ，带 动 涡 轮轴 旋 转， 涡轮 轴 增速 后 带 动发 电机 转 子旋 转 ， 于发 电机 旋 转 由 轴 外 部 安装 绕 组线 圈 ， 磁 场 作用 下 ， 圈切 割磁 力 线 产 在 线
对 于变 厚 度 形 式 ， 片 的设 计 、 造水 平 对 提 高涡 轮 叶 制
算 机处 理 技术 的不 断发 展 ， 油 钻 采 转 向 了采 、 较 困难 石 测 的 陆地 和深 海 。完 备 高效 的测 井 系统 是 钻采 率 的保 障 ， 涡 轮发 电机利 用 钻井 液 动 能 发 电 ， 降低 了 设备 成本 ， 约 了 节
性 能意 义 重大 。叶 片截 面轮 廓 是 自由 曲线 ， 因此 主要 采用
基 于放 样 有理 Ｂ样 条或 贝塞 尔 曲线 控 制其 轮 廓 精度 。文 献 ｒ作 者 提 出通 过 二 次开 发 Ｃ Ｄ生 成 非均 匀 有 理 Ｂ样 条 ６ ｊ Ａ
能源 ， 现 了科 学 发展 、 体 可持 续 发展 的能源 理 念 ， 因此 ， 对
过 Ｃ Ｄ分析 发 现 ：保 持 等螺 距 功 率 特性 下 ，模 型 受 力较 Ｆ 好 ， 长 了 涡轮 寿 命 ， 成 形加 工 主要 依 赖 于精 密 铸 造技 延 但
术 的 发 展 Ｉ。 ５ 百度文库｝
核 磁 共 振等 测 井 系 统逐 渐 将 其 作 为井 下 主 电 源 ，根 据 需 要将 电池组 作 为备 用 电源 。
部件一 涡轮 的建模 、 Ｄ 分 析 、 ＣＦ 结构 优 化 、 制造 等 几 方 面工 作 ， 分析 了 国 内外 最新 研 究成 果及 方 法 ， 总结 了涡轮
的主要 研 究 内容和 方法 。最后 指 出， 力 实现技 术 自主创 新 对 于打破 国际技 术垄 断和 发展 本 国经济 具有 重要 意 努
６
现 制 技 装 代 造 术与 备
２ ０ 期 总 ９期 ０ 第３ 第１ １ ６
井 下 发 电机 涡 轮 研 究 概 况
曲海 乐 王智 明 肖俊 远
（ 吉林 大 学 ， 春 １０ ２ 长 ３ ０ ５）
摘 要 ： 文 介 绍 了钻 井 液 脉 冲 随 钻 测 井 系 统 及 其 井 下 供 电 电 源 一 涡 轮 发 电 机 的 工 作 原 理 ， 究 了 其 关 键 本 研
能量转 换 部件 涡 轮进 行 深入研 究 具有 重要 意 义 。
２ 研 究 内 容
２１ 工作 原理 ．
（ Ｕ Ｂ ）来 实 现 叶片 截 面轮 廓参 数 化 控制 。作 者依 据 开 ＮＲ Ｓ
花 理 论 开 发 了基 于 １ ４参 数 控 制 的 ＮＵ Ｂ Ｒ Ｓ来 实 现 自由 曲 线 曲 面参 数化 设 计 ， 有 一 定 的借鉴 指 导 意义 。 具
义 。
关 键 词 ： 井 液 涡 轮 发 电机 涡 轮 建 模 优 化 分 析 制 造 钻
１ 引 言
２０ ０ ５年 有 关 专 家指 出 ，叶 片厚 度 对 涡 轮水 力 性 能有
一
无 线随 钻测 井 Ｌ ＷＤ、 钻 测 量 ＭＷＤ 技 术 极 大 地 促 进 随
定 的影 响１， 据 Ｉ 片形 式 涡轮 分 为 等厚 度 和 变厚 度 两 ３根 １ １ －
易产生涡流 、 回流 ， 叶 片顶 部 、 部 尖 棱 进 行 处 理 可 减 将 底 小流 体 冲击 及 汽浊 现象 【。 ４ １
２０ ０ ９年 对 一 变 螺 距 叶 片 涡 轮 进 行 研 究 ， 入 口处 螺 距
目前 ， 钻井 液 脉冲 测井 系 统 中井下 供 电 电源 主要 是 电
生 了 电 流 『。 ２ ＿ ２２ 研 究 内容 ．
数 据 ， 后 提取 点 的三 维 坐标 ， Ｅ ｃ 然 在 ｘｅ中保 存 为笛 卡 尔坐 标 ， Ｃ Ｄ中导 人该 数 据 即可 实 现 曲线绘 制 。 可直接 在 在 Ａ 也 Ａｔ Ａ ｕｏ Ｄ中利 用 涡 轮 入 口角 、 口角 、 旋 角 等约 束 条 件 Ｃ 出 螺 控制 曲线轮 廓 。 最后 将 此 曲线 导 入 ３ Ｄ软 件 中实 现 建模 。
模 型 迹线 精 确 ， 改 方 便迅 速 ， 修 充分 体现 了人 性化 的现 代
设 计 理念 。
ＰｏＥ集 Ｃ ＤＣ ＥＣ Ｍ 功 能 于 一 体 ， 适 于叶 片类 复 ｒ／ Ａ ／Ａ ／ Ａ 更
用 的信号 传 输方 式 。钻 井 液 传 输稳 定 、 速度 较 快 ， 遍 已 普
达 １ｂｓ 实验 室 最快 达 ４ ｂｓ以上 。 输 信号 种类 较 多 ， ６ ／， ０／ 传 对
钻井 工 作影 响很 小 。
重叠 系数 １５进 行研 究 。最后 指 出 ， ． 小厚 度 叶 片使 流体 不
了石 油钻 采 的发展 。其 数据 传 输方 式 主要 有钻 井 液脉 冲 、
电磁 波 、 声波 和 光纤 川。钻井 液 脉 冲是 目前 国 内外普 遍 采
种。
对 于 等 厚 度 形 式 ， ０ ６年 长 江 大 学 对 一 等 螺 距 叶片 ２０
涡 轮水 力性 能 进 行紊 流数 值 模拟 。以涡 轮 叶厚 ５ ｍ， ａ ｒ 叶片
池组 和 涡轮 发 电机 。涡轮 发 电机具 有更 大的 优势 前景 ， 钻
井 液 的 不 断 流 动使 电能具 有 长 期 性 和持 续 性 ，而且 能够
适 应 井 下 高 温 高 压 环 境 。钻 井 液 脉 冲 、 磁 波 、 转 导 向 、 电 旋
为 ９ 。 主要 是 为 了更 好 地 配 合钻 井 液 流 向提 高转 矩 。通 Ｏ
叶 片 截 面 主 要 采 用 Ｍ Ｔ Ａ 或 Ｃ 编 程 得 到 放 样 曲 线 ＡＬＢ
钻井 时 ， 轮 前部 的 固定 导轮 调整 钻 头来 的 高速 钻井 涡 液 流 向 ，有 效 冲击 涡 轮 叶 片旋 转 ，叶 片 吸 收 了钻 井液 动 能 ，将 其 转 换成 驱 动 涡 轮旋 转 的机 械 能 ，带 动 涡 轮轴 旋 转， 涡轮 轴 增速 后 带 动发 电机 转 子旋 转 ， 于发 电机 旋 转 由 轴 外 部 安装 绕 组线 圈 ， 磁 场 作用 下 ， 圈切 割磁 力 线 产 在 线