井下发电机涡轮研究概况
涡轮钻具介绍
涡轮钻具和容积式液动螺杆 对比
涡轮钻具的主要技术特点：
• 转速可达800rpm至2000rpm • 采用适用于高转速的专用钻头 • 强动力输出 • 在小井眼中效果更好
涡轮钻具和容积式液动螺杆 对比
6-3/4″M2PXL(2:3波瓣）：
• 性能参数如下：
▲排量530gpm、工作压差1160psi、输出效率60％ 的情况下，最大可得到215马力的输出功率
• 动力钻具是转换液能到机械能 • 输出动力小于输入动力 • 一般来讲，输出动力大约是输入动力的55－65％ • 影响传输特性的主要因素是效率的输出和效率的保
持 • 提高性能和可靠性的关键是先进的设计和科学选材
井下动力钻具基本原理
任何井下动力钻具的功率计算方法（英制单位）：
• 机械功率＝（速度×扭矩）／5252 • 液力功率＝（压降×流量）／1714 • 动力钻具功率＝ 液力功率×效率
涡轮钻具
技术介绍
深圳百勤石油技术有限公司
目录
涡轮钻具的发展史 涡轮钻具同PDM的对比 涡轮钻具结构性能介绍
- 基本特征 - 标准组件 - 钻具的改进 - 定向性 - 振动性 - 耐高温高压性 - 井眼质量 - 欠平衡钻井的配合
涡轮钻具的业绩 涡轮钻具总结
涡轮钻具
发展史
涡轮钻具发展史
• 涡轮原理在几百年前已存在(如风车), 现在也广泛应用 于航空器和发电厂等领域
• 1873年美国就公布了用井下螺杆给钻头提供动力的技 术专利，这个专利比旋转钻井专利早11年
• 19世纪20年代后期涡轮钻具在俄罗斯开始开发，在 1924年成功将涡轮钻具应用到钻井中。
• 1956年法国Neyrpic（目前Sii-Neyrfor公司的前身）公 司最先取得俄罗斯工具的生产许可,首次在西方钻井中 使用
航空涡轮发动机的研究现状与展望
航空涡轮发动机的研究现状与展望航空领域是一个不断发展的领域，而航空涡轮发动机作为飞机的动力装置，也在不断地进行着研究和发展。
本文将对航空涡轮发动机的研究现状和展望进行论述。
一、航空涡轮发动机的研究现状1.1 传统燃气涡轮发动机传统燃气涡轮发动机是最常见的一种涡轮发动机，其工作原理是通过高速旋转的涡轮叶片驱动空气压缩机进行气压增加，在燃油的喷射下加热气体，并驱动涡轮以满足飞机的推力需求。
这种发动机的优点是可靠性高、推力大、效率较高，但也存在一些缺点，比如在起飞阶段需要消耗较大的燃料，这对环境和空气质量也会有一定的影响。
1.2 新型燃气涡轮发动机随着科技的不断发展，新型的燃气涡轮发动机也得到了广泛的研究。
其中比较有代表性的是涡扇发动机、超高涵道比涡轮发动机等。
涡扇发动机是一种大涵道比的发动机，因为它具有较强的气流特性，能够提高燃油效率，所以被广泛应用于商用飞机。
超高涵道比涡轮发动机的优势在于可以提高燃油效率，同时也可以减少噪音和振动，这种发动机的发展也在逐渐推动飞机的革新和进步。
1.3 喷气推进发动机除了燃气涡轮发动机，喷气推进发动机也是一种非常重要的涡轮发动机。
它的工作原理是通过喷射高速气流来提供飞机的推力。
喷气推进发动机相对于传统的燃气涡轮发动机，具有燃油效率高、噪音小、起飞阶段不消耗过多燃料等优点，在商用飞机和军用飞机中都有着广泛的应用。
二、航空涡轮发动机的展望2.1 新能源涡轮发动机的研究随着全球环境问题的日益严重，人们对于环保型涡轮发动机的研究和应用越来越关注。
纯电动飞机的出现为研究新能源涡轮发动机提供了重要的契机。
新型的新能源涡轮发动机可以使用氢气、天然气、甲醇、乙醇等可再生能源作为燃料，与此同时，它也具有减少二氧化碳排放、降低噪音污染等优势。
因此，新能源涡轮发动机在未来的研究中将会得到更多的重视。
2.2 数字化技术的应用数字化技术在现代飞机制造和运营中发挥着越来越重要的作用。
在涡轮发动机领域的应用中，数字化技术可以用于增强控制和监测系统的准确性和可靠性、提高航空发动机的性能和可持续性、实现更高效的设计和制造过程等。
涡轮发电机工作原理
涡轮发电机工作原理
涡轮发电机的工作原理是利用涡轮转动产生动能，并通过与之相连的发电机将动能转化为电能。
以下是详细的工作过程：
1. 涡轮转动：涡轮发电机中的涡轮由液体或气体冲击产生动力推动，通常使用水、蒸汽或气体等作为推动介质。
推动介质通过喷嘴或喷管射入涡轮轮叶中，使涡轮开始转动。
2. 转动的涡轮带动轴：涡轮转动时，将动力传递给与之相连的轴，使轴开始旋转。
轴的旋转速度与涡轮转速成正比，通常轴是通过轴承和支撑结构与涡轮相连的。
3. 转动的轴带动发电机：通过与涡轮轴相连的传动装置（如齿轮、皮带等），将轴的旋转运动传递给发电机的转子。
发电机的转子通常由永磁体或电磁线圈组成，在轴的带动下开始旋转。
4. 电能产生：发电机的转子在旋转过程中，会产生磁场变化。
这种磁场变化会感应出发电机定子上的电动势，进而产生电流。
电流经过发电机的输出端子流出，成为可用的电能。
需要注意的是，不同类型的涡轮发电机使用的推动介质和涡轮形式可能会有所不同，但核心的工作原理相似。
涡轮发电机的轴旋转速度、涡轮设计和发电机的参数等因素会影响其输出的电能大小和效率。
石油钻井用泥浆发电机综述
油
仪
器
・３ １・
Ｐ ＥＴＲｏＬＥＵＭ ｌ ＮＳ ＴＲＵＭ ＥＮＩ Ｓ
・
仪器设备 ・
石油钻井用泥浆发 电机综述
黄 晓凡 林 恩怀
北京 ） （ 北 京市普利 门电子科技有 限公司
摘
要 ：石 油钻 井过程 中，一 般都 需要 给 井下 电子 测量 总成 及旋 转导 向 系统 中的导 向控 制模 块供 电，与传统 的锂 电池相
同以及发电机本体结构形式的不同 ， 泥浆发 电机主要
分 为 以下 ３种 。
式定子结构【 ２ ］ 。由上述可知 ，发电机本体一般是 ３ 相
永磁 同 步发 电机 。
１ ． １ 应用 旋转 动密 封 的硬 连接 方式 图１ 是应 用旋 转动 密封 的硬连 接方 式的泥 浆发 电
发 电机 本体 处在 液 压油 中 ， 通 过旋 转动 密封 隔离 了泥 浆 ，使 得泥 浆无 法浸 入发 电机 本体 。 涡 轮可 以和
电机 本体 制造 工 艺及 涡轮 选型 等方 面带来一 系列特 殊要 求 。文章 主要 以国外产 品 为例 ，详细介 绍 了泥 浆发 电机在 无 线随钻
测量 （ ＭＷＤ）和 旋转 导 向 系统 （ ＲＳ Ｓ ）中的应 用情 况。 最后从 耐 高 温 高压 、输 出 ห้องสมุดไป่ตู้压 的稳 定性 、功 率／ 体 积比三 方 面指 明
电机抗 压筒 固连 ， 处 于 静止 状态 。其优 点是 不需 要旋 转 动密 封及 磁耦 合器 连接 ， 内绕组 定子 硅钢 片槽 口朝 外 ，属 于 开放 式下线 ，下 线方便 ；缺点 是长 期 工作 时 外 转子 磁 钢 处 易 于 积 累磁 性 碎 屑 ，磨 坏 发 电机 抗 压 筒 ，造 成 仪器 故障 。
竖井贯流式水轮机
一、 竖井贯流式机组发展概况竖井贯流式水轮发电机组国外早在50年代就有应用。
60年代末，我国四川射洪电站从日本富士公司引进了Hr=6.3m, D 1=3.0m,Pr=3000KW ，至今仍是国内单机容量最大的竖井贯流式机组。
1974年，广东甘竹滩电站安装了D 1=3.0m, P t =200~250KW 的20台竖井贯流式机组，电站装机容量为5000KW 。
其后20多年， 只有小容量Nr ≤320KW,极少竖井贯流式电站投入运行。
最近几年，投入运行的竖井贯流式机组主要有：河盘桥电站： Hr=2.8m, D 1=2.9m, Pr=4x1000KW 2001年1月投入运行 外砂桥闸电站：Hr=3m, D 1=3.0m, Pr=3x1000KW 2004年1月投入运行 东关电站： Hr=4.1m, D 1=2.9m, Pr=3x16000KW 2004年12月投入运行 目前在欧洲、美国使用竖井贯流式机组也较为普遍，单机容量也越来越大。
1988年投产的挪威克瓦纳公司为美国墨累电站生产的Hr=4.5m, D 1=8.2m, Pr=8x24.8MW 的机组是目前世界上转轮直径最大，单机容量最大的竖井贯流式水轮发电机组。
对于小容量的竖井贯流式水轮机，在H=2~10m, Q=5~50m 3/s, Pr=100~3000KW, D 1=1.23~3.71m 范围内，奥地利V oith 公司提出了一个竖井贯流式水轮机的系列型谱。
（图一） 图一二、 竖井贯流式机组的总体结构布置竖井贯流式水轮发电机组是把发电机、齿轮增速器装在具有流线型断面的钢筋混凝土或钢结构的竖井中，与安装在流道内的水轮机相连接。
其进水流道与灯泡贯流式机组是有些差别的，水流从竖井两侧或加上底部进水引入水轮机，在管型座前水流才汇成圆环型，从导水机构至尾水管出口，其过流部分与灯泡贯流式机组没有任何差别。
从竖井贯流式机组的总体结构而言，可分为增速及直接连接两种。
涡轮发电机原理
涡轮发电机原理
涡轮发电机是一种利用涡轮机和发电机相结合的设备，通过涡
轮机的工作来驱动发电机发电。
涡轮发电机原理是基于涡轮机和发
电机的工作原理相结合而成的，下面我们将详细介绍涡轮发电机的
工作原理。
首先，涡轮机的工作原理是利用流体动能转换成机械能。
当流
体通过涡轮机时，流体的动能会使涡轮机转动，从而产生机械能。
这种原理被广泛应用在水力发电、风力发电等领域。
其次，发电机的工作原理是利用电磁感应现象将机械能转换成
电能。
当涡轮机驱动发电机转动时，发电机内的导线在磁场中运动，产生感应电动势，从而实现电能的转换。
这种原理被广泛应用在发
电厂、风力发电场等地方。
涡轮发电机的工作原理就是将涡轮机和发电机的工作原理相结合，利用涡轮机驱动发电机发电。
在实际应用中，涡轮发电机可以
根据不同的能源来驱动涡轮机，如水力能、风能等。
通过这种方式，涡轮发电机可以实现清洁能源的利用，对环境友好。
总的来说，涡轮发电机的工作原理是基于涡轮机和发电机的工作原理相结合而成的。
通过涡轮机驱动发电机发电，实现了能源的转换和利用。
这种设备在清洁能源领域有着重要的应用，对于推动可持续发展具有重要意义。
涡轮发电机的工作原理对于我们理解清洁能源领域的发展具有重要意义，也为我们提供了更多的技术思路和发展方向。
希望通过这篇文档，大家能够对涡轮发电机的工作原理有所了解，为清洁能源领域的发展贡献自己的力量。
涡轮发电机原理
涡轮发电机原理
涡轮发电机是一种能够将流体动能转化为电能的设备。
它利用流体通过涡轮的转动产生的动力来驱动发电机以产生电能。
涡轮发电机的工作原理基于“涡轮机”原理，即通过涡轮机转动来转化流体动能的原理。
涡轮发电机一般由涡轮、轴承、发电机和喷嘴等部件组成。
当流体（如水或蒸汽）通过喷嘴高速射入涡轮发电机中的涡轮时，喷嘴将流体的动能转化为涡轮叶片上的动能。
涡轮叶片被流体冲击后开始旋转，通过轴承与轴连接，并将旋转运动传递给发电机。
发电机中的转子和定子之间的磁场相互作用产生电能。
然后，通过输出设备（如输电线路）将发电机产生的电能传输到外部电网中供人们使用。
涡轮发电机的效率取决于流体动能转化为旋转动能的程度。
这涉及到涡轮的设计和制造，涡轮叶片的形状和数量等因素。
另外，流体的流速和压力也会影响发电机的性能。
因此，为了提高涡轮发电机的效率，需要进行精确的设计和优化。
总的来说，涡轮发电机通过将流体动能转化为机械旋转动能，进而转化为电能的过程来进行发电。
它在水力发电、蒸汽发电等领域有着广泛的应用，为人们提供了大量的电能。
国内外涡轮钻具钻井技术及其发展趋势
Abstract: T he unique f eat ure of t urbo dr il ling st ring and decelerato r ar e int roduced, and the pr esent sit uat ion is generalized in t his paper. It is indicat ed that t his t echnolo gy can raise drilling r at e ef fectively by analyzing t he dev elo pm ent t rend and apply f oregr ound of it . Key words: t ur bo dr ill str ing; decel erat or; dr illing t echno logy ; dev elo pm ent t rend
钻井技术 近年来, 以美 国 H ug hesChristensen 公司为 代 表的研究人员在研究高速牙轮钻头方面取得了较大 的成绩, 特别是钻头轴承系统的密封技术取得了重 大突破, 推出了采用双金属密封的第 1 代金属密封 环 AT M 系列牙轮 钻头及单金 属密封环 的第 2 代 Ult ramax 系列新型高速牙轮钻头, 大幅度提高了钻 头的工作转速。在深井钻井中, 采用中速涡轮钻具 配合高速牙轮钻头钻井, 可大大提高钻头的机械钻 速, 展示了涡轮钻具驱动牙轮钻头的良好前景。
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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
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
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
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
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
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
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 ｝
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 。
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
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
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
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
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
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 。
义 。
关 键 词 ： 井 液 涡 轮 发 电机 涡 轮 建 模 优 化 分 析 制关 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 －