[發(fā)明專利]一種利用納米材料實現(xiàn)井下發(fā)電的方法及系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810250029.3
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108462405A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張杰;楊森;李翠楠;張珍;周成華
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種利用納米材料實現(xiàn)井下發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其利用管柱內(nèi)高速流體驅(qū)動的方式使納米材料相互作用產(chǎn)生電流，實現(xiàn)納米材料發(fā)電技術(shù)在井下直接發(fā)電的方法，包括隔熱裝置、旋轉(zhuǎn)裝置和納米發(fā)電裝置。當(dāng)管柱內(nèi)流體流經(jīng)納米材料發(fā)電裝置時，高速流動的流體與旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁螺紋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用力，帶動旋轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，同時對旋轉(zhuǎn)筒壁面產(chǎn)生擠壓力，使旋轉(zhuǎn)筒外壁面納米材料與固定筒內(nèi)壁面納米材料緊密貼合且相對運動，在摩擦效應(yīng)和壓電效應(yīng)的雙重所用下，使機械能轉(zhuǎn)換為電能為井下電子儀器持續(xù)供電。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用納米材料實現(xiàn)井下發(fā)電的方法，它是利用井下管柱內(nèi)的高速流動的流體驅(qū)動納米發(fā)電材料變形摩擦發(fā)電的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著油田井下現(xiàn)代化程度不斷提高，井下長時間工作的電子儀器和控制工具越來越多，功能也越來越強，傳感器和控制執(zhí)行機構(gòu)使用越來越多，這就意味著對電能的需求越來越大，這對井下供電系統(tǒng)的可靠性、安全性和連續(xù)性提出了更高的要求。眾所周知，在傳統(tǒng)的井下供電電能傳輸中，應(yīng)用非常廣泛的方法是電纜傳輸電能，即以電纜作為電能傳輸?shù)拿浇檫M(jìn)行井下供電，由于電纜在傳輸電能的過程中，容易受到地層的干擾，而且費用較高，因此我們急需找到一種更好的方法代替電纜傳輸?shù)姆绞健?/p>

目前，納米材料發(fā)電技術(shù)作為21世紀(jì)的一個重要新興科技領(lǐng)域，在理論與實踐上正經(jīng)歷著高速的發(fā)展。納米材料發(fā)電機具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、制備容易等特點，在眾多領(lǐng)域中展現(xiàn)出前所未有的應(yīng)用前景。將納米材料發(fā)電技術(shù)與井下管柱結(jié)合，可以將微小的物理變化直接轉(zhuǎn)換為電能，為井下電子儀器提供可靠地電能供應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述諸多問題，提供一種利用納米材料實現(xiàn)井下發(fā)電的方法及系統(tǒng)，其利用管柱內(nèi)高速流動液體驅(qū)動的方式使納米材料相互作用產(chǎn)生電流，實現(xiàn)納米材料發(fā)電技術(shù)在井下發(fā)電的方法，直接取代傳統(tǒng)的電纜傳輸供電的方式。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案，一種利用納米材料實現(xiàn)井下發(fā)電的方法及系統(tǒng)，包括隔熱裝置、旋轉(zhuǎn)裝置和納米發(fā)電裝置。所述隔熱裝置，其特征在于其管柱主體內(nèi)壁安裝一層真空隔離層作為隔熱層，隔熱層內(nèi)壁加一層抗腐蝕材料為內(nèi)壁層，從而組成帶真空隔熱層的管柱，管柱內(nèi)安裝井下電子儀器。所述旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于由固定筒(管柱主體)、旋轉(zhuǎn)筒、滾動體和保持架組成，所述的滾動體與保持架位于旋轉(zhuǎn)筒的上部與下部位置，所述的旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁為螺紋結(jié)構(gòu)。所述納米發(fā)電裝置，其特征在于摩擦層和電極層貼附于固定筒內(nèi)表面與旋轉(zhuǎn)筒外表面，所述的電極層均采用柔性電極材料。

當(dāng)井下管柱內(nèi)流體流經(jīng)納米材料發(fā)電裝置時，高速流動的流體與旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁螺紋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用力，從而帶動旋轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，同時對旋轉(zhuǎn)筒壁面產(chǎn)生擠壓力，使旋轉(zhuǎn)筒外壁面與固定筒內(nèi)壁面納米材料緊密貼合且相對運動，在摩擦效應(yīng)和壓電效應(yīng)的雙重所用下，使機械能轉(zhuǎn)換為電能為井下電子儀器持續(xù)供電。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下幾個優(yōu)點：

1、本發(fā)明采用納米材料發(fā)電，使整個發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單，小型化，制備容易，成本低廉，可持續(xù)為井下電子儀器供電。

2、本發(fā)明采用納米材料發(fā)電裝置在井下直接發(fā)電，不易受到外界影響，運行可靠。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是隔熱裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、納米發(fā)電裝置、井下電子儀器實施例的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是隔熱裝置橫向剖面圖。

圖3是旋轉(zhuǎn)裝置橫向剖面圖。

圖4是納米發(fā)電裝置橫向剖面圖。

圖1中1.納米發(fā)電裝置，2.整流裝置，3.隔熱裝置，4.井下電子儀器。

圖2中1.外壁層，2.真空隔熱層，3.抗腐蝕層。