发明内容

本发明的目的在于提供一种发电钻杆段，用以解决现有的钻具在对钻孔参数进行测量时通过电池供电而导致频繁更换电池，钻进效率低的问题。同时，本发明还提供了一种钻具，能够在钻进时对钻孔参数进行检测，解决现有的钻具钻进效率低的问题。

本发明的发电钻杆段包括：

空心杆体，两端具有连接端，中部空腔用于供介质通过；

发电单元，包括转子、定子以及电能导出结构，转子与定子同轴转动配合，电能导出结构向发电单元的轴向一侧延伸，用以连接用电部件；

发电单元布置于空心杆体内且与空心杆体在轴向上相对固定；

旋转驱动芯子，处于空心杆体内，且与转子同轴止转设置，具有供介质绕转子轴线旋流通过的旋流通道，介质在从旋流通道中流过时带动旋转驱动芯子以及转子旋转，进而实现发电。

本发明的发电钻杆段通过在空心杆体内部设置发电单元，在钻具钻进的过程中，气体介质或液体介质从空心杆体的内腔流过时，利用高压的气体介质或液体介质带动旋转驱动芯子转动，进而促使转子相对定子转动，产生电能，然后通过电能导出结构向用电部件功能。这种发电钻杆段能够在钻具钻进的过程中，将施钻所需的气体或液体介质的动能转化为电能，用以对用电部件供电，不受电池容量的限制，能够持续发电供能，无需频发退出钻具充电，大大提高了钻进效率。

进一步的，所述定子为筒状，且与空心杆体固定装配，所述转子处于定子内，所述转子为筒状，筒状转子的内腔可供介质流过，筒状转子的外周面的两端位置分别设有轴承，且通过轴承与空心杆体转动配合，筒状转子和空心杆体之间在两端的轴承的外侧分别设有密封结构。这样的结构设置，便于发电单元与空心杆体之间的固定装配，降低了制造和装配难度，便于实现转子和定子配合部位与介质之间的隔离，提高了发电单元的绝缘性能。

进一步的，所述旋转驱动芯子处于转子的轴向一侧，旋转驱动芯子连接于转子的端部，筒状转子的内腔和旋流通道连通以供介质流过。考虑到钻杆的径向尺寸的限制，这样的设置方式相比于将旋转驱动芯子和转子在径向内外布置的方式降低了旋转驱动芯子和转子的结构复杂性，降低了制造成本和装配难度。

进一步的，旋转驱动芯子为螺旋叶片，螺旋叶片的外径与空心杆体的内径相匹配，且围成所述旋流通道，螺旋叶片的中心轴通过辐射状的筋条与筒状转子相连，相邻筋条之间的孔洞连通旋流通道和转子内腔。采用螺旋叶片作为旋转驱动芯子，能够使介质顺畅流过，且能够稳定的带动转子旋转，充分利用介质的动能。

作为一种优化的方案，所述发电单元包括电处理模块，电处理模块包括稳压模块、逆变器模块以及控制模块，电处理模块处于定子和电能导出结构之间，用于将产生的电能进行稳压、逆变处理后，由电能导出结构输出。将实现电能处理的电处理模块与发电单元结合在一起，能够避免电能产生部分与电能处理部分单独设置而占用更多的钻杆段，结构更加紧凑，集成度更高。

进一步的，所述电处理模块还包括电池模块，电池模块能够存储一定的电能，能够在介质压力不足、转子转速降低而发电不稳定的情况下，补充提供电能。

进一步的，所述电处理模块所包含的多个独立模块通过胶封集成为环形的一体结构，并固定在空心杆体内，环形电处理模块的环孔供介质通过。将电处理模块通过胶封集成为一体，不仅结构紧凑，而且能够很好的实现这些功能模块的绝缘密封，也便于装配。

作为一种优化的方案，所述电能导出结构包括盘体部分和杆体部分，杆体部分的背向盘体部分的端部具有电接头，电接头背向转子和定子悬伸至空心杆体的端部位置，且用于在空心杆体与其他钻杆段连接时与其他钻杆段内的导电部件或用电部件导电接触，盘体部分上开设有贯通孔，杆体部分与空心杆体之间具有环空，贯通孔和环空用以供介质轴向流过。这样形式的电能导出结构，便于介质顺利通过，而且在发电钻杆段与其他钻杆段连接时，方便的实现了导电接触。

进一步的，所述电接头为可在轴向伸缩的弹性接头。如此能够补偿装配和制造误差，保证可靠的电能传输。

此外，所述发电单元为整体式结构，而能够整体装入空心杆体和从空心杆体中整体取出，这样的结构便于发电单元与空心杆体的拆装，便于检修维护。

本发明的钻具包括：

钻头、钻杆以及用于检测钻孔参数的检测模块；

所述钻杆包括多根依次连接的钻杆段，至少一根钻杆段为发电钻杆段，发电钻杆段发出的电能用以供给检测模块；

发电钻杆段包括：

空心杆体，两端具有连接端，中部空腔用于供介质通过；

发电单元，包括转子、定子以及电能导出结构，转子与定子同轴转动配合，电能导出结构向发电单元的轴向一侧延伸，用以连接用电部件；

发电单元布置于空心杆体内且与空心杆体在轴向上相对固定；

旋转驱动芯子，处于空心杆体内，且与转子同轴止转设置，具有供介质绕转子轴线旋流通过的旋流通道，介质在从旋流通道中流过时带动旋转驱动芯子以及转子旋转，进而实现发电。

本发明的钻具包含有发电钻杆段，发电钻杆段通过在空心杆体内部设置发电单元，在钻具钻进的过程中，气体介质或液体介质从空心杆体的内腔流过时，利用高压的气体介质或液体介质带动旋转驱动芯子转动，进而促使转子相对定子转动，产生电能，然后通过电能导出结构向用电部件功能。这种钻具在钻进的过程中，将施钻所需的气体或液体介质的动能转化为电能，用以对用电部件供电，不受电池容量的限制，能够持续发电供能，无需频发退出钻具充电，大大提高了钻进效率。

进一步的，所述定子为筒状，且与空心杆体固定装配，所述转子处于定子内，所述转子为筒状，筒状转子的内腔可供介质流过，筒状转子的外周面的两端位置分别设有轴承，且通过轴承与空心杆体转动配合，筒状转子和空心杆体之间在两端的轴承的外侧分别设有密封结构。这样的结构设置，便于发电单元与空心杆体之间的固定装配，降低了制造和装配难度，便于实现转子和定子配合部位与介质之间的隔离，提高了发电单元的绝缘性能。

进一步的，所述旋转驱动芯子处于转子的轴向一侧，旋转驱动芯子连接于转子的端部，筒状转子的内腔和旋流通道连通以供介质流过。考虑到钻杆的径向尺寸的限制，这样的设置方式相比于将旋转驱动芯子和转子在径向内外布置的方式降低了旋转驱动芯子和转子的结构复杂性，降低了制造成本和装配难度。

进一步的，旋转驱动芯子为螺旋叶片，螺旋叶片的外径与空心杆体的内径相匹配，且围成所述旋流通道，螺旋叶片的中心轴通过辐射状的筋条与筒状转子相连，相邻筋条之间的孔洞连通旋流通道和转子内腔。采用螺旋叶片作为旋转驱动芯子，能够使介质顺畅流过，且能够稳定的带动转子旋转，充分利用介质的动能。

作为一种优化的方案，所述发电单元包括电处理模块，电处理模块包括稳压模块、逆变器模块以及控制模块，电处理模块处于定子和电能导出结构之间，用于将产生的电能进行稳压、逆变处理后，由电能导出结构输出。将实现电能处理的电处理模块与发电单元结合在一起，能够避免电能产生部分与电能处理部分单独设置而占用更多的钻杆段，结构更加紧凑，集成度更高。

进一步的，所述电处理模块还包括电池模块，电池模块能够预存储一定的电能以及存储发电单元发出的电能，能够在介质压力不足、转子转速降低而发电不稳定的情况下，补充提供电能，所述电处理模块所包含的多个独立模块通过胶封集成为环形的一体结构，并固定在空心杆体内，环形电处理模块的环孔供介质通过。将电处理模块通过胶封集成为一体，不仅结构紧凑，而且能够很好的实现这些功能模块的绝缘密封，也便于装配。

作为一种优化的方案，所述电能导出结构包括盘体部分和杆体部分，杆体部分的背向盘体部分的端部具有电接头，电接头背向转子和定子悬伸至空心杆体的端部位置，且用于在空心杆体与其他钻杆段连接时与其他钻杆段内的导电部件或用电部件导电接触，盘体部分上开设有贯通孔，杆体部分与空心杆体之间具有环空，贯通孔和环空用以供介质轴向流过。这样形式的电能导出结构，便于介质顺利通过，而且在发电钻杆段与其他钻杆段连接时，方便的实现了导电接触。

进一步的，所述电接头为可在轴向伸缩的弹性接头。如此能够补偿装配和制造误差，保证可靠的电能传输。

此外，所述发电单元为整体式结构，而能够整体装入空心杆体和从空心杆体中整体取出，这样的结构便于发电单元与空心杆体的拆装，便于检修维护。