本发明涉及井下发电设备，尤其涉及一种井下液流发电装置及油田分层注水系统。
背景技术：
1、注水是国内油田的主体开发技术，由于油田普遍具有多层、非均质性特点，笼统分注会导致单层突进，因此广泛采用分层注水技术。
2、随着分层注水技术的快速发展，分层注水工具也逐渐由机械式转变为电控工具。电子设备的供电方式通常有两种：一是通过电缆连接地面供电箱对井下设备持续供电；二是在井下智能设备中预先放入电池，电池随井下智能设备一起下入井中。两种方式各有其优缺点：电缆供电的方式能够为井下设备提供持续的电能，但是在施工下入电缆的过程中易发生电缆磨损断裂导致的故障，且成本高昂；而电池供电的方式，其优点是不存在电缆磨损腐蚀和断裂的问题，成本低、施工简单，但由于井下空间的限制，电池电量有限，电池的电量限制了整个井下智能设备的寿命，严重制约了分层注水技术的发展和应用。
3、因此，亟需一种井下液流发电装置及油田分层注水系统，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明的一个目的在于提供一种井下液流发电装置，其能够在正常注水生产过程中，通过球阀驱动模块实现可控式发电，进而为井下设备提供稳定且持续的电能。
2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：
3、井下液流发电装置，包括：
4、壳体组件，内部设有安装腔，所述安装腔的内部空间为水流通道，所述壳体组件还包括分别与所述安装腔连通的进水端口和出水端口，所述进水端口和所述出水端口能够分别与井下设备连接；
5、发电短节，偏心设置于所述安装腔内，所述发电短节的侧壁设有进液口，所述发电短节的出液口与所述出水端口连通；
6、球阀驱动模块，设置于所述出水端口，当所述球阀驱动模块处于开启状态时，水流能够依次流经所述进水端口、所述水流通道和所述球阀驱动模块，并从所述出水端口流出；当所述球阀驱动模块处于关闭状态时，所述水流经进液口流入所述发电短节，所述发电短节发电。
7、可选地，所述壳体组件包括上接头、筒体和下接头，所述上接头和所述下接头分别密封连接于所述筒体轴向上的两侧，所述筒体内腔即为所述安装腔，所述上接头上开设有所述进水端口，所述下接头上开设有所述出水端口。
8、可选地，所述球阀驱动模块包括安装件和球阀本体，所述安装件设置于所述筒体内，所述安装件的一端与所述下接头对接并密封连接，所述安装件的另一端的侧部与所述筒体的内壁之间密封连接，所述安装件与所述下接头之间形成安装空间，所述球阀本体可转动地设置于所述安装空间内，所述安装件背离所述下接头的一侧开设主流道，所述主流道与所述水流通道连通，转动所述球阀本体，能够控制所述主流道和所述出水端口之间水流的通断。
9、可选地，所述安装件背离所述下接头的一侧还开设侧流道，所述侧流道与所述主流道错位设置，所述侧流道的一端与所述发电短节的出液口连通，所述侧流道的另一端与所述出水端口连通。
10、可选地，还包括水嘴驱动短节和传动组件，所述水嘴驱动短节设置于所述安装腔内，所述水嘴驱动短节的输出端通过所述传动组件与所述球阀本体传动连接，所述水嘴驱动短节能够驱动所述球阀本体转动，以使所述球阀驱动模块在所述开启状态和所述关闭状态之间切换。
11、可选地，所述传动组件包括锥蜗轮和锥蜗杆，所述安装件的侧壁向内凹设形成容置槽，所述容置槽的槽底沿径向开设定位孔，所述定位孔的中心与所述球阀本体的转轴重合，所述锥蜗轮的轮体部位于所述容置槽内，所述锥蜗轮的杆部穿过所述定位孔并与所述球阀本体固连，
12、所述安装件上还开设通孔，所述锥蜗杆可转动地穿设所述通孔，所述锥蜗杆的一端与所述水嘴驱动短节的输出端相连，所述锥蜗杆的另一端与所述锥蜗轮的轮体部啮合，所述水嘴驱动短节能够驱动所述锥蜗杆转动，并带动所述锥蜗轮绕其杆部旋转，进而带动所述球阀本体绕其转轴旋转。
13、可选地，所述传动组件还包括万向节，所述万向节连接于所述水嘴驱动短节的输出端和所述锥蜗杆之间。
14、可选地，还包括电气单元，所述电气单元包括电气骨架和电气元件，所述电气骨架设置于所述筒体内，所述电气骨架的顶端与所述上接头对接，所述电气骨架与所述筒体的内壁之间形成密封的电气腔，所述电气元件设置于所述电气腔内，所述发电短节和所述球阀驱动模块均电连接于所述电气元件；
15、所述电气单元还包括与所述电气腔相独立的流体腔，所述流体腔连通所述上接头的进水端口和所述水流通道。
16、可选地，还包括支撑杆，所述支撑杆与所述筒体的轴线平行，连接于所述电气骨架的底端和所述球阀驱动模块的顶端之间。
17、本发明的另一个目的在于提供一种油田分层注水系统，包括井下配水器和如上述方案中任一项所述的井下液流发电装置，所述井下液流发电装置用于为所述井下配水器提供电能。
18、本发明的有益效果：
19、本发明提供的井下液流发电装置包括壳体组件、发电短节和球阀驱动模块。其中，壳体组件内部设有安装腔，安装腔的内部空间为水流通道，壳体组件还包括分别与安装腔连通的进水端口和出水端口，水流能够从进水端口进入该壳体组件，并从出水端口流出。发电短节偏心设置于安装腔内，发电短节偏离壳体组件的中心，因此不会影响正常注水时的水流流速和流量。球阀驱动模块设置于出水端口，当球阀驱动模块处于开启状态时，水流能够依次流经进水端口、水流通道和球阀驱动模块，并从出水端口流出；当球阀驱动模块处于关闭状态时，水流经进液口流入发电短节，发电短节发电。通过球阀驱动模块对水流的流向进行调节，即可实现可控式发电，进而能够为井下设备提供稳定且持续的电能。
1.井下液流发电装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的井下液流发电装置，其特征在于，所述壳体组件(1)包括上接头(11)、筒体(12)和下接头(13)，所述上接头(11)和所述下接头(13)分别密封连接于所述筒体(12)轴向上的两侧，所述筒体(12)内腔即为所述安装腔，所述上接头(11)上开设有所述进水端口(111)，所述下接头(13)上开设有所述出水端口(131)。
3.根据权利要求2所述的井下液流发电装置，其特征在于，所述球阀驱动模块(3)包括安装件(31)和球阀本体(32)，所述安装件(31)设置于所述筒体(12)内，所述安装件(31)的一端与所述下接头(13)对接并密封连接，所述安装件(31)的另一端的侧部与所述筒体(12)的内壁之间密封连接，所述安装件(31)与所述下接头(13)之间形成安装空间，所述球阀本体(32)可转动地设置于所述安装空间内，所述安装件(31)背离所述下接头(13)的一侧开设主流道(311)，所述主流道(311)与所述水流通道连通，转动所述球阀本体(32)，能够控制所述主流道(311)和所述出水端口(131)之间的通断。
4.根据权利要求3所述的井下液流发电装置，其特征在于，所述安装件(31)背离所述下接头(13)的一侧还开设侧流道(312)，所述侧流道(312)与所述主流道(311)错位设置，所述侧流道(312)的一端与所述发电短节(2)的出液口连通，所述侧流道(312)的另一端与所述出水端口(131)连通。
5.根据权利要求3所述的井下液流发电装置，其特征在于，还包括水嘴驱动短节(4)和传动组件(5)，所述水嘴驱动短节(4)设置于所述安装腔内，所述水嘴驱动短节(4)的输出端通过所述传动组件(5)与所述球阀本体(32)传动连接，所述水嘴驱动短节(4)能够驱动所述球阀本体(32)转动，以使所述球阀驱动模块(3)在所述开启状态和所述关闭状态之间切换。
6.根据权利要求5所述的井下液流发电装置，其特征在于，所述传动组件(5)包括锥蜗轮(51)和锥蜗杆(52)，所述安装件(31)的侧壁向内凹设形成容置槽，所述容置槽的槽底沿径向开设定位孔，所述定位孔的中心与所述球阀本体(32)的转轴重合，所述锥蜗轮(51)的轮体部位于所述容置槽内，所述锥蜗轮(51)的杆部穿过所述定位孔并与所述球阀本体(32)固连，
7.根据权利要求6所述的井下液流发电装置，其特征在于，所述传动组件(5)还包括万向节(53)，所述万向节(53)连接于所述水嘴驱动短节(4)的输出端和所述锥蜗杆(52)之间。
8.根据权利要求2-7任一项所述的井下液流发电装置，其特征在于，还包括电气单元(6)，所述电气单元(6)包括电气骨架(61)和电气元件(62)，所述电气骨架(61)设置于所述筒体(12)内，所述电气骨架(61)的顶端与所述上接头(11)对接，所述电气骨架(61)与所述筒体(12)的内壁之间形成密封的电气腔，所述电气元件(62)设置于所述电气腔内，所述发电短节(2)和所述球阀驱动模块(3)均电连接于所述电气元件(62)；
9.根据权利要求8所述的井下液流发电装置，其特征在于，还包括支撑杆(7)，所述支撑杆(7)与所述筒体(12)的轴线平行，连接于所述电气骨架(61)的底端和所述球阀驱动模块(3)的顶端之间。
10.油田分层注水系统，其特征在于，包括井下配水器和如权利要求1-9任一项所述的井下液流发电装置，所述井下液流发电装置用于为所述井下配水器提供电能。
