伴随着工业化的飞速发展,人们生产活动对于石油的需求量很大,对于浅层油井的开发基本告一段落,已经被开发的旧油井的产量基本己实现稳定,所以人们将目光放在了难动用油气储量,但是利用采油方式进行增产的措施已经不能从根本上解决需求问题。因此,井下智能化与自动化是将来的发展趋势。随着现代化仪器功能的增多,并且趋于复杂化和精确化,随之带来的是仪器中传感器及执行机构数量也增加。在仪器工作的过程中,大部分的井下电子测量系统都需要接受外界电源的供电,并且要求长时间可靠工作。在油田开发各阶段,可以通过注水井将水从井口注入油藏,使各油层具有较强的驱动力以提高采收率和开采速度。传统的注水方式不能解决层间矛盾,同时各储油层吸水能力各不相同,所以分层注水被越来越多的油田所采用。现有的分层注水的供电方式大多为电缆供电,其缺点在于井下的高温高压环境使电缆容易发生故障。另一种供电方式为电池供电,但由于电池是一次性的,所以需要定期更换,这样提高了成本且不环保。本论文是针对我国胜利油田现有的注水井结构与特点而设计的一套自发电供电与储能系统。在分析了我国现有的几种井下涡轮发电系统并结合注水井结构特点,设计了一体式偏心涡轮发电机,并以该发电机为核心部件设计了注水井自发电闭环系统。根据注水井井下空间与结构特性,经过仿真计算设计了发电机配套导轮、涡轮与主体结构。通过对涡轮发电机电磁耦合方面的理论研究与仿真计算,完成了对发电机主体定子绕组与永磁体的结构设计。并在分析发电特性与负载相关电特性的基础上,进行了发电机整流稳压电路以及配套储能系统与保护的研究与分析,设计了整流稳压、电流电压保护、储能管理等相关模块的闭环供电储能系统,该系统拥有稳定的输出电压及功率,全面的保护电路,以及高效率的充放电特性能够有效解决注水井井下供电需求,保障井下自发电测调系统的安全性与稳定性。