[發(fā)明專利]多分支井和電力傳輸系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00803353.6
• 申請(qǐng)日: 2000-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN1339082A
• 公開（公告）日: 2002-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰尼斯·J·登伯爾;西蒙·L·費(fèi)舍;安東尼·E·庫伯里;約翰·F·斯特瓦爾特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號(hào): E21B17/00
• 分類號(hào): E21B17/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多分支井和電力傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在無分支或多分支石油和/或天然氣開采井中使用各種電力和非電力以及通信系統(tǒng)已經(jīng)是公知的。

美國專利5,706,892；5,706,896以及5,721,538公開了一種多分支井，多分支井可以裝有一個(gè)硬連線電力或一個(gè)無線通訊系統(tǒng)，而且這樣一個(gè)無線系統(tǒng)最好通過一個(gè)井具或井管例如開采管道傳遞聲波。這種公知系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，在一個(gè)多分支井中安裝一個(gè)樹枝式布線系統(tǒng)是復(fù)雜而昂貴的工作，而且一個(gè)無線聲發(fā)射系統(tǒng)會(huì)經(jīng)受較高的傳輸損失以及背景噪音。這些缺點(diǎn)在如果井裝有一個(gè)可膨脹的套管和/或開采管道時(shí)尤其嚴(yán)重。在這樣一個(gè)膨脹的井管周圍幾乎或根本沒有用于容裝電纜的環(huán)形空間，結(jié)果由于膨脹的井管和周圍的地層之間的實(shí)在的連接，聲波信號(hào)在很大程度上被阻隔。

已經(jīng)公知各種其他的硬線連接或無線能量傳遞和通信系統(tǒng)，它們的共同之處在于都需要復(fù)雜和昂貴的設(shè)備以及都不適用于多分支井。

美國專利4,839,644以及歐洲專利No.295178公開了一種稱為“Tucatran”的無線通信系統(tǒng)，它在一個(gè)無分支的井中產(chǎn)生天線電流，在無分支的井中開采管道和周圍的井套管彼此電絕緣。在管道和套管之間需要電絕緣通常在例如弧形井孔區(qū)段和在管道和/或套管環(huán)形空間存在鹽水的區(qū)域中的很難實(shí)現(xiàn)。國際專利申請(qǐng)WO80/00727公開了另一種信號(hào)傳遞系統(tǒng)，它利用一個(gè)由開采管道和周圍的井套管形成的電路。

美國專利No.4,484,627、英國專利申請(qǐng)No.2322740以及國際專利申請(qǐng)PCT/GB79/00158；PCT/GB93/01272以及PCT/EP96/00083公開了其他的井下電力傳輸系統(tǒng)，它們?cè)谝粋€(gè)無分支的井中利用一個(gè)外部絕緣的管道。

本發(fā)明的目的是克服公知傳輸系統(tǒng)中的缺點(diǎn)，并提供一種井下能量和/或信號(hào)傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)可以在即使井包括可膨脹的井管時(shí)也可以以一種安全和可靠的方式通過一個(gè)多分支井系傳輸電能和/或信號(hào)，而不需要復(fù)雜的樹枝式電線布線系統(tǒng)或與周圍的井套管電絕緣的開采管道。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種多分支井和電力傳輸系統(tǒng)，包括一個(gè)主井孔，其中設(shè)置一個(gè)主井管；一個(gè)分支井孔，其中設(shè)置一個(gè)分支井管；其中分支井管以導(dǎo)電方式連接到主井管上，這樣主和分支井管形成主和分支井孔之間的電能和/或信號(hào)傳輸?shù)囊粋€(gè)連接。

最好，主和分支井管形成一個(gè)從電連接到主井管上的一個(gè)電源的第一極柱向位于電連接到分支井管的分支井孔中的電動(dòng)設(shè)備傳輸?shù)蛪弘娔艿倪B接。電源的一個(gè)第二極柱和分支井管電連接到地面上形成一個(gè)電路。而且最好所述設(shè)備包括一個(gè)可充電的電池，電池由經(jīng)過井管傳遞的低壓電能連續(xù)充電。

適當(dāng)?shù)偷碾妷耗茏鳛橹绷?DC)電流通過主井的套管或開采管道傳遞，電壓具有小于100V、最好小于50V的電壓，主井由一個(gè)圍繞的水泥或其他密封材料例如一種加成固化有機(jī)硅配料非完全地與周圍的地層絕緣。

同時(shí)傳遞脈沖電磁信號(hào)，電磁信號(hào)包括在非常低的頻率(VLF)3-20KHz、或最好極低的頻率(ELF)3-300Hz之間圍繞井管的DC電壓水平震蕩的電壓水平的改變。

地面的發(fā)電機(jī)和井下設(shè)備或電池的一個(gè)電極與地面連接，這樣在發(fā)電機(jī)和井下設(shè)備或電池之間存在一個(gè)不完全的電路。

而且最好分支井管是一個(gè)徑向可膨脹的管道，管道由一種導(dǎo)電材料制成并在安裝過程中在分支井中徑向膨脹，而且一個(gè)導(dǎo)電插座設(shè)置在或接近分支點(diǎn)上，這樣由于膨脹過程膨脹的分支井管被壓入帶有插座的電接頭上。

至少在分支井孔中使用可膨脹的管道的具體的優(yōu)點(diǎn)在于，由于徑向膨脹過程，在膨脹的管中形成一個(gè)額外的膨脹，這樣可以確保其端部彼此同軸重疊的相鄰的井管之間的一個(gè)緊密的電接觸。這種緊密的電接觸還在膨脹的分支井管和由主井管本身或一個(gè)分支的分叉件形成的插座之間的產(chǎn)生。

適當(dāng)?shù)兀骱头种Ь苡梢环N可模鍛的鋼制成，而且分支井管在安裝過程中膨脹，這樣膨脹的分支井管具有一個(gè)至少為主井管內(nèi)徑0.9倍的內(nèi)徑，這樣產(chǎn)生一個(gè)基本為單孔的多分支井系，井系可以具有任何所需數(shù)量的分支或子分支。

最好電動(dòng)設(shè)備包括測(cè)量和/或控制設(shè)備，測(cè)量和/或控制設(shè)備由一個(gè)可充電的鋰離子高溫或其他電池和/或超電容和/或井下能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)例如壓電系統(tǒng)、渦輪機(jī)或井下燃料單元供能，并安裝在一個(gè)形如一管套的設(shè)備支承模件上，其中設(shè)備支承模件可移動(dòng)地安裝在分支井管中，這樣電池的一個(gè)電極電連接到分支井管上，而電池的另一個(gè)電極電連接到圍繞分支井孔的地下地層上。