[發明專利]軸式換熱閉式循環井下熱電發電系統及方法

有效

• 申請號: 201810525008.8
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108869207B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 劉均榮;史開源;杜鵬;王哲
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: F03G4/00
• 分類號: F03G4/00;E21B17/00
• 代理公司: 濟南竹森知識產權代理事務所(普通合伙) 37270
• 代理人: 呂利敏

1.軸式換熱閉式循環井下熱電發電系統，其特征在于，包括：井筒、流體循環模塊和電能外輸模塊；

所述井筒包括自上向下依次鉆穿生產層上覆地層和生產層的套管、嵌入設置在套管內的油管、設置在油管外壁上的熱電發電模塊、冷流體注入管和集液管；所述油管的頂部與套管的頂部平齊，底部位于生產層上覆地層與生產層的交界處；所述油管的下端外側通過穿越封隔器坐封在套管內壁上，油管的底部內側設有貫穿式油管堵頭；所述熱電發電模塊設置在位于穿越封隔器上方的油管上，且熱電發電模塊通過駁接線纜與電能外輸模塊相連；所述套管內壁與熱電發電模塊外壁之間的空間形成油套環空流動通道；所述油管內部空間形成油管流動通道；所述處于生產層上覆地層范圍內的套管內壁上涂敷有絕熱材料；所述處于生產層范圍內的套管內壁上涂敷有傳熱材料；

所述冷流體注入管設置在油套環空流動通道內或油管流動通道內；所述冷流體注入管內設有位于生產層上覆地層范圍內的井下分流器；當冷流體注入管位于油套環空流動通道中時，冷流體注入管的下端穿過穿越封隔器后伸入至位于生產層范圍內的套管中，所述集液管的上端嵌入安裝在貫穿式油管堵頭中，下端伸入至位于生產層范圍內的套管中，底部與井筒井底之間設有空隙，且所述集液管內腔與油管流動通道相連通；當冷流體注入管位于油管流動通道中時，冷流體注入管的下端穿過貫穿式油管堵頭后伸入至位于生產層范圍內的套管中，所述集液管的上端貫穿安裝在穿越封隔器上，下端位于處在生產層范圍內的套管中，底部與井筒井底之間設有空隙，且所述集液管內腔與油套環空流動通道相連通；

所述流體循環模塊包括冷流體注入管線、冷流體注入泵、冷流體流出管線、冷流體儲存容器、冷流體流入管線、熱流體利用模塊、油套環空返出流體流動管線和油管返出流體流動管線；所述冷流體注入泵的出口通過冷流體注入管線與冷流體注入管的上端開口相連，冷流體注入泵的入口通過冷流體流出管線與冷流體儲存容器的出口相連；所述冷流體儲存容器的入口通過冷流體流入管線與熱流體利用模塊的出口相連；所述熱流體利用模塊的入口通過油管返出流體流動管線與油管流動通道相連，熱流體利用模塊的入口還通過油套環空返出流體流動管線與油套環空流動通道相連。

2.根據權利要求1所述的軸式換熱閉式循環井下熱電發電系統，其特征在于，所述井筒為鉆穿地層的孔眼結構，采用下套管至井底注水泥固井方式實現；所述套管與生產層及生產層上覆蓋層均緊密膠結。

3.根據權利要求1所述的軸式換熱閉式循環井下熱電發電系統，其特征在于，所述熱電發電模塊包括若干組相互串聯的熱電發電機；所述熱電發電機包括若干組熱電發電單元；所述熱電發電單元包括一個N型半導體和一個P型半導體，相鄰的熱電發電單元之間N型半導體和P型半導體交替排列。

4.根據權利要求1所述的軸式換熱閉式循環井下熱電發電系統，其特征在于：所述套管、油管、冷流體注入管、集液管、穿越封隔器和貫穿式油管堵頭的橫截面均為圓形；所述油管與套管同軸設置；所述熱電發電模塊的橫截面為圓環形。

5.根據權利要求1所述的軸式換熱閉式循環井下熱電發電系統，其特征在于，所述冷流體注入泵和冷流體儲存容器均位于地面上。