[發明專利]油井井下熱電發電系統及方法

有效

• 申請號: 201810525009.2
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108756821B
• 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: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;F03G7/04;F24T10/13
• 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.油井井下熱電發電系統的熱電發電方法，其特征在于，該熱電發電系統包括：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和冷流體注入管；所述套管位于生產層的部分上設有射孔段；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封隔器坐封在套管內壁上；所述熱電發電模塊設置在位于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內流動通道；所述冷流體注入管嵌入設置在油套環空流動通道中，且冷流體注入管的底部與封隔器的頂部之間有空隙；

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、油套環空循環流出熱流體利用模塊、油套環空循環流出流體流動管線、地層產出熱流體流出管線、地層產出熱流體利用模塊和熱利用后的地層產出液流動管線；所述冷流體注入管線的出口與冷流體注入管或油套環空流動通道相連，冷流體注入管線的入口與冷流體注入泵的出口相連，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，冷流體儲存容器的入口通過冷流體流入管線與油套環空循環流出熱流體利用模塊的出口相連；當冷流體注入管線的出口與冷流體注入管相連時，油套環空循環流出熱流體利用模塊的入口通過油套環空循環流出流體流動管線與油套環空流動通道相連；當冷流體注入管線的出口與油套環空流動通道相連時，油套環空循環流出熱流體利用模塊的入口通過油套環空循環流出流體流動管線與冷流體注入管相連；

當冷流體通過冷流體注入管注入時，該熱電發電系統的熱電發電方法包括以下步驟：

S11、存儲在冷流體儲存容器中的冷流體，經冷流體流出管線進入冷流體注入泵增壓后，通過冷流體注入管線進入冷流體注入管；

S12、設冷流體注入管底部開口為冷流體反循環點，冷流體從冷流體注入管底部的冷流體反循環點進入油套環空流動通道中并向上流出地面，進入油套環空循環流出流體流動管線，然后進入油套環空循環流出熱流體利用模塊，經過熱交換和利用后，通過冷流體流入管線返回冷流體儲存容器中；

S13、生產層中產出的熱流體在地層驅動壓差下通過套管上的射孔段進入封隔器以下的套管內，熱流體在剩余壓力作用下進入油管內流動通道中并排出地面，通過地層產出熱流體流出管線進入地層產出熱流體利用模塊，經熱交換和利用后，通過地層產出液流動管線進入油田產出液處理系統進行下一階段處理和利用；

S14、熱電發電模塊在油管內流動通道中地層產出熱流體和油套環空流動通道中循環冷流體之間的溫度差的作用下產生電能，并通過駁接線纜將電能輸入電能外輸模塊；

當冷流體通過油套環空流動通道注入時，該熱電發電系統的熱電發電方法包括以下步驟：

S21、存儲在冷流體儲存容器中的冷流體，經冷流體流出管線進入冷流體注入泵增壓后，通過冷流體注入管線進入油套環空流動通道；

S22、設冷流體注入管底部開口為冷流體反循環點，冷流體從冷流體反循環點進入冷流體注入管中并向上流出地面，進入油套環空循環流出流體流動管線，然后進入油套環空循環流出熱流體利用模塊，經過熱交換和利用后，通過冷流體流入管線返回冷流體儲存容器中；

S23、生產層中產出的熱流體在地層驅動壓差下通過套管上的射孔段進入封隔器以下的套管內，熱流體在剩余壓力作用下進入油管內流動通道中并排出地面，通過地層產出熱流體流出管線進入地層產出熱流體利用模塊，經熱交換和利用后，通過地層產出液流動管線進入油田產出液處理系統進行下一階段處理和利用；

S24、熱電發電模塊在油管內流動通道中地層產出熱流體和油套環空流動通道中循環冷流體之間的溫度差的作用下產生電能，并通過駁接線纜將電能輸入電能外輸模塊。

2.根據權利要求1所述的油井井下熱電發電系統的熱電發電方法，其特征在于，所述油管內安裝有井下舉升泵系統。

3.根據權利要求1所述的油井井下熱電發電系統的熱電發電方法，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。