[發明專利]新型容積式井下發電裝置及包含其的新型油田注水系統

有效

• 申請號: 202010598546.7
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111550361B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 黃鵬
• 申請（專利權）人: 河北中清永晟石油科技有限公司
• 主分類號: F03C2/30
• 分類號: F03C2/30;H02K7/18;E21B43/20
• 代理公司: 北京之于行知識產權代理有限公司 11767
• 代理人: 何志欣

本發明涉及包含容積式井下發電裝置的新型油田注水系統，包括主腔體和容積式井下發電裝置，所述主腔體內部設置有注水通道和發電機腔體，所述容積式井下發電裝置位于發電機腔體中，所述發電機腔體的上端通過獨立通道連通至主腔體的注水通道，所述容積式井下發電裝置是以其中空內腔與所述注水通道同軸設置的方式裝配在所述發電機腔體中，使得所述注水通道上與所述容積式井下發電裝置所對應的通道區段的通徑在軸向上幾乎無變化且流經所述通道區段的液柱不會受到由于裝配容積式井下發電裝置而引起的縮徑影響。

技術領域

本發明涉及油田注水系統技術領域，尤其涉及新型容積式井下發電裝置及包含其的新型油田注水系統。

背景技術

注水是國內油田的主體開發技術，由于國內油田普遍具有多層、非均質性特點，籠統分注會導致單層突進，因此廣泛采用分層注水。隨著自動化分層注水技術的不斷應用和發展，國內分層注水技術已實現了分層流量的控制和井下參數監測。

目前自動化分層注水技術可以大體分為兩類：一是采用預置電纜為井下智能配水器供電，并進行地面與井下測控信號的傳輸；二是采用無線方式進行地面與井下測控信號的傳輸，井下智能配水器采用自帶電池供電。相對于預置電纜方式，無線方式具有施工簡單、成本低等技術優勢。但無線方式采用井下電池為配水器供電，井下空間尺寸較小嚴重限制了電池體積和電池容量，而井下參數采集、流量調控和數據傳輸，都會持續產生較高的能耗，因而導致井下智能配水器井下工作時間短、測調頻率低，嚴重制約了無線分層注水技術的發展和應用。為此研發適用于無線分層注水技術的井下發電裝置，為無線分層注水技術提供長期穩定的電能供應是急需解決的問題。

對此，目前在油田分層注水系統技術領域，尤其是涉及井下發電及注水系統的前沿技術，可分為兩大主流注水系統：一種是融合式結構注水系統，例如公開號為CN108119293B的專利文獻所提出的井下發電裝置，將發電機設計為符合注水通道內徑的尺寸，直接將發電機裝配在注水通道內壁上，該裝置借助于注入注水通道內的液體沖擊渦輪組件的方式進行發電。雖然發電效率相對較高，但由于發電機占據整個注水通道，注水通道在發電機處的通道被迫縮徑(此處縮徑指的是注水通道中可供液體流通的通徑，因受到裝配在管中的發電機影響而被迫減小)，導致大量注入液體與發電機間高速沖擊。

另一種是分體式結構注水系統，例如公開號為CN109681368A的專利文獻所提出的注水井投球式井下發電裝置，將原腔體分岔為兩條并行設置的發電機腔體和注水通道，雖然在該設置下規避了大量注入液體與發電機間的高速沖擊的現象，但由于并列設置導致發電機腔體與注水通道的通徑都大大減小，至少存在以下問題：一方面，發電機腔體內液體沖擊力、液體流量以及渦輪葉片等都大幅度減小，直接影響發電效率；另一方面，注水通道在發電機處的通道被迫縮徑(此處縮徑指的是注水通道中可供液體流通的通徑，由于受到并排裝配的發電機影響而被迫減小)，直接導致管道內注水阻力增大甚至堵塞，無法達到油田的正常生產要求；此外，由于發電裝置的偏心設置，在注水過程中發電裝置運作而引起偏心式無序振動，加劇了發電裝置運作對整體裝置結構穩定性的不良影響。

并且，上述兩大主流注水系統中，均主要采用由渦輪和發電機構成的發電裝置，利用井下液體的流動作為動力源實現井下發電。但由于兩大主流注水系統中發電裝置均占用了注水管柱中心通道，在實際應用中不能滿足分層注水技術對管柱中心通道內通徑≥46mm的要求，無法再在管柱中下入測試工具以進行注水井的后續生產測試。同時，由于用于輸送油、水的注水系統多為金屬材料制成，原本就容易被注入水(驅油劑)中的化學成分腐蝕或在油水管道中形成鹽垢，加上上述兩大主流注水系統均采用的縮徑設置，將使得油水輸送管道內徑銳減加劇而增大了管道內堵死的概率，嚴重影響油田的正常生產。

此外，一方面由于對本領域技術人員的理解存在差異；另一方面由于發明人做出本發明時研究了大量文獻和專利，但篇幅所限并未詳細羅列所有的細節與內容，然而這絕非本發明不具備這些現有技術的特征，相反本發明已經具備現有技術的所有特征，而且申請人保留在背景技術中增加相關現有技術之權利。

發明內容