[發(fā)明專利]一種高柔性井底自供電隨鉆系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110412772.6
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN112943097A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐梓辰;楊忠華;萬曉躍
• 申請（專利權(quán)）人: 萬曉躍
• 主分類號(hào): E21B7/06
• 分類號(hào): E21B7/06;E21B41/00;E21B47/00;F03B13/02
• 代理公司: 鄭州歐凱專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41166
• 代理人: 李宣宣

本發(fā)明公開了一種高柔性井底自供電隨鉆系統(tǒng)，涉及鉆探技術(shù)領(lǐng)域，其包括鉸接短節(jié)串列，所述鉸接短節(jié)串列輸出端固定連接有鉸接短節(jié)串列輸出端附近的近井底用電器。該高柔性井底自供電隨鉆系統(tǒng)，通過鉸接短節(jié)串列實(shí)現(xiàn)短半徑鉆柱旋轉(zhuǎn)條件下的定向鉆井，尤其是采用跨接輸電線實(shí)現(xiàn)近井底用電器與渦輪發(fā)電機(jī)之間的電能輸送，進(jìn)而使該系統(tǒng)在針對短或者極短半徑鉆井、測井或地層測試過程中解決了近井底處的用電器無法有效獲得電力的問題，從而推動(dòng)短或者超短半徑鉆井、測井或地層測試技術(shù)的發(fā)展。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鉆探技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高柔性井底自供電隨鉆系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的鉆探技術(shù)領(lǐng)域，能夠在可控軌跡條件下完成的井眼的造斜率一般不超過15°/30米，一般的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向造斜能力在6°/30米左右，目前國際最先進(jìn)的斯倫貝謝公司的最短半徑定向?qū)騼H能達(dá)到15°/30米，在小井眼中最也不超過18°/30米，而現(xiàn)今所說的極短半徑是指曲率半徑小于10米的范圍，極短半徑鉆井是指鉆探曲率半徑小于10米的井段或通過曲率半徑小于10米的井段繼續(xù)鉆探，但是在短或者超短半徑鉆井領(lǐng)域中，由于無法為近井底處的鉆井、測井或地層測試設(shè)備中的用電器提供電力，進(jìn)而大大限制了短或者超短半徑鉆井、測井或地層測試技術(shù)的發(fā)展，因此提出了一種高柔性井底自供電隨鉆系統(tǒng)來解決這個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容

（一）解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高柔性井底自供電隨鉆系統(tǒng)，解決了現(xiàn)今在短或者超短半徑鉆井領(lǐng)域中由于無法為近井底處的鉆井、測井或地層測試設(shè)備中的用電器提供電力進(jìn)而大大限制了短或者超短半徑鉆井、測井或地層測試技術(shù)發(fā)展的問題。

（二）技術(shù)方案

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種高柔性井底自供電隨鉆系統(tǒng)，包括鉸接短節(jié)串列、渦輪發(fā)電機(jī)，所述渦輪發(fā)電機(jī)設(shè)置于鉸接短節(jié)串列中靠近下部的任意位置，所述近井底用電器設(shè)置于鉸接短節(jié)串列的下端或靠近下部的任意位置， 所述近井底用電器電力輸入端通過跨接輸電線經(jīng)變電模塊與渦輪發(fā)電機(jī)電力輸出端電連接或直接通過跨接輸電線與渦輪發(fā)電機(jī)電連接，所述渦輪發(fā)電機(jī)上方設(shè)置的鉸接短節(jié)串列沿其軸線方向設(shè)置有貫通結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述渦輪發(fā)電機(jī)內(nèi)部包含轉(zhuǎn)子、定子和發(fā)電機(jī)，所述定子包含鐵心和線圈，所述轉(zhuǎn)子包含一對磁鋼，所述渦輪設(shè)置于轉(zhuǎn)子外側(cè)。

優(yōu)選的，所述變電模塊包括整流電路以及穩(wěn)壓電路，所述整流電路輸入端電連接有渦輪發(fā)電機(jī)輸出端，所述整流電路輸出端電連接有穩(wěn)壓電路輸入端，所述穩(wěn)壓電路輸出端電連接有近井底用電器的輸入端。

優(yōu)選的，各個(gè)所述鉸接短節(jié)串列之間的短節(jié)最大限位角度范圍為2°-10°，所述鉸接短節(jié)串列的長度大于9米，所述鉸接短節(jié)串列的長度大于短或極短半徑分支井段及其延伸井段的長度。

優(yōu)選的，所述鉸接短節(jié)串列包括多個(gè)相互傳動(dòng)連接鉸接短節(jié)，扭矩傳遞銷、扭矩傳遞槽、關(guān)節(jié)和密封件，且密封件設(shè)置在鉸接短節(jié)串列的偏轉(zhuǎn)縫隙行程中，且密封件為密封環(huán)/貫通承壓管/波紋密封管。

優(yōu)選的，所述解碼電路和設(shè)于井下的流速傳感器組成下行指令解算模塊，所述解碼電路通過跨接輸電線電連接有近井底用電器，且井下流速傳感器為渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)裝置，且下行指令解算模塊根據(jù)所述渦輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速識(shí)別下行指令。

優(yōu)選的，所述鉸接短節(jié)串列中任一鉸接短節(jié)內(nèi)設(shè)置有電容模塊，且電容模塊內(nèi)設(shè)置有電容短節(jié)，且電容短節(jié)可臨時(shí)存儲(chǔ)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能。

優(yōu)選的，所述鉸接短節(jié)串列的相鄰鉸接短節(jié)之間的預(yù)設(shè)偏轉(zhuǎn)極限角度不大于10°，所述高通過性導(dǎo)向短節(jié)的長度不超過所述鉸接短節(jié)平均直徑的5倍，所述鉸接短節(jié)串列中各個(gè)鉸接短節(jié)的偏轉(zhuǎn)中心之間的最小距離不超過鉸接短節(jié)平均直徑的8倍。

優(yōu)選的，所述解碼電路鄰近設(shè)置有信號(hào)調(diào)制電路和信號(hào)解調(diào)電路，且信號(hào)解調(diào)電路還鄰近近井底用電器設(shè)置，且信號(hào)調(diào)制電路能將信號(hào)疊加至跨接輸電線，且信號(hào)解調(diào)電路能從跨接輸電線中拾取疊加至跨接輸電線中的調(diào)制分量。