CN108963500A - 井下充电系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种井下充电系统及其工作方法，其中，该系统包括：载体、井下充电插头装置以及井下充电短节装置，其中，所述载体，用于携带所述井下充电插头装置，将所述井下充电插头装置下放至井下，使所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部；所述井下充电插头装置，包括：第一充电连接结构，用于连接外充电电缆；所述井下充电短节装置，包括：所述第二充电连接结构，设置在所述井下充电短节装置的内部，与井下充电短节装置中的充电电池连接，用于在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，对接所述第一充电连接结构。该方案实现了同心对接式井下充电。

Description

井下充电系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别涉及一种井下充电系统及其工作方法。

背景技术

随着油田开发方式精细化的深入，分层注水已经成为国内外油田开发注水的主要模式。目前，智能注水测调技术已经发展到下入一趟管柱就可以完成注水调配功能，并能从地面遥控改变井下各层的配注量，解决了深井、大斜度井，水平井的分层注水调配难题。由于注水调试一体化解决了反复投捞作业的问题，因此井下测调系统需要长时间驻留在井下运行，而电路与电机系统长时间工作耗电量大，如何在不起管柱的情况下提供持续的电能，已经成为注水测调一体化发展急需解决的重要问题。

虽然目前地面充电技术已经发展完善，然而井下有液体存在，环境复杂，充电装置人手无法直观触碰，对接充电存在很多技术困难，无线充电技术目前发展还并不完善，在充电时间与电量方面都无法保证。因此，急需一种能够实现井下充电的充电装置，以保证对井下测调装置持续提供电能，避免重复作业施工，节约施工成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种井下充电系统，以解决现有技术中无法对井下测调装置持续提供电能的技术问题。该系统包括：

载体、井下充电插头装置以及井下充电短节装置，其中，

所述载体，用于携带所述井下充电插头装置，将所述井下充电插头装置下放至井下，使所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部；

所述井下充电插头装置，包括：

第一充电连接结构，用于连接外充电电缆；

所述井下充电短节装置，包括：

所述第二充电连接结构，设置在所述井下充电短节装置的内部，与井下充电短节装置中的充电电池连接，用于在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，对接所述第一充电连接结构。

本发明实施例还提供了一种上述井下充电系统的工作方法，以解决现有技术中无法对井下测调装置持续提供电能的技术问题。该方法包括：

将所述外充电电缆连接至所述第一充电连接结构；

通过所述载体将所述井下充电插头装置下放至井下，使所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部，所述第一充电连接结构与所述第二充电连接结构对接；

将所述外充电电缆上电，为井下充电短节装置中的充电电池充电。

在本发明实施例中，通过设置井下充电插头装置，并在井下充电插头装置中设置第一充电连接结构，在井下充电短节装置中设置第二充电连接结构，实现了可以通过载体将井下充电插头装置下放至井下，使得第一充电连接结构与第二充电连接结构，进而为井下充电短节装置中的充电电池充电。实现了同心对接式井下充电，为驻留在井下的注水测调装置长时间工作提供了电能，避免了不必要的更换电池作业，避免了因为电池电量耗尽而进行测调装置的反复打捞下井作业施工，节约了施工成本；而且同心对接式井下充电的设计使对接不用考虑装置方向的问题，使装置加工更加简单；充电时将井下充电插头装置下放至井下，充电结束后可以将井下充电插头装置回收，使得该井下充电系统设计简单易操作，井下充电插头装置可重复多次利用，有利于现场推广。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种井下充电插头装置插入井下充电短节装置内部充电时的结构解剖图；

图2是本发明实施例提供的一种井下充电插头装置的结构解剖图；

图3是本发明实施例提供的一种井下充电短节装置的结构解剖图；

图4是本发明实施例提供的一种井下充电系统的工作方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明实施例中，提供了一种井下充电系统，如图1所示，该系统包括：载体1、井下充电插头装置Ⅰ以及井下充电短节装置Ⅱ，其中，

所述载体1，用于携带所述井下充电插头装置Ⅰ，将所述井下充电插头装置Ⅰ下放至井下，使所述井下充电插头装置Ⅰ插入所述井下充电短节装置Ⅱ内部；

所述井下充电插头装置Ⅰ，包括：

第一充电连接结构，用于连接外充电电缆2；

所述井下充电短节装置Ⅱ，包括：

所述第二充电连接结构，设置在所述井下充电短节装置的内部，与井下充电短节装置中的充电电池19连接，用于在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，对接所述第一充电连接结构。

由图1所示的结构可知，在本发明实施例中，通过设置井下充电插头装置，并在井下充电插头装置中设置第一充电连接结构，在井下充电短节装置中设置第二充电连接结构，实现了可以通过载体将井下充电插头装置下放至井下，使得第一充电连接结构与第二充电连接结构，进而为井下充电短节装置中的充电电池充电。实现了同心对接式井下充电，为驻留在井下的注水测调装置长时间工作提供了电能，避免了不必要的更换电池作业，避免了因为电池电量耗尽而进行测调装置的反复打捞下井作业施工，节约了施工成本；而且同心对接式井下充电的设计使对接不用考虑装置方向的问题，使装置加工更加简单；充电时将井下充电插头装置下放至井下，充电结束后可以将井下充电插头装置回收，使得该井下充电系统设计简单易操作，井下充电插头装置可重复多次利用，有利于现场推广。

具体实施时，上述载体1可以是油管等便于下井的结构，以便于将井下充电插头装置下放至井下或上提至地面。

具体实施时，在井下充电插头装置Ⅰ插入井下充电短节装置Ⅱ内部的情况下，为了实现通过外充电电缆为井下充电短节装置中的充电电池充电，在本实施例中，如图2、3所示，

所述第一充电连接结构，包括：内外电缆连接器5、两根内充电电缆6、第一对接充电金属圈8以及第二对接充电金属圈9，其中，

所述内外电缆连接器5，用于将外充电电缆2的一端与两根内充电电缆6的第一端同时连接；其中，外充电电缆2的另一端可以连接地面的电源，以便于在地面上控制为外充电电缆2上电或断电。

第一对接充电金属圈8，用于与两根内充电电缆中一根内充电电缆6的第二端连接；

第二对接充电金属圈9，用于与两根内充电电缆中另一根内充电电缆6的第二端连接；

所述第二充电连接结构，包括：第一对接充电金属片14、第二对接充电金属片15以及两条充电电路16，其中，

两条充电电路中一条充电电路16的第一端与所述充电电池19连接，第二端与第一对接充电金属片14连接；

两条充电电路中另一条充电电路16的第一端与所述充电电池19连接，第二端与第二对接充电金属片15连接；

所述第一对接充电金属片14，用于在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，与所述第一对接充电金属圈8对接；

所述第二对接充电金属片15，用于在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，与所述第二对接充电金属圈9对接。

具体的，在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，第一对接充电金属片14与第一对接充电金属圈8对接，第二对接充电金属片15与第二对接充电金属圈9对接，实现同心式对接，在将外充电电缆2上电后，即可实现为充电电池19充电，当充电结束后，可以将外充电电缆2断电，通过载体1将井下充电插头装置上提至地面，以便下次充电时再次利用。

具体实施时，由于井下存在液体，为了实现密封充电，在将井下充电插头装置插入井下充电短节装置内部的基础上，在本实施例中，进一步提高密封性，如图2所示，所述井下充电插头装置，还包括：

充电插头绝缘主体4，所述充电插头绝缘主体4为中空的柱体，所述充电插头绝缘主体4的材质为绝缘材质，所述充电插头绝缘主体4的侧面设置有开口，所述内外电缆连接器5置于所述开口内；在所述开口的下方，所述第一对接充电金属圈8和所述第二对接充电金属圈9镶在所述充电插头绝缘主体上；所述两根内充电电缆6穿过所述充电插头绝缘主体4的内腔分别与所述第一对接充电金属圈8和所述第二对接充电金属圈9连接。即充电插头绝缘主体4一定程度对内外电缆连接器5和两根内充电电缆6起到密封作用。

具体的，为了进一步提高密封性，内外电缆连接器5的外形可以与开口相适配，例如，内外电缆连接器5的形状与开口的形状可以相同，形状可以是圆形；内外电缆连接器5和开口的尺寸可以相同。

具体实施时，为了实现载体1携带井下充电插头装置下井或上提，在本实施例中，所述充电插头绝缘主体4的第一端为开口，所述第一端内设置有内螺纹，所述第一端与所述载体1螺纹连接，其中，所述充电插头绝缘主体4上在所述开口上方的一端为所述第一端，即在充电插头绝缘主体4开口端下方的侧壁上设有上述开口。

具体实施时，为了进一步提高充电的密封性，避免与液体接触，在本实施例中，如图2所示，所述井下充电插头装置，还包括：

两个绝缘密封胶圈7，在所述第一对接充电金属圈8和所述第二对接充电金属圈9的两侧，套装在所述充电插头绝缘主体4的外部，使得所述第一对接充电金属圈8和所述第二对接充电金属圈9位于两个绝缘密封胶圈7之间，以将第一对接充电金属圈8和第二对接充电金属圈9与外部液体隔离开来，实现井下对接充电环境的密封。

具体实施时，为了实现第一充电连接结构与第二充电连接结构的准确定位对接，在本实施例中，如图2、3所示，所述充电插头绝缘主体，还包括：

引鞋11，所述引鞋11位于所述充电插头绝缘主体4的第二端，所述引鞋11上设置有定位槽10；

所述井下充电短节装置，还包括：

定位结构，设置在所述井下充电短节装置的内部，用于在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，卡入所述引鞋11的定位槽10内，其中，所述定位槽10与所述第一对接充电金属圈8距离等于所述定位结构与所述第一对接充电金属片14的距离，所述定位槽10与所述第二对接充电金属圈9距离等于所述定位结构与所述第二对接充电金属片15的距离。

具体的，引鞋11可以为圆锥形，定位槽10位于所述充电插头绝缘主体下方，为一环形槽体。在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，定位结构卡入引鞋11的定位槽10内，来实现对接定位，使得第一充电连接结构与第二充电连接结构准确对接。

具体实施时，如图3所示，所述定位结构，包括：

弹簧18，所述弹簧的一端固定在所述井下充电短节装置的内壁上；

定位滑球17，固定在所述弹簧的另一端上。

具体的，定位滑球17可以为球型滚球，通过所述弹簧18固定在井下充电短节装置的内部，并实现伸缩滚动滑行。

具体实施时，在井下充电短节装置的内部可以设置多组定位结构，具体设置的组数可以根据实际需求确定。例如，如图3所示，设置两组定位结构，两组定位结构对称设置。

具体实施时，为了进一步提高充电的密封性，在本实施例中，如图3所示，所述井下充电短节装置，还包括：绝缘内座13，所述绝缘内座13的内部中空，所述绝缘内座13设置在井下充电短节装置的主壳体12的内部，所述第二充电连接结构和所述定位结构设置在所述绝缘内座的内部，充电时所述井下充电插头装置插入所述绝缘内座内部。

具体的，如图3所示，在绝缘内座13内，自上而下安装有第一对接充电金属片14、第二对接充电金属片15、定位滑球17以及充电电池19。

具体实施时，为了便于载体1携带井下充电插头装置下井或上提，在本实施例中，如图2所示，所述井下充电插头装置，还包括：

电缆固定卡3，用于通过载体1将所述井下充电插头装置下放至井下的过程中，将外充电电缆2固定在所述载体1上。

具体的，例如，可以在充电插头绝缘主体4的第一端的上方20厘米左右处，用电缆固定卡3将所述充电电缆2捆绑在载体1(例如，油管)上。

具体实施时，在本实施例中，如图4所示，提供了一种上述任意的井下充电系统的工作方法，该方法包括：

步骤401：将所述外充电电缆连接至所述第一充电连接结构；

步骤402：通过所述载体将所述井下充电插头装置下放至井下，使所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部，所述第一充电连接结构与所述第二充电连接结构对接；

步骤403：将所述外充电电缆上电，为井下充电短节装置中的充电电池充电。

具体的，以下具体描述上述任意的井下充电系统的充电过程，该过程包括：

1、停止注水；

2、将所述井下充电插头装置Ⅰ与油管1螺纹相连；

3、将外充电电缆2连接到所述内外电缆连接器5外部；

4、在充电插头绝缘主体4的螺纹连接处上端20厘米左右处，用电缆固定卡3将所述外充电电缆2捆绑在所述油管1上；

5、继续连接并下放油管1，并用相同方式利用电缆固定卡3捆绑外充电电缆2，至所述井下充电短节装置Ⅱ上方3米左右；

6、缓慢下放油管1，使所述井下充电插头装置Ⅰ与所述井下充电短节装置Ⅱ对接；

7、对接成功后，将外充电电缆2通电，开始对充电电池19充电；

8、充电结束后，切断电源，上提油管1，拆卸所述电缆固定卡3，使所述外充电电缆2解绑，直至将所述井下充电插头装置Ⅰ提至地面，将所述外充电电缆2从所述内外电缆连接器5上拔出，回收井下充电插头装置Ⅰ以备下次充电时再次利用。

本发明实施例实现了如下技术效果：通过设置井下充电插头装置，并在井下充电插头装置中设置第一充电连接结构，在井下充电短节装置中设置第二充电连接结构，实现了可以通过载体将井下充电插头装置下放至井下，使得第一充电连接结构与第二充电连接结构，进而为井下充电短节装置中的充电电池充电。实现了同心对接式井下充电，为驻留在井下的注水测调装置长时间工作提供了电能，避免了不必要的更换电池作业，避免了因为电池电量耗尽而进行测调装置的反复打捞下井作业施工，节约了施工成本；而且同心对接式井下充电的设计使对接不用考虑装置方向的问题，使装置加工更加简单；充电时将井下充电插头装置下放至井下，充电结束后可以将井下充电插头装置回收，使得该井下充电系统设计简单易操作，井下充电插头装置可重复多次利用，有利于现场推广。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种井下充电系统，其特征在于，包括：载体、井下充电插头装置以及井下充电短节装置，其中，

所述载体，用于携带所述井下充电插头装置，将所述井下充电插头装置下放至井下，使所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部；

所述井下充电插头装置，包括：

第一充电连接结构，用于连接外充电电缆；

所述井下充电短节装置，包括：

第二充电连接结构，设置在所述井下充电短节装置的内部，与井下充电短节装置中的充电电池连接，用于在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，对接所述第一充电连接结构。

2.如权利要求1所述的井下充电系统，其特征在于，所述第一充电连接结构，包括：内外电缆连接器、两根内充电电缆、第一对接充电金属圈以及第二对接充电金属圈，其中，

所述内外电缆连接器，用于将外充电电缆的一端与两根内充电电缆的第一端同时连接；

第一对接充电金属圈，用于与两根内充电电缆中一根内充电电缆的第二端连接；

第二对接充电金属圈，用于与两根内充电电缆中另一根内充电电缆的第二端连接；

所述第二充电连接结构，包括：第一对接充电金属片、第二对接充电金属片以及两条充电电路，其中，

两条充电电路中一条充电电路的第一端与所述充电电池连接，第二端与第一对接充电金属片连接；

两条充电电路中另一条充电电路的第一端与所述充电电池连接，第二端与第二对接充电金属片连接；

所述第一对接充电金属片，用于在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，与所述第一对接充电金属圈对接；

所述第二对接充电金属片，用于在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，与所述第二对接充电金属圈对接。

3.如权利要求2所述的井下充电系统，其特征在于，所述井下充电插头装置，还包括：

充电插头绝缘主体，所述充电插头绝缘主体为中空的柱体，所述充电插头绝缘主体的材质为绝缘材质，所述充电插头绝缘主体的侧壁上设置有开口，所述内外电缆连接器置于所述开口内；在所述开口的下方，所述第一对接充电金属圈和所述第二对接充电金属圈镶在所述充电插头绝缘主体上；所述两根内充电电缆穿过所述充电插头绝缘主体的内腔分别与所述第一对接充电金属圈和所述第二对接充电金属圈连接。

4.如权利要求3所述的井下充电系统，其特征在于，所述充电插头绝缘主体的第一端为开口，所述第一端内设置有内螺纹，所述第一端与所述载体螺纹连接，其中，所述充电插头绝缘主体上在所述开口上方的一端为所述第一端。

5.如权利要求4所述的井下充电系统，其特征在于，所述充电插头绝缘主体，还包括：

引鞋，所述引鞋位于所述充电插头绝缘主体的第二端，所述引鞋上设置有定位槽；

所述井下充电短节装置，还包括：

定位结构，设置在所述井下充电短节装置的内部，用于在所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部的情况下，卡入所述引鞋的定位槽内，其中，所述定位槽与所述第一对接充电金属圈距离等于所述定位结构与所述第一对接充电金属片的距离，所述定位槽与所述第二对接充电金属圈距离等于所述定位结构与所述第二对接充电金属片的距离。

6.如权利要求5所述的井下充电系统，其特征在于，所述定位结构，包括：

弹簧，所述弹簧的一端固定在所述井下充电短节装置的内壁上；

定位滑球，固定在所述弹簧的另一端上。

7.如权利要求3所述的井下充电系统，其特征在于，所述井下充电插头装置，还包括：

两个绝缘密封胶圈，在所述第一对接充电金属圈和所述第二对接充电金属圈的两侧，套装在所述充电插头绝缘主体的外部，使得所述第一对接充电金属圈和所述第二对接充电金属圈位于两个绝缘密封胶圈之间。

8.如权利要求5所述的井下充电系统，其特征在于，所述井下充电短节装置，还包括：

绝缘内座，所述绝缘内座的内部中空，所述绝缘内座设置在井下充电短节装置的主壳体的内部，所述第二充电连接结构和所述定位结构设置在所述绝缘内座的内部，充电时所述井下充电插头装置插入所述绝缘内座内部。

9.如权利要求1至8中任一项所述的井下充电系统，其特征在于，所述井下充电插头装置，还包括：

电缆固定卡，用于通过载体将所述井下充电插头装置下放至井下的过程中，将外充电电缆固定在所述载体上。

10.一种权利要求1至9中任一项所述的井下充电系统的工作方法，其特征在于，包括：

将所述外充电电缆连接至所述第一充电连接结构；

通过所述载体将所述井下充电插头装置下放至井下，使所述井下充电插头装置插入所述井下充电短节装置内部，所述第一充电连接结构与所述第二充电连接结构对接；

将所述外充电电缆上电，为井下充电短节装置中的充电电池充电。