CN109983199A - 用于在井的完井和开采期间给电子器件供电的系统、方法和装置 - Google Patents
用于在井的完井和开采期间给电子器件供电的系统、方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109983199A CN109983199A CN201680091026.9A CN201680091026A CN109983199A CN 109983199 A CN109983199 A CN 109983199A CN 201680091026 A CN201680091026 A CN 201680091026A CN 109983199 A CN109983199 A CN 109983199A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power
- battery
- turbogenerator
- electronic device
- pit shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 52
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 33
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000005189 Embolism Diseases 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHNSKVUFUARCSM-UHFFFAOYSA-N [Li].ClS(=O)(=O)O Chemical compound [Li].ClS(=O)(=O)O MHNSKVUFUARCSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002252 acyl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0085—Adaptations of electric power generating means for use in boreholes
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/002—Down-hole drilling fluid separation systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
一种用于给位于与地下地层相交的井筒中的电子器件供电的系统、方法和功率控制装置。所述系统包括电池、涡轮发电机、电子装置和处理器。所述电池能够位于所述井筒中,并且所述涡轮发电机能够位于所述井筒中,以便与所述井筒中的流动路径流体连通。所述电子装置能够位于所述井筒中并且电耦合到所述电池和所述涡轮发电机。所述处理器确定是否满足功率条件以允许所述涡轮发电机给所述电子装置供电。所述方法包括:使用电池给位于所述井筒中的电子装置供电并打开与涡轮发电机连通的闭合流动路径。所述方法还包括:在满足功率条件的情况下使用所述涡轮发电机给所述电子装置供电。
Description
背景技术
本部分意图提供相关背景信息以便于更好地理解所描述实施方案的各方面。因此,应理解,这些陈述当以此角度来阅读,而非作为对现有技术的承认。
在多区带完井操作期间,将油管柱引入先前已射孔的下套管井筒中,然后将管柱放置成使得开采筛管定位在射孔附近。如本文所用,完井操作指代一旦完成钻井操作就使井筒投入开采所必需的事件和装备。通过将压裂流体、酸、溶剂或其他化学品注入射孔中可使开采增产。为实现这一点,在井的部分中执行增产操作,以提高地层中烃类的产率和/或产能。如本文所用,术语“使……增产”和“增产”指代用于恢复或提高井的生产力而执行的处理。增产操作包括称为“水力压裂”的程序,其中高于储层地层的破裂压力将流体注入地层中,以在储层与地层之间形成高导流流动路径。其他增产操作包括酸化、酸压裂等。
在井筒衬有套管和水泥的情况下,通过在具体期望增产位置处形成径向穿过套管和水泥的开口,可便利地将增产流体注入地层内的增产位置中。这些开口通常通过利用成型射孔弹(shaped explosive charge)或水射流切割对套管进行射孔来形成。然后可将增产流体从地表泵送通过延伸到套管中的油管,并通过射孔向外进入地层中。
在有多个期望增产位置的情况下,采用诸如封隔器和栓塞的密封装置来准许每个位置进行单独增产。可将单个地层内或多个地层内的与井相交的每个增产位置与其他增产位置隔离,从而允许针对具体增产位置来定制增产操作(例如,增产流体的类型、增产流体压力和进入地层中的流速)。给井筒加衬里的套管和水泥以及密封装置在增产操作期间防止增产流体从每个期望增产位置的损失。以此方式,可确保执行增产操作的操作人员使意图被注入地层中期望位置处的所有增产流体确实进入地层中的该位置处。
附图说明
参考以下附图来描述本发明的实施方案。贯穿附图,使用相同数字来引用相似特征和部件。附图所描绘的特征不一定按比例绘制。实施方案的某些特征可能以放大比例或稍微示意性的形式示出,并且为了清楚和简明起见,元件的一些细节可能未示出。
图1示出根据一个或多个实施方案的井系统的正视图;
图2示出根据一个或多个实施方案的电耦合到一个或多个电子装置的功率控制装置的框图;并且
图3示出根据一个或多个实施方案的在完井操作期间给井筒中的电子器件供电的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出根据一个或多个实施例的包括筛管部段124和功率控制装置140的井系统110的正视图。如图所示,井筒112与地下地层120相交。井筒112具有竖直部段114和水平部段118,所述竖直部段114至少部分地与套管柱116粘固,所述水平部段118可以是井筒112的裸眼部段。其他井筒配置也可以是合适的。
定位在井筒112内并从地面延伸的是油管柱122,所述油管柱122提供了供地层流体从地层120行进到地面并且供增产流体从地面行进到地层120的管道。油管柱122包括筛管部段124,它们中的每一者均定位在被描绘为封隔器126的一对环形阻挡物之间,所述一对环形阻挡物在油管柱122与井筒112之间提供流体密封,从而限定开采井段130。筛管部段124用于将增产流体注入地层中或过滤出开采流体流中的颗粒物质。流量控制装置132也可位于井筒112中并且被配置来控制流体进入、流过或离开诸如油管柱122的流动路径的流动。油管柱122还包括功率控制装置140,以将电力提供给各种电子部件,包括但不限于用于使地层增产和/或开采地层流体的泵、传感器、致动器、阀、套筒和挡板,如本文关于图2和图3所述。虽然图1示出定位在未在开采的区带中的功率控制装置140,但应理解,功率控制装置140可定位在沿着井筒112的任何地方,包括筛管部段124附近。在优选实施方案中,多个功率控制装置140部署在井筒112中。
功率控制装置140可包括接收由位于井筒112中的各种传感器提供的数据并将数据传输到地面控制单元128的遥测装置152。传感器可包括响应于电磁辐射用于测量地层电阻率的接收器、用于测量地层伽马射线强度的伽马射线装置、用于测量油管柱122的倾斜度和方位角的装置、用于测量流体压力的压力传感器、用于测量井筒温度的温度传感器、分布式光学传感器、用于测量流速的流量计、用于获取地震、微震或振动测量值的地震检波器或加速度计、用于测量流体成分的装置等。
数据也可由地面控制单元128提供,由遥测装置152接收,并且被传输到位于井筒112中以执行诸如致动阀的功能的各种电子装置。地面控制单元128可包括用于处理和存储由位于井筒112中的传感器采集的测量值的计算机系统。除其他之外,计算机系统可包括能够执行指令以执行此类任务的非暂时性计算机可读介质(例如,硬盘驱动器和/或存储器)。除收集和处理测量值之外,计算机系统还可以能够控制完井操作、增产操作和开采操作,包括但不限于封隔器126的安装、酸化、砾石充填或水力压裂。地面控制单元128还可包括显示测量值并允许操作人员监测完井操作、增产操作和开采操作的用户接口(未示出),例如,监测器或打印机。
图2示出根据一个或多个实施方案的电耦合到一个或多个电子装置260的功率控制装置240的框图。功率控制装置240包括电池242、涡轮发电机244、处理器246、信息存储装置248、功率传感器250、遥测装置252和开关254。功率控制装置240向位于井筒中的电子装置260供应电力。电池242和涡轮发电机244还可与处理器246、存储装置248、功率传感器250和遥测装置252中的任一者或组合电连通并向其供应电力,这是在井下操作这些部件所需的。电子装置260不经由通向地面的脐带缆(umbilical)来供应电力,因此,功率控制装置240是这些装置的井下电力的唯一来源。例如,电子装置260可安装在侧向井筒中,在侧向井筒中无法安装供应电力的脐带缆。虽然部件242-254被描绘为与功率控制装置240集成或包括在功率控制装置240中,但应理解,这些中的任一者均可以是与功率控制装置240连通的单独部件。
电池242包括任何合适的装置,包括连接在一起以向电子装置260提供电流的一个或多个电池单元。电池242可以仅是一个或多个原电池,包括但不限于锂原电池、锂亚硫酰氯电池、锂硫酰氯电池、锂离子电池、熔融盐电池或固态电池。如本文所用,原电池指代不可再充电电池,而二次电池指代可再充电电池。在初始完井和增产操作期间,当流体流不足以从涡轮发电机244生成足够的电力以给电子装置260供电时,电池242可向电子装置260供应电力。电池242还可结合涡轮发电机244向电子装置260供应电力,如本文进一步所述。
涡轮发电机244包括将来自流过流动路径(例如,图1的油管柱112或筛管部段124)的流体的机械能转换为电能的任何合适的装置。涡轮发电机244包括与流动路径流体连通以旋转涡轮机的涡轮(未示出)。当流体通过或穿过联接到转子的涡轮机时,涡轮发电机244生成电流,所述转子在定子内旋转以诱发电流。作为非限制性实例,涡轮发电机244可包括称为转子的旋转磁体,所述转子在缠绕成线圈的称为定子的固定导体组内转动,以诱发电流。涡轮发电机244还可以是产生直流电的发电机(包括有刷涡轮发电机)或产生交流电的交流发电机(包括无刷涡轮发电机)。
当与涡轮发电机244连通的流动路径闭合时,电池242向位于图1的井筒112中的电子装置260供应电力。例如,与涡轮发电机244连通的流动路径可在图1的封隔器126设置在图1的井筒112中时闭合,因为流体静压力用于扩展封隔器126。在打开与涡轮发电机244连通的流动路径之后,涡轮发电机244可向电子装置260提供电力。例如,在将流体注入地层中的增产操作期间,随着流体流过与涡轮发电机244连通的流动路径,涡轮发电机244可向电子装置260供应电力。在开采地层流体期间,随着流体流过与涡轮发电机244连通的流动路径,涡轮发电机244也可向电子装置260供应电力。
电子装置260可位于井筒(例如,图1的井筒112)中以在井中执行完井操作和/或开采操作,并且电子装置260电耦合到电池242以及涡轮发电机244。电子装置260可包括诸如用于监测在井中进行的完井操作和/或开采操作的传感器的装置。传感器可包括被配置来测量井下参数(包括但不限于压力、流速、工具位置、工具取向、阀位置、振动、流体成分、工具通路、井筒温度、电阻率或它们的组合)的一个或多个装置。例如,传感器可包括压力计、流量计、加速度计、地震检波器、重力计、接近传感器、光谱仪、温度传感器、磁力计、电磁接收器等中的至少一者。电子装置260还可包括处理器246、存储装置248、功率传感器250和遥测装置252,使得功率控制装置240的这些部件也可接收电力。
作为另一实例,电子装置260可包括阀、泵或致动器。阀可被电动致动以控制通过图1的油管柱112的流体流动。流量控制装置132可包括阀(例如,电磁阀)以控制流体进入、流过或离开油管柱112。泵可以是用于将地层流体泵送到油管柱112中的电动潜水泵(ESP)。致动器可用于致动位于井中的井下工具。例如,致动器可用于设置闩锁、释放挡板或移动套筒,并且可包括螺线管、磁致伸缩装置、电动机、压电装置、烟火装置、电磁换能器或被配置来将电能转换为机械能的任何其他合适的装置。
处理器246用于监测与电源供应器、电池242和涡轮发电机244相关联的功率条件,以确定电池242、涡轮发电机244或两者是否将用于向电子装置260供应电力。如本文所用,术语处理器意图包括诸如现场可编程门阵列(FPGA)、外围接口控制器(PIC)、高级RISC机(ARM)、数字信号处理器(DSP)、微控制器单元(MCU)、微处理器单元(MPU)和AVR处理器的装置。处理器246被配置来确定是否满足功率条件以允许涡轮发电机244给电子装置260供电,并且处理器246被配置为在不满足功率条件的情况下仅使用电池242给电子装置260供电。处理器246可控制耦合到电池242和涡轮发电机244的开关254(例如,晶体管、选择器、多路复用器或多路开关)以选择哪个电源供应器或两个电源供应器给电子装置260供电。开关254还可操作以选择哪些电子装置260从电源供应器接收电力以调节电池242和/或涡轮发电机244上的电负载。
功率条件可包括但不限于功率阈值、持续时间、压力、流速和温度中的任一者或组合。例如,功率条件可以是电池242和/或涡轮发电机244的功率输出是否满足功率阈值,所述功率阈值可包括阈值电压、电流或电功率。功率条件还可以是电子装置260是否已经由电池242供电达特定持续时间,或是否满足井筒中的条件以指示涡轮发电机244可向电子装置260提供足够的电力(例如,流体流动路径中的流体流速、温度或压力,以给涡轮发电机244供电))。
信息存储装置248可包括以电子方式存储从位于井筒中的传感器(诸如功率传感器250或电子装置260)接收的信息或数据的非暂时性存储介质。非暂时性存储介质可包括ROM、EPROM、EEPROM、闪速存储器、RAM、硬盘驱动器、固态盘、光盘或它们的组合。通过使用存储在存储装置248上的计算机程序来执行对功率控制装置240的控制和处理。
功率传感器250与处理器246通信以提供测量值,从而监测电池242和涡轮发电机244中的任一者或组合的功率条件。功率传感器250可包括一个或多个装置,所述一个或多个装置被配置来测量与功率条件相关联的参数,包括但不限于电压、电流、电功率、压力、流速、温度或它们的组合。功率传感器250可包括但不限于伏特计、安培计、瓦特计、压力计、流量计、温度传感器或它们的组合。
遥测装置252可用于接收数据或将数据传输到井系统110的各种装置。可将来自功率传感器250的测量值或者功率条件传输到地面控制单元(例如,图1的地面控制单元128)并输出到合适的介质,诸如显示器、平板计算机或打印机。地面控制单元128还可将命令传输到遥测装置252以控制哪个电源供应器(电池242、涡轮发电机244或两者)向电子装置260提供电力。遥测装置252可使数据能够实时地、伪实时地和/或在稍后的时间或日期进行输出和/或接收。遥测装置252可包括与地面控制单元128通信的遥测系统,诸如声学脉冲遥测收发器。遥测装置252可包括使电缆能够被输入到遥测装置252中以传输和/或上传数据的直接电缆连接装置。遥测装置252还可包括无线通信装置,其中无线通信装置可包括但不限于电感耦合单元、通过油管柱的声学遥测(图1中的112)、通过井筒流体的声学遥测、射频单元、射频识别单元和/或合适的无线通信单元(例如,ZigBee、蓝牙、UHF、VHF、Wi-Fi等)。
应理解,功率控制装置240可包括其他电气部件,包括但不限于电流整流器或电压调节器。例如,在涡轮发电机244生成交流电的情况下,可使用电流整流器将AC电力转换为用于电子装置260的DC电力。电流整流器可以是半波整流器、全波整流器或适于对AC电流进行整流的任何其他装置。作为另一非限制性实例,电压调节器可用于将涡轮发电机244生成的电压转换为电子装置260所需的电压。电压调节器可以是升压或降压电压调节器,包括升降压变压器或升降压转换器。
图3示出根据一个或多个实施方案的在完井和开采操作期间给井筒中的电子器件供电的方法300的流程图。在框302处,将完井装备定位并安装在井中,而没有使用通向地面以供应电力的脐带缆。完井装备可包括但不限于图1和2所描绘的装备,诸如油管柱122、筛管部段124、封隔器126、流量控制装置132、功率控制装置140和电子装置260。在完井的早期阶段,诸如在增产之前,可封挡通过油管柱122的流动路径以便辅助增产。例如,在框304处,在完井操作期间闭合与涡轮发电机244连通的流动路径,诸如通过用流动控制装置132使油管柱122中的流体转向来设置封隔器126以径向扩展封隔器126。在流动路径闭合的情况下,涡轮发电机244不能为电子装置260发电。在安装其他完井装备期间或在井筒增产的一部分期间,流动路径也可以是闭合的。
在框306处,电池246在安装完井装备期间并且在进行各种完井操作时给电子装置260供电。可在电子装置260由电池242供电的同时执行增产操作或其他完井操作。增产操作可包括但不限于地层清理、循环井筒流体、酸化、砾石充填和/或井筒的水力压裂。电池242可向处理器246提供电力以使用电子装置260的传感器测量值来评估流动转向、地层参数以及完井装备安装的稳健性。电池242可为遥测装置252提供电力以接收无线命令并将传感器数据传输到地面。遥测装置252可将由电池供电的电子装置260的各种传感器收集的数据传输到地面,从而可监测和优化完井操作和增产操作。电池242还可向包括设置闩锁、释放挡板、移动套筒和打开阀的井下工具提供电力,以执行各种完井操作或增产操作。
在框308处,可在增产期间或之后打开与涡轮发电机244连通的流动路径。例如,可打开流动路径以允许将增产流体注入地层中。增产流体可包括盐水、水、钻井液、油、酸(有机或无机)或凝胶。流动路径也可在开采期间是打开的,以允许地层流体行进到地面。响应于接收到来自地面的命令、响应于特定持续时间到期,或者响应于电子装置260的传感器测量值中的一者或多者(诸如指示增产已完成来开采地层流体的声学振动或温度变化)指示地层适于开采,可打开流动路径。在流动路径打开的情况下,涡轮发电机244可生成电流,这可给电子装置260供电。因此,应理解,涡轮发电机244可在增产操作或开采地层流体期间生成电力。然而,涡轮发电机244生成的电力可取决于流体流动的方向而不同。在优选实施方案中,涡轮发电机244在开采期间比在增产操作期间(包括将增产流体注入地层中)产生显著更多的电力。
在决策框310处,处理器246使用功率传感器250监测功率条件以选择电源供应器中的任一者或组合(电池242、涡轮发电机244或两者)来向电子装置260提供电力。如果不满足功率条件,则在框312处,电池242继续给电子装置260供电。如果满足功率条件,则在框314处,处理器246允许涡轮发电机244给电子装置260供电。处理器246还可经由遥测装置252从地面控制单元128接收命令,并且所述命令可指示待用于向电子装置260提供电力的电源供应器中的任一者或组合(电池242、涡轮发电机244或两者)。因此,处理器246可基于所接收的命令或所监测的功率条件来控制用于向电子装置260提供电力的电源供应器中的任一者或组合(电池242、涡轮发电机244或两者)。
虽然可能存在电池242和涡轮发电机244两者提供电力的短时间段,但在开采开始后不久,涡轮发电机244就是电子装置260的唯一电力来源。当电池242被放电时,涡轮发电机244在没有电池242的情况下继续向电子装置260提供电力。
除上文所述的实施方案之外,特定组合的许多实施例在本公开的范围内,下文详述所述实施例中的一些:
实施例1:一种用于给位于与地下地层相交的井筒中的电子器件供电的系统,其包括:
电池,所述电池能够位于所述井筒中;
涡轮发电机,所述涡轮发电机能够位于所述井筒中,以便与所述井筒中的流动路径流体连通;
电子装置,所述电子装置能够位于所述井筒中并且电耦合到所述电池和所述涡轮发电机;以及
处理器,所述处理器被配置为确定是否满足功率条件以允许所述涡轮发电机给所述电子装置供电。
实施例2:如实施例1所述的系统,其中如果不满足所述功率条件,则所述电子装置由所述电池供电。
实施例3:如实施例1所述的系统,其中所述电子装置包括传感器、阀、泵和致动器中的任一者或组合。
实施例4:如实施例3所述的系统,其中所述传感器被配置来测量压力、流速、工具位置、工具取向、阀位置、振动、流体成分和温度中的任一者或组合。
实施例5:如实施例1所述的系统,其中所述处理器被配置为仅选择所述涡轮发电机来给所述电子装置供电。
实施例6:如实施例1所述的系统,其还包括流量控制装置,所述流量控制装置与所述流体路径连通并且被配置来控制流体通过所述流动路径的流动。
实施例7:如实施例1所述的系统,其中所述电池是原电池,并且所述功率条件包括功率阈值、持续时间、压力、流速和温度中的任一者或组合。
实施例8:一种给位于与地下地层相交的井筒中的电子器件供电的方法,其包括:
使用电池给位于所述井筒中的电子装置供电;
打开与涡轮发电机连通的闭合流动路径;以及
如果满足功率条件,则使用所述涡轮发电机给所述电子装置供电。
实施例9:如实施例8所述的方法,其还包括:在使用所述电子装置的同时执行完井操作。
实施例10:如实施例8所述的方法,其还包括:在使用所述电子装置的同时使所述地层增产。
实施例11:如实施例8所述的方法,其中所述电子装置包括传感器、阀、泵和致动器中的任一者或组合。
实施例12:如实施例11所述的方法,其中所述传感器被配置来测量压力、流速、工具位置、工具取向、阀位置、振动、流体成分和温度中的任一者或组合。
实施例13:如实施例8所述的方法,其还包括:在完井操作期间使用流量控制装置闭合与所述涡轮发电机连通的所述流动路径。
实施例14:如实施例8所述的方法,其中所述电池是原电池,并且所述功率条件包括功率阈值、持续时间、压力、流速和温度中的任一者或组合。
实施例15:如实施例8所述的方法,其还仅在地层增产完成之后打开所述闭合流动路径。
实施例16:如实施例8所述的方法,其还在地层增产期间打开所述闭合流动路径。
实施例17:一种功率控制装置,其包括:
电池,所述电池能够位于井筒中;
涡轮发电机,所述涡轮发电机能够位于所述井筒中,以便与所述井筒中的流动路径流体连通;以及
处理器,所述处理器被配置来确定是否满足功率条件以允许所述涡轮发电机给能够位于所述井筒中的电子装置供电。
实施例18:如实施例17所述的功率控制装置,其中所述处理器被配置为在不满足所述功率条件的情况下仅使用所述电池给所述电子装置供电。
实施例19:如实施例17所述的功率控制装置,其还包括被配置来测量所述电池和所述涡轮发电机的功率条件的功率传感器。
实施例20:如实施例17所述的功率控制装置,其中所述电池是原电池,并且所述功率条件包括所述涡轮发电机的功率阈值、所述电池的功率阈值、持续时间、压力、流速和温度中的任一者或组合。
本论述针对各种实施方案。附图不一定按比例绘制。实施方案的某些特征可能以放大比例或稍微示意性的形式示出,并且为了清楚和简明起见,常规元件的一些细节可能未示出。虽然这些实施方案中的一个或多个可能是优选的,但所公开的实施方案不应被解释为或以其它方式用来限制包括权利要求的本公开的范围。应充分认识到,所论述实施方案的不同教导可单独地或以任何合适的组合来使用以产生期望的结果。此外,本领域技术人员将理解,所述描述具有广泛的应用,并且对任何实施方案的论述仅仅意图作为所述实施方案的实例,而不意图暗示包括权利要求的本公开的范围限于所述实施方案。
贯穿说明书和权利要求使用了某些术语来指代特定的特征或部件。如本领域技术人员将了解,不同的人可通过不同的名称来指代相同的特征或部件。除非特别说明,否则本文件不意图区分名称不同但功能相同的部件或特征。在论述和权利要求中,术语“包括”和“包含”是以开放的方式使用的,因此应解释为意指“包括但不限于……。”此外,术语“联接”或“耦合”意图表示间接或直接连接。此外,术语“轴向”和“轴向地”通常意指沿着或平行于中心轴线(例如,主体或端口的中心轴线),而术语“径向”和“径向地”通常意指垂直于中心轴线。为方便起见,使用“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”和这些术语的变体,但不要求部件的任何特定取向。
贯穿本说明书对“一个实施方案”,“一实施方案”或类似语言的引用意指结合所述实施方案描述的特定特征、结构或特性可包括在本公开的至少一个实施方案中。因此,贯穿本说明书出现短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”以及类似语言可指代、但不一定全都指代同一实施方案。
虽然已关于具体细节描述了本公开,但并不意图此类细节可被视为对本公开的范围的限制,除非此类细节被包括在所附权利要求中。
Claims (20)
1.一种用于给位于与地下地层相交的井筒中的电子器件供电的系统,其包括:
电池,所述电池能够位于所述井筒中;
涡轮发电机,所述涡轮发电机能够位于所述井筒中,以便与所述井筒中的流动路径流体连通;
电子装置,所述电子装置能够位于所述井筒中并且电耦合到所述电池和所述涡轮发电机;以及
处理器,所述处理器被配置为确定是否满足功率条件以允许所述涡轮发电机给所述电子装置供电。
2.如权利要求1所述的系统,其中如果不满足所述功率条件,则所述电子装置由所述电池供电。
3.如权利要求1所述的系统,其中所述电子装置包括传感器、阀、泵和致动器中的任一者或组合。
4.如权利要求3所述的系统,其中所述传感器被配置来测量压力、流速、工具位置、工具取向、阀位置、振动、流体成分和温度中的任一者或组合。
5.如权利要求1所述的系统,其中所述处理器被配置为仅选择所述涡轮发电机来给所述电子装置供电。
6.如权利要求1所述的系统,其还包括流量控制装置,所述流量控制装置与所述流体路径连通并且被配置来控制流体通过所述流动路径的流动。
7.如权利要求1所述的系统,其中所述电池是原电池,并且所述功率条件包括功率阈值、持续时间、压力、流速和温度中的任一者或组合。
8.一种给位于与地下地层相交的井筒中的电子器件供电的方法,其包括:
使用电池给位于所述井筒中的电子装置供电;
打开与涡轮发电机连通的闭合流动路径;以及
如果满足功率条件,则使用所述涡轮发电机给所述电子装置供电。
9.如权利要求8所述的方法,其还包括:在使用所述电子装置的同时执行完井操作。
10.如权利要求8所述的方法,其还包括:在使用所述电子装置的同时使所述地层增产。
11.如权利要求8所述的方法,其中所述电子装置包括传感器、阀、泵和致动器中的任一者或组合。
12.如权利要求11所述的方法,其中所述传感器被配置来测量压力、流速、工具位置、工具取向、阀位置、振动、流体成分和温度中的任一者或组合。
13.如权利要求8所述的方法,其还包括:在完井操作期间使用流量控制装置闭合与所述涡轮发电机连通的所述流动路径。
14.如权利要求8所述的方法,其中所述电池是原电池,并且所述功率条件包括功率阈值、持续时间、压力、流速和温度中的任一者或组合。
15.如权利要求8所述的方法,其还仅在地层增产完成之后打开所述闭合流动路径。
16.如权利要求8所述的方法,其还在地层增产期间打开所述闭合流动路径。
17.一种功率控制装置,其包括:
电池,所述电池能够位于井筒中;
涡轮发电机,所述涡轮发电机能够位于所述井筒中,以便与所述井筒中的流动路径流体连通;以及
处理器,所述处理器被配置来确定是否满足功率条件以允许所述涡轮发电机给能够位于所述井筒中的电子装置供电。
18.如权利要求17所述的功率控制装置,其中所述处理器被配置为在不满足所述功率条件的情况下仅使用所述电池给所述电子装置供电。
19.如权利要求17所述的功率控制装置,其还包括被配置来测量所述电池和所述涡轮发电机的功率条件的功率传感器。
20.如权利要求17所述的功率控制装置,其中所述电池是原电池,并且所述功率条件包括所述涡轮发电机的功率阈值、所述电池的功率阈值、持续时间、压力、流速和温度中的任一者或组合。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US2016/068845 WO2018125076A1 (en) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | System, method, and device for powering electronics during completion and production of a well |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109983199A true CN109983199A (zh) | 2019-07-05 |
CN109983199B CN109983199B (zh) | 2022-03-08 |
Family
ID=62568430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201680091026.9A Active CN109983199B (zh) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 用于在井的完井和开采期间给电子器件供电的系统、方法和装置 |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11066904B2 (zh) |
CN (1) | CN109983199B (zh) |
AU (1) | AU2016433797B2 (zh) |
BR (1) | BR112019010165B1 (zh) |
CA (1) | CA3044189C (zh) |
DK (1) | DK180845B1 (zh) |
FR (1) | FR3061230B1 (zh) |
GB (1) | GB2569744B (zh) |
MY (1) | MY196398A (zh) |
NO (1) | NO20190613A1 (zh) |
WO (1) | WO2018125076A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11391132B2 (en) * | 2020-05-28 | 2022-07-19 | Saudi Arabian Oil Company | Turbine powered electrical submersible pump system |
US11952862B2 (en) * | 2022-05-16 | 2024-04-09 | Halliburton Energy Services, Inc | Wireless flow control devices and methods to reestablish fluid flow through a flow control device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4578675A (en) * | 1982-09-30 | 1986-03-25 | Macleod Laboratories, Inc. | Apparatus and method for logging wells while drilling |
US20060191682A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-08-31 | Storm Bruce H | Heating and cooling electrical components in a downhole operation |
US20120067567A1 (en) * | 2010-09-22 | 2012-03-22 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole completion system with retrievable power unit |
WO2013090037A1 (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-20 | Schlumberger Canada Limited | In-riser power generation |
US20140354395A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | Schlumberger Technology Corporation | Thermal Switch for Downhole Device |
CN105658906A (zh) * | 2013-06-19 | 2016-06-08 | 贝克休斯公司 | 用于高温应用的混合电池 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5517464A (en) | 1994-05-04 | 1996-05-14 | Schlumberger Technology Corporation | Integrated modulator and turbine-generator for a measurement while drilling tool |
US5626200A (en) | 1995-06-07 | 1997-05-06 | Halliburton Company | Screen and bypass arrangement for LWD tool turbine |
US6817412B2 (en) * | 2000-01-24 | 2004-11-16 | Shell Oil Company | Method and apparatus for the optimal predistortion of an electromagnetic signal in a downhole communication system |
NO335594B1 (no) | 2001-01-16 | 2015-01-12 | Halliburton Energy Serv Inc | Ekspanderbare anordninger og fremgangsmåte for disse |
US6848503B2 (en) | 2002-01-17 | 2005-02-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Wellbore power generating system for downhole operation |
US7252152B2 (en) | 2003-06-18 | 2007-08-07 | Weatherford/Lamb, Inc. | Methods and apparatus for actuating a downhole tool |
US7002261B2 (en) * | 2003-07-15 | 2006-02-21 | Conocophillips Company | Downhole electrical submersible power generator |
WO2006060708A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Switchable power allocation in a downhole operation |
US7983113B2 (en) | 2005-03-29 | 2011-07-19 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for downlink communication using dynamic threshold values for detecting transmitted signals |
US8127833B2 (en) | 2006-12-14 | 2012-03-06 | Schlumberger Technology Corporation | Methods and apparatus for harvesting potential energy downhole |
NO333810B1 (no) | 2008-04-02 | 2013-09-23 | Well Technology As | Anordning og fremgangsmåte for energigenerering nede i et borehull |
NO338554B1 (no) | 2009-07-03 | 2016-09-05 | Sinvent As | Generator for elektrisk kraft |
CA2854404C (en) * | 2011-11-03 | 2021-05-25 | Fastcap Systems Corporation | Production logging instrument |
US9234404B2 (en) | 2012-02-29 | 2016-01-12 | Halliburton Energy Services, Inc. | Downhole fluid flow control system and method having a fluidic module with a flow control turbine |
US9567835B2 (en) * | 2013-02-27 | 2017-02-14 | Evolution Engineering Inc. | System and method for managing batteries for use in a downhole drilling application |
EP2963233A1 (en) | 2014-06-30 | 2016-01-06 | Welltec A/S | A downhole well system |
GB2531025B (en) | 2014-10-07 | 2019-08-14 | Tendeka As | Apparatus for power generation in a fluid system |
GB201417734D0 (en) | 2014-10-07 | 2014-11-19 | Tendeka As | Turbine |
US20160170417A1 (en) | 2014-12-12 | 2016-06-16 | California Institute Of Technology | Wireless Surface Controlled Active Inflow Control Valve System |
WO2017161277A1 (en) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method for preventing high temperature self discharge in primary battery |
CN105952418B (zh) * | 2016-06-29 | 2019-02-15 | 西南石油大学 | 一种用于储层改造、生产监测与控制的智能开关阀及其施工方法 |
-
2016
- 2016-12-28 CN CN201680091026.9A patent/CN109983199B/zh active Active
- 2016-12-28 AU AU2016433797A patent/AU2016433797B2/en active Active
- 2016-12-28 MY MYPI2019002284A patent/MY196398A/en unknown
- 2016-12-28 CA CA3044189A patent/CA3044189C/en active Active
- 2016-12-28 BR BR112019010165-9A patent/BR112019010165B1/pt active IP Right Grant
- 2016-12-28 GB GB1905745.4A patent/GB2569744B/en active Active
- 2016-12-28 US US15/776,503 patent/US11066904B2/en active Active
- 2016-12-28 WO PCT/US2016/068845 patent/WO2018125076A1/en active Application Filing
-
2017
- 2017-12-01 FR FR1761502A patent/FR3061230B1/fr active Active
-
2019
- 2019-05-14 NO NO20190613A patent/NO20190613A1/no unknown
- 2019-05-21 DK DKPA201970316A patent/DK180845B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4578675A (en) * | 1982-09-30 | 1986-03-25 | Macleod Laboratories, Inc. | Apparatus and method for logging wells while drilling |
US20060191682A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-08-31 | Storm Bruce H | Heating and cooling electrical components in a downhole operation |
US20120067567A1 (en) * | 2010-09-22 | 2012-03-22 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole completion system with retrievable power unit |
WO2013090037A1 (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-20 | Schlumberger Canada Limited | In-riser power generation |
US20140354395A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | Schlumberger Technology Corporation | Thermal Switch for Downhole Device |
CN105658906A (zh) * | 2013-06-19 | 2016-06-08 | 贝克休斯公司 | 用于高温应用的混合电池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2569744A (en) | 2019-06-26 |
CN109983199B (zh) | 2022-03-08 |
BR112019010165B1 (pt) | 2023-04-11 |
US11066904B2 (en) | 2021-07-20 |
WO2018125076A1 (en) | 2018-07-05 |
CA3044189C (en) | 2021-01-26 |
FR3061230A1 (fr) | 2018-06-29 |
DK201970316A1 (en) | 2019-05-27 |
AU2016433797B2 (en) | 2021-12-23 |
FR3061230B1 (fr) | 2020-03-06 |
GB2569744B (en) | 2021-08-04 |
BR112019010165A2 (pt) | 2019-09-17 |
AU2016433797A1 (en) | 2019-05-16 |
CA3044189A1 (en) | 2018-07-05 |
MY196398A (en) | 2023-03-28 |
NO20190613A1 (en) | 2019-05-14 |
GB201905745D0 (en) | 2019-06-05 |
US20190316445A1 (en) | 2019-10-17 |
DK180845B1 (en) | 2022-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2815069B1 (en) | Method and apparatus for remotely controlling downhole tools using untethered mobile devices | |
CN109915011B (zh) | 用于井下液压喷射喷嘴的导向系统和可操纵钻孔挖掘设备 | |
US11047189B2 (en) | Autonomous unit launching system for oil and gas wells logging, method of installation and uninstallation of said autonomous unit in the system and rescue system | |
US6745844B2 (en) | Hydraulic power source for downhole instruments and actuators | |
US20140218207A1 (en) | Method and apparatus for remotely controlling downhole tools using untethered mobile devices | |
GB2419362A (en) | Power generation downhole by use of vibration | |
US11286756B2 (en) | Slickline selective perforation system | |
DK180845B1 (en) | System, method, and device for powering electronics during completion and production of a well | |
US10087739B2 (en) | Coiled tubing-based milling assembly | |
DK181372B1 (en) | Depassivation of completion tool batteries | |
US10260328B2 (en) | Fracture growth monitoring using EM sensing | |
WO2016014850A2 (en) | Method for providing power to sliding sleeve systems and/or other downhole devices for multi-stage fracturing | |
ITPC20130015A1 (it) | Sistema di controllo della verticalita' applicato alla perforazione del terreno,che viene eseguita tramite metodo classico ad aste, aste pesanti, stabilizzatori e scalpello oppure tramite il tubo di rivestimento definitivo e lo scalpello. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |