[发明专利]多分支井和电力传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种多分支井和电力传输系统。

背景技术

在无分支或多分支石油和/或天然气开采井中使用各种电力和非电力以及通信系统已经是公知的。

美国专利5,706,892；5,706,896以及5,721,538公开了一种多分支井，多分支井可以装有一个硬连线电力或一个无线通讯系统，而且这样一个无线系统最好通过一个井具或井管例如开采管道传递声波。这种公知系统的缺点是，在一个多分支井中安装一个树枝式布线系统是复杂而昂贵的工作，而且一个无线声发射系统会经受较高的传输损失以及背景噪音。这些缺点在如果井装有一个可膨胀的套管和/或开采管道时尤其严重。在这样一个膨胀的井管周围几乎或根本没有用于容装电缆的环形空间，结果由于膨胀的井管和周围的地层之间的实在的连接，声波信号在很大程度上被阻隔。

已经公知各种其他的硬线连接或无线能量传递和通信系统，它们的共同之处在于都需要复杂和昂贵的设备以及都不适用于多分支井。

美国专利4,839,644以及欧洲专利No.295178公开了一种称为“Tucatran”的无线通信系统，它在一个无分支的井中产生天线电流，在无分支的井中开采管道和周围的井套管彼此电绝缘。在管道和套管之间需要电绝缘通常在例如弧形井孔区段和在管道和/或套管环形空间存在盐水的区域中的很难实现。国际专利申请WO80/00727公开了另一种信号传递系统，它利用一个由开采管道和周围的井套管形成的电路。

美国专利No.4,484,627、英国专利申请No.2322740以及国际专利申请PCT/GB79/00158；PCT/GB93/01272以及PCT/EP96/00083公开了其他的井下电力传输系统，它们在一个无分支的井中利用一个外部绝缘的管道。

本发明的目的是克服公知传输系统中的缺点，并提供一种井下能量和/或信号传输系统，系统可以在即使井包括可膨胀的井管时也可以以一种安全和可靠的方式通过一个多分支井系传输电能和/或信号，而不需要复杂的树枝式电线布线系统或与周围的井套管电绝缘的开采管道。

发明内容

根据本发明，提供了一种多分支井和电力传输系统，包括一个主井孔，其中设置一个主井管；一个分支井孔，其中设置一个分支井管；其中分支井管以导电方式连接到主井管上，这样主和分支井管形成主和分支井孔之间的电能和/或信号传输的一个连接。

最好，主和分支井管形成一个从电连接到主井管上的一个电源的第一极柱向位于电连接到分支井管的分支井孔中的电动设备传输低压电能的连接。电源的一个第二极柱和分支井管电连接到地面上形成一个电路。而且最好所述设备包括一个可充电的电池，电池由经过井管传递的低压电能连续充电。

适当低的电压能作为直流(DC)电流通过主井的套管或开采管道传递，电压具有小于100V、最好小于50V的电压，主井由一个围绕的水泥或其他密封材料例如一种加成固化有机硅配料非完全地与周围的地层绝缘。

同时传递脉冲电磁信号，电磁信号包括在非常低的频率(VLF)3-20KHz、或最好极低的频率(ELF)3-300Hz之间围绕井管的DC电压水平震荡的电压水平的改变。

地面的发电机和井下设备或电池的一个电极与地面连接，这样在发电机和井下设备或电池之间存在一个不完全的电路。

而且最好分支井管是一个径向可膨胀的管道，管道由一种导电材料制成并在安装过程中在分支井中径向膨胀，而且一个导电插座设置在或接近分支点上，这样由于膨胀过程膨胀的分支井管被压入带有插座的电接头上。

至少在分支井孔中使用可膨胀的管道的具体的优点在于，由于径向膨胀过程，在膨胀的管中形成一个额外的膨胀，这样可以确保其端部彼此同轴重叠的相邻的井管之间的一个紧密的电接触。这种紧密的电接触还在膨胀的分支井管和由主井管本身或一个分支的分叉件形成的插座之间的产生。

适当地，主和分支井管由一种可模锻的钢制成，而且分支井管在安装过程中膨胀，这样膨胀的分支井管具有一个至少为主井管内径0.9倍的内径，这样产生一个基本为单孔的多分支井系，井系可以具有任何所需数量的分支或子分支。

最好电动设备包括测量和/或控制设备，测量和/或控制设备由一个可充电的锂离子高温或其他电池和/或超电容和/或井下能量转换系统例如压电系统、涡轮机或井下燃料单元供能，并安装在一个形如一管套的设备支承模件上，其中设备支承模件可移动地安装在分支井管中，这样电池的一个电极电连接到分支井管上，而电池的另一个电极电连接到围绕分支井孔的地下地层上。