[发明专利]在井下环境中产生电力的系统和方法

说明书

所公开的实施方案包括在井下环境中产生电力的系统和方法。在一个实施方案中，所述系统包括热电发电机，所述热电发电机可操作以将整个所述热电发电机的区段上的温度梯度转换成电能并且部署在井筒中。所述系统还包括压力控制装置，所述压力控制装置靠近所述热电发电机定位并且具有流体流动路径，所述流体流动路径供流体流过所述压力控制装置并且流经所述热电发电机，使得当所述流体流出所述压力控制装置并且流经所述热电发电机时所述流体的绝对压力降低。由于所述流体的所述绝对压力的变化而导致当所述流体流出所述热电发电机并且流经所述热电发电机时所述流体的温度发生变化。由于所述流体的温度变化而导致整个所述热电发电机的所述温度梯度。

背景技术

本公开总体上涉及在井下环境中产生电力的系统和方法。

诸如传感器和工具的电子仪器通常部署于在地表下方延伸数千英尺的井筒中，并且在生产烃的钻井阶段、完井阶段和生产阶段期间使用。此外，电导管有时从井下表面部署以向井下电子仪器提供电力。有时通过一个或多个导管提供电力，所述一个或多个导管从表面位置下入到靠近一个或多个电子仪器的井下位置。然而，使导管下入穿过可能有数千英尺深并且可能水平或定向地延伸数英里的井筒并非是向电子仪器提供电力的成本有效的方式。诸如电池的电源有时部署在靠近电子仪器的位置，以向电子仪器提供电力。然而，电源存储有限的电量，需要定期再充电。

附图说明

以下附图被包括在内以说明本公开的某些方面，并且不应将其视为排他性实施方案。所公开的主题能够在形式和功能上进行大量的修改、变更、组合与等效变换，而不脱离本公开的范围。

图1A示出了陆上井的示意图，该陆上井具有部署在井中的井下发电系统；

图1B示出了海上平台的示意图，该海上平台具有部署在井中的井下发电系统；

图2示出了图1A和图1B的井下发电系统的详细视图；

图3示出了由图2的井下发电系统的热电发电机部件产生的电力的曲线图，所述电力是作为整个热电发电机上的温度变化以及用于构造热电发电机的材料的函数；以及

图4示出了向井下电子部件提供电力的过程的流程图。

所示出的附图仅是示例性的，且并非旨在声明或暗示关于可以实现不同实施方案的环境、架构、设计或过程的任何限制。

具体实施方式

在以下说明性实施方案的详细描述中，参考构成其一部分的附图。对这些实施方案进行足够详细的描述以使得本领域技术人员能够实践本发明，并且应当理解，可以利用其他实施方案并且可以进行逻辑结构、机械，电气和化学上的改变，而不脱离本发明的精神或范围。为了避免对于使本领域的技术人员能够实践本文所述的实施方案来说不必要的细节，描述可能省略了本领域的技术人员已知的某些信息。因此，以下的详细描述不应以限制的意义理解，并且说明性实施方案的范围仅由所附的权利要求限定。

本公开涉及在井下环境中产生电力的系统和方法。在一个实施方案中，井下发电系统部署在井筒中，靠近烃资源流体从地层流入井筒的区域。井下发电系统可以沿降低到井筒中的工作管柱部署。如本文所定义的，工作管柱可包括多个油管区段，每个油管区段通过螺纹或其他连接类型而接合到相邻的油管。工作管柱可以指作为单个部件的管道或管子的集合，或者可选地指构成管柱的单个管道或管子。术语工作管柱(或油管柱或生产管柱)实质上并不意味着限制，并且可以指可操作以降低或升高井筒中的井下发电系统的任何一个或多个部件。