[发明专利]井下供电装置

说明书

本发明提供一种为布置在井中的耗电装置就地供电的井下供电装置，该井下供电装置包括：燃料电池，所述燃料电池产生电和水并具有燃料入口、氧化剂入口、电输出部和水出口；流体连接至所述燃料入口的燃料容器；以及流体连接至所述氧化剂入口的氧化剂容器，其中，所述燃料电池具有内部压力，所述内部压力为至少1.0巴，用于升高在所述燃料电池中产生的水的沸点。此外，本发明涉及一种井下系统。

技术领域

本发明涉及一种用于为布置在井中的耗电装置就地供电的井下供电装置。此外，本发明涉及一种井下系统。

背景技术

当使用介入工具执行井下操作时，用于执行操作的电力需求并非总是和能在井下输送的电力的量相符。缺乏例如经由电缆传输的电力尤其在操作是在距离钻探设备处或地面处的电缆滚筒10-15千米远处执行时是个问题。此外，电缆也并非总是存在于井的顶部。因此，布置在从井的顶部供应电力的已知电源无法到达之处的耗电装置的电力供应已变为油田操作领域中关注度增大的方面。

发明内容

本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术中的上述缺点和不足。更特别地，一个目的是提供一种改进的用于向布置在从井的顶部供应电力的已知电源无法到达之处的耗电装置供电的井下供电装置。

从下面的描述中将变得显而易见的上述目的以及众多的其它目的、优点和特征由根据本发明的方案来实现，即通过为布置在井中的耗电装置就地供电的井下供电装置来实现，该井下供电装置包括：

-燃料电池，所述燃料电池产生电和水并具有燃料入口、氧化剂入口、电输出部和水出口；

-流体连接至所述燃料入口的燃料容器；以及

-流体连接至所述氧化剂入口的氧化剂容器，

其中，所述燃料电池具有内部压力，所述内部压力为至少1.0巴，用于升高在所述燃料电池中产生的水的沸点。

此外，所述燃料电池可以是聚苯并咪唑燃料电池。

此外，所述燃料电池可具有包含磷酸(PA)掺杂的聚苯并咪唑(PBI)的膜。

当具有包含磷酸(PA)掺杂的聚苯并咪唑(PBI)的膜时，该聚合物电解质膜呈现在150℃以上的温度下的高离子电导率、低透气性、优秀的氧化稳定性和优秀的热稳定性，以及接近零的水阻力系数。

此外，所述燃料电池可具有由磷酸(PA)掺杂的聚苯并咪唑(PBI)薄膜构成的膜。

此外，所述燃料电池可具有膜，如高温聚合物电解质膜。

此外，所述高温聚合物电解质膜可在150℃以上的温度下操作。

所述燃料电池能在无外部电力的情况下运行多于500小时，优选多于750小时且更优选多于1000小时的时间段。

此外，所述膜可通过吸入由二甲基乙酰胺(DMAC)有机溶剂和磷酸(PA)铸造形成的聚苯并咪唑(PBI)膜或通过由溶解在混合酸溶剂如三氟乙酸(TFA)和磷酸(PA)中的聚苯并咪唑(PBI)溶液直接铸造来制备。

此外，所述燃料电池可在不加湿的情况下操作。

此外，聚合物膜燃料电池在无任何外加湿度的情况下在高于120℃的温度下的操作是高度期望的，因为在较高温度下操作的燃料电池系统可被显著简化。

此外，在150℃以上时，在环境压力下的电力输出可在1.4A/cm²以上的电流密度下达到多于0.8W/cm²。

此外，所述燃料电池可以是无需气体加湿的。

此外，所述燃料电池可以是不可渗透的燃料电池(non-flow-through fuelcell)。