[发明专利]模块化井下发电机

说明书

一种用于在穿入地面的钻孔中产生电力的模块化设备，包括主体，所述主体包括位于相对端的第一机械连接器和第二机械连接器以及位于相对端的第一电连接器和第二电连接器，当所述模块化设备和另一模块化设备堆叠在一起时，所述机械连接器和所述电连接器被配置成与所述另一模块化设备上的相同类型的相应连接器连接。所述模块化设备还包括：具有转子和定子的发电机，所述发电机与所述第一机械连接器和所述第二机械连接器机械连通并且与所述第一电连接器和所述第二电连接器电连通；以及涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮联接到所述转子或与所述转子集成在一起，并且包括一个或多个涡轮机叶片，所述涡轮机叶片被配置成与流过所述钻孔的流体相互作用，从而使所述涡轮机叶轮旋转并且使所述转子旋转以便产生所述电力。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年6月20日提交的美国申请第15/187168号的权益，所述美国申请的全部内容通过引用并入文中。

背景技术

出于各种目的，将钻孔钻入地层，例如碳氢化合物产生、地热产生和二氧化碳封存。通常使用联接到钻头的钻管来钻出钻孔。为了有效地使用地层，使用井下工具来表征地层，例如联接到钻管的测井工具。这些工具在称为随钻测井(LWD)或随钻测量(MWD)的操作中钻出钻孔同时提供地层特性测量。

井下工具通常需要电力来操作。遗憾地是，在钻井时从地面提供电力是不实际的。因此，设置在钻管中的发电机可用于将在钻管中流动的泥浆的能量转换成电力，以便为井下工具提供电力。由于容纳工具的底部钻井组件(BHA)的限制，因此传统井下泥浆发电机产生的电力量可能是有限的。因此，开发新的井下泥浆发电机以产生比传统井下泥浆发电机多的电力或适应所需的电力量在钻孔工业中将受到欢迎。

发明内容

公开了一种用于在穿入地面的钻孔中产生电力的设备。所述设备包括：第一主体，所述第一主体被配置成设置在钻孔中，第一主体具有第一机械连接器、第二机械连接器、第一电连接器和第二电连接器，其中第一主体的第一机械连接器被配置成机械地连接到具有第二发电机的第二主体的第二机械连接器，第一主体的第二机械连接器被配置成机械地连接到第二主体的第一机械连接器，第一电连接被配置成与第二主体的第二电连接器电连接，并且第一主体的第二电连接器被配置成与第二主体的第一电连接器电连接；第一发电机，所述第一发电机包括设置在第一主体中的转子和定子，第一发电机在一端与第一机械连接器机械连通并在相对端与第二机械连接器机械连通，第一发电机在一端与第一电连接器电连通并在相对端与第二电连接器电连通；以及涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮联接到转子或与转子集成在一起，并且包括一个或多个涡轮机叶片，涡轮机叶片被配置成与流过钻孔的流体相互作用，从而使涡轮机叶轮旋转并且使转子旋转以便产生电力。

还公开了一种用于在穿入地面的钻孔中产生电力的方法。所述方法包括将电动涡轮发电机组件设置在钻孔中。所述电动涡轮发电机组件包括：第一主体，所述第一主体被配置成设置在钻孔中，第一主体具有第一机械连接器、第二机械连接器、第一电连接器和第二电连接器，其中第一主体的第一机械连接器被配置成机械地连接到具有第二发电机的第二主体的第二机械连接器，第一主体的第二机械连接器被配置成机械地连接到第二主体的第一机械连接器，第一电连接被配置成与第二主体的第二电连接器电连接，并且第一主体的第二电连接器被配置成与第二主体的第一电连接器电连接；第一发电机，所述第一发电机包括设置在第一主体中的转子和定子，第一发电机在一端与第一机械连接器机械连通并在相对端与第二机械连接器机械连通，第一发电机在一端与第一电连接器电连通并在相对端与第二电连接器电连通；以及涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮联接到转子或与转子集成在一起，并且包括一个或多个涡轮机叶片，涡轮机叶片被配置成与流过钻孔的流体相互作用。所述方法还包括使流体流过钻孔，从而使涡轮机叶轮旋转，进而使转子旋转，以便产生电力。

附图说明

以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参考附图，相同的元件编号相同：

图1是井下组件的剖视图，所述井下组件具有设置在穿入地面的钻孔中的一系列井下模块化涡轮发电机；