[发明专利]油井井下热电发电系统及方法

权利要求书

1.油井井下热电发电系统的热电发电方法，其特征在于，该热电发电系统包括：井筒、流体循环模块和电能外输模块；

所述井筒包括自上向下依次钻穿生产层上覆地层和生产层的套管、嵌入设置在套管内的油管、设置在油管外壁上的热电发电模块和冷流体注入管；所述套管位于生产层的部分上设有射孔段；所述油管的顶部与套管的顶部平齐，底部位于生产层上覆地层与生产层的交界处；所述油管的下端外侧通过封隔器坐封在套管内壁上；所述热电发电模块设置在位于封隔器上方的油管上，且热电发电模块通过驳接线缆与电能外输模块相连；所述套管内壁与热电发电模块外壁之间的空间形成油套环空流动通道；所述油管内部空间形成油管内流动通道；所述冷流体注入管嵌入设置在油套环空流动通道中，且冷流体注入管的底部与封隔器的顶部之间有空隙；

所述流体循环模块包括冷流体注入管线、冷流体注入泵、冷流体流出管线、冷流体储存容器、冷流体流入管线、油套环空循环流出热流体利用模块、油套环空循环流出流体流动管线、地层产出热流体流出管线、地层产出热流体利用模块和热利用后的地层产出液流动管线；所述冷流体注入管线的出口与冷流体注入管或油套环空流动通道相连，冷流体注入管线的入口与冷流体注入泵的出口相连，冷流体注入泵的入口通过冷流体流出管线与冷流体储存容器的出口相连，冷流体储存容器的入口通过冷流体流入管线与油套环空循环流出热流体利用模块的出口相连；当冷流体注入管线的出口与冷流体注入管相连时，油套环空循环流出热流体利用模块的入口通过油套环空循环流出流体流动管线与油套环空流动通道相连；当冷流体注入管线的出口与油套环空流动通道相连时，油套环空循环流出热流体利用模块的入口通过油套环空循环流出流体流动管线与冷流体注入管相连；

当冷流体通过冷流体注入管注入时，该热电发电系统的热电发电方法包括以下步骤：

S11、存储在冷流体储存容器中的冷流体，经冷流体流出管线进入冷流体注入泵增压后，通过冷流体注入管线进入冷流体注入管；

S12、设冷流体注入管底部开口为冷流体反循环点，冷流体从冷流体注入管底部的冷流体反循环点进入油套环空流动通道中并向上流出地面，进入油套环空循环流出流体流动管线，然后进入油套环空循环流出热流体利用模块，经过热交换和利用后，通过冷流体流入管线返回冷流体储存容器中；

S13、生产层中产出的热流体在地层驱动压差下通过套管上的射孔段进入封隔器以下的套管内，热流体在剩余压力作用下进入油管内流动通道中并排出地面，通过地层产出热流体流出管线进入地层产出热流体利用模块，经热交换和利用后，通过地层产出液流动管线进入油田产出液处理系统进行下一阶段处理和利用；

S14、热电发电模块在油管内流动通道中地层产出热流体和油套环空流动通道中循环冷流体之间的温度差的作用下产生电能，并通过驳接线缆将电能输入电能外输模块；

当冷流体通过油套环空流动通道注入时，该热电发电系统的热电发电方法包括以下步骤：

S21、存储在冷流体储存容器中的冷流体，经冷流体流出管线进入冷流体注入泵增压后，通过冷流体注入管线进入油套环空流动通道；

S22、设冷流体注入管底部开口为冷流体反循环点，冷流体从冷流体反循环点进入冷流体注入管中并向上流出地面，进入油套环空循环流出流体流动管线，然后进入油套环空循环流出热流体利用模块，经过热交换和利用后，通过冷流体流入管线返回冷流体储存容器中；

S23、生产层中产出的热流体在地层驱动压差下通过套管上的射孔段进入封隔器以下的套管内，热流体在剩余压力作用下进入油管内流动通道中并排出地面，通过地层产出热流体流出管线进入地层产出热流体利用模块，经热交换和利用后，通过地层产出液流动管线进入油田产出液处理系统进行下一阶段处理和利用；

S24、热电发电模块在油管内流动通道中地层产出热流体和油套环空流动通道中循环冷流体之间的温度差的作用下产生电能，并通过驳接线缆将电能输入电能外输模块。

2.根据权利要求1所述的油井井下热电发电系统的热电发电方法，其特征在于，所述油管内安装有井下举升泵系统。

3.根据权利要求1所述的油井井下热电发电系统的热电发电方法，其特征在于，所述井筒为钻穿地层的孔眼结构，采用下套管至井底注水泥固井方式实现；所述套管与生产层及生产层上覆盖层均紧密胶结。