[发明专利]新型容积式井下发电装置及包含其的新型油田注水系统

说明书

本发明涉及包含容积式井下发电装置的新型油田注水系统，包括主腔体和容积式井下发电装置，所述主腔体内部设置有注水通道和发电机腔体，所述容积式井下发电装置位于发电机腔体中，所述发电机腔体的上端通过独立通道连通至主腔体的注水通道，所述容积式井下发电装置是以其中空内腔与所述注水通道同轴设置的方式装配在所述发电机腔体中，使得所述注水通道上与所述容积式井下发电装置所对应的通道区段的通径在轴向上几乎无变化且流经所述通道区段的液柱不会受到由于装配容积式井下发电装置而引起的缩径影响。

技术领域

本发明涉及油田注水系统技术领域，尤其涉及新型容积式井下发电装置及包含其的新型油田注水系统。

背景技术

注水是国内油田的主体开发技术，由于国内油田普遍具有多层、非均质性特点，笼统分注会导致单层突进，因此广泛采用分层注水。随着自动化分层注水技术的不断应用和发展，国内分层注水技术已实现了分层流量的控制和井下参数监测。

目前自动化分层注水技术可以大体分为两类：一是采用预置电缆为井下智能配水器供电，并进行地面与井下测控信号的传输；二是采用无线方式进行地面与井下测控信号的传输，井下智能配水器采用自带电池供电。相对于预置电缆方式，无线方式具有施工简单、成本低等技术优势。但无线方式采用井下电池为配水器供电，井下空间尺寸较小严重限制了电池体积和电池容量，而井下参数采集、流量调控和数据传输，都会持续产生较高的能耗，因而导致井下智能配水器井下工作时间短、测调频率低，严重制约了无线分层注水技术的发展和应用。为此研发适用于无线分层注水技术的井下发电装置，为无线分层注水技术提供长期稳定的电能供应是急需解决的问题。

对此，目前在油田分层注水系统技术领域，尤其是涉及井下发电及注水系统的前沿技术，可分为两大主流注水系统：一种是融合式结构注水系统，例如公开号为CN108119293B的专利文献所提出的井下发电装置，将发电机设计为符合注水通道内径的尺寸，直接将发电机装配在注水通道内壁上，该装置借助于注入注水通道内的液体冲击涡轮组件的方式进行发电。虽然发电效率相对较高，但由于发电机占据整个注水通道，注水通道在发电机处的通道被迫缩径(此处缩径指的是注水通道中可供液体流通的通径，因受到装配在管中的发电机影响而被迫减小)，导致大量注入液体与发电机间高速冲击。

另一种是分体式结构注水系统，例如公开号为CN109681368A的专利文献所提出的注水井投球式井下发电装置，将原腔体分岔为两条并行设置的发电机腔体和注水通道，虽然在该设置下规避了大量注入液体与发电机间的高速冲击的现象，但由于并列设置导致发电机腔体与注水通道的通径都大大减小，至少存在以下问题：一方面，发电机腔体内液体冲击力、液体流量以及涡轮叶片等都大幅度减小，直接影响发电效率；另一方面，注水通道在发电机处的通道被迫缩径(此处缩径指的是注水通道中可供液体流通的通径，由于受到并排装配的发电机影响而被迫减小)，直接导致管道内注水阻力增大甚至堵塞，无法达到油田的正常生产要求；此外，由于发电装置的偏心设置，在注水过程中发电装置运作而引起偏心式无序振动，加剧了发电装置运作对整体装置结构稳定性的不良影响。

并且，上述两大主流注水系统中，均主要采用由涡轮和发电机构成的发电装置，利用井下液体的流动作为动力源实现井下发电。但由于两大主流注水系统中发电装置均占用了注水管柱中心通道，在实际应用中不能满足分层注水技术对管柱中心通道内通径≥46mm的要求，无法再在管柱中下入测试工具以进行注水井的后续生产测试。同时，由于用于输送油、水的注水系统多为金属材料制成，原本就容易被注入水(驱油剂)中的化学成分腐蚀或在油水管道中形成盐垢，加上上述两大主流注水系统均采用的缩径设置，将使得油水输送管道内径锐减加剧而增大了管道内堵死的概率，严重影响油田的正常生产。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容