井下动力系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种井下动力/供能系统、一种恒流井下组件和用于向井下动力系统 的涡轮的提供流体的相关方法。
【背景技术】
[0002] 沿着烧性油管（coiled tubing)向下供给的流体用于驱动多种工具或者钻头。当 驱动工具时，电缆并不总是适于或者能够提供用于给工具提供动力的足够能量，因而使用 沿着油管向下供给的加压流体。油管可以连接至用于将来自加压流体的能量转换为机械能 的涡轮；但是，试验已经显示涡轮很快被损坏。因而，为了使这种挠性油管系统的可重复使 用，经常需要进行大量维修工作。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了全部或者部分的克服现有技术的上述劣势和缺点。更具体 地，本发明的目的是为了提供一种改进的井下系统，其中，使用沿着油管向下供给的加压流 体给在操作后进行重复操作时消耗相当大的量动力的井下工具提供动力，因此消除了进行 大量维修工作的需要。
[0004] 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，即通过一种井下动力系统，其包括：
[0005] -包含加压流体的油管柱，
[0006] -用于将来自加压流体的能量转换成轴的转动的涡轮，
[0007] -由涡轮提供动力的工具，
[0008] 其中布置在油管柱和涡轮之间的恒流井下组件，用于向涡轮提供基本恒定的加 压流体流。
[0009] 其中恒流井下组件具有组件轴线并且包括：
[0010] -具有主腔室的主体，该主腔室具有腔室入口和至少一个腔室出口，
[0011] -具有活塞入口和活塞出口的空心活塞，所述空心活塞布置在所述主腔室中，和
[0012] -布置在主腔室中的弹簧，所述弹簧当活塞沿第一方向移动时压缩，和
[0013] 其中腔室入口与活塞入口流体连接，并且活塞入口小于腔室入口，从而迫使所述 活塞沿第一方向移动。
[0014] 上述的井下动力系统还包括布置在所述涡轮和所述工具之间的发电机，发电机包 括转子和定子，所述转子与所述轴连接。
[0015] 在一个实施例中，在所述轴和所述转子之间布置有传动装置。
[0016] 另外，腔室入口与活塞入口流体连接。
[0017] 另外，活塞具有环绕活塞入口的活塞端壁，所述活塞入口与所述腔室入口相对。
[0018] 另外，活塞入口小于腔室入口，从而迫使所述活塞沿第一方向移动。
[0019] 在一个实施例中，活塞具有活塞壁，该活塞壁适合当活塞沿第一方向移动时部分 遮挡腔室出口，用于减少进入腔室出口的流体流。
[0020] 当活塞沿与第一方向相反的第二方向移动时，活塞壁未遮挡腔室出口，用于增加 进入腔室出口的流体流量。
[0021] 另外，活塞出口可以设置在活塞壁中。
[0022] 同样，活塞出口可以为细长的并且沿着组件轴线延伸。
[0023] 另外，活塞可以具有围绕活塞壁周向布置的多个活塞出口。
[0024] 另外，腔室出口可以相对于组件轴线径向布置。
[0025] 在一个实施例中，主腔室可以包括多个腔室出口。
[0026] 腔室出口可以围绕主腔室周向布置。
[0027] 此外，活塞可具有第一端和相对的第二端，该第一端具有活塞出口，所述弹簧可抵 接活塞的第一端。
[0028] 另外，弹簧可以部分地布置在活塞内，并且可抵接布置有活塞入口的活塞端壁。
[0029] 同样，主腔室可以包括布置在活塞上游的第一开口，以使得加压流体流入旁路通 道，并通过第二开口流出且进入设置在活塞壁中的开孔。
[0030] 在第一开口中可以设置有可更换的限流器。
[0031] 另外，所述恒流井下组件还可以包括覆盖限流器的套筒。
[0032] 在一个实施例中，套筒可以构成旁路通道的一部分。
[0033] 另外，为了更换限流器，套筒可以是可移除或者可拆卸的。
[0034] 所述主腔室在与入口相反的端部可以通过端壁封闭，并且所述弹簧可以布置在端 壁和活塞之间。
[0035] 另外，恒流井下组件可以为自动调节阀。
[0036] 同样，恒流井下组件适合在流速0. 5-5桶/分的范围内调节流体流。
[0037] 另外，弹簧适合吸收高达700巴（10, 000镑每平方英寸）的压力。
[0038] 另外，限流器可以为喷嘴。
[0039] 另外，工具可以为驱动单元，例如井下牵引器。
[0040] 工具可以传感器工具、冲击工具、扳手工具、切割工具、中子工具、激光诊断工具、 激光切割工具、套管接箍定位器、声学工具、脉冲产生工具、磨铣工具、坐封工具、或者类似 的工具。
[0041] 另外，驱动单元可以包括具有轮子的可伸出臂。
[0042] 同样，上述的系统可以包括两个驱动单元，即电力驱动的驱动单元和流体驱动的 驱动单元。
[0043] 在一个实施例中，所述油管柱可以为挠性油管。
[0044] 同样，所述油管柱可以为套管。
[0045] 封隔器可以围绕恒流井下组件布置，以用于将套管分隔成第一套管部段和第二套 管部段，第一套管部段包括用于驱动涡轮的加压流体。
[0046]另外，恒流井下组件可以包括第一端和第二端，第一端适合与油管柱连接，第二端 适合与祸轮连接。
[0047] 第一端可以具有适合与油管柱的内螺纹接头连接的外螺纹接头，第二端可以具有 适合与涡轮的外螺纹接头连接的内螺纹接头。
[0048] 本发明还涉及用于在如上所述的井下动力系统中控制基本恒定的流速的恒流井 下组件，所述的恒流井下组件具有组件轴线，并且包括：
[0049]-具有主腔室的主体，主腔室具有腔室入口和至少一个腔室出口，
[0050]-具有活塞入口和活塞出口的空心活塞，所述空心活塞布置在所述主腔室中，和
[0051]-布置在主腔室中的弹簧，所述弹簧当活塞沿第一方向移动时被压缩。
[0052] 在如上所述的恒流井下组件中，活塞入口小于腔室入口，从而迫使所述活塞沿第 一方向移动。
[0053]另外，本发明涉及用于向上述的井下动力系统的涡轮中供应基本恒定的流体流的 方法，其包括步骤：
[0054]-在油管柱中对流体加压，
[0055]-使加压流体进入恒流井下组件的主腔室中，
[0056]-使加压流体流过空心活塞并且进入至涡轮中，直至流体流量超过预定的水平，
[0057]_通过压在活塞顶部的加压流体来移动活塞，和
[0058]-通过使活塞沿第一方向的移动来减少腔室的流动面积，直至流体流量基本等于 预定的水平。
[0059] 用于向上述的井下动力系统的涡轮中供应基本恒定的流体流的方法还可以包括 以下步骤：
[0060]-使加压流体流过空心活塞并且进入涡轮，直至流体流量低于预定的水平，
[0061]-将弹簧沿与第一方向相反的第二方向压到活塞端壁，和
[0062]-通过活塞的移动来增加腔室出口的流动面积，直到流体流基本等于预定的水 平。
【附图说明】
[0063] 下面将参考后附的示意图更详细地描述本发明及其优点，所述示意图处于示例目 的仅是出了一些非限制性的实施例，其中：
[0064] 图1示出了根据本发明的井下动力系统，
[0065] 图2示出了恒流井下组件的剖视图，
[0066] 图3示出了恒流井下组件的一个实施例的剖视图，
[0067] 图4示出了恒流井下组件的另一个实施例的剖视图，
[0068] 图5示出了恒流井下组件的又一个实施例的剖视图，
[0069]图6示出了根据本发明的井下动力系统的另一个实施例，
[0070] 图7a不出了第一测试的图表，
[0071] 图7b不出了第二测试的图表，
[0072] 所有的附图是高度示意性的，未必按比例绘制，并且它们仅示出了阐明本发明所 必需的那些部件，省略或仅暗示了其它部件。
【具体实施方式】
[0073]图1示出了具有油管柱2的