温差式热电井下电源的制作方法

本发明涉及一种电力系统，尤其是一种温差式热电井下电源。

背景技术：

油气井钻完井作业中，地层含丰富的热能资源，钻完井液经钻杆内水眼至井筒环空形成循环回路，在热对流和热扩散等的作用下，井筒环空内温度往往要高于钻杆内温度，该现象从井底至地面都存在，是长达数千米的温度差剖面。根据塞贝克效应，两种不同电导体或半导体的温度差可以作为一种能源转换为电能。所以，油气井钻完井作业中长达数千米的温度差剖面是一种可以被有效利用的能源。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述技术问题而提供一种结构简单且实用的温差式热电井下电源。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种温差式热电井下电源，包括温差式热电转换片、环空温度传感器、钻杆温度传感器、可再充电能量储存器、稳压电路模块和控制模块，

所述温差式热电转换片和环空温度传感器分别安装在短节外筒的外壁；所述钻杆温度传感器、可再充电能量储存器、稳压电路模块和控制模块安装在内筒中；

所述内筒设置在短节外筒内部，且短节外筒和内筒由分流连接转换器连接；所述内筒和分流连接转换器上均设有导电端子可以为负载提供电力；

所述温差式热电转换片经稳压电路模块与可再充电能量储存器连接；所述控制模块根据环空温度传感器和钻杆温度传感器测量的温度数据控制温差式热电转换片与稳压电路模块的连接与断开。

进一步地，所述温差式热电转换片交错排列安装在短节外筒的外表面的槽中，所述温差式热电转换片与短节外筒之间设有隔热材料。

进一步地，所述稳压电路模块、控制模块、钻杆温度传感器和可再充电能量储存器通过支撑骨架依次安装在内筒中，且支撑骨架与内筒之间填充有隔热材料。

进一步地，所述内筒在其外表面安装有扶正器以确保内筒在短节外筒内居中。

本发明的有益效果是：本发明中利用环空与钻杆内的温度差，采用温差式热电转换片提供电力，形成一种井下电源，可以作为现有井下电源之外的另一种方案选择。

附图说明

图1为本发明温差式热电井下电源的剖面示意图；

图2为本发明温差式热电井下电源的俯视示意图；

图3为本发明中分流连接转换器的结构示意图；

图4为图3的a-a断面示意图；

图5为本发明中内筒的剖面示意图；

图6为本发明的工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

本发明的温差式热电井下电源包括温差式热电转换片1、环空温度传感器2、钻杆温度传感器4、可再充电能量储存器5、稳压电路模块6和控制模块7。所述温差式热电转换片1经稳压电路模块6与可再充电能量储存器5连接；所述控制模块7根据环空温度传感器2和钻杆温度传感器4测量的温度数据控制温差式热电转换片1与稳压电路模块6的连接与断开。

如图1和图2所示，温差式热电转换片1安装在短节外筒3的外壁，且温差式热电转换片1交错排列安装在短节外筒3的外表面的槽中，温差式热电转换片1与短节外筒3之间还设有隔热材料303；环空温度传感器2安装在短节外筒3的外壁的开槽内，开槽采用盖板301密封。

如图1所示，内筒8设置在短节外筒3内部，且短节外筒3和内筒8由分流连接转换器9连接；内筒8在其外表面安装有扶正器801，确保内筒在短节外筒(3)内居中；其中内筒8和分流连接转换器9上均有导电端子可以为负载提供电力。

如图1、图3和图4所示，分流连接转换器9两端均有插针式连接器901；分流连接转换器9的左端用于连接外载荷，不使用时可以卸下并安装保护堵头；分流连接转换器9的右端连接内筒8；分流连接转换器9具有导流孔903连通工具。

如图1和图5所示，稳压电路模块6、控制模块7、钻杆温度传感器4和可再充电能量储存器5依次分别安装在支撑骨架802上，支撑骨架802安装在内筒8中，而且支撑骨架802与内筒8之间填充有隔热材料。内筒8安装稳压电路模块6的一端与分流连接转换器9的右端连接，另一端用于连接外载荷。

实施例

如图6所示，钻完井液从地面设备注入钻柱10，经过钻头13，进入钻柱10与钻头13所钻开地层井眼所形成环形空间14，再经井口装置的旁通15返回地面设备，形成循环流动。地层中的热量会传递至环形空间14中的钻完井液中，再经钻井液的循环形成一个热循环系统，且沿着整个井眼环形空间14内的温度高于钻柱10内的温度，形成沿着井眼的一种温度差剖面。

覆盖在短节外筒3的温差式热电转换片1产生直流电，经过稳压电路模块6、控制模块7传输至可再充电能量储存器5，再由可再充电能量储存器5向外提供电力。

一种温差式热电井下电源11安装在所需供电的仪器12上方，也可以根据需求安装在仪器12的下方；如果要求高功率，本发明的温差式热电井下电源11可以两个或多个串接提高输出功率。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种温差式热电井下电源，其包括温差式热电转换片、环空温度传感器、钻杆温度传感器、可再充电能量储存器、稳压电路模块和控制模块；所述温差式热电转换片经稳压电路模块与可再充电能量储存器连接；所述控制模块根据环空温度传感器和钻杆温度传感器测量的温度数据控制温差式热电转换片与稳压电路模块的连接与断开。本发明中利用环空与钻杆内的温度差，采用温差式热电转换片提供电力，形成一种井下电源，可以作为现有井下电源之外的另一种方案选择。

技术研发人员：徐朝阳;张所生;郭劲松;穴强;高廷正;王志强;胡秀凤;梁鹏;李峰
受保护的技术使用者：中国石油集团渤海钻探工程有限公司
技术研发日：2019.04.28
技术公布日：2019.07.16