一种注水井井下发电装置及方法

本公开涉及注水井井下动力发电，尤其涉及一种注水井井下发电装置及方法。

背景技术：

1、在分层注水管道系统中，经常需要对注水压力、流量等进行监控。如果工作采用人工监控，造成检测周期长，工作量大等困难，并且测具的打捞和安装都会造成监测结果不具有时效性，若采用自动监控装置来进行监测和信号传输，虽然测量装置功率较小，但给井下检测和通信工具进行供电较为困难，为了给井下工具提供长时的电力补充，国外普遍使用井下发电机提供电能作为井下工具的能源。

2、在石油的开发过程中，可以通过专门的注水井将水注入油藏，保持或恢复油层压力，使油藏有较强的驱动力，以提高油藏的开采速度和采收率。

3、现有技术中，注水井中可以设有配水器，通过配水器将水注入油藏。注水井配水器可以包括一种可以调节井下注水阀的开度大小的装置，配水器通常是需要通电才能工作。现有技术中，对注水井配水器的供电方法可以有两种，一是锂电池供电，但其存在电池容量有限、输出电功率小、操作不当时可能爆炸等缺点。二是电缆供电，但电缆容易损坏，维护成本较高，电缆成本也较高。以上两种方法不能很好的为注水井配水器进行供电，容易出现供电中断等情况，影响注水井配水器的持续作业，进一步影响采油效率。因此，业内亟需一种能够为注水井配水器进行持续充电，保证注水井配水器能够持续作业的技术方案。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开期望提供一种注水井井下发电装置及方法。

2、本公开的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本公开提供了一种注水井井下发电装置，包括：电磁阀组件、发电机组、控制组件，其中，

4、所述控制组件用于控制所述电磁阀组件的阀芯位置；

5、所述电磁阀组件用于将注水井中的水流切换至发电机组用以发电或切换至注水管道用以注水作业；

6、所述发电机组用于将水流动能转换为电能，向注水井下电池仓供电或直接为井下仪器供电。

7、在一些示例中，所述电磁阀组件处于初始状态时或当所述电磁阀组件断电时，所述电磁阀组件的阀芯位置处于将注水井中的水流切换至所述发电机组的状态。

8、在一些示例中，所述装置还包括第一管道、电磁阀腔室、第二管道、第三管道，其中，所述装置竖直布置时，

9、所述第一管道上端连通油管，下端连通所述电磁阀腔室；

10、所述电磁阀组件位于所述电磁阀腔室内，通过调整所述电磁阀组件的阀芯位置控制水流在所述第二管道和所述第三管道之间切换；

11、所述第二管道为上端与所述电磁阀腔室连通，下端连接所述发电机组；

12、所述第三管道为注水作业管道，上端与所述电磁阀腔室连通，下端与油管连通；

13、所述控制组件与所述电磁阀组件电连接，用于控制所述电磁阀组件的阀芯位置。

14、在一些示例中，所述装置还包括发电腔室，所述发电机组位于所述发电腔室内，所述发电腔室一端与所述第二管道连通，另一端与油管连通。

15、在一些示例中，所述发电机组包括导流盘、涡轮、内定子组件、外转子组件、发电电路组件、电路护壳、外层设置有金属管的电缆，其中，

16、所述导流盘，内部设有贯通导流盘上表面与下表面的导流通道，下端与涡所述轮上端转动连接，其中，所述导流通道的上端与所述第二管道连通，所述导流通道的下端朝向所述涡轮的叶片的表面；

17、所述涡轮，包括涡轮叶片，位于所述导流盘的下方，下端与所述外转子组件的上端固定连接；

18、所述外转子组件，上端与所述涡轮固定连接，套设在所述内定子组件和所述发电电路组件的外部；

19、所述内定子组件，位于所述涡轮的下方，上端与所述导流盘固定连接，下端连接所述发电电路组件；

20、所述发电电路组件，包括电路板和密封保护电路板的电路护壳，用于将交流电转换为直流电并进行整流稳压；

21、所述电缆，一端连接所述发电电路组件，另一端连接电池仓。

22、在一些示例中，所述导流通道具有一定曲折角度，所述导流通道靠近进水端的进水通道与水流进水方向一致，所述导流通道靠近出水端的出水通道与所述涡轮的叶片接近垂直。

23、在一些示例中，所述外转子组件包括筒状的转子外壳，所述转子外壳底部设有开有通孔的底面，所述电缆从通孔中穿出。

24、在一些示例中，所述外转子组件与所述内定子组件之间存在气隙，所述气隙一端与所述涡轮的水流通道连通，所述转子外壳底部的通孔与所述电缆之间存在空隙，使得水流冲击所述涡轮之后进入气隙，从所述转子外壳的底部的空隙流出，用于为所述外转子组件、所述内定子组件以及所述发电电路组件散热。

25、第二方面，本公开提供了一种注水井井下发电方法，所述方法应用于第一方面所述注水井井下发电装置，包括：

26、通过控制组件控制电磁阀组件的阀芯位置；

27、通过调整所述电磁阀组件的阀芯位置将注水井中的水流切换至发电机组用以发电或切换至注水管道用以注水作业，其中，所述发电机组将水流动能转换为电能，向注水井下电池仓供电或直接为井下仪器供电。

28、在一些示例中，所述发电装置断电或处于初始状态时，电磁阀组件的阀芯位置处于将注水井中的水流切换至发电机组的位置。

29、本公开提供了一种注水井井下发电装置及方法；通过电磁阀组件切换水流通道，利用注水水流动力进行发电，实现远程、智能控制井下电力的供应，以对井下仪器及井下信息测调、传输系统以及控制系统及时提供持续稳定的电力补充。

技术特征：

1.一种注水井井下发电装置，其特征在于，所述装置包括电磁阀组件、发电机组、控制组件，其中，

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁阀组件处于初始状态时或当所述电磁阀组件断电时，所述电磁阀组件的阀芯位置处于将注水井中的水流切换至所述发电机组的状态。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一管道、电磁阀腔室、第二管道、第三管道，其中，所述装置竖直布置时，

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括发电腔室，所述发电机组位于所述发电腔室内，所述发电腔室一端与所述第二管道连通，另一端与油管连通。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述发电机组包括导流盘、涡轮、内定子组件、外转子组件、发电电路组件、电路护壳、外层设置有金属管的电缆，其中，

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述导流通道具有一定曲折角度，所述导流通道靠近进水端的进水通道与水流进水方向一致，所述导流通道靠近出水端的出水通道与所述涡轮的叶片接近垂直。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述外转子组件包括筒状的转子外壳，所述转子外壳底部设有开有通孔的底面，所述电缆从通孔中穿出。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述外转子组件与所述内定子组件之间存在气隙，所述气隙一端与所述涡轮的水流通道连通，所述转子外壳底部的通孔与所述电缆之间存在空隙，使得水流冲击所述涡轮之后进入气隙，从所述转子外壳的底部的空隙流出，用于为所述外转子组件、所述内定子组件以及所述发电电路组件散热。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制组件被配置为根据预设的程序或实时的远程控制指令控制所述电磁阀组件的阀芯位置。

10.一种注水井井下发电方法，所述方法应用于权利要求1-9任一权利要求所述注水井井下发电装置，其特征在于，所述方法包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述发电装置处于断电状态或处于初始状态时，电磁阀组件的阀芯位置处于将注水井中的水流切换至发电机组的位置。

技术总结
本公开公开了一种注水井井下发电装置及方法，属于注水井井下动力发电技术领域，所述装置包括电磁阀组件、发电机组、控制组件，其中，所述控制组件用于控制所述电磁阀组件的阀芯位置；所述电磁阀组件用于将注水井中的水流切换至发电机组用以发电或切换至注水管道用以注水作业；所述发电机组用于将水流动能转换为电能，向注水井下电池仓供电或直接为井下仪器供电。通过电磁阀切换水流通道，利用注水水流动力进行发电，实现远程、智能控制井下电力的供应，以对井下仪器及时提供持续稳定的电力补充。

技术研发人员：党博,孙智猛,曹峰
受保护的技术使用者：西安石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27