Способ получения электроэнергии при эксплуатации нагнетательных и добывающих скважин

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения электроэнергии при эксплуатации нагнетательных и добывающих скважин. Сущность изобретения заключается в том, что в эксплуатационную колонну нагнетательной или добывающей скважины на уровень, находящийся ниже статического уровня жидкости, на подвеске спускают гидродвигатель и соединенный с ним валом электрогенератор, при этом кольцевое пространство между корпусами гидродвигателя и электрогенератора, и эксплуатационной колонной перекрывают пакером. При повышении или понижении уровня в скважине с помощью закачки или отбора жидкости из скважины, за счет того, что динамический уровень всегда стремится к статическому, жидкость будет приводить в движение гидродвигатель и электрогенератор, с выработкой электроэнергии, передаваемой по электрокабелю на устье скважины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения электроэнергии при эксплуатации нагнетательных и добывающих скважин.

Известен способ производства электроэнергии для питания геофизических приборов [Патент РФ №2172827, МПК Е21В 47/00, Н02К 5/12. Опубл. 27.08.2001], где источником энергии является поток промывочной жидкости, подаваемой буровым насосом для промывки скважин. Недостатком этого способа является использование энергии бурового насоса без использования природных факторов для воспроизводства электрической энергии.

Известен способ [А.с. СССР №1820021, МКИ F03B 13/00. Опубл. 07.06.1993], где для получения электроэнергии используется турбина и электрогенератор в артезианской скважине, где под действием гидравлической энергии добываемой воды осуществляется трансформация гидравлической энергии в электрическую. Недостатком этого способа является, то, что получение электроэнергии возможно только на (фонтанирующих) скважинах, где пластовая энергия способна совершить подъем столба жидкости из скважины.

Известен способ [А.с. СССР №1698362, МПК Е02В 9/00. Опубл. 15.12.1991], где для получения электроэнергии используется геотермальная энергия и возникающий при этом эффект термолифта. Недостатком этого способа является, то, что эффект термолифта отсутствует на нефтяных и газовых скважинах из-за геологических факторов, недостаточности температуры жидкости, глубины залегания, пластового давления, физических и химических свойств.

Известен способ получения электроэнергии с использованием энергии, заключенной в пластах земли с высоким давлением [Патент РФ №2271465, МПК F03G 7/04. Опубл. 10.03.2006], способ позволяет получать электроэнергию, используя энергию перетока агента из пласта высокого давления в пласт низкого давления и на поверхность (прототип).

Недостатком этого способа является то, что кольцевое пространство между корпусом турбины и эксплуатационной колонной не перекрыто, вследствие чего движение агента будет проходить по наименьшему сопротивлению, а не через турбину. Получение энергии описанным способом возможно только на фонтанирующих скважинах и вскрытых, как минимум в двух, находящихся на значительном расстоянии друг от друга пластах.

Предлагаемое изобретение позволяет устранить основные недостатки прототипа за счет того, что гидродвигатель и электрогенератор, соединенные между собой валом, устанавливаются в эксплуатационную колонну добывающей или нагнетательной скважины, при этом кольцевое пространство между корпусом гидродвигателя и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны перекрывается пакером, образуя два участка, сообщающиеся между собой через гидродвигатель. Известно, что в каждой скважине имеется статический уровень жидкости, зависящий от пластового давления, и динамический уровень, который меняется в зависимости от объема закачки или отбора жидкости. То есть, если скважину долить до устья и не производить долив жидкости, то в течение какого-то времени уровень жидкости, находящейся в скважине, снизится до статического уровня. При этом жидкость, проходя через гидродвигатель, приведет в движение электрогенератор, а тот в свою очередь выработает электроэнергию и передаст ее на устье скважины по электрокабелю. Также при отборе жидкости из скважины приток жидкости из пласта через гидродвигатель будет приводить в движение электрогенератор.

Задачей, решаемой изобретением, является получение электроэнергии при эксплуатации скважин различного назначения, в т.ч. добывающих и нагнетательных.

Сущность изобретения заключается в том, что в эксплуатационную колонну нагнетательной или добывающей скважины, на уровень, находящийся ниже статического уровня жидкости, на подвеске спускают гидродвигатель и соединенный с ним валом электрогенератор. При этом кольцевое пространство между корпусами гидродвигателя, электрогенератора и эксплуатационной колонной перекрывают пакером.

При повышении или понижении уровня в скважине с помощью закачки или отбора жидкости из скважины, за счет того что динамический уровень всегда стремится к статическому, жидкость будет приводить в движение гидродвигатель и электрогенератор, с выработкой электроэнергии, передаваемой по электрокабелю на устье скважины.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Фиг. 1. Нагнетательная скважина.

В эксплуатационную колонну 3 нагнетательной скважины, ниже статического уровня 10, на подвеске 2 одновременно спускают электрогенератор 6, гидродвигатель 4, пакер 5, электрокабель 8, при этом перекрывают пакером 5 кольцевое пространство между гидродвигателем 4 и эксплуатационной колонной 3, перфорированной в пласте 7. Доливают жидкость через патрубок 1 до устья 11, останавливают долив, после чего созданный динамический уровень 9 будет снижаться до статического уровня 10, движение жидкости в пласт 7 через гидродвигатель 4 приведет во вращательное движение электрогенератор 6, жестко соединенный валом с гидродвигателем 4, и полученная электроэнергия по электрокабелю 8 поступит на устье 11.

Фиг. 2. Добывающая скважина.

В эксплуатационную колонну 3, перфорированную в пласте 7, добывающей скважины, ниже статического уровня 10, на подвеске 2 одновременно спускают электрогенератор 6, гидродвигатель 4, пакер 5, электрокабель 8, насос 12, при этом перекрывают пакером 5 кольцевое пространство между гидродвигателем 4 и эксплуатационной колонной 3. Включают насос 12, откачивают жидкость через патрубок 1 до динамического уровня 9 и выключают насос 12, после чего уровень жидкости будет повышаться до статического уровня 10, поток жидкости из пласта 7 приведет в движение гидродвигатель 4 и электрогенератор 6, и полученная электроэнергия по электрокабелю 8 поступит на устье 11.

Технический результат при использовании способа достигается за счет: движения жидкости пласта с динамического до статического уровня в эксплуатационной колонне, в пласт или из пласта, через гидродвигатель, являющийся приводом электрогенератора, при этом движение жидкости в кольцевом пространстве между гидродвигателем, электрогенератором и эксплуатационной колонной ограничивается манжетой пакера.

1. Способ получения электроэнергии при эксплуатации нагнетательных скважин, заключающийся в том, что в скважине ниже статического уровня жидкости размещают гидродвигатель и электрогенератор, соединенные между собой валом, отличающийся тем, что кольцевое пространство между эксплуатационной колонной и корпусами гидродвигателя и электрогенератора перекрывают пакером, при этом образуется два участка, сообщающиеся между собой через гидродвигатель, повышают уровень жидкости в скважине до динамического уровня с помощью закачки, после чего жидкость, опускаясь до статического уровня, проходит через гидродвигатель и приводит его и электрогенератор в движение, что обеспечивает выработку электроэнергии, которая передается по электрокабелю на устье скважины, причем движение жидкости с динамического до статического уровня после остановки закачки происходит только за счет гидростатического давления столба жидкости.

2. Способ получения электроэнергии при эксплуатации добывающих скважин, заключающийся в том, что в скважине ниже статического уровня жидкости размещают гидродвигатель и электрогенератор, соединенные между собой валом, отличающийся тем, что кольцевое пространство между эксплуатационной колонной и корпусами гидродвигателя и электрогенератора перекрывают пакером, при этом образуется два участка, сообщающиеся между собой через гидродвигатель, понижают уровень жидкости в скважине до динамического уровня с помощью откачки насосом, останавливают насос, после чего жидкость, поднимаясь до статического уровня, проходит через гидродвигатель и приводит его и электрогенератор в движение, что обеспечивает выработку электроэнергии, которая передается по электрокабелю на устье скважины, причем движение жидкости с динамического до статического уровня происходит только за счет пластового давления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области превращения геотермальной энергии в электрическую энергию, когда источником тепловой энергии являются постмагматические тепловые поля.

Изобретение относится к энергетике. Установка для преобразования низкопотенциального геотермального тепла в электричество содержит вытяжную башню с воздуховходными окнами в ее основании, водосборный бассейн, ветровое колесо, соединенное с электрогенератором.

Группа изобретений относится к области выработки экологически чистой электроэнергии по технологии ограниченного давлением осмоса в замкнутом контуре посредством последовательности с периодической загрузкой или посредством непрерывной последовательности с использованием двух секций.

Изобретение относится к способам приведения в движение тел в различных средах, в т.ч. в космосе.

Способ преобразования тепловой энергии в полезную работу. В двух роторных двигателях применяемые в качестве рабочего тела жидкости не замерзают в земных климатических условиях, имеют низкую температуру кипения и под воздействием источников тепла или нагревателей, работающих за счет теплообмена с требующими охлаждения промышленными технологиями, позволяют осуществлять последовательно чередующийся переход рабочего тела из одного фазового состояния в другое.

Изобретение относится к способам и системам производства электроэнергии, в частности, основанным на использовании газа для изменения плотности жидкостей. Устройство для производства электроэнергии содержит первый объект для помещения его в жидкость заданной плотности, генератор энергии, инжектор жидкости малой плотности.

Изобретение относится к геотермальным электростанциям. Геотермальная электростанция содержит блоки модульного типа, выполненные с возможностью установки в один или более контейнеров в виде геотермального контейнерного блока.

Изобретение относится к энергетике и в частности к способам и устройствам для преобразования энергии потока сплошной среды в механическую энергию. .

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для получения одновременно и тепла и электроэнергии, образующихся иначе, чем в результате сжигания топлива.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую.

Высокое давление под водой в водоеме с большой глубиной преобразуют в электроэнергию при помощи настоящего способа. Погружают в указанный водоем множество преобразователей давления.

Изобретение относится к области ветровых или гидравлических энергетических установок. Ортогональная турбина по первому варианту содержит изогнутую по цилиндрической винтовой линии, по крайней мере, одну лопасть с аэродинамическим профилем в ее поперечном сечении, причем лопасть установлена поперек набегающего на нее потока воздуха или воды с возможностью вращения вокруг оси цилиндрической винтовой линии, а входная кромка аэродинамического профиля направлена в сторону вращения лопасти, при этом концы лопасти закреплены относительно вала, установленного с возможностью вращения, соосно оси цилиндрической винтовой спирали и соединенного с валом электрогенератора, концы лопасти закреплены относительно вала посредством консольных балок, при этом вал образован двумя полувалами, каждый из которых соединен с одной из консольных балок и установлен на своей опоре, лопасть изогнута без промежуточных опор по цилиндрической винтовой линии с постоянным радиусом кривизны так, что в каждом поперечном сечении аэродинамический профиль лопасти выполнен под острым углом наклона к касательной к окружности, описываемой входной кромкой аэродинамического профиля лопасти, при этом концы лопасти повернуты друг относительно друга на 360°.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в оборудовании для передачи электропитания к подводным нагрузкам, расположенным далеко от надводных частей платформы или от берега, требующим передачи большой мощности.

Изобретение относится к области малой гидроэнергетики. Направляющий аппарат микрогидроэлектростанции образован совокупностью продольно ориентированных ребер, формирующих совокупность направляющих каналов для подачи ускоренных струй воды к лопаткам рабочего колеса гидротурбины и размещенных в кольцевом пространстве между наружной и внутренней оболочками базового корпуса агрегата, концентрически охватывающими мультипликатор и электрогенератор.

Суть изобретения аналогична с функцией ГАЭС и предназначена для аккумулирования энергии альтернативных источников, а также энергии от недогруженных генерирующих мощностей, для покрытия пиковых нагрузок в электросетях и поддержки сетей от ВЭУ при недостатке или отсутствии их мощностей.

Изобретение относится к области малой гидроэнергетики. Микрогидроэлектростанция с горизонтальным расположением оси гидравлической турбины, объединяющая в едином базовом корпусе агрегата электрический генератор, содержит статор, ротор, выводной водостойкий кабель и лопастную гидравлическую турбину, кинематически связанную с ротором посредством мультипликатора, включающую рабочее колесо 31, лопасти 32, подводящую камеру, обтекатель, направляющий и спрямляющий аппараты.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов, а именно для трансформации энергии гидростатического давления воды в электрическую.

Изобретение относится к гидроэнергетике и предназначено для обеспечения электрической энергией небольших населенных пунктов, лагерей геологов, охотников, рыбаков, леспромхозов преобразованием энергии русловых потоков реки в электрическую.

Изобретение относится к способу получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра. Способ получения вторичного энергоносителя - водорода посредством преобразования энергии ветра включает преобразование посредством парусного движителя кинетической энергии ветра в кинетическую энергию движения судна, движущегося в районах открытого океана с мощными воздушными потоками, и затем посредством гидравлической турбины и электрогенератора в электрическую энергию, которую используют для разложения воды на водород и кислород с ожижением и накоплением водорода в криогенных резервуарах.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гидравлическим турбинам. Безвальная прямоточная гидротурбина включает рабочее колесо, обод, охватывающий торцы лопаток рабочего колеса, ротор генератора с полюсами, составляющий с ободом одно целое, статор генератора, уплотнения с двух сторон обода. Обод с ротором и статор генератора заключены в камеру. В камере имеется вход для подвода сжатого воздуха с возможностью регулирования его поступления, вход для датчика давления в камере, датчик давления потока воды, расположенный на камере генератора. Торцы обода снабжены кольцевыми концентрическими гребнями. Воздушный канал между ободом рабочего колеса и проточной частью турбины заполнен пористым материалом в виде сотовых уплотнений. Изобретение направлено на повышение надежности конструкции безвальной прямоточной гидротурбины. 2 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения электроэнергии при эксплуатации нагнетательных и добывающих скважин. Сущность изобретения заключается в том, что в эксплуатационную колонну нагнетательной или добывающей скважины на уровень, находящийся ниже статического уровня жидкости, на подвеске спускают гидродвигатель и соединенный с ним валом электрогенератор, при этом кольцевое пространство между корпусами гидродвигателя и электрогенератора, и эксплуатационной колонной перекрывают пакером. При повышении или понижении уровня в скважине с помощью закачки или отбора жидкости из скважины, за счет того, что динамический уровень всегда стремится к статическому, жидкость будет приводить в движение гидродвигатель и электрогенератор, с выработкой электроэнергии, передаваемой по электрокабелю на устье скважины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх