[发明专利]一种高柔性井底自供电随钻系统

说明书

本发明公开了一种高柔性井底自供电随钻系统，涉及钻探技术领域，其包括铰接短节串列，所述铰接短节串列输出端固定连接有铰接短节串列输出端附近的近井底用电器。该高柔性井底自供电随钻系统，通过铰接短节串列实现短半径钻柱旋转条件下的定向钻井，尤其是采用跨接输电线实现近井底用电器与涡轮发电机之间的电能输送，进而使该系统在针对短或者极短半径钻井、测井或地层测试过程中解决了近井底处的用电器无法有效获得电力的问题，从而推动短或者超短半径钻井、测井或地层测试技术的发展。

技术领域

本发明涉及钻探技术领域，具体为一种高柔性井底自供电随钻系统。

背景技术

在现有的钻探技术领域，能够在可控轨迹条件下完成的井眼的造斜率一般不超过15°/30米，一般的旋转导向造斜能力在6°/30米左右，目前国际最先进的斯伦贝谢公司的最短半径定向导向仅能达到15°/30米，在小井眼中最也不超过18°/30米，而现今所说的极短半径是指曲率半径小于10米的范围，极短半径钻井是指钻探曲率半径小于10米的井段或通过曲率半径小于10米的井段继续钻探，但是在短或者超短半径钻井领域中，由于无法为近井底处的钻井、测井或地层测试设备中的用电器提供电力，进而大大限制了短或者超短半径钻井、测井或地层测试技术的发展，因此提出了一种高柔性井底自供电随钻系统来解决这个问题。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高柔性井底自供电随钻系统，解决了现今在短或者超短半径钻井领域中由于无法为近井底处的钻井、测井或地层测试设备中的用电器提供电力进而大大限制了短或者超短半径钻井、测井或地层测试技术发展的问题。

（二）技术方案

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种高柔性井底自供电随钻系统，包括铰接短节串列、涡轮发电机，所述涡轮发电机设置于铰接短节串列中靠近下部的任意位置，所述近井底用电器设置于铰接短节串列的下端或靠近下部的任意位置， 所述近井底用电器电力输入端通过跨接输电线经变电模块与涡轮发电机电力输出端电连接或直接通过跨接输电线与涡轮发电机电连接，所述涡轮发电机上方设置的铰接短节串列沿其轴线方向设置有贯通结构。

优选的，所述涡轮发电机内部包含转子、定子和发电机，所述定子包含铁心和线圈，所述转子包含一对磁钢，所述涡轮设置于转子外侧。

优选的，所述变电模块包括整流电路以及稳压电路，所述整流电路输入端电连接有涡轮发电机输出端，所述整流电路输出端电连接有稳压电路输入端，所述稳压电路输出端电连接有近井底用电器的输入端。

优选的，各个所述铰接短节串列之间的短节最大限位角度范围为2°-10°，所述铰接短节串列的长度大于9米，所述铰接短节串列的长度大于短或极短半径分支井段及其延伸井段的长度。

优选的，所述铰接短节串列包括多个相互传动连接铰接短节，扭矩传递销、扭矩传递槽、关节和密封件，且密封件设置在铰接短节串列的偏转缝隙行程中，且密封件为密封环/贯通承压管/波纹密封管。

优选的，所述解码电路和设于井下的流速传感器组成下行指令解算模块，所述解码电路通过跨接输电线电连接有近井底用电器，且井下流速传感器为涡轮发电机转速计数装置，且下行指令解算模块根据所述涡轮发电机的转速识别下行指令。

优选的，所述铰接短节串列中任一铰接短节内设置有电容模块，且电容模块内设置有电容短节，且电容短节可临时存储涡轮发电机发出的电能。

优选的，所述铰接短节串列的相邻铰接短节之间的预设偏转极限角度不大于10°，所述高通过性导向短节的长度不超过所述铰接短节平均直径的5倍，所述铰接短节串列中各个铰接短节的偏转中心之间的最小距离不超过铰接短节平均直径的8倍。

优选的，所述解码电路邻近设置有信号调制电路和信号解调电路，且信号解调电路还邻近近井底用电器设置，且信号调制电路能将信号叠加至跨接输电线，且信号解调电路能从跨接输电线中拾取叠加至跨接输电线中的调制分量。