The invention discloses an underground power generation system, which comprises a power generation module and a power conversion circuit for providing power to a load. The power generation module includes a rotating turbine driven by downhole fluid flow, a generator connected to the turbine for converting rotating energy from the turbine into electricity, and an AC DC rectifier connected to the generator for converting AC voltage from the generator to DC voltage. The power conversion circuit connects the AC DC rectifier to the load, and is configured to supply the first power to the load when the load is in working mode, and the second power to the load when the load is in non-working mode, and the second power is less than the first power. The invention also discloses a downhole generation method.
【技术实现步骤摘要】
井下发电系统及方法
本专利技术大体涉及发电系统，尤其涉及一种井下发电系统及井下发电方法。
技术介绍
井下钻探或传感系统被使用在油气勘探和生产井中。一些用于压裂监控和长期生产监测的井下传感器、井下数据通讯模块以及其他井下负载经常被应用于井下钻探或传感系统中用于执行其各自的功能。这些井下负载需要功率来运转。在本领域中众所周知的是使用涡轮机来将来自井下流体，例如生产流体的机械能转换为旋转能以驱动发电机。然后，发电机能够产生电能，并且因此能够将功率提供给这些井下负载。在井下负载的工作期间，井下负载可能需要高的功率。而当井下负载处于非工作状态时，例如处于待机状态，则井下负载可能仅需要低的功率。为了确保井下负载的运行，通常，现有的井下发电装置总是根据高额定功率来设计，因此，当井下发电装置在非工作状态下传送低功率时可能具有较差的效率。这无疑会增加功率损耗。因此，有必要对发电进行改进以解决如上所提到的至少一个问题。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于提供一种井下发电系统。所述井下发电系统包括用于给负载提供电力的发电模块以及功率转换电路。所述发电模块包括由井下流体的流动驱动旋转的涡...
【技术保护点】
1.一种井下发电系统，其包括：用于给负载提供电力的发电模块，其包括；涡轮机，其由井下流体的流动驱动旋转；发电机，其与所述涡轮机连接，用于将来自所述涡轮机的旋转能转换为电能；及AC‑DC整流器，其与所述发电机连接，用于将来自所述发电机的交流电压转换为直流电压；以及功率转换电路，其连接所述AC‑DC整流器与所述负载，并且，被配置用于当所述负载处于工作模式时将第一功率提供给所述负载，并且，当所述负载处于非工作模式时将第二功率提供给所述负载，所述第二功率小于所述第一功率。
【技术特征摘要】
1.一种井下发电系统，其包括：用于给负载提供电力的发电模块，其包括；涡轮机，其由井下流体的流动驱动旋转；发电机，其与所述涡轮机连接，用于将来自所述涡轮机的旋转能转换为电能；及AC-DC整流器，其与所述发电机连接，用于将来自所述发电机的交流电压转换为直流电压；以及功率转换电路，其连接所述AC-DC整流器与所述负载，并且，被配置用于当所述负载处于工作模式时将第一功率提供给所述负载，并且，当所述负载处于非工作模式时将第二功率提供给所述负载，所述第二功率小于所述第一功率。2.如权利要求1所述的井下发电系统，其中，所述功率转换电路包括：第一DC-DC转换器，其用于当所述负载处于所述工作模式时将所述第一功率提供给所述负载；及第二DC-DC转换器，其用于当所述负载处于所述非工作模式时将所述第二功率提供给所述负载。3.如权利要求2所述的井下发电系统，其还包括：功率转换器控制器，其分别可通讯地与所述第一DC-DC转换器和所述第二DC-DC转换器连接，并且，被配置用于分别控制所述第一DC-DC转换器和所述第二DC-DC转换器以在所述工作模式和所述非工作模式之间切换。4.如权利要求2所述的井下发电系统，其中，所述发电模块包括：升压电路，其分别连接所述AC-DC整流器与所述第一DC-DC转换器以及连接所述AC-DC整流器与所述第二DC-DC转换器。5.如权利要求4所述的井下发电系统，其中，所述升压电路包括：第一升压转换器，其用于提高来自所述AC-DC整流器的所述直流电压；第二升压转换器，其用于进一步提高来自所述第一升压转换器的升压后的直流电压；及电容，其连接在所述第一升压转换器和所述第二升压转换器之间用于功率缓存。6.如权利要求4所述的井下发电系统，其还包括：功率存储装置，其分别位于所述升压电路和所述第一DC-DC转换器之间以及位于所述升压电路和所述第二DC-DC转换器之间。7.如权利要求4所述的井下发电系统，其还包括：能量存储装置，其通过第三升压转换器连接在所述升压电路和所述第一DC-DC转换器之间。8.如权利要求2至5中任一项所述的井下发电系统，其中，所述井下发电系统包括多个所述发电模块，所述功率转换电路连接每一个发电模块中的所述AC-DC整流器与所述负载，在所述多个发电模块中的多个涡轮机在物理上被如此定位使得一个或多个涡轮机暴露在井下流体中，并且，...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛赛君，陈云铮，廖懿，祁雪乐，薛明，斯图尔特·布莱克·布拉泽尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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