用于隔离流向钻井负载的电流的系统及方法技术方案

揭示了用于对布置于钻孔中的各种电力负载间的功率分配进行控制的系统和方法。控制模块关联于负载以使得每个负载关联于至少一个控制模块。每个控制模块包括这样的电路，该电路可通过允许电流流向该控制模块的关联负载来响应于处于高于阈值的电平的电压，并且可在其它负载（而不是所述关联负载）处的电压电平高于阈值时阻止电流流向该控制模块的关联负载。所述负载和控制模块可位于钻井孔内的各个层位中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般性地涉及对地下钻井孔(wellbore)中的井下(downhole)装置的功率进行控制，尤其(但不是必须专用)涉及对地下钻井孔内负载中的电流进行隔离。
技术介绍
通过钻井孔穿越地层(subterranean formation)时会产生油气(hydrocarbons)。钻井孔可包括由层间隔离装置限定的多个层位(zone)，在这点上，钻井孔相对比较复杂。每个层位的完成和生产能够独立于其它层位进行配置和控制。每个层位还可包括一个或多个使用电功率来运作的井下电力负载(或工具)。这些负载的示例包括泵、电磁操作阀和电机。可通过线缆或其它类型的导电路径将电功率传送至这些负载。可使用管封装导体 (“TEC”，tubing encapsulated conductor),其包括三根由护套(sheath)包围的导体。由于钻井孔会较长——需要较长的线缆——所以在井下TEC是搭配二极管来用以对多达十二个不同的井下负载的功率进行控制，而并非为每个负载使用两根线缆，这样会增加成本。例如，通过向多个导电路径中的一个或者向护套施加电压，将多个导电路径中的另一个(或者护套，如果可行的话)接地，并留下其余的导电路径(或者其余的路径和护套，如果可行的话)电性浮置(floating)，从而一个井下负载能够独立于其它负载而接收全部功率。虽然通过这种实施方式可使一个负载独立于其余的负载来接收功率进行完全运作，但可能存在一个或多个漏电路径，电流会通过该漏电路径从一个完全运作中的负载流走。例如，在有电阻值相似的十二个独立负载的实施方式中，(i)沿导电路径向下提供的一半功率被供应至要被供电的一个负载，(ii)四分之一的功率通过第二路径供应，两个负载在该第二路径中处于正电压与地之间，以及(iii)四分之一的功率通过第三路径供应，另外两个负载在该第三路径中处于正电压与地之间。因而，所述漏电路径会浪费供应到井下的一半功率，并且漏电路径会导致漏电路径上的负载仅被提供这些负载完全运作所需的功率的一部分。向这些负载提供部分功率会导致一些负载(例如电机或泵)部分运作，而这种运作是不理想的。另外，某些负载可能需要不同的功率水平来运作，如此使得漏电路径上的一负载完全运作而这种运作是不理想的。因此，如果能够减小或消除负载通过井下设置环境中的漏电路径或其它不理想的方式来接收电流，则这样的系统和方法是理想的。
技术实现思路
本专利技术的某些实施例涉及对布置于钻孔中的各种电力负载间的功率分配进行控制。每个负载可关联于这样的电路，该电路可阻止漏电流流向关联负载。所述电路可包括一个或多个晶闸管，该晶闸管可响应于超过阈值电压而允许电流流动，否则可阻止电流流动。在一个方案中，提供了一种能够布置于地层的钻孔中的系统。所述钻孔可具有位于其中的各种电力负载。所述系统可包括第一控制模块和不同于该第一控制模块的控制模块。所述第一控制模块关联于第一负载并且可通过允许电流流向所述第一负载来响应于高于阈值的电压。当允许电流流向所述第一负载时，所述不同于该第一控制模块的控制模块被配置为阻止电流流向不同于该第一负载的负载。在至少一个实施例中，所述第一控制模块包括具有栅极的晶闸管。在至少一个实施例中，所述栅极耦接至电阻网络。所述晶闸管可在将所述高于阈值的电压施加至所述栅极时允许电流流向所述第一负载。 在至少一个实施例中，所述栅极与其它电路断连(disconnected)并且所述阈值对应于所述晶闸管的击穿电压。在至少一个实施例中，所述晶闸管包括以下至少之一可控硅整流器(SCR);双向开关二极管(DIAC);带有断连栅极的四层二极管；或者双向开关三极管(TRIAC)。在至少一个实施例中，所述系统还包括多个导电路径。每个路径可在所述钻孔中 导通电力。响应于第一导电路径耦接至功率源以及第二导电路径耦接至地，所述第一控制模块可允许电流流向所述第一负载，并且所述不同于该第一控制模块的控制模块可阻止电流流向所述不同于该第一负载的负载。在至少一个实施例中，所述多个导电路径包括第三导电路径，其能够在所述第一控制模块允许电流流向所述第一负载并且所述不同于该第一控制模块的控制模块阻止电流流向所述不同于该第一负载的负载时浮置。在至少一个实施例中，一导电路径为护套，所述护套封装其它导电路径。在至少一个实施例中，所述钻孔包括多个层位，所述层位在所述钻孔中由层间隔离装置限定。所述多个负载布置于所述多个层位中。在至少一个实施例中，所述第一控制模块包括第一晶闸管和第二晶闸管，所述第二晶闸管以与所述第一晶闸管相反的方向偏置。所述第一晶闸管可允许电流以第一方向流动从而流向所述第一负载。所述第二晶闸管可允许电流以第二方向流动从而流向所述第一负载。在另一方案中，提供了一种用于控制井下功率分配的方法。在地下钻孔的至少一个层位中确定电压的电平为高于阈值。所述电压是基于耦接至功率源的第一导电路径和耦接至地的第二导电路径来确定的。响应于确定所述电压的电平高于所述阈值，允许电流流向布置于所述层位中的第一负载。阻止电流流向布置于多个层位中的不同于所述第一负载的负载。在至少一个实施例中，确定晶闸管的栅极处的栅极电压为高于所述阈值以确定所述电压的电平。所述晶闸管关联于所述层位中的负载。在至少一个实施例中，确定晶闸管的击穿电压为高于所述阈值以确定所述电压的电平。所述晶闸管关联于所述层位中的负载。 在至少一个实施例中，允许第三导电路径浮置。在至少一个实施例中，确定所述不同于该第一负载的负载处的电压的电平低于所述阈值。响应于确定该电压的电平低于所述阈值而阻止电流流向所述不同于该第一负载的负载。提及这些示例性的方案及实施例并非用来限制或限定本专利技术，而是为了提供示例以帮助理解本申请中揭示的专利技术概念。本专利技术的其它方案、优点、及特征在阅读整个申请后将变得明显。附图说明图I为具有根据本专利技术实施例的能够控制流向负载的电流以防止或减少漏电流的系统的钻井的截面示意图。图2为根据本专利技术实施例的控制系统的示意图。图3为根据本专利技术实施例的控制系统向负载提供功率的示意图。图4为根据本专利技术第二实施例的控制系统向负载提供功率的示意图。图5为根据本专利技术第三实施例的控制系统向负载提供功率的示意图。 图6为根据本专利技术第四实施例的控制系统向负载提供功率的示意图。具体实施例方式本专利技术的某些方案和实施例涉及用于控制钻孔(例如地层的钻井孔)中布置的各种负载之间的功率分配的系统和方法，其中通过有限数目的导电路径将功率传送至这些负载。根据一些实施例的系统包括多个控制模块，所述控制模块关联于负载以使得每个负载与至少一个控制模块关联。每个控制模块包括这样的电路(circuitry)，该电路能够通过允许电流流向该控制模块的关联负载来响应于电平高于阈值的电压，并且能够在另一控制模块处的电压电平高于阈值时阻止电流流向该控制模块的关联负载。所述负载和控制模块可位于所述钻井孔的各个层位(zone)中。能够使用各种类型的电路来通过允许电流流向关联负载以响应于阈值电压。根据各种实施例的电路还可在另一控制模块(其包括自身的电路)处的电压高于阈值时阻止电流流动。电路的示例包括晶闸管(thyristor)以及用于在该晶闸管的栅极处提供电压的电路。能够使用的晶闸管的类型的示例包括可控娃整流器(SCR, silicon 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.21 US 12/819,9381.一种系统，能布置于地层的钻孔中，所述钻孔具有多个电力负载位于该钻孔中，所述系统包括 第一控制模块，关联于所述多个电力负载中的第一电力负载；以及 至少一个不同于该第一控制模块的控制模块， 其中所述第一控制模块被配置为通过允许电流流向所述第一电力负载来响应于高于阈值的电压，并且 其中，当允许电流流向所述第一电力负载时，所述至少一个不同于该第一控制模块的控制模块被配置为阻止电流流向所述多个电力负载中不同于该第一电力负载的电力负载。2.如权利要求I所述的系统，其中所述第一控制模块包括具有栅极的晶闸管。3.如权利要求2所述的系统，其中所述栅极耦接至电阻网络，所述晶闸管被配置为在将所述高于阈值的电压施加至所述栅极时允许电流流向所述第一电力负载。4.如权利要求2所述的系统，其中所述栅极与其它电路断连， 其中所述阈值对应于所述晶闸管的击穿电压。5.如权利要求2所述的系统，其中所述晶闸管包括以下至少之一 可控硅整流器(SCR)； 双向开关二极管(DIAC)； 带有断连栅极的四层二极管；或者 双向开关三极管(TRIAC)。6.如权利要求I所述的系统，还包括 多个导电路径，所述多个导电路径中的每个能在所述钻孔中导通电力， 其中，响应于所述多个导电路径中的第一导电路径耦接至功率源以及所述多个导电路径中的第二导电路径耦接至地，所述第一控制模块被配置为允许电流流向所述第一电力负载，并且所述至少一个不同于该第一控制模块的控制模块被配置为阻止电流流向不同于该第一电力负载的电力负载。7.如权利要求6所述的系统，其中在所述第一控制模块允许电流流向所述第一电力负载并且所述至少一个不同于该第一控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔尔·D·肖，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：
国别省市：