CN105358831A - 井下泵送设备和方法 - Google Patents

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CN105358831A CN201380078079.3A CN201380078079A CN105358831A CN 105358831 A CN105358831 A CN 105358831A CN 201380078079 A CN201380078079 A CN 201380078079A CN 105358831 A CN105358831 A CN 105358831A
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Abstract

一种设备,所述设备包括用于密封钻井的密封装置、用于从下钻井部泵送流体的第一泵、使用钻井气体提供动力的泵驱动器、用于为所述泵驱动器供应钻井气体的气体入口、以及用于从所述泵驱动器将钻井气体排出到上钻井部的气体出口。所述设备可以进一步包括用于将流体从所述上钻井部泵送到所述下钻井部中的第二泵、用于将钻井气体排放到所述上钻井部的排放装置、以及用于控制所述泵驱动器的开关。一种用于使钻井中的流体移动的方法,所述方法包括密封所述钻井、将钻井气体供应至泵驱动器以及使用所述泵驱动器驱动所述第一泵。所述方法可以进一步包括使用所述泵驱动器驱动第二泵以及将所述钻井气体排放到上钻井部。

Description

井下泵送设备和方法
技术领域
用于使钻井中的流体移动的设备和方法。
背景技术
需要移除积累在生产井中的液体以加强井的生产以及生产系统的整个操作。特别是,在混合油和气存在于地下储层中的情况下,液体移除对于气井除水和从井中移除油是必要的。如果液体例如水和/或油没有被移除,液体往往积累并且填充或者装满井,这限制了气体向地面的流动。最终,所述液体可能完全堵塞产气。因此,需要解决的问题是持续地移除液体以避免它们在井中的积累。
解决这种问题的一种方法是使用气体提升系统,所述系统使用储层(reservoir)中的天然气压从井中提升液体。在气体提升系统中,管柱通常定位在井中,其从地面延伸到积累的液体中,使得积累的液体可以流到管柱中。气体然后沿着所述管柱以选定的间隔从地下储层进入到管柱中,从而导致所述管柱内的液体升到地面。可以将自由移动的柱塞或者铸锭定位在所述管柱中以使气体通过液体渗透最小化。在所述气体提升系统使用来自储层的加压气体来运输液体栓塞到地面的情况中,一般需要用于产生液体的小直径管柱以便气体压力和气体速度足以将液体携带至地面。然而,需要小直径管柱可能严重地限制了液体的流动并且降低气体生产。同时,所生产的气体和液体一般在地面充分混合,这可能导致地面生产管线的问题,例如水合物的形成和冷冻。另外,已发现气体提升系统不适合于井下气体压力或者气体速度低的场合,因此气体不能够克服液体的压力头以将液体携带至地面。
已经设计出其他的气体提升系统,这些气体提升系统在一个循环操作中只是周期性地或者间断地将液体提升至地面从而允许天然气体压力在循环之间在井内发展至提升所述液体所需要的临界水平。这些系统的示例在美国专利No.2,136,229(Baldwin等)、美国专利No.4,596,516(Scott等)和美国专利No.4,465,435(Copas)中有描述。这些系统中的一些系统使用计时器操作阀,其定位在容纳有液体的管的出口中。所述阀被设定为以等于释放天然气体压力后井中的所述天然气体压力再次恢复所需要的时间的计时间隔周期性地打开。其他系统使用对管柱中的液体和气体之间的预定压力差敏感的阀来控制所述阀的周期性打开从而允许利用所述气体提升所述液体。
其他提升系统除了来自储层的天然气体之外还从外部来源将加压流体引入到井中,例如美国专利No.2,132,738(Knox)、,美国专利No.6,322,333(Knight)、美国专利No.7,546,870(Dotson)和美国专利No.7,566,208(Santos)中所示。但是,将加压流体引入到井中以提升液体需要使用压缩机,这往往会增加所需生产设备所需要的成本和复杂度。
解决液体负载问题的另一个方法显示在加拿大专利1,167,760(Prather)中,该专利描述了一种往复运动式地面泵,该地面泵利用来自储层的天然气体压力来提供动力。所述往复运动式地面泵被连接至一系列的抽油杆,所述抽油杆被连接至常规的井下泵。从本质上来看,来自井的气体被引导至地面,其在地面驱动所述往复运动式地面泵。然后所述往复运动式地面泵给井下泵提供动力,所述地下泵将所述液体泵送至地面。这种系统展示出了若干种不利之处。首先,所述系统需要使用位于地面的往复运动式泵。第二,因为所述气体被引导至地面以为所述往复运动式泵提供动力,所述往复运动式泵必须被设计为压力容器,该压力容器能够耐受大气压和井下压力之间的压力差。第三,随着所述气体从井底行进至地面上的往复运动式泵,会存在一定的能量损耗。第四,管柱内的抽油杆的往复运动导致所述管柱的磨损和能量的损耗,这是因为所述抽油杆和所述管柱之间的摩擦的缘故。
用于从生产井中移除液体的其他系统在美国专利No.5,860,795(Ridley等)、美国专利No.6,234,770(Ridley等)、美国专利No.7,204,314(Lauritzen等)和美国专利No.7,789,142(Dotson)中有描述。
对用于使流体移动通过利用钻井内所存在的气体压力的钻井的设备和方法仍然存在需要。而且,对能够插入到钻井中并且在它们工作的过程中容纳在钻井中的这类设备仍然存在需要。
发明内容
本文中涉及定向、操作参数、范围、范围的下限以及范围的上限的参引词没有打算用来对本发明的范围提供严格边界,而是在本文的教导的范围之内应该被解释为意指“大约”或者“约”或者“基本上”,除非另有明确说明。
本文中使用的“近端的”相对地朝向钻井预期的“上井”端部、“上”端部和/或地面端部定位。本文使用的“上方”是指相对近端的。
本文中使用的“远端的”相对地远离钻井预期的“上井”端部、“上”端部和/或地面端部定位。本文使用的“下方”是指相对远端的。
本文是用的“流体”包括液体、气体、和/或液体和液体的组合,包括多相流体,这种流体也包含少量的固体物质。
本发明涉及用于使用容纳在钻井中的气相的气体压力来使钻井中的流体移动的设备和方法。本发明包括可以更改以用于供在美国专利No.5,860,795(Ridley等)和美国专利No.6,234,770(Ridley等)中描述的发明使用的特征。作为替代方式,在美国专利No.5,860,795(Ridley等)和美国专利No.6,234,770(Ridley等)中描述的发明可以被更改以供本发明的特征使用。
本发明的设备被构造成插入到钻井中。所述设备具有近端部和远端部。
在一些实施方式中,所述设备可以包括密封装置、第一泵、泵驱动器、气体入口以及气体出口,所述密封装置适合于密封所述钻井以提供上钻井部和下钻井部,所述第一泵用于从所述下钻井部泵送流体,所述泵驱动器用于驱动所述第一泵,其中,所述泵驱动器由容纳在所述下钻井部的下钻井气相的下钻井气压提供动力,所述气体入口与所述下钻井部连通,用于接收所述下钻井气相以将所述气相供应至所述泵驱动器,所述气体出口与所述上钻井部连通,用于将所述下钻井气相从所述泵驱动器排出到所述上钻井部中。
本发明的所述设备适合于以任何合适的方式插入到钻井中。在一些实施方式中,所述设备的部件可以沿着所述设备的长度在所述近端部和所述远端部之间轴向地间隔开,使得所述部件沿着所述设备端对端地布置。在一些实施方式中,所述设备的部件可以沿着所述设备的长度在所述近端部和所述远端部之间定位在单独的轴向位置,使得所述部件沿着所述设备侧对侧地布置。在一些实施方式中,所述设备的部件可以被构造成沿着所述设备的长度在所述近端部和所述远端部之间端对端和侧对侧地组合布置。对所述设备的部件进行布局时的一个考虑是准备插入所述设备的钻井的直径。
本发明的所述设备可以以任何适当的方式插入到所述钻井中。在一些实施方式中,所述设备可以在管柱(pipestring)上、在挠性管(coiledtubing)上、在线缆(wireline)上或者在平直管线上(slickline)降到钻井中。
在一些实施方式中,所述密封装置可以轴向地定位在所述设备的所述近端部和所述远端部之间,使得所述近端部将定位在所述上钻井部中,并且使得所述远端部被定位在所述下钻井部中。
所述密封装置可以包括任何适当的结构、装置或者设备。在一些实施方式中,所述密封装置可以包括封隔器。所述封隔器可以以任何适当的方式致动。在一些实施方式中,所述封隔器可以是膨胀式封隔器。在一些实施方式中,所述封隔器可以是机械致动式封隔器。在一些实施方式中,机械致动式封隔器可以通过操作附接所述设备的管柱或者挠性管来致动。
在一些实施方式中,所述第一泵可以是往复运动式泵,所述泵驱动器可以是往复运动式泵驱动器。在一些实施方式中,所述第一泵可以是旋转式泵并且所述泵驱动器可以是旋转式泵驱动器。本发明的一些特征可以适合于供往复运动式和旋转式泵和泵驱动器使用。本发明的一些特征可能更加适合于供往复运动式泵和泵驱动器使用,或者可能更加适合于供旋转式泵和旋转式泵驱动器使用。
在一些实施方式中,所述第一泵在结构上可以与在美国专利No.5,860,795(Ridley等)和美国专利No.6,234,770(Ridley等)中描述的第一泵的实施方式类似。在一些实施方式中,所述泵驱动器在结构上可以与在美国专利No.5,860,795(Ridley等)和美国专利No.6,234,770(Ridley等)中描述的泵驱动器的实施方式类似。
在一些实施方式中,所述第一泵和所述泵驱动器可以沿着所述设备的长度在所述近端部和所述远端部之间轴向地间隔开。在一些实施方式中,所述第一泵可以轴向地定位在所述泵驱动器和所述远端部之间。
所述第一泵具有第一泵入口。在一些实施方式中,所述第一泵入口可以与所述下钻井部连通。在一些实施方式中,第一泵入口管线可以将所述第一泵与所述第一泵入口连接。所述第一泵入口具有第一泵出口。在一些实施方式中,所述第一泵出口可以与所述上钻井部连通。在一些实施方式中,第一泵出口管线可以将所述第一泵与所述第一泵出口连接。在一些实施方式中,所述第一泵入口可以邻近所述设备的所述远端部。在一些实施方式中,所述第一泵出口可以邻近所述设备的所述近端部。在一些实施方式中,所述第一泵入口管线可以在所述第一泵和所述第一泵入口之间轴向地延伸通过所述设备。在一些实施方式中,所述第一泵出口管线可以在所述第一泵和所述第一泵出口之间轴向地延伸通过所述设备。
在一些实施方式中,所述设备可以进一步包括第一泵出口止回阀,所述第一泵出口止回阀邻近所述第一泵出口定位在所述第一泵出口管线中,以防止流体从所述上钻井部经所述第一泵出口管线通过。
在一些实施方式中,所述设备进一步包括压力释放装置,所述压力释放装置在所述第一泵出口和所述第一泵出口止回阀之间定位在所述第一泵出口管线中。在一些实施方式中,所述压力释放装置可以包括压力释放阀或者爆破隔膜。
所述气体入口可以包括所述设备中的任何适当的开口或者多个开口的组合,所述气体入口适合于使所述下钻井气相能够进入到所述设备中。
所述气体出口可以包括所述设备中的任何适当的开口或者多个开口的组合,所述气体出口适合于使所述下钻井气相能够被排出进入到所述上钻井部中。
在一些实施方式中,本发明的设备可以进一步包括第二泵,所述第二泵用于将流体从所述上钻井部泵送到所述下钻井部中。所述第二泵可以由所述泵驱动器提供动力。在一些实施方式中,所述第二泵在结构上可以与美国专利No.5,860,795(Ridley等)和美国专利No.6,234,770(Ridley等)中描述的第二泵的实施方式类似。
在一些实施方式中,所述第一泵、所述第二泵和所述泵驱动器可以在所述近端部和所述远端部之间沿着所述设备的长度轴向地间隔开。
在一些实施方式中,所述第二泵可以轴向地定位在所述泵驱动器和所述远端部之间。在一些实施方式中,所述第二泵可以轴向地定位在所述泵驱动器和所述远端部之间。在一些实施方式中,所述第二泵可以轴向地定位在所述泵驱动器和所述第一泵之间。
所述第二泵具有第二泵入口。在一些实施方式中,所述第二泵入口可以与所述上钻井部连通。在一些实施方式中,第二泵入口管线可以将所述第二泵与所述第二泵入口连接。所述第二泵入口具有第二泵出口。在一些实施方式中,所述第二泵出口可以与所述下钻井部连通。在一些实施方式中,第二泵出口管线可以将所述第二泵与所述第二泵出口连接。在一些实施方式中,所述第二泵入口可以邻近所述设备的所述近端部。在一些实施方式中,所述第二泵出口可以邻近所述设备的所述远端部。在一些实施方式中,所述第二泵入口管线可以在所述第二泵入口和所述第二泵之间轴向地延伸通过所述设备。在一些实施方式中,所述第二泵出口管线可以在所述第二泵和所述第二泵出口之间轴向地延伸通过所述设备。
在一些实施方式中,所述第二泵除了由所述泵驱动器驱动之外还适合于由所述下钻井气相直接驱动。
在一些实施方式中,本发明的所述设备进一步包括排放装置,所述排放装置用于将容纳在所述下钻井部内的所述下钻井气相中被排放的部分排放到所述上钻井部,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分绕开所述泵驱动器。
在一些实施方式中,所述排放装置与所述气体入口相关联,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分是所述下钻井气相中在所述气体入口处接收的部分。在一些实施方式中,所述排放装置与所述气体出口相关联,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分经所述气体出口排放。
在一些实施方式中,所述设备进一步包括排放阀,所述排放阀与所述排放装置相关联。在一些实施方式中,所述排放阀被构造成使得所述排放装置在所述下钻井气压高于阈值气压时打开,并且使得所述排放装置在所述下钻井气压低于所述阈值气压时关闭。所述排放阀可以被构造成以任何适当的方式打开或者关闭。在一些实施方式中,所述排放阀可以被构造成响应于所述下钻井部气压而自动打开和关闭。在一些实施方式中,所述排放阀可以被构造成手动地打开和关闭、响应于个人或者控制器提供的命令来打开和关闭。
在一些实施方式中,所述泵驱动器是往复运动式泵驱动器。
如果所述泵驱动器是往复运动式泵驱动器,本发明的所述设备可以进一步包括开关,所述开关用于将所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动。
在一些实施方式中,所述开关可以包括往复运动式开关阀和往复运动式控制阀,所述往复运动式开关阀用于将所述下钻井气相引导至所述泵驱动器的相对两侧,所述往复运动式控制阀用于控制所述开关阀。所述控制阀可以使用所述下钻井气相中在所述气体入口处接收的控制部分来使所述开关阀进行往复运动。所述设备可以进一步包括控制管路,所述控制管路用于将所述下钻井气相的所述控制部分输送至所述控制阀。所述控制管路可以被构造成使得所述下钻井气相在所述气体入口被接收并且被平行地输送至所述开关阀和所述控制阀。
在一些实施方式中,所述开关阀可以包括多个开关阀活塞和开关阀连接装置,所述开关阀连接装置连接所述开关阀活塞使得所述开关阀活塞一起进行往复运动。所述下钻井气相中的控制部分可以通过所述控制阀交替地被引导至所有所述开关阀活塞的相反两侧从而使所述开关阀进行往复运动。
在一些实施方式中,本发明的方法可以包括密封所述钻井以提供上钻井部和下钻井部、将容纳在所述下钻井部中的所述下钻井气相供应至泵驱动器以为所述泵驱动器提供动力、以及使用所述泵驱动器驱动第一泵以从所述下钻井部泵送流体。
在一些实施方式中,本发明所述的方法可以进一步包括使用所述泵驱动器驱动第二泵,以将流体从所述上钻井部泵送到所述下钻井部中。
在一些实施方式中,本发明所述的方法可以进一步包括将所述下钻井气相中被排放的部分排放到所述上钻井部,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分绕开所述泵驱动器。在一些实施方式中,所述排放在所述下钻井气压大于阈值气压时进行。
本发明的所述设备和方法的例示性方面可以针对本发明的一个或者多个特征。
在第一例示性设备方面,本发明是一种用于插入到钻井中以使所述钻井中的流体移动的设备,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述设备包括:
(a)密封装置,所述密封装置适合于密封所述钻井以提供位于所述密封装置近端的上钻井部和位于所述密封装置远端的下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)第一泵,所述第一泵用于从所述下钻井部泵送流体;
(c)第二泵,所述第二泵用于将流体从所述上钻井部泵送到所述下钻井部中;
(d)泵驱动器,所述泵驱动器可操作地连接至所述第一泵和所述第二泵,用于驱动所述第一泵和所述第二泵,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(e)气体入口,所述气体入口与所述下钻井部连通,用于从所述下钻井部接收所述下钻井气相以将所述下钻井气相供应至所述泵驱动器;以及
(f)气体出口,所述气体出口与所述上钻井部连通,用于将所述下钻井气相从所述泵驱动器排出到所述上钻井部中。
在第二例示性设备方面,本发明是一种用于插入到钻井中以使所述钻井中的流体移动的设备,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述设备包括:
(a)密封装置,所述密封装置适合于密封所述钻井以提供位于所述密封装置近端的上钻井部和位于所述密封装置远端的下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)第一泵,所述第一泵用于从所述下钻井部泵送流体;
(c)泵驱动器,所述泵驱动器可操作地连接至所述第一泵,用于驱动所述第一泵,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(d)气体入口,所述气体入口与所述下钻井部连通,用于从所述下钻井部接收所述下钻井气相以将所述下钻井气相供应至所述泵驱动器;
(e)气体出口,所述气体出口与所述上钻井部连通,用于将所述下钻井气相从所述泵驱动器排出到所述上钻井部中;以及
(f)排放装置,所述排放装置用于将所述下钻井气相中被排放的部分排放到所述上钻井部,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分绕开所述泵驱动器。
在第三例示性设备方面,本发明是一种用于插入到钻井中以使所述钻井中的流体移动的设备,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述设备包括:
(a)密封装置,所述密封装置适合于密封所述钻井以提供位于所述密封装置近端的上钻井部和位于所述密封装置远端的下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)往复运动式第一泵,所述往复运动式第一泵用于从所述下钻井部泵送流体;
(c)往复运动式泵驱动器,所述往复运动式泵驱动器可操作地连接至所述第一泵,用于驱动所述第一泵,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(d)气体入口,所述气体入口与所述下钻井部连通,用于从所述下钻井部接收所述下钻井气相以将所述下钻井气相供应至所述泵驱动器;
(e)气体出口,所述气体出口与所述上钻井部连通,以将所述下钻井气相从所述泵驱动器排出到所述上钻井部中;以及
(f)开关,所述开关用于将在所述气体入口处接收的所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动,其中,所述开关包括:
(i)往复运动式开关阀,其中,所述往复运动式开关阀在所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第一侧的第一开关阀位置和所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第二侧的第二开关阀位置之间进行往复运动;
(ii)往复运动式控制阀,其中,所述往复运动式控制阀通过所述泵驱动器而在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间进行往复运动,在所述第一控制阀位置,所述下钻井气相中在所述气体入口处接收的控制部分被引导至所述开关阀的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,在所述第二控制阀位置,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所述开关阀的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置;以及
(iii)控制管路,所述控制管路用于将所述下钻井气相的所述控制部分输送至所述控制阀,其中所述控制管路被构造成使得所述下钻井气相在所述气体入口被接收并且被平行地输送至所述开关阀和所述控制阀。
在第四例示性设备方面,本发明是一种用于插入到钻井中以使所述钻井中的流体移动的设备,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述设备包括:
(a)密封装置,所述密封装置适合于密封所述钻井以提供位于所述密封装置近端的上钻井部和位于所述密封装置远端的下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)往复运动式第一泵,所述往复运动式第一泵用于从所述下钻井部泵送流体;
(c)往复运动式泵驱动器,所述往复运动式泵驱动器可操作地连接至所述第一泵,用于驱动所述第一泵,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(d)气体入口,所述气体入口与所述下钻井部连通,用于从所述下钻井部接收所述下钻井气相以将所述下钻井气相供应至所述泵驱动器;
(e)气体出口,所述气体出口与所述上钻井部连通,用于将所述下钻井气相从所述泵驱动器排出到所述上钻井部中;以及
(f)开关,所述开关用于将在所述气体入口处接收的所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动,其中,所述开关包括:
(i)往复运动式开关阀,其中,所述往复运动式开关阀在所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第一侧的第一开关阀位置和所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第二侧的第二开关阀位置之间进行往复运动,其中所述开关阀包括多个开关阀活塞和开关阀连接装置,所述开关阀连接装置连接所述开关阀活塞使得所述开关阀活塞一起进行往复运动;以及
(ii)往复运动式控制阀,其中,所述往复运动式控制阀通过所述泵驱动器而在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间进行往复运动,在所述第一控制阀位置,所述下钻井气相中的控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,在所述第二控制阀位置,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置。
本发明的这些例示性设备方面可以各自进一步包括本发明的所述设备的一个或者多个其他特征。
在第一例示性方法方面,本发明是一种用于使钻井中的流体移动的方法,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述方法包括:
(a)密封所述钻井以提供上钻井部和下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)将所述下钻井气相供应至泵驱动器以为所述泵驱动器提供动力,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(c)使用所述泵驱动器驱动第一泵,以从所述下钻井部泵送流体;以及
(d)使用所述泵驱动器驱动第二泵,以将流体从所述上钻井部泵送到所述下钻井部中。
在第二例示性方法方面,本发明是一种用于使钻井中的流体移动的方法,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述方法包括:
(a)密封所述钻井以提供上钻井部和下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)将所述下钻井气相供应至泵驱动器以为所述泵驱动器提供动力,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(c)使用所述泵驱动器驱动第一泵,以从所述下钻井部泵送流体;以及
(d)将所述下钻井气相中被排放的部分排放到所述上钻井部,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分绕开所述泵驱动器。
本发明的这些例示性方法方面都可以进一步包括本发明的所述方法的一个或者多个其他特征。
附图说明
现在将参考附图对本发明的实施方式进行说明,其中:
图1是显示定位于钻井中的本发明的所述设备的一个例示性的实施方式的示意图。
图2A至2D是图1中显示的所述设备的所述例示性的实施方式的示意性纵向剖视组装图,其中图2B是图2A的延伸,图2C是图2B的延伸,并且图2D是图2C的延伸,显示了处在第一控制阀位置的控制阀,显示了处在第一开关阀位置的开关阀并且显示了位于泵驱动器行程的上端部处的泵驱动器。
图3A至3D是图1中显示的所述设备的所述例示性的实施方式的示意性纵向剖视组装图,其中图3B是图3A的延伸,图3C是图3B的延伸,并且图3D是图3C的延伸,显示了处在第二控制阀位置的控制阀,显示了处在第二开关阀位置的开关阀并且显示了位于泵驱动器行程的下端部的泵驱动器。
具体实施方式
本发明的所述设备的例示性的实施方式在图1至3中示出。
图1是显示了位于钻井中的例示性的实施方式的示意图。图2是所述例示性的实施方式的示意性纵向剖视组装图,显示了处在第一控制阀位置的控制阀,显示了处在第一开关阀位置的开关阀并且显示了位于泵驱动器行程的上端部的泵驱动器。图3是所述例示性的实施方式的示意性纵向剖视组装图,显示了处在第二控制阀位置的控制阀,显示了处在第二开关阀位置的开关阀并且显示了位于泵驱动器行程的下端部的泵驱动器。
参照图1,所述设备10的所述例示性的实施方式具有近端部12和远端部14。在所述例示性的实施方式中,所述设备包括沿着所述设备10的长度在所述近端部12和所述远端部14之间轴向地间隔开的多个部件,使得所述部件沿着所述设备10端对端地布置。
参照图1,在供所述设备10使用的例示性构造中,所述设备10被示出为定位在钻井16中。在所述例示性构造中,所述钻井16延伸进入或者延伸通过含有储层流体(未示出)的地下储层18。所述储层流体一般包含气相(例如天然气)和至少一种液相(例如烃和/或水)。
在所述例示性构造中,所述钻井16衬有生产套管20,所述生产套管20在邻近所述储层18处被穿孔,使得所述钻井16与所述储层18连通,并且使得所述储层流体能够进入到所述钻井16中。在图1中,所述套管20被显示为延伸所述钻井16的整个长度。在图2至3中,为了清楚地显示所述设备10,所述套管20被显示为仅仅延伸所述钻井16的一部分长度。
在所述例示性构造中,所述设备10可以被用来从所述钻井16生产液体和/或气体。因此,图1示意性地示出了液体管线22和气体管线24,这些管线从邻近所述设备10的所述近端部12的位置向所述钻井16的地表端部延伸。在所述例示性构造中,所述液体管线22可以包括生产管(未示出),并且所述气体管线24可以包括位于所述套管20和所述生产管之间的环形空间或者环形部。
在所述例示性构造中,从所述设备10的所述近端部12到所述远端部14,所述部件包括封隔器过渡区段30、封隔器区段32、排放阀区段34、交叉间隔部区段36、开关阀区段38、控制阀区段40、泵驱动器区段42、第二泵区段44、以及第一泵区段46。
在其他实施方式中,另外的部件,包括但不限于间隔部区段(未示出),可以被包括在所述设备10中以提供所希望的位于所述设备10的部件之间的轴向距离。作为一个非限制性示例,可以包括一个或者多个间隔部区段以提供所希望的位于所述封隔器区段32和所述泵区段44,46之间的轴向距离。
参照图2至3,在所述例示性的实施方式中,所述封隔器过渡区段30利用颈部50与所述封隔器区段32连接。所述颈部50的近端部包括向内凸出的凸缘52,所述凸缘52接合所述封隔器过渡区段30上的肩部54。所述颈部50的远端部设置有内螺纹,所述内螺纹与所述封隔器区段32的近端部上的外螺纹接合,从而在所述颈部50和所述封隔器区段32之间提供螺纹链接56。
参照图2至3,在所述例示性的实施方式中,所述封隔器区段32包括近端封隔器区段60和主封隔器区段62。所述近端封隔器区段60利用螺纹链接64与所述主封隔器区段62连接。所述主封隔器区段62的远端部设置有外螺纹。
参照图2至3,在所述例示性的实施方式中,所述排放阀区段34包括近端排放阀区段70、主排放阀区段72和远端排放阀区段74。在所述例示性的实施方式中,所述近端排放阀区段70被焊接至所述主排放阀区段72,并且所述主排放阀区段72被焊接至所述远端排放阀区段74。
参照图2至3,在所述例示性的实施方式中,所述近端排放阀区段70的近端部设置有内螺纹,并且所述远端排放阀区段74设置有外螺纹。
在所述例示性的实施方式中,所述主封隔器区段62的远端部通过螺纹链接与所述近端排放阀区段70的所述近端部连接。
在所述例示性的实施方式中,所述交叉间隔部区段36、所述开关阀区段38、所述控制阀区段40、所述泵驱动器区段42、所述第二泵区段44以及所述第一泵区段46全部容纳在主壳体80中。在所述例示性的实施方式中,所述主壳体80的近端部设置有内螺纹,该内螺纹与所述远端排放阀区段74的远端部上的外螺纹接合,从而在所述远端排放阀区段74和所述主壳体80之间提供螺纹链接82。
在所述例示性的实施方式中,所述封隔器过渡区段30的近端部限定了所述设备10的所述近端部。在所述例示性的实施方式中,所述主壳体80在所述第一泵区段46下方向远端延伸,使得所述主壳体80的远端部限定了所述设备10的所述远端部14。
在所述例示性的实施方式中,所述封隔器过渡区段30容纳和/或限定这样一些管道,这些管道用于在所述设备10和邻近所述设备10的近端部12的钻进16之间提供连通、并且用于在所述封隔器过渡区段30和所述设备10的位于所述封隔器过渡区段30下方的部件之间提供连通,如下文所详细描述的那样。
在所述例示性的实施方式中,所述封隔器过渡区段30还限定了第一泵出口84、第二泵入口86、以及邻近所述设备10的所述近端部12的气体出口88。可以在所述第二泵入口86处设置筛网(未示出)以限制固体被导入到所述设备10中。
在位于钻井16中的所述设备10的所述例示性构造中,所述第一泵出口84可以与液体管线22连接,并且所述气体出口88可以与气体管线24连接,如图1中示意性地显示的那样。
在所述例示性的实施方式中,所述封隔器区段32容纳和/或限定这样一些管道,这些管道用于在所述封隔器区段32和所述设备10的位于所述封隔器区段32的上方和下方的部件之间提供连通,如下文所详细描述的那样。
所述封隔器区段32还容纳或者携带封隔器90,所述封隔器90作为用于密封所述钻井16的密封装置,从而提供位于所述封隔器90的近端的上钻井部92和位于所述封隔器90的远端的下钻井部94。
参照图1,在供所述设备10使用的所述例示性构造中,所述下钻井部94与所述储层18连通,使得所述储层流体进入到所述下钻井部94中,结果,所述下钻井部94容纳具有下钻井气压的下钻井气相(未示出)。所述封隔器90通过将所述下钻井部94和所述上钻井部92分开而将所述下钻井气相保持在所述下钻井气压。
在所述例示性的实施方式中,所述封隔器90是一种机械式封隔器,该机械式封隔器通过操作所述设备可以附接的管柱、挠性管或者其他下入管柱(未示出)而以机械方式致动。在其他一些实施方式中,所述封隔器90可以是能够在所述设备10和所述钻井16之间提供密封以密封所述钻井16的任何合适类型的密封装置,如本领域技术人员所熟知的那样。因此,为了简便目的,封隔器90的很多细节没有在图1至3中显示。
在所述例示性的实施方式中,所述排放阀区段34容纳和/或限定这样一些管道,这些管道用于在所述排放阀区段34和所述设备10的位于所述排放阀区段34的上方和下方的部件之间提供连通,如下文所详细描述的那样。
在所述例示性的实施方式中,所述排放阀区段34也设置用于从所述下钻井部94接收所述下钻井气相的气体入口100。在所述例示性的实施方式中,所述气体入口100包括三个独立的气体入口部104,它们围绕所述排放阀区段34的周围间隔开。在其他一些实施方式中,所述气体入口100可以包括单个气体入口部104或者任意适当数量的气体入口部104。在所述例示性的实施方式中,所述气体入口100还包括连接所述气体入口部104的气体入口室106。
在所述例示性的实施方式中,所述排放阀区段34还限定排放装置110,所述排放装置110用于将所述下钻井气相中被排放的部分排放到所述上钻井部92。在所述例示性的实施方式中,排放装置110与所述气体入口100相关联,使得所述下钻井气相中被排放的部分是所述下钻井气相中在所述气体入口100处接收的部分。
在所述例示性的实施方式中,排放阀112与所述排放装置110相关联。在所述例示性的实施方式中,所述排放阀112被构造成使得所述排放装置110在所述下钻井气压高于阈值气压时打开,并且使得所述排放装置110在所述下钻井气压低于阈值气压时关闭。
所述排放装置110和所述排放阀112可以降低所述设备10由于被暴露于过度的下钻井气压而被损坏的可能性。因此,在所述例示性的实施方式中,所述排放阀112被构造成使得所述阈值气压小于会导致所述设备10遭受损坏的压力。
在存在高体积的所述下钻井气相和/或高的下钻井气压的情况下,所述排放装置110和所述排放阀112还可以利于通过所述排放装置110向地表产生额外的所述下钻井气相。
在所述例示性的实施方式中,在释放到所述上钻井部92之前,所述下钻井气相被排放的部分可以被排放到气体出口室114,所述气体出口室114由封隔器区段32所限定并且与所述气体出口88连通。
在所述例示性的实施方式中,所述交叉间隔部区段36包括交叉间隔部120,所述交叉间隔部120容纳和/或限定了这样一些管道,这些管道用于在所述交叉间隔部区段36和所述设备10的位于所述交叉间隔部区段36的上方和下方的部件之间提供连通,如下文将详细讨论的那样。
在所述例示性的实施方式中,在所述排放阀区段34和所述交叉间隔部120之间设置垫圈122。
在所述例示性的实施方式中,所述开关阀区段38容纳和/或限定这样一些管道,这些管道用于在所述开关阀区段38和所述设备10的位于所述开关阀区段38的上方和下方的部件之间提供连通,如下文将详细讨论的那样。
所述开关阀区段38还容纳开关阀130。因此,所述开关阀区段38还容纳和/或限定与所述开关阀130的运行相关联的一些管道,如下文将详细讨论的那样。
在所述例示性的实施方式中,所述开关阀130是往复运动式开关阀,该往复运动式开关阀在如图2所示的第一开关阀位置132和如图3所述的第二开关阀位置134之间进行往复运动。
在所述例示性的实施方式中,所述开关阀区段38和所述开关阀130被构造为模块化部件。更具体地说,在所述例示性的实施方式中,所述开关阀130包括第一开关阀模块136和第二开关阀模块138。所述开关阀模块136,138由开关阀模块间隔部140分开。
所述第一开关阀模块136包括第一开关阀模块活塞142,所述第一开关阀活塞142容纳在由所述第一开关阀模块136限定的第一开关阀气缸144内,并且所述第二开关阀模块138包括第二开关阀模块活塞146,所述第二开关阀活塞146容纳在由所述第二开关阀模块138限定的第二开关阀气缸148内。所述开关阀气缸144,148由开关阀模块间隔部140分开。所述开关阀连接部150延伸通过开关阀模块间隔部140并且利用螺纹链接连接所述开关阀活塞142,146,使得所述开关阀活塞142,146一起进行往复运动。
所述第一开关阀活塞142的外表面中的沟槽限定了第一开关阀阀口152。所述第二关阀活塞146的外表面中的沟槽限定了第二开关阀阀口154。位于所述开关阀阀口146,148的两侧上的所述开关阀活塞142,146的外表面上设置有O型环密封件156,以将所述开关阀阀口146,148密封并分开。
由于所述例示性的实施方式中的所述开关阀区段38和所述开关阀130被构造为模块化部件,因此开关阀130可以通过简单地改变包括在开关阀区段38中的开关阀间隔部和开关阀模块的数量而可以容易地包括单个开关阀活塞或者包括多于两个的开关阀活塞。在其他一些实施方式中,所述开关阀区段38可以被构造成使得多个开关阀活塞被容纳在单个开关阀气缸中,和/或所述开关阀区段38可以被构造为非模块化部件。
在所述例示性的实施方式中,在所述交叉间隔部120和开关阀区段38之间设置垫圈158,并且在各个所述开关阀模块136,138和所述开关阀模块间隔部140之间设置垫圈160。
在所述例示性的实施方式中,所述控制阀区段40容纳和/或限定这样一些管道,这些管道用于在所述控制阀区段40和所述设备10的位于所述控制阀区段40的上方和下方的部件之间提供连通,如下文将详细讨论的那样。
所述控制阀区段40还容纳控制阀170。因此,所述控制阀区段40还容纳和/或限定与所述控制阀170的运行相关联的管道,如下文将详细讨论的那样。
在所述例示性的实施方式中,所述控制阀170是往复运动式控制阀,该往复运动式控制阀在如图2所示的第一控制阀位置172和如图3所示的第二控制阀位置174之间进行往复运动。
在所述例示性的实施方式中,所述控制阀区段40和所述控制阀170被构造为模块化部件。更具体地说,在所述例示性的实施方式中,所述控制阀170包括第一控制阀模块176、第二控制阀模块178和第三控制阀模块180。所述第一控制阀模块176和所述第二控制阀模块178由近端控制阀间隔部182所分开。所述第二控制阀模块178和所述第三控制阀模块180由远端控制阀间隔部184所分开。
在所述例示性的实施方式中,所述控制阀170包括控制阀活塞186,所述控制阀活塞186可滑动地支承在控制阀阀阀轴188上。所述控制阀活塞186和所述控制阀阀轴188容纳在由控制阀模块176,178,180限定的控制阀气缸189中。近端控制阀致动构件190利用螺纹链接固定在所述控制阀阀轴188的近端部。远端控制阀致动构件192利用螺纹链接固定在所述控制阀阀轴188的远端部。所述控制阀170的往复运动通过由所述近端控制阀间隔部182限定的近端控制阀限动件194和由所述远端控制阀间隔部184限定的远端控制阀限动件196进行限制。
所述控制阀活塞186的外表面中的两个沟槽限定了第一控制阀阀口198和第二控制阀阀口200。位于所述控制阀阀口198,200的两侧上的所述控制阀活塞186的外表面上设置O型环密封件202,从而将所述控制阀阀口188,190密封并分开。
由于所述控制阀区段40和所述控制阀170在所述例示性的实施方式中被构造为模块化部件,因此可以容易地改变所述控制阀模块的数量以适用于所述控制阀阀轴188的较少的或者较多的往复运动量。
在所述例示性的实施方式中,所述开关阀区段38和所述控制阀区段40被间隔板204分开。在所述例示性的实施方式中,在所述开关阀区段38和所述间隔板204之间以及在所述间隔板204和所述控制阀区段40之间设置有垫圈206。
在所述例示性的实施方式中,在所述第一控制阀模块176和所述第二控制阀模块178与所述近端控制阀间隔部182之间以及所述第二控制阀模块178和所述第三控制阀模块180与所述远端控制阀间隔部184之间设置有垫圈208。
在所述例示性的实施方式中,所述泵驱动器区段42容纳和/或限定这样一些管道,这些管道用于在所述泵驱动器区段42和所述设备10的位于所述泵驱动器区段42的上方和下方的部件之间提供连通,如下文将要详细讨论的那样。
所述泵驱动器区段42还容纳泵驱动器220。因此,所述泵驱动器区段42还容纳和/或限定与所述泵驱动器220的运行相关联的管道,如下文将详细讨论的那样。
在所述例示性的实施方式中,所述泵驱动器220是往复运动式泵驱动器,该往复运动式泵驱动器在如图2所示的第一泵驱动器位置222和如图3所述的第二泵驱动器位置224之间进行往复运动。
在所述例示性的实施方式中,所述泵驱动器区段42和所述泵驱动器220被构造为模块化部件。更具体地说,在所述例示性的实施方式中,所述泵驱动器220包括第一泵驱动器模块226、第二泵驱动器模块228、第三泵驱动器模块230以及第二泵驱动器模块232。
所述泵驱动器模块226,228,230,232由泵驱动器间隔部234分开。在所述例示性的实施方式中,在所述泵驱动器模块226,228,230,232和所述间隔部234之间设置垫圈235。
在所述例示性的实施方式中,所述泵驱动器模块226,228,230,232中的每一个都提供泵驱动器平台,使得在所述例示性的实施方式中,所述泵驱动器220包括四个泵驱动器平台。在所述例示性的实施方式中,每个泵驱动器模块226,228,230,232都包括容纳在由相应的泵驱动器模块限定的泵驱动器气缸240中的泵驱动器模块轴238和泵驱动器活塞236。所述泵驱动器气缸240通过泵驱动器间隔部234分开。
每个泵驱动器模块轴238利用螺纹链接固定在其相应的泵驱动器活塞236,从所述泵驱动器活塞236的远端部延伸并终止于其相应的泵驱动器气缸240的远端部下方。在所述例示性的实施方式中,所有的泵驱动器活塞236都采用螺纹链接由泵驱动器模块轴238进行互相连接,使得所述泵驱动器活塞236一起进行往复运动。最远端的泵驱动器平台的所述泵驱动器模块轴238从所述泵驱动器区段42下方延伸。
在所述泵驱动器活塞236的外表面上设置有O型环密封件242,使得所述泵驱动器活塞236密封地接合所述泵驱动器气缸240。
由于所述泵驱动器区段42和所述泵驱动器220在所述例示性的实施方式中被构造为模块化部件,因此,可以容易地改变所述泵驱动器平台的数量以提供少于四个泵平台或者多于四个泵平台,从而降低或者增加泵驱动器220的功率。
在所述例示性的实施方式中,所述控制阀区段40和所述泵驱动器区段42由所述间隔板244分开。在所述例示性的实施方式中,在所述控制阀区段40和所述间隔板244之间以及在所述间隔板244和所述泵驱动器区段42之间设置垫圈246。
在所述例示性的实施方式中,控制阀连接器轴246延伸通过所述间隔板244并且采用螺纹链接固定至最近端泵驱动器活塞236和远端控制阀致动构件192,使得泵驱动器活塞236和所述控制阀阀轴188一起进行往复运动。
在所述例示性的实施方式中,所述第二泵区段44容纳和/或限定这样一些管道,这些管道在所述第二泵区段44和所述设备10的位于所述第二泵区段44的上方和下方的部件之间提供连通,如下文将详细讨论的那样。
所述第二泵区段44还限定第二泵260,所述第二泵260用于将流体从所述上钻井部92泵送到所述下钻井部94中。因此,所述第二泵区段44还容纳和/或限定于所述第二泵260的运行相关联的管道,如下文将详细讨论的那样。
在所述例示性的实施方式中,所述第二泵260是往复运动式泵,该往复运动式泵在如图2所述的第一第二泵位置262和如图3所示的第二第二泵位置264之间进行往复运动。
在所述例示性的实施方式中,所述第二泵区段44和所述第二泵260被构造为模块化部件。更具体地说,在所述例示性的实施方式中,所述第二臂260包括单个第二泵模块,使得所述第二泵260包括单个第二泵平台。
在所述例示性的实施方式中,所述第二泵模块266包括容纳在由所述第二泵模块266所限定的第二泵气缸270中的第二泵活塞268。所述第二泵活塞268采用螺纹链接固定至最远端的泵驱动器模块轴238,使得所述第二泵活塞268和所述泵驱动器活塞236一起往复运动。
在所述第二泵活塞268的外表面中设置O型环密封件,使得所述第二泵活塞268密封地接合所述第二泵气缸270。
由于在所述例示性的实施方式中,所述第二泵区段44和所述第二泵260被构造为模块化部件,因此可以容易地增加所述第二泵平台的数量(类似于提供多于一个的泵驱动器平台)以提供多于一个的第二泵平台,从而增加所述第二泵260的泵送压力和/或泵送流速。
在所述例示性的实施方式中,所述泵驱动器区段42和所述第二泵区段44由间隔板274分开。在所述例示性的实施方式中,在所述泵驱动器区段42和所述间隔板274之间以及在所述间隔板274和所述第二泵区段44之间设置有垫圈276。
在所述例示性的实施方式中,最远端的泵驱动器模块轴238延伸通过所述间隔板274,以使所述最远端的泵驱动器模块轴238能够与所述第二泵活塞268连接。
在所述例示性的实施方式中,所述第二泵区段46容纳和/或限定用于提供与所述设备10的位于所述第一泵区段46的上方和下方的部件的连通,如下文将详细讨论的那样。
所述第一泵区段46还容纳用于从所述下钻井部94泵送流体的第一泵280。因此,所述第一泵区段46还容纳和/或限定与所述第一泵280的运行相关联的管道,如下文将详细讨论的那样。
在所述例示性的实施方式中,所述第一泵280是往复运动式泵,该往复运动式泵在如图2中所示的第一第一泵位置282和如图3所示的第二第一泵位置284之间进行往复运动。
在所述例示性的实施方式中,所述第一泵区段46和所述第一泵280被构造为模块化部件。更具体地说,在所述例示性的实施方式中,所述第一泵280包括单个第一泵模块286,使得第二泵260包括单个第一泵平台。
在所述例示性的实施方式中,所述第一泵模块286包括容纳在由所述第一泵模块286限定的第一泵气缸292中的第一泵模块轴290和第一泵活塞288。
所述第一泵模块轴290利用螺纹连接固定至所述第一泵活塞288,从所述第一泵活塞288的近端部延伸并且采用螺纹连接固定至所述第二泵活塞268,使得所述第一泵活塞288和所述第二泵活塞286一起进行往复运动。
在所述第一泵活塞288的外表面中设置有O型环密封件294,使得所述第一泵活塞288密封地接合所述第一泵气缸292。
由于所述第一泵区段46和所述第一泵280在所述例示性的实施方式中被构造为模块化部件,因此可以容易地增加所述第一泵平台的数量(类似于提供多于一个的泵驱动器平台),以提供多于一个第一泵平台,从而增加所述第一泵280的泵送压力和/或泵送流速。
在所述例示性的实施方式中,所述第二泵区段44和所述第一泵区段46由间隔板296分开。在所述例示性的实施方式中,在所述第二泵区段44和所述间隔板296之间以及在所述间隔板296和所述第一泵区段46之间设置垫圈298。
在所述例示性的实施方式中,所述第一泵模块轴290延伸通过所述间隔板296以使所述第一泵模块轴290能够与所述第二泵活塞268连接。
在所述例示性的实施方式中,在所述第一泵区段46的远端部处设置底板310。所述底板310容纳和/限定用于在所述设备10和邻近所述设备10的所述远端部14的所述钻井16之间提供连通以及用于在所述底板310和所述设备10的位于所述底板310的上方的部件之间提供连通的管道,如将在下文详细讨论的那样。
在所述例示性的实施方式中,所述底板310还限定邻近所述设备10的所述远端部14的第二泵出口314和第一泵入口312。可以在所述第一泵入口312处设置筛网以限制固体被导入到所述设备10中。
在所述例示性的实施方式中,在所述第一泵区段46和所述底板310之间设置垫圈316。
如前文所提到的,所述设备10的每个部件都容纳和/或限定被用于所述设备10的运行的管道。
所述管道包括轴向管道和径向管道。轴向管道大致轴向地延伸通过所述部件并且径向管道从所述轴向管道大致径向地延伸。
在所述例示性的实施方式中,所述设备10的所述部件被构造成使得所述设备10的部件和模块中的至少一些包括相同的轴向管道构造。在所述例示性的实施方式中,不是所有的轴向管道都被用于每个部件中,并且一些所述轴向管道可以是额外的或者备用的轴向管道,这些管道可能根本就没有在所述设备10中使用。在所述例示性的实施方式中,每个所述轴向管道在每个所述部件和模块中都定位在类似的位置。所述轴向管道的这种构造简化了所述部件和模块的制造并且有助于促进将所述部件构造为模块化部件。
参照图2至3,在所述例示性的实施方式中,所述设备10包括如下轴向管道:
轴向管道401:这种轴向管道401收纳所述开关阀活塞142,146、所述控制阀活塞186、所述泵驱动器活塞236、所述第二泵活塞268、以及所述第一泵活塞288;
轴向管道402:这种轴向管道402与径向管道相关联,被用来在所述控制阀170和所述开关阀活塞142,146的第一侧328之间提供连通;
轴向管道404:这种轴向管道404与径向管道相关联,被用来提供用于将所述下钻井气相的控制部分输送至所述控制阀170的控制管线;
轴向管道405:这种轴向管道405与径向管道相关联,被用来在所述开关阀130和所述泵驱动器活塞236的第一侧332之间提供连通,并且被用来在所述开关阀130和所述第二泵活塞268的第一侧334之间提供连通;
轴向管道406:这种轴向管道406与径向管道相关联,被用来在所述第一泵280和所述第一泵出口84之间提供连通;
轴向管道407:这种轴向管道407与径向管道相关联,被用来在所述气体入口100和所述开关阀130之间提供连通;
轴向管道407':这种轴向管道407'与径向管道相关联,被用来在所述开关阀130和所述泵驱动器活塞236的第二侧338之间提供连通;
轴向管道408:这种轴向管道408与径向管道相关联,被用来在所述开关阀130和所述气体出口88之间提供连通、被用来在所述控制阀170和所述气体出口88之间提供连通、以及被用来在所述排放装置100和所述气体出口88之间提供连通;
轴向管道410:这种轴向管道410与径向管道相关联,被用来在所述第二泵入口86和所述第二泵活塞268的第二侧342之间提供连通、被用来在所述第二泵活塞268的所述第二侧342和所述第二泵出口314之间提供连通。所述轴向管道410及其相关联的径向管道提供了位于所述第二泵入口86和所述第二泵260之间的第二泵入口管线;
轴向管道411:这种轴向管道411与径向管道相关联,被用来在所述控制阀170和所述开关阀活塞142,146的第二侧344之间提供连通。
在所述例示性的实施方式中,额外的轴向管道412,414与径向管道相关联,被用来在所述第一泵280和所述第一泵入口312之间提供连通。更具体地说,在所述例示性的实施方式中,径向管道412被用来在所述第一泵活塞288的第一侧346和所述第一泵入口312之间提供连通,并且轴向管道414被用来在所述第一泵活塞288的第二侧348和所述第一泵入口312之间提供连通。所述轴向管道406、所述轴向管道412,414及其相关联的径向管道提供了位于所述第一泵280和所述第一泵出口84之间的连通。
现在将参照图2和图3描述所述设备10的所述例示性的实施方式的操作。
在图2中,所述设备10被示出为位于第一设备位置,所述开关阀130位于所述第一开关阀位置132,所述控制阀170位于所述第一控制阀位置172,所述泵驱动器220位于所述第一泵驱动器位置222,所述第二泵260位于所述第一第二泵位置262,并且所述第一泵280位于所述第一第一泵位置282。
在图3中,所述设备10被示出为位于第二设备位置,所述开关阀130位于所述第二开关阀位置134,所述控制阀170位于所述第二控制阀位置174,所述泵驱动器220位于所述第二泵驱动器位置224,所述第二泵260位于所述第二第二泵位置264,并且所述第一泵280位于所述第二第一泵位置284。
所述设备10通过所述泵驱动器220和包括所述开关阀130和所述控制阀170的开关的联合操作而交替于所述第一设备位置和所述第二设备位置之间。
图2至3基于针对处在在图1中示意性地示出的钻井16中的所述设备10的所述例示性构造。
因此,在图2至3中,所述第一泵出口84、所述第二泵入口86、以及所述气体出口88与所述上钻井部92连通,并且所述第一泵入口312、所述第二泵出口314和所述气体入口100与所述下钻井部94连通。
参照图2至3,所述下钻井气相在所述气体入口100处进入所述设备10。所述气体入口100与所述轴向管道407连通并且与所述排放装置110连通。如果所述下钻井气压高于阈值气压,那么所述排放阀112打开,使得所述下钻井气相中被排放的部分经由所述轴向管道408被排放到所述气体出口88,由此绕过了所述泵驱动器220。如果所述下钻井气压低于所述阈值气压,那么所述排放阀112关闭,使得所述下钻井气相中经过所述设备10的仅有的通路是经过所述轴向管道407。
所述轴向管道402与径向管道402a,402b,402c相关联。所述径向管道402a提供了所述轴向管道402和所述开关阀活塞142的所述第一侧328之间的连通。所述径向管道402b提供了所述轴向管道402和所述开关阀活塞146的所述第一侧328之间的连通。所述径向管道402c提供了所述轴向管道402和所述控制阀170之间的连通。
所述轴向管道405与径向管道405a,405b,405c相关联。所述径向管道405a提供了所述轴向管道405和所述开关阀130之间的连通。所述径向管道405b提供了所述轴向管道405和所述泵驱动器活塞236的所述第一侧332之间的连通。所述径向管道405c提供了所述轴向管道405和所述第二泵活塞268的所述第一侧334之间的连通。结果,可以看出,在所述例示性的实施方式中,所述第二泵260是不仅适合于由所述泵驱动器220驱动,而且适合于直接由所述下钻井气相的施加在所述第二泵活塞268的所述第一侧334上的所述下钻井气压驱动。
所述轴向管道407与径向管道407a,407b相关联。所述径向管道407a和407b均提供了所述轴向管道407和所述开关阀130之间的连通。所述径向管道407平行地经由径向管道407a,407b将所述下钻井气相输送至所述开关阀130和经由控制管线330输送至所述控制阀170。
所述轴向管道407’与径向管道407’a,407’b相关联。所述径向管道407’a提供了所述轴向管道407’和所述开关阀130之间的连通。所述径向管道407’b提供了所述轴向管道407’和所述泵驱动器活塞236的第二侧338之间的连通。
所述轴向管道408与径向管道408a,408b,408c,408d相关联。所述径向管道408a,408b提供了所述轴向管道408和所述开关阀130之间的连通。。所述径向管道408c,408d提供了所述轴向管道408和所述控制阀170之间的连通。
所述轴向管道411与径向管道411a,411b,411c相关联。所述径向管道411a提供了所述轴向管道411和所述第一开关阀活塞142的所述第二侧344之间的连通。所述径向管道411b提供了所述轴向管道411和所述第二开关阀活塞146的所述第二侧344之间的连通。所述径向管道411c提供了所述轴向管道411和所述控制阀170之间的连通。
参照图2,在所述第一设备位置:
(a)所述径向管道407a和所述径向管道405a均与所述第一开关阀阀口152对准,使得所述下钻井气相从所述气体入口100被输送至所述泵驱动器活塞236的第一侧332并且被输送到所述第二泵活塞268的第一侧334,由此将所述泵驱动器活塞236推向所述第一泵驱动器位置222并且将所述第二泵活塞268推向所述第一第二泵位置264;
(b)所述径向管道407’a和所述径向管道408b均与所述第二开关阀阀口154对准,使得所述下钻井气相从所述泵驱动器活塞236的第二侧338被输送至所述气体出口88,由此清除所述下钻井气相的所述泵驱动器活塞236的第二侧338;
(c)所述径向管道408c和所述径向管道411c均与所述第一控制阀阀口198对准,使得所述下钻井气相从所述开关阀活塞142,146的第二侧344输送至所述气体出口88,由此清除所述下钻井气相的所述开关阀活塞142,146的第二侧344;以及
(d)所述控制管线330和所述径向管道402c均与所述第二控制阀阀口200对准,使得所述下钻井气相从所述气体入口100输送至所述开关阀活塞142,146的第一侧328,由此将所述开关阀活塞142,146推向所述第一开关阀位置132。
参照图3,在所述第二设备位置:
(a)所述径向管道405a和所述径向管道408a均与所述第一开关阀阀口152对准,使得所述下钻井气相从所述泵驱动器活塞236的第一侧332以及从所述第二泵活塞268的第一侧334输送至所述气体出口88,由此清除所述下钻井气相的所述第二泵活塞268的所述第一侧334和所述泵驱动器活塞236的所述第一侧332;
(b)所述径向管道407b和所述径向管道407’a均与所述第二开关阀阀口154对准,使得所述下钻井气相从所述气体入口100输送至所述泵驱动器活塞236的所述第二侧338,由此将所述泵驱动器活塞236推向所述第二泵驱动器位置224;
(c)所述控制管线330和所述径向管道411c均与所述第一控制阀阀口198,使得所述下钻井气相从所述气体入口100输送至所述开关阀活塞142,146的第二侧344,由此将所述开关阀活塞142,146推向所述第二开关阀位置134;以及
(d)所述径向管道408d和所述径向管道402c均与所述第二控制阀阀口200对准,使得所述下钻井气相从所述开关阀活塞142,146的第二侧344输送至所述气体出口88,由此清除所述下钻井气相的所述开关阀活塞142,146的第一侧328。
参照图2和3,可以看出所述泵驱动器活塞236的往复运动由开关阀130控制,开关阀活塞142,146的往复运动由所述控制阀170控制,并且所述控制阀活塞186由所述泵驱动器220控制。
更具体地说,所述控制阀活塞186的往复运动由与控制阀连接器轴248连接的所述控制阀阀轴188的往复运动以及由与所述控制阀阀轴188连接的控制阀致动构件190,192的控制阀限动件194,196之间所产生的往复运动导致。所述控制阀连接器轴248的往复运动又由所述泵驱动器活塞236的往复运动所导致。
所述第二泵活塞268和所述第一泵活塞288均与所述泵驱动器220连接。因此,所述泵驱动器活塞236的往复运动导致所述第二泵活塞268和所述第一泵活塞288两者的往复运动。
所述轴向管道410与径向管道410a,410b相关联。所述径向管道410a提供了所述轴向管道410和所述第二泵入口86之间的连通。所述径向管道410b提供了所述轴向管道410和所述第二泵260之间的连通。所述轴向管道410和所述径向管道410a,410b一起提供了所述第二泵入口管线340。
在所述例示性的实施方式中,所述第二泵260是单作用泵,使得只有所述第二泵活塞268的第二侧342被用来将流体从所述上钻井部92泵送至所述下钻井部94。因此,在所述例示性的实施方式中,所述径向管道410b更具体地提供所述轴向管道410和所述第二泵活塞268的第二侧342之间的连通。
在所述例示性的实施方式中,第二泵止回阀350设置在所述轴向管道410和所述径向管道410b之间的接合部的每一侧上的所述轴向管道410中,由此有利于在所述第二泵活塞268进行往复运动时通过第二泵260实现从所述上钻井部92到所述下钻井部94中的泵送。
所述轴向管道406与所述径向管道406a,406b相关联。所述径向管道406a提供了所述轴向管道410和邻近所述设备10的所述近端部12的压力释放口360之间的连通。在所述例示性的实施方式中,压力释放装置362设置在所述径向管道406a中。在所述例示性的实施方式中,所述压力释放装置362包括爆破隔膜。所述径向管道410b提供了所述轴向管道410和所述轴向管道412,414之间的连通。
所述轴向管道412与径向管道412a,412b相关联。所述径向管道412a提供了所述轴向管道412和所述第一泵280之间的连通。所述径向管道412b提供了所述轴向管道412和所述第一泵入口312之间的连通。
所述轴向管道414与径向管道414a,414b相关联。所述径向管道414a提供了所述轴向管道414和所述第一泵280之间的连通。所述径向管道414b提供了所述轴向管道414和所述第一泵入口312之间的连通。
在所述例示性的实施方式中,所述第一泵280是双作用泵,使得所述第一泵活塞288的两侧346,348都被用来从所述下钻井部94泵送流体。因此,在所述例示性的实施方式中,所述径向管道412a更具体地提供了所述轴向管道412和所述第一泵活塞288的第一侧346之间的连通,并且所述径向管道414a更具体地提供了所述轴向管道414和所述第一泵活塞288的第二侧348之间的连通。
在所述例示性的实施方式中,第一泵止回阀364分别设置在所述轴向管道412,424和所述径向管道412a,414a之间的接合部的两侧上的轴向管道412,414中,从而有利于在所述第一泵活塞288进行往复运动时通过第一泵280从所述上钻井部92进行泵送。
在所述例示性的实施方式中,第一泵出口止回阀366设置在所述轴向管道406中邻近所述第一泵出口84的位置,以防止流体从所述上钻井部92经所述轴向管道406通过。在所述例示性的实施方式中,所述轴向管道406和所述径向管道406a之间的接合部位于所述第一泵出口84和所述第一泵出口止回阀366之间,并且所述压力释放装置362被构造成在所述第一泵出口止回阀366因为压力过大而受到损坏之前增加所述轴向管道406中的压力。
本发明的所述方法可以使用包括处在本发明的范围之内的设备10在内的任何适当的设备或者设备的组合来进行。在一些应用中,本发明所述的方法可以使用本发明的所述设备10的所述例示性的实施方式进行,如上文所述的那样。
使用本发明的所述设备10的所述例示性的实施方式的本发明所述的方法的例示性的实施方式可以参照图1至3按照如下方式进行。
首先,可以将所述设备10插入到所述钻井16中。所述设备10可以以任何适当的方式降入到所述钻井16中,所述方式包括在管柱上、挠性管上、在线缆上、在平直管线上或者任何其他适当的下入管柱上和/或使用任何适当的下入工具。在一些应用中,所述设备10可以在接合生产油管或者挠性生产油管(未示出)上降入到所述钻井16中并且可以在使用所述设备10的过程中保持附接至所述生产油管。
其次,可以致动作为密封装置的所述封隔器90来对所述钻井16进行密封,从而提供所述上钻井部92和下钻井部94。所述钻井16可以包括单个生产层段或者多个生产层段。如果所述钻井16包括单个生产层段,那么所述钻井16优先在所述单个生产层段上方密封。如果所述钻井16包括多个生产层段,那么在所有的生产层段都产生重要的液体的情况下则所述钻井16优先在最高(最近端)的生产层段上方密封,并且在最低生产层段产生气体并且上生产层段从所述钻井16产生低百分比的总液体产量的情况下优选在最低(最远端)的生产层段上方进行密封。
第三,可以通过使所述下钻井气相在所述气体入口100处从所述下钻井部94进入所述设备10中而将所述下钻井气相供应至所述泵驱动器220。如果所述下钻井气压低于阈值气压,那么在所述气体入口100处进入所述设备10的所有下钻井气相都可以被用于为所述泵驱动器提供动力。如果所述下钻井气压高于所述阈值气压,那么所述下钻井气相中被排放的部分可以被排放到所述上钻井部92,使得所述下钻井气相中被排放的部分绕过所述泵驱动器200。
第四,所述第一泵280可以通过所述泵驱动器220驱动以从所述下钻井部94泵送流体,并且所述第二泵260可以被所述泵驱动器220驱动以将流体从所述上钻井部92泵送到所述下钻井部中。
处在本发明范围内的设备和方法可以适合用于储层气体和储层气压可以被用来为泵驱动器提供动力的很多应用中。在很多应用中,不需要外部动力来为处在本发明范围内的设备提供动力,因此,本发明可以被用于更遥远的位置而几乎不需要或者不需要地面装备。几乎没有或者没有地面装备的潜力能够导致在使用本发明的过程中在地表的噪音非常小。
处在本发明的范围内的设备和方法还可以适合用于大范围的储层条件和钻井构造。在很多应用中,几乎不需要或者不需要进行钻井改动以便于使用处在本发明范围内的设备和方法。
处在本发明范围内的设备和方法可能特别适合用于气井和高气/油比(GOR)的油井中、和/或可能存在积液有关的问题的井中。
处在本发明范围内的设备和方法可以在竖直钻井和/或倾斜钻井中使用。为了在高度倾斜的钻井(具有大于九十度的倾斜角度)中得到最好的结果,优选将密封装置定位在钻井中高出或者接近钻井首次出现九十度倾斜角度(即水平定向)的点的位置处。
处在本发明范围内的设备和方法通过改变所述设备的设计参数,可以用于具有大范围积液和/或液体生产速度的钻井中、具有大范围储层气体体积和/或气体生产速度的钻井中、以及具有大范围的储层气压的钻井中。
包括所述第二泵260的处在本发明范围内的设备和方法便于将各种流体从所述上钻井部92泵送至下钻井部92,所述各种流体包括在使用所述设备的过程中在所述上钻井部92中积累的液体、钻井或者储层处理流体、和/或在所述设备使用过程中漏气的情况下或者在下钻井气压不足以克服摩擦力和惯性以启动所述设备工作的情况下可以用于启动所述设备工作的流体。
使用所述第二泵260将流体从所述上钻井部92泵送至下钻井部94的可行性可以通过包括所述第一泵出口止回阀366、所述压力释放口360和压力释放装置362而得到增强,所包括的这些在流体在利于它们通过所述第二泵260的压力下被导入到所述上钻井部92中的情况下能够降低对所述设备10的所述第一泵280或者其他部件造成损坏的可能性。
在本文中,词语“包括”以其非限定性意思使用,是指该词之后的对象被包括在内,但是没有特别提及的对象没有被排除在外。针对元件的不定冠词“一个”没有排除存在多于一个元件的可能性,除非上下文明确要求有且只有一个所述元件。

Claims (35)

1.一种用于插入到钻井中以使所述钻井中的流体移动的设备,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述设备包括:
(a)密封装置,所述密封装置适合于密封所述钻井以提供位于所述密封装置近端的上钻井部和位于所述密封装置远端的下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)第一泵,所述第一泵用于从所述下钻井部泵送流体;
(c)第二泵,所述第二泵用于将流体从所述上钻井部泵送到所述下钻井部中;
(d)泵驱动器,所述泵驱动器可操作地连接至所述第一泵和所述第二泵,用于驱动所述第一泵和所述第二泵,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(e)气体入口,所述气体入口与所述下钻井部连通,用于从所述下钻井部接收所述下钻井气相以将所述下钻井气相供应至所述泵驱动器;以及
(f)气体出口,所述气体出口与所述上钻井部连通,用于将所述下钻井气相从所述泵驱动器排出到所述上钻井部中。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述设备具有近端部和远端部,其中所述第一泵、所述第二泵和所述泵驱动器在所述近端部和所述远端部之间轴向地间隔开,并且其中所述第一泵轴向地定位在所述泵驱动器和所述远端部之间。
3.根据权利要求1所述的设备,其中,所述设备具有近端部和远端部,其中所述第一泵、所述第二泵和所述泵驱动器在所述近端部和所述远端部之间轴向地间隔开,并且其中所述第二泵轴向地定位在所述泵驱动器和所述远端部之间。
4.根据权利要求3所述的设备,其中,所述第二泵轴向地定位在所述泵驱动器和所述第一泵之间。
5.根据权利要求1所述的设备,其中,所述设备具有近端部和远端部,其中所述密封装置轴向地定位在所述近端部和所述远端部之间,其中所述第一泵具有第一泵入口,并且其中所述第一泵入口邻近所述设备的所述远端部。
6.根据权利要求1所述的设备,其中,所述设备具有近端部和远端部,其中所述密封装置轴向地定位在所述近端部和所述远端部之间,其中所述第一泵具有第一泵出口,并且其中所述第一泵出口邻近所述设备的所述近端部。
7.根据权利要求6所述的设备,所述设备进一步包括第一泵出口管线,所述第一泵出口管线在所述第一泵和所述第一泵出口之间轴向地延伸通过所述设备。
8.根据权利要求1所述的设备,其中,所述设备具有近端部和远端部,其中所述密封装置轴向地定位在所述近端部和所述远端部之间,其中所述第二泵具有第二泵出口,并且其中所述第二泵出口邻近所述设备的所述远端部。
9.根据权利要求1所述的设备,其中,所述设备具有近端部和远端部,其中所述密封装置轴向地定位在所述近端部和所述远端部之间,其中所述第二泵具有第二泵入口,并且其中所述第二泵入口邻近所述设备的所述近端部。
10.根据权利要求9所述的设备,其中,所述设备进一步包括第二泵入口管线,所述第二泵入口管线在所述第二泵入口和所述第二泵之间轴向地延伸通过所述设备。
11.根据权利要求7所述的设备,所述设备进一步包括第一泵出口止回阀,所述第一泵出口止回阀邻近所述第一泵出口定位在所述第一泵出口管线中,用于防止流体从所述上钻井部经所述第一泵出口管线通过。
12.根据权利要求11所述的设备,所述设备进一步包括压力释放装置,所述压力释放装置在所述第一泵出口和所述第一泵出口止回阀之间定位在所述第一泵出口管线中。
13.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第二泵除了由所述泵驱动器驱动之外还适合于由所述下钻井气压驱动。
14.根据权利要求1所述的设备,所述设备进一步包括排放装置,所述排放装置用于将所述下钻井气相中被排放的部分排放到所述上钻井部,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分绕开所述泵驱动器。
15.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第一泵是往复运动式泵,其中所述第二泵是往复运动式泵,并且其中所述泵驱动器是往复运动式泵驱动器,所述设备进一步包括:
(g)开关,所述开关用于将在所述气体入口处接收的所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动,其中所述开关的包括:
(i)往复运动式开关阀,其中,所述开关阀在所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第一侧的第一开关阀位置和所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第二侧的第二开关阀位置之间进行往复运动;
(ii)往复运动式控制阀,其中,所述控制阀通过所述泵驱动器而在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间进行往复运动,在所述第一控制阀位置,所述下钻井气相中在所述气体入口处接收的控制部分被引导至所述开关阀的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,在所述第二控制阀位置,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所述开关阀的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置;以及
(iii)控制管路,所述控制管路用于将所述下钻井气相的所述控制部分输送至所述控制阀,其中所述控制管路被构造成使得所述下钻井气相在所述气体入口处被接收并且被平行地输送至所述开关阀和所述控制阀。
16.根据权利要求14所述的设备,其中,所述第一泵是往复运动式泵,其中所述第二泵是往复运动式泵,并且其中所述泵驱动器是往复运动式泵驱动器,所述设备进一步包括:
(g)开关,所述开关用于将在所述气体入口处接收的所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动,其中所述开关包括:
(i)往复运动式开关阀,其中,所述开关阀在所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第一侧的第一开关阀位置和所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第二侧的第二开关阀位置之间进行往复运动;
(ii)往复运动式控制阀,其中,所述控制阀通过所述泵驱动器而在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间进行往复运动,在所述第一控制阀位置,所述下钻井气相中在所述气体入口处接收的控制部分被引导至所述开关阀的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,在所述第二控制阀位置,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所述开关阀的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置;以及
(iii)控制管路,所述控制管路用于将所述下钻井气相的所述控制部分输送至所述控制阀,其中所述控制管路被构造成使得所述下钻井气相在所述气体入口被接收并且被平行地输送至所述开关阀和所述控制阀。
17.根据权利要求1所述的设备,其中,所述第一泵是往复运动式泵,其中所述第二泵是往复运动式泵,并且其中所述泵驱动器是往复运动式泵驱动器,所述设备进一步包括:
(g)开关,所述开关用于将在所述气体入口处接收的所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动,其中,所述开关包括:
(i)往复运动式开关阀,其中,所述开关阀在所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第一侧的第一开关阀位置和所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第二侧的第二开关阀位置之间进行往复运动,其中所述开关阀包括多个开关阀活塞和开关阀连接装置,所述开关阀连接装置连接所述开关阀活塞使得所述开关阀活塞一起进行往复运动;以及
(ii)往复运动式控制阀,其中,所述控制阀通过所述泵驱动器而在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间进行往复运动,在所述第一控制阀位置,所述下钻井气相中的控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,在所述第二控制阀位置,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置。
18.根据权利要求14所述的设备,其中,所述第一泵是往复运动式泵,其中所述第二泵是往复运动式泵,并且其中所述泵驱动器是往复运动式泵驱动器,所述设备进一步包括:
(g)开关,所述开关用于将在所述气体入口处接收的所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动,其中,所述开关包括:
(i)往复运动式开关阀,其中,所述开关阀在所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第一侧的第一开关阀位置和所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第二侧的第二开关阀位置之间进行往复运动,其中所述开关阀包括多个开关阀活塞和开关阀连接装置,所述开关阀连接装置连接所述开关阀活塞使得所述开关阀活塞一起进行往复运动;以及
(ii)往复运动式控制阀,其中,所述控制阀通过所述泵驱动器而在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间进行往复运动,在所述第一控制阀位置,所述下钻井气相中的控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,在所述第二控制阀位置,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置。
19.根据权利要求15所述的设备,其中,所述开关阀包括多个开关阀活塞和开关阀连接装置,所述开关阀连接装置连接所述开关阀活塞使得所述开关阀活塞一起进行往复运动,其中当所述控制阀位于所述第一控制阀位置时,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,并且其中当所述控制阀位于所述第二控制阀位置时,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置。
20.根据权利要求16所述的设备,其中,所述开关阀包括多个开关阀活塞和开关阀连接装置,所述开关阀连接装置连接所述开关阀活塞使得所述开关阀活塞一起进行往复运动,其中当所述控制阀位于所述第一控制阀位置时,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,并且其中当所述控制阀位于所述第二控制阀位置时,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置。
21.一种用于插入到钻井中以使所述钻井中的流体移动的设备,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述设备包括:
(a)密封装置,所述密封装置适合于密封所述钻井以提供位于所述密封装置近端的上钻井部和位于所述密封装置远端的下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)第一泵,所述第一泵用于从所述下钻井部泵送流体;
(c)泵驱动器,所述泵驱动器可操作地连接至所述第一泵,用于驱动所述第一泵,其中所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(d)气体入口,所述气体入口与所述下钻井部连通,用于从所述下钻井部接收所述下钻井气相以将所述下钻井气相供应至所述泵驱动器;
(e)气体出口,所述气体出口与所述上钻井部连通,用于将所述下钻井气相从所述泵驱动器排出到所述上钻井部中;以及
(f)排放装置,所述排放装置用于将所述下钻井气相中被排放的部分排放到所述上钻井部,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分绕开所述泵驱动器。
22.根据权利要求21所述的设备,其中,所述排放装置与所述气体入口相关联,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分是所述下钻井气相中在所述气体入口处接收的部分。
23.根据权利要求21所述的设备,其中,所述排放装置与所述气体出口相关联,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分经所述气体出口排放。
24.根据权利要求21所述的设备,其中,所述排放装置与所述气体入口相关联,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分是所述下钻井气相中在所述气体入口处接收的部分,并且其中所述排放装置与所述气体出口相关联,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分经所述气体出口排放。
25.根据权利要求21所述的设备,所述设备进一步包括排放阀,所述排放阀与所述排放装置相关联,其中所述排放阀被构造成使得所述排放装置在所述下钻井气压高于阈值气压时打开,并且使得所述排放装置在所述下钻井气压低于所述阈值气压时关闭。
26.根据权利要求21所述的设备,其中,所述第一泵是往复运动式泵,并且其中所述泵驱动器是往复运动式泵驱动器,所述设备进一步包括:
(g)开关,所述开关用于将在所述气体入口处接收的所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动,其中,所述开关包括:
(i)往复运动式开关阀,其中,所述开关阀在所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第一侧的第一开关阀位置和所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第二侧的第二开关阀位置之间进行往复运动;
(ii)往复运动式控制阀,其中,所述控制阀通过所述泵驱动器而在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间进行往复运动,在所述第一控制阀位置,所述下钻井气相中在所述气体入口处接收的控制部分被引导至所述开关阀的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,在所述第二控制阀位置,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所述开关阀的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置;以及
(iii)控制管路,所述控制管路用于将所述下钻井气相的所述控制部分输送至所述控制阀,其中所述控制管路被构造成使得所述下钻井气相在所述气体入口被接收并且被平行地输送至所述开关阀和所述控制阀。
27.根据权利要求21所述的设备,其中,所述第一泵是往复运动式泵,并且其中所述泵驱动器是往复运动式泵驱动器,所述设备进一步包括:
(g)开关,所述开关用于将在所述气体入口处接收的所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动,其中,所述开关包括:
(i)往复运动式开关阀,其中,所述开关阀在所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第一侧的第一开关阀位置和所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第二侧的第二开关阀位置之间进行往复运动,其中所述开关阀包括多个开关阀活塞和开关阀连接装置,所述开关阀连接装置连接所述开关阀活塞使得所述开关阀活塞一起进行往复运动;以及
(ii)往复运动式控制阀,其中,所述控制阀通过所述泵驱动器而在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间进行往复运动,在所述第一控制阀位置,所述下钻井气相中的控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,在所述第二控制阀位置,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置。
28.根据权利要求26所述的设备,其中,所述开关阀包括多个开关阀活塞和开关阀连接装置,所述开关阀连接装置连接所述开关阀活塞使得所述开关阀活塞一起进行往复运动,其中当所述控制阀位于所述第一控制阀位置时,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,并且其中当所述控制阀位于所述第二控制阀位置时,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置。
29.一种用于插入到钻井中以使所述钻井中的流体移动的设备,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述设备包括:
(a)密封装置,所述密封装置适合于密封所述钻井以提供位于所述密封装置近端的上钻井部和位于所述密封装置远端的下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)往复运动式第一泵,所述往复运动式第一泵用于从所述下钻井部泵送流体;
(c)往复运动式泵驱动器,所述往复运动式泵驱动器可操作地连接至所述第一泵,用于驱动所述第一泵,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(d)气体入口,所述气体入口与所述下钻井部连通,用于从所述下钻井部接收所述下钻井气相以将所述下钻井气相供应至所述泵驱动器;
(e)气体出口,所述气体出口与所述上钻井部连通,以将所述下钻井气相从所述泵驱动器排出到所述上钻井部中;以及
(f)开关,所述开关用于将在所述气体入口处接收的所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动,其中,所述开关包括:
(i)往复运动式开关阀,其中,所述开关阀在所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第一侧的第一开关阀位置和所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第二侧的第二开关阀位置之间进行往复运动;
(ii)往复运动式控制阀,其中,所述控制阀通过所述泵驱动器而在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间进行往复运动,在所述第一控制阀位置,所述下钻井气相中在所述气体入口处接收的控制部分被引导至所述开关阀的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,在所述第二控制阀位置,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所述开关阀的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置;以及
(iii)控制管路,所述控制管路用于将所述下钻井气相的所述控制部分输送至所述控制阀,其中所述控制管路被构造成使得所述下钻井气相在所述气体入口被接收并且被平行地输送至所述开关阀和所述控制阀。
30.根据权利要求29所述的设备,其中,所述开关阀包括多个开关阀活塞和开关阀连接装置,所述开关阀连接装置连接所述开关阀活塞使得所述开关阀活塞一起进行往复运动,其中当所述控制阀位于所述第一控制阀位置时,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,并且其中当所述控制阀位于所述第二控制阀位置时,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置。
31.一种用于插入到钻井中以使所述钻井中的流体移动的设备,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述设备包括:
(a)密封装置,所述密封装置适合于密封所述钻井以提供位于所述密封装置近端的上钻井部和位于所述密封装置远端的下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)往复运动式第一泵,所述往复运动式第一泵用于从所述下钻井部泵送流体;
(c)往复运动式泵驱动器,所述往复运动式泵驱动器可操作地连接至所述第一泵,用于驱动所述第一泵,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(d)气体入口,所述气体入口与所述下钻井部连通,用于从所述下钻井部接收所述下钻井气相以将所述下钻井气相供应至所述泵驱动器;
(e)气体出口,所述气体出口与所述上钻井部连通,用于将所述下钻井气相从所述泵驱动器排出到所述上钻井部中;以及
(f)开关,所述开关用于将在所述气体入口处接收的所述下钻井气相交替地引导至所述泵驱动器的相对两侧以使所述泵驱动器进行往复运动,其中,所述开关包括:
(i)往复运动式开关阀,其中,所述往复运动式开关阀在所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第一侧的第一开关阀位置和所述下钻井气相被引导至所述泵驱动器的第二侧的第二开关阀位置之间进行往复运动,其中所述开关阀包括多个开关阀活塞和开关阀连接装置,所述开关阀连接装置连接所述开关阀活塞使得所述开关阀活塞一起进行往复运动;以及
(ii)往复运动式控制阀,其中,所述往复运动式控制阀通过所述泵驱动器而在第一控制阀位置和第二控制阀位置之间进行往复运动,在所述第一控制阀位置,所述下钻井气相中的控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第一侧从而使所述开关阀往复运动至所述第一开关阀位置,在所述第二控制阀位置,所述下钻井气相的所述控制部分被引导至所有所述开关阀活塞的第二侧从而使所述开关阀往复运动至所述第二开关阀位置。
32.一种用于使钻井中的流体移动的方法,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述方法包括:
(a)密封所述钻井以提供上钻井部和下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)将所述下钻井气相供应至泵驱动器以为所述泵驱动器提供动力,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(c)使用所述泵驱动器驱动第一泵,以从所述下钻井部泵送流体;以及
(d)使用所述泵驱动器驱动第二泵,以将流体从所述上钻井部泵送到所述下钻井部中。
33.一种用于使钻井中的流体移动的方法,其中,所述钻井与含有储层流体的地下储层连通,使得所述储层流体进入到所述钻井中,其中,所述储层流体包含气相,并且其中所述方法包括:
(a)密封所述钻井以提供上钻井部和下钻井部,使得容纳在所述下钻井部中的下钻井气相保持在下钻井气压;
(b)将所述下钻井气相供应至泵驱动器以为所述泵驱动器提供动力,其中,所述泵驱动器适合于使用所述下钻井气相的所述下钻井气压提供动力;
(c)使用所述泵驱动器驱动第一泵,以从所述下钻井部泵送流体;以及
(d)将所述下钻井气相中被排放的部分排放到所述上钻井部,使得所述下钻井气相中所述被排放的部分绕开所述泵驱动器。
34.根据权利要求33所述的方法,其中,所述排放在所述下钻井气压大于阈值气压时进行。
35.根据权利要求33所述的方法,所述方法进一步包括使用所述泵驱动器驱动第二泵,以将流体从所述上钻井部泵送到所述下钻井部中。
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