CN105358832B - 螺杆泵及其在井孔中的操作方法 - Google Patents

Abstract

一种在井孔中操作螺杆泵的方法，包括：将定子安装到油管柱上，并且将定子和油管柱插入井孔中，其中定子具有在定子上的不同位置处的至少第一和第二有效定子区段；接着执行第一操作阶段，涉及将第一转子插入油管柱中直到第一转子被定位在选定的井下位置处，其中第一转子具有第一有效转子区段，当第一转子是在选定的井下位置中时，第一有效转子区段与第一有效定子区段对准，并且相对于定子旋转第一转子，使得对准的第一有效转子区段和第一有效定子区段产生泵送力。该方法还包括第二操作阶段，涉及从井孔中移除第一转子，并且将第二转子插入油管柱中直到第二转子被定位在选定的井下位置处，其中第二转子具有第二有效转子区段，当第二转子是在选定的井下位置中时，第二有效转子区段与第二有效定子区段对准，并且相对于定子旋转第二转子，使得对准的第二有效转子区段和第二有效定子区段产生泵送力。

Description

螺杆泵及其在井孔中的操作方法

技术领域

本发明总体涉及一种螺杆泵和一种用于在井孔诸如在石油和天然气井筒中操作该螺杆泵的方法。

背景技术

一种螺杆泵，通常又被称为Moineau泵，包括两个接口螺旋部件即一个定子和一个转子。典型地，该定子包括可附接到一根油管柱上的一个圆柱形金属外壳以及被安装到该金属外壳的内部上的一个弹性体的螺旋和纵向延伸的空腔。典型地，该转子包括可附接到一根杆柱上的一根金属螺旋杆。作为一般原理，该转子具有比该定子少一个螺旋级(helical order)的螺旋，即，该转子具有螺旋级n并且该定子具有n+1的螺旋级。例如，当该转子是螺旋级n＝1的单螺旋时，该定子具有螺旋级n＝2的双螺旋，并且当该转子是具有n＝2的双螺旋时，该定子是具有n＝3的三螺旋，等等。在这类配置中，开腔存在于该泵内。在该定子内旋转该转子将会致使这些空腔前进并且作为泵来操作。旋转装置典型地由一个电机提供，该电机通过一根杆柱驱动该转子。螺杆泵对抗大于进入压力的排放压力而操作的能力与该泵内的级数成比例。一个级等于该定子的一个节距，并且由该定子螺旋的一个转数限定。对于给定的螺旋几何结构，该泵的加压能力随着级增加而增加，并且该泵的长度成比例地增加。然而，随着泵中的级数增加，要驱动该转子所要求的转矩由于该泵变得更长而同样增加。

由于螺杆泵能够处理载有粘性和固体微粒的流体，它们是特别有用的，并且已经在多种应用包括运输食物、泥浆、污水和乳液中得以采用。乳液可以由多种不同的流体组成，包括但不限于石油、水、沙和烃气体的一种混合物。当泵送通常地‘粗糙’流体时，该泵趋向于随着时间磨损直到它不再有效的时刻。一旦螺杆泵不再有效，就必须替换它。在一些应用中，由于泵零件的成本以及检修该泵(并且具体地该定子)所做出的努力，替换螺杆泵的成本可能是过高的。

其中检修该定子是特别具有挑战性的和成本高的一个应用是在石油或水井筒中泵送。在井筒应用中，该泵通常被安装在地平面以下高达几千英尺。用于安装这一泵的现行做法涉及将该定子附接到该井筒的油管柱上，并且在该定子上方或下方在该油管柱中提供向内突出的一个限制器，该限制器被用来相对于该定子定位该转子(对应地称为“顶部定位”或“底部定位”)；接着使用一个维修钻塔将具有该限制器和该定子的该油管插入该井孔之中。该转子被附接到一根杆柱上，使用该维修钻塔将该杆柱插入该油管柱中；使该杆柱和该转子下降直到与该限制器相接触，在此刻该转子相对于该定子的位置是已知的并且可以完成一个转子隔开程序。在不与该向内突出的限制器或泵部件冲突的情况下，可以将多种其他工具附接到该杆柱或该油管柱之上。

总体上，井筒中所使用的螺杆泵以提供将流体带入表面所要求的加压能力或者升力的长度制造和出售。如果一位钻井操作者对一个具体的泵的加压能力和几何结构满意，他也许典型地只会关心该泵的长度是否达到或者超过用于安装所要求的极限，或者转矩是否是一个潜在的问题。总的来说，该杆柱和该转子能够被一个比称为旁冲单元(flush-byunit)的维修钻塔更小、更便宜的单元取回并重新安装。然而，该旁冲单元通常不能够取回或者安装该油管柱和该定子，因此当该泵已磨损并且需要维修/修理/替换时，再次需要该维修钻塔。该维修钻塔被部署成拉出该杆柱和该转子，并且接着拉出该油管柱和该定子。接着使用一个新的定子来替换该磨损的定子，并且该维修钻塔将具有新定子的该油管柱插入回到该井筒之中。同样可替换该磨损的转子，并且该维修钻塔将具有新转子的该杆柱插入回到该油管柱之中。这类工作趋向于在巨大开销和生产损失下花费操作者若干小时。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于在井孔中操作螺杆泵的方法，该方法包括：将一个定子安装到一根油管柱上并且将该定子和该油管柱插入一个井孔中，其中该定子具有在该定子上的不同位置处的至少第一有效定子区段和第二有效定子区段。该方法还包括一个第一操作阶段，该第一操作阶段涉及将一个第一转子插入该油管柱中直到该第一转子被定位在一个选定的井下位置处，其中该第一转子具有一个第一有效转子区段，当该第一转子是在该选定的井下位置中时，该第一有效转子区段与该第一有效定子区段对准，并且相对于该定子旋转该第一转子，使得这些对准的第一有效转子区段和第一有效定子区段产生一个泵送力。该方法还包括一个第二操作阶段，该第二操作阶段涉及从该井孔中移除该第一转子，并且将一个第二转子插入该油管柱中直到该第二转子被定位在一个选定的井下位置处，其中该第二转子具有一个第二有效转子区段，当该第二转子是在该选定的井下位置中时，该第二有效转子区段与该第二有效定子区段对准，并且相对于该定子旋转该第二转子，使得这些对准的第二有效转子区段和第二有效定子区段产生一个泵送力。

该第一转子和该第二转子可以通过一个顶部定位步骤、或者通过一个底部定位步骤而被定位在该选定的井下位置中。

为了确定该方法应该何时从该第一操作阶段移至该第二操作阶段，该方法可以进一步包括确定该泵的泵送性能并且当该确定的性能减小到一个选定的阈值时执行该第二操作阶段。

该第一转子在被插入该油管柱之前可以被安装到一根杆柱上，并且该方法可以进一步包括使用旁冲设备将该第一转子和该杆柱从该井孔中移除。在将该第一转子和该杆柱从该井孔中移除后，当一个或多个抽油杆或连续杆已达到一个选定的磨损状态时，可以从该杆柱中替换该一个或多个抽油杆或连续杆。

该定子可以包括一个第三有效定子区段，该第三有效定子区段是在该定子上的与该第一有效定子区段和该第二有效定子区段不同的一个位置处，并且该方法可以进一步包括将该第二转子从该井孔中移除并且将一个第三转子插入该油管柱中直到该第三转子被定位在一个选定的井下位置处，接着相对于该定子旋转该第三转子，使得这些对准的第三有效转子区段和第三有效定子区段产生一个泵送力。该第三转子具有一个第三有效转子区段，当该第三转子是在该选定的井下位置中时，该第三有效转子区段与该第三有效定子区段对准。

该定子可以包括一个第四有效定子区段，该第四有效定子区段是在该定子上的与该第一有效定子区段、该第二有效定子区段和该第三有效定子区段不同的一个位置处，并且该方法可以进一步包括将该第三转子从该井孔中移除并且将一个第四转子插入该油管柱中直到该第四转子被定位在一个选定的井下位置处，接着相对于该定子旋转该第四转子，使得这些对准的第四有效转子区段和第四有效定子区段产生一个泵送力。该第四转子具有一个第四有效转子区段，当该第四转子是在该选定的井下位置中时，该第四有效转子区段与该第四有效定子区段对准。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在井孔中操作的螺杆泵组件，该螺杆泵组件包括：一个定子，该定子包括在该定子上的不同位置处的至少第一有效定子区段和第二有效定子区段；一个第一转子，该第一转子具有一个第一有效转子区段，当该第一转子相对于该定子被安装在一个选定的位置处时，该第一有效转子区段与该第一有效定子区段对准；以及一个第二转子，该第二转子具有一个第二有效转子区段，当该第二转子相对于该定子被安装在一个选定的位置处时，该第二有效转子区段与该第二有效定子区段对准。

该泵组件可以进一步包括一个油管接头，该油管接头具有可安装到该定子的一个底部端部上的一根标记棒。

该第一转子可以包括一根细长杆，该细长杆具有联接到该第一有效转子区段上的一个底部端部，以及可连接到一根杆柱上的一个顶部端部。该第二转子可以包括在该有效转子区段下方延伸的一个下部区段，该下部区段具有一个螺旋表面，当该第二转子相对于该定子被定位在该选定的位置中时，该螺旋表面与该定子的一个螺旋空腔接合。该第二转子的该下部区段可以包括一个桨叶，当该第二转子相对于该定子被定位在该选定的位置中时，该桨叶在该定子的该底部下方延伸。

该第一转子和该第二转子可以具有一个转子头部，并且该组件可以进一步包括可安装到每个转子头部上的一个杆盒，以及可通过一个小型接头直接或间接地安装到该定子的一个顶部端部上的一个套环。该套环可以具有一个环形肩台，该环形肩台向内突出到该套环中足以接合该杆盒，但是允许延伸穿过其中的该第一转子和该第二转子旋转。该第一转子可以具有一个长度，当该第一转子相对于该定子被定位在该选定的位置中时，该长度在该第一有效定子区段的底部处终止。该第二转子可以具有一个长度，当该第二转子相对于该定子被定位在该选定的位置中时，该长度在该第二有效定子区段的底部处或下方终止，并且具有在该第二有效转子区段上方延伸的一个部分，该部分具有被配置成与该定子的一个螺旋空腔配对的一个螺旋表面。

附图说明

图1(a)和图1(b)是根据一个第一实施例的在一个第一操作阶段中的一个螺杆泵的侧视图和截面侧视图。

图2(a)和图2(b)是根据该第一实施例的在一个第二操作阶段中的该螺杆泵的侧视图和截面侧视图。

图3是根据该第一实施例的在该第一操作阶段过程中所使用的该螺杆泵的一个第一转子的透视截面图。

图4是在该第一实施例操作过程中所实施的步骤的流程图。

图5(a)和图5(b)是根据一个第二实施例的在一个第一操作阶段中的一个螺杆泵的侧视图和截面侧视图。

图6(a)和图6(b)是根据该第二实施例的在一个第二操作阶段中的该螺杆泵的侧视图和截面侧视图。

图7(a)和图7(b)是根据该第二实施例的在该第二操作阶段过程中所使用的该螺杆泵的一个第二转子的透视截面图。

图8是在该第二实施例操作过程中所实施的步骤的流程图。

具体实施方式

在以下描述中使用诸如“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”、“井下”和“井上”的方向性术语以仅用于提供相对参考的目的，且无意暗示对将在使用过程中将如何定位任何物品，或者如何将任何物品安装在一个组件中或者如何相对于环境而安装任何物品进行任何限制。总的来说，术语“上部”、“井上”和“顶部”指当被安装在一个垂直的井孔中时比一个结构的其他部分更靠近表面的该结构的部分，并且术语“下部”、“井下”和“底部”指当被安装在一个垂直的井孔中时比一个结构的其他部分进一步远离表面的该结构的部分。

在此描述的本发明的多个实施例涉及一种螺杆泵组件和一种用于在井孔中操作该螺杆泵组件的方法。该螺杆泵组件包括一个定子和至少两个转子，这些转子具有在相对于这些转子的头部的不同位置处的有效区段(第一有效转子区段和第二有效转子区段)，其中“有效转子区段”指与该定子协作来产生一个泵送力的该转子的部分。该方法包括至少两个操作阶段，这些操作阶段包括使用具有该第一有效转子区段的一个第一转子的一个第一阶段，以及使用具有该第二有效转子区段的一个第二转子的一个第二阶段。因为该第一转子和该第二转子的该第一有效转子区段和该第二有效转子区段是在相对于该转子头部沿着这些转子的轴的不同位置中，所以这些有效转子区段与每个操作阶段过程中的该定子的不同部分(“第一有效定子区段和第二有效定子区段”)接合。当该第一有效转子区段和/或该第一有效定子区段磨损时，该方法可以从该第一操作阶段切换到该第二操作阶段，从而通过仅移除具有该磨损的第一转子的该杆柱并且重新插入具有新的第二转子的该杆柱，在该第二阶段操作过程中为该泵提供一个新的有效转子区段和一个新的有效定子区段。通过避免对移除和重新安装该油管柱和该定子的需要，所预期的是井孔操作成本和效率将会得到可测地改善。

在附图中示出了该螺杆泵组件操作的两个实施例。具体而言，图1至图4中示出了包括一个顶部定位步骤的一个第一实施例操作，并且图5-8中示出了包括一个底部定位步骤的一个第二实施例操作。

装置

现参照图1至图4并且根据该第一实施例，一个泵送操作使用一个螺杆泵10组件，该组件包括一个定子11、用于在该泵送操作的一个第一阶段过程中使用的一个第一转子12a(图1(b)中示出)和用于在该泵送操作的一个第二阶段过程中使用的一个第二转子12b(图2(b)中示出)。该泵送操作可以包括另外的阶段，在这种情形下泵组件10将会包括如以下将会更详细地描述的另外的转子(未示出)。

定子11包括一个外部管状外壳13和附接到外壳13上的一个内部转子接合部件14。外壳13用来提供结构支撑并且将转子接合部件14包盖在一根油管柱内，并且可以由具有在常规螺杆泵中使用的类型的一种适合的金属材料制成。转子接合部件14具有一个内表面，该内表面限定延伸定子11的长度的一个螺旋空腔；更具体地，在这个实施例中的该螺旋空腔具有被设计成使用单螺旋转子操作的一种双螺旋配置，从而提供一个1:2类型的螺杆泵。转子接合部件14可以由具有在常规井下螺杆泵中使用的类型的一种弹性体材料构成。

在这个实施例中的第一转子12a是一根细长的杆，该细长的杆具有一个上部区段和在该上部区段下方的一个下部有效转子区段。第一转子12a由具有在常规螺杆泵中使用的类型的一种金属材料构成。该上部区段具有呈一个转子头部形式的一个连接端部，该转子头部被配置成以本领域已知的方式与一个杆盒15接合；例如，该转子头部可以是带螺纹的(未示出)以便与杆盒15的一个匹配的带螺纹的端部接合，或者被焊接到杆盒15上(未示出)。杆盒15将第一转子12a连接到该杆柱井上的其余部分之上。在图1-3中所描绘的杆盒15被示出从第一转子12a的表面径向向外突出，足以接合在一个油管套环18中的一个环形限制器或肩台16，从而相对于定子11将第一转子12a定位在一个所希望的位置中。杆盒15与环形肩台16的接合被示意性地描绘在附图中，如可以由泵10诸如由KUDU所出售的Top Tag^TM产品使用不同的商业上可获得的顶部定位设计。

该第一转子的有效转子区段具有一个表面，该表面形成与定子11的双螺旋空腔配对的单螺旋。该有效转子区段的长度被选定成与称为第一阶段有效定子区段19的该定子的螺旋空腔的一个选定的长度接合(在该第一阶段过程中该定子的螺旋空腔的不与第一转子12a接合的部分在此被称为第一阶段无效定子区段20)。在这个实施例中，该第一转子的有效转子区段的长度是该定子的螺旋空腔的长度的一半；然而，该有效转子区段长度与定子螺旋空腔长度的比率将会取决于多种因素，包括在该泵操作的过程中所使用的阶段数。例如，当该泵送操作具有三个阶段时，有效转子区段长度与定子螺旋空腔长度的比率可以是1:3，并且当该泵送操作具有四个阶段时，该比率可以是1:4，等等。任何有效阶段的主要要求是该长度必须包含足够有用的定子级、或者节距，以便克服当操作该泵时的排放压力。

如能够在图2(b)中所看出，第二转子12b同样是一根细长的杆，该细长的杆具有一个上部区段和在该上部区段下方的一个下部有效转子区段。第一转子12a与第二转子12b之间的主要差别是第二转子12b的该有效转子区段被定位在第二转子12b上，使得这个有效转子区段在该泵送操作的第二阶段过程中与该定子的螺旋空腔的一部分接合，在此被称为“第二阶段有效定子区段”30，该第二阶段有效定子区段与第一阶段有效定子区段19不同(在第二阶段过程中的该定子的螺旋空腔的剩余部分在此被称为“第二阶段磨损的定子区段”32)。在这个实施例中，第二阶段有效定子区段30与第一阶段无效定子区段20相同，并且第二阶段磨损的定子区段32与第一阶段有效定子区段19相同。该第二阶段有效转子区段具有一个表面，该表面形成与该定子的双螺旋空腔配对的单螺旋。该转子在第二阶段有效转子区段上方的至少部分的特征还可以是如图2中所示的一个单螺旋表面—这使得一些另外的泵送力能够由泵10产生，尽管第二阶段磨损的定子区段32在该第一阶段过程中由于使用而被磨损。可替代地但未示出的，第二转子12b在该第二阶段有效转子区段上方的这个部分可以是一根细长杆。

前述泵10装置用在一个两阶段泵送操作中，并且将会在以下描述。在其他实施例中(未示出)，泵10可以配备有具有另外的有效转子区段的另外的转子以及具有另外的有效定子区段的一个定子，用在具有多于两个阶段的一个泵送操作中。

安装和操作

现在将会参照图4中所示出的流程图以及在图1至图3中所示出的结构部件来描述螺杆泵10的操作。在表面处并且在一个安装步骤过程中，定子11被安装到一个井筒油管柱的油管接头22上(步骤40)并且被插入该井筒中(步骤41)，并且第一转子12a被安装到一根杆柱的抽油杆26上(步骤42)。可选地，定子11可以被联接到一根连续油管柱上(即，连续管，不由分开的油管接头构成的一根油管柱)。同样可选地，第一转子12a可以被安装在一根连续杆柱之上。

泵10可以是一个新的井口设备的一部分或者被安装在一个现存的井口上。当泵10被安装在一个现存的井口上时，可以使一个维修钻塔收缩以通过首先从该油管柱拔起该杆柱，接着从该井筒拔起该油管柱来破坏该井口。接着以下面所描述的方式，用定子11和第一转子12a替换旧的定子和转子。

定子11在它的井上端部处被油管套环18或本领域所已知的另一种方式(例如，焊接)安装到油管接头22之上。当定子外壳13的直径与油管接头22的直径不匹配时，一个小型接头24被提供作为一个过渡件，以通过本领域所已知的一种方式将定子11联接到油管套环18之上。在这个实施例中的油管套环18具有突出到该套环的孔中的一个大致上环形的限制器或肩台16；杆盒15从第一转子12a突出的量被选定成足以介入环形肩台16，并且因此充当一个纵向止点，该纵向止点在该操作的第一阶段过程中将该第一转子的有效区段定位在有效定子区段19的旁边。

第一转子12a在它的转子头部处被杆盒15以如本领域所已知的一种方式安装到杆柱26上；例如，该转子头部和杆盒15可以配备有配对螺纹以允许螺纹连接。

一旦定子11被安装到油管接头22上，组件11、22就被一个维修钻塔下降到该井筒(未示出)之中(步骤41)。另外的油管接头(未示出)被端对端地联接到组件11、22上，以构成一根油管柱，直到定子11被下降到一个选定的位置井下中。该油管柱从泵10延伸到该表面，并且用来将泵10流体联接到表面处的一个井口(未示出)之上。油管接头22还在该油管柱的内部与环形空间之间提供压力隔离，该环形空间在油管22的外部与井筒壁(未示出)的一个内表面之间，该油管柱被插入该井筒壁中；这种压力隔离允许流体被泵送到表面。

在定子11到达它的选定的位置后，抽油杆26和第一转子12a组件被该维修钻塔下降到该油管柱中(步骤46)。随着这些组件26、12a下降，另外的抽油杆(未示出)被端对端地联接到组件26、12a上直到杆盒15与套环18的环形肩台16相接触(并且稍微提升以考虑杆拉伸)，从而通过第一阶段有效定子区段19定位该有效转子区段，如在图1(b)中所示出的顶部定位实施例中所示意性描绘的。第一转子12a的长度是选定的，使得第一转子12a的底部在第一阶段有效定子区段19的底部处终止，从而使第一阶段无效定子区段20处于未使用状态。

该杆柱在它的井上端部处被联接到一根光杆上，该光杆在表面处提供与一个钻井头部旋转驱动器(未示出)的一个填料盒的压力密封并且由该旋转驱动器驱动，该旋转驱动器旋转该杆柱并且进而旋转附接的第一转子12a。该转子的螺旋表面与定子的螺旋空腔的配对形成了多个单独的空腔，这些空腔随着第一转子12a旋转而前进。各空腔通过一根密封线彼此分开，该密封线是由第一转子12a与定子11之间的过盈配合产生的，从而建立了随着第一转子12a相对于定子11旋转而产生该泵送力的加压能力。

第一转子12a在第一阶段泵送操作过程中在定子11中旋转，直到第一转子12a和/或第一有效定子区段19磨损(步骤47)。对第一转子12a和/或定子11何时磨损足以被替换的确定可以基于泵性能的实时测量，或者基于一个预定周期，该周期基于转子和定子磨损的历史数据来选定。例如，当被泵10泵送到表面的流体的所测量的速率已降到低于一个最小阈值时，或者当泵10的速度需要被增加以维持流体抽出的相同速率时，该第一阶段操作可以停止。一旦已作出第一转子12a/第一阶段有效定子区段19已达到磨损的一个阈值状态的决定，结束该第一阶段泵送操作，并且从该井筒中取回该杆柱和第一转子12a(步骤48)。用来安装该油管柱和该杆柱的该维修钻塔可以用于取回；可选地，可以使用旁冲设备，因为这种设备应该能够抽出该杆柱(但通常不是该油管柱)。

一旦取回该杆柱，检查抽油杆26的状况并且根据需要进行替换。移除第一转子12a并且将第二转子12b安装在该杆柱上(步骤50)。接着，将第二转子12b插入该油管柱中并且通过一种顶部定位方法进行定位(步骤52)。一旦被定位在适当的位置中，第二转子12b的该有效区段将会接合第二阶段有效定子区段30(先前在该第一阶段操作过程中的第一阶段无效定子区段20)，并且开始该第二阶段泵操作(步骤54)。因为第二转子12b和第二阶段有效定子区段30在该第一阶段泵送操作过程中未被使用，所以所预期的是泵性能将会被恢复回初始水平。泵送性能实际上可以通过泵送力得以增强，该泵送力通过第二转子12b的该螺旋表面与在第二阶段磨损定子区段32中的该螺旋空腔的接合而产生。

第二转子12b的底部可以在定子11的底部处终止，或者从定子11的底部外突出到该井壁中并且用来搅拌该井壁中的乳液，如图2b中所示。该转子的该突出部分可以被成形为一个桨叶(未示出)以增强乳液搅拌。

如上所述，该第一实施例泵送操作利用一根油管柱中的在定子11上方的一个限制器(套环18中的环形肩台16，如图1-3中示意性示出)以阻塞第一转子12a和第二转子12b的一个上部部分穿过其中。杆盒15和环形肩台16被配置成彼此相互作用，使得这些转子12a、12b的有效区段穿过该限制器延伸并且被定位在沿着定子11的一个目标位置处。相反，该第二实施例操作利用该油管柱中的在定子11下方的一个限制器以阻塞第一转子12c和第二转子12d的一个下部部分穿过其中，如下所述。

现在参照图5至图8，该第二实施例操作与该第一实施例操作相像，除了套环18的特征是没有一个内部限制器，而作为替代其特征是具有一个油管接头56，该油管接头被安装在定子11下方并具有被称为“标记棒”58的一个内部限制器，该内部限制器用来阻塞第一转子12c和第二转子12d随着它们被插在该油管柱中的进一步前进。使用这种方法，第一转子12c可以被安装在该油管柱内部，并且第一转子12c的一个有效区段定位在一个第一阶段有效定子区段60旁边，该有效区段在该第二实施例操作中定位在定子11的底部部分处，并且可以实施一个第一阶段泵送操作。类似地，第二转子12d可以被安装在该油管柱中，并且第二转子12d的一个有效转子区段定位在一个第二阶段有效定子区段64旁边，该第二阶段有效定子区段是在定子11上的与第一阶段有效定子区段60不同的位置处，并且可以实施一个第二阶段泵送操作。

该第二实施例的第一转子12c与该第一实施例的第一转子12a的不同之处在于，第一转子12c一直延伸到定子11的底部(并且任选地在定子11的底部下方)，并且该第一阶段有效转子区段被定位在第一转子12c的底部处，使得它可以与第一阶段有效定子区段60接合。第一转子12c还包括一个上部区段，该上部区段包括一根细长杆61，该细长杆将该第一阶段有效转子区段连接到抽油杆26之上。细长杆61本质上可以是螺旋的以配合该定子的几何结构，或者它可以是能够在并不由于第一转子12c的偏心、振荡运动而卡在该定子中的情况下操作的一根细杆。因为细长杆61并不接合定子11的在第一阶段有效定子区段60上方的该螺旋空腔的部分，所以这个部分并不对该泵送操作有影响(并且因此在该第一阶段操作过程中被称为第一阶段无效定子区段62)。

该第二实施例的第二转子12d可以具有与该第一实施例的第二转子12b相同的结构设计。然而，不同于该第一实施例，第二转子12d的该第二实施例的该有效转子区段被定位在转子12d的顶部部分处，即，定位在定子11的这部分旁边的部分：该定子11的部分是在该第一阶段操作过程中的第一阶段无效定子区段62并且在该第二阶段操作过程中变成第二阶段有效定子区段64(图6b)。第二转子12d的底部部分被定位在定子11的这部分旁边：该定子11的部分是在该第一阶段操作过程中的第一阶段有效部分60，但是将会磨损并且因此在该第二阶段操作过程中变成第二阶段磨损的定子部分66。因为第二转子12d的该底部部分的特征是一个螺旋表面，所以一些泵送力仍能够在该第二阶段过程中从第二阶段无效定子区段66中产生，其条件是那部分并未被完全磨损。可选地，转子12d的该底部部分可以是具有一个桨叶的一根细长杆(来搅拌乳液)，在这种情况下将不再有泵送力从第二阶段磨损的定子区段66中产生。

参照图8，根据该第二实施例的该泵送操作类似于该第一实施例。在表面处，定子11被安装到该井筒油管柱的油管接头22上(步骤70)并且接着在该井筒中下降(步骤71)，并且第一转子12c被安装到该杆柱的抽油杆26上(步骤72)。油管接头22和定子11被该维修钻塔下降到该井筒(未示出)中(步骤71)。在定子11达到它的选定的位置后，抽油杆26和第一转子12c被该维修钻塔下降到该油管柱中(步骤76)直到转子12c的底部(远端)与标记棒58相接触，从而通过第一阶段有效定子区段60定位该有效转子区段。第一转子12c在该第一阶段泵送操作过程中在定子11中旋转(步骤77)，直到第一转子12c和/或第一阶段有效定子区段60磨损。一旦已作出第一转子12c/第一阶段有效定子区段60已达到磨损的一个阈值状态的决定，结束该第一阶段泵送操作，并且从该井筒中取回该杆柱和第一转子12c(步骤78)。移除第一转子12c并且将第二转子12d安装在该杆柱上(步骤80)。接着，将第二转子12d插回到该油管柱中并且以用来定位第一转子12c的相同的底部标记方法定位在适当的位置(步骤82)。这种取回和安装可以由一个维修钻塔或一个旁冲单元来执行。一旦被定位在适当的位置，第二转子12d的该有效区段将会接合第二阶段有效定子区段64(先前在该第一阶段操作过程中的该第一阶段无效定子区段62)，并且开始该第二阶段泵操作(步骤84)。

类似于该第一实施例，该第二实施例的特征可以是多于两个操作阶段。当存在三个或更多个阶段时，提供相应数量的另外的转子，并且该定子长度相应地增加以提供用于这些另外的转子的这些有效区段要接合的另外的有效定子区段。

虽然已经在上文描述了具体实施例，但是将理解，其他实施例也是可能的，并且意图包括在此。本领域的任何技术人员将清楚，未示出的对前述实施例的修改和调整也是可能的。这些权利要求的范围不应该受到这些实例中所阐述的优选实施例的限制，而是应该被赋予与本描述相符的作为一个整体的最宽泛的解释。

Claims (19)

1.一种用于在井孔中操作螺杆泵的方法，该方法包括：

(a)将一个定子安装到一根油管柱上并且将该定子和该油管柱插入一个井孔中，该定子具有在该定子上的不同位置处的至少第一有效定子区段和第二有效定子区段；

(b)将一个第一转子插入该油管柱中直到该第一转子被定位在一个选定的井下位置处，该第一转子具有一个第一有效转子区段，当该第一转子是在该选定的井下位置中时，该第一有效转子区段与该第一有效定子区段对准；

(c)相对于该定子旋转该第一转子，使得这些对准的第一有效转子区段和第一有效定子区段产生一个泵送力；

(d)将该第一转子从该井孔中移除，并且将一个第二转子插入该油管柱中直到该第二转子被定位在一个选定的井下位置处，该第二转子具有一个第二有效转子区段，当该第二转子是在该选定的井下位置中时，该第二有效转子区段与该第二有效定子区段对准；并且

(e)相对于该定子旋转该第二转子，使得这些对准的第二有效转子区段和第二有效定子区段产生一个泵送力。

2.如权利要求1所述的方法，其中至少该第一转子和该第二转子通过一个顶部定位步骤而被定位在该选定的井下位置中。

3.如权利要求1所述的方法，其中至少该第一转子和该第二转子通过一个底部定位步骤而被定位在该选定的井下位置中。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括在步骤(c)后，确定该泵的泵送性能，并且当所确定的性能减小到一个选定的阈值时执行步骤(d)。

5.如权利要求1所述的方法，其中该第一转子在插入该油管柱中之前被安装到一根杆柱上，并且该方法进一步包括使用旁冲设备将该第一转子和该杆柱从该井孔中移除。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包括在将该第一转子和该杆柱从该井孔中移除后，当一个或多个抽油杆或连续杆已达到一个选定的磨损状态时，从该杆柱中替换该一个或多个抽油杆或连续杆。

7.如权利要求1所述的方法，其中该定子包括一个第三有效定子区段，该第三有效定子区段是在该定子上的与该第一有效定子区段和该第二有效定子区段不同的一个位置处，并且该方法在步骤(e)后进一步包括：

(f)从该井孔中移除该第二转子并且将一个第三转子插入该油管柱中直到该第三转子被定位在一个选定的井下位置处，该第三转子具有一个第三有效转子区段，当该第三转子是在该选定的井下位置中时，该第三有效转子区段与该第三有效定子区段对准，接着相对于该定子旋转该第三转子，使得这些对准的第三有效转子区段和第三有效定子区段产生一个泵送力。

8.如权利要求7所述的方法，其中该定子包括一个第四有效定子区段，该第四有效定子区段是在该定子上的与该第一有效定子区段、该第二有效定子区段和该第三有效定子区段不同的一个位置处，并且该方法在步骤(f)后进一步包括：

(g)从该井孔中移除该第三转子并且将一个第四转子插入该油管柱中直到该第四转子被定位在一个选定的井下位置处，该第四转子具有一个第四有效转子区段，当该第四转子是在该选定的井下位置中时，该第四有效转子区段与该第四有效定子区段对准，接着相对于该定子旋转该第四转子，使得这些对准的第四有效转子区段和第四有效定子区段产生一个泵送力。

9.一种用于在井孔中操作的螺杆泵组件，该螺杆泵组件包括：

(a)一个定子，该定子包括在该定子上的不同位置处的至少第一有效定子区段和第二有效定子区段；

(b)一个第一转子，该第一转子具有一个第一有效转子区段，当该第一转子相对于该定子被安装在一个选定的位置处时，该第一有效转子区段与该第一有效定子区段对准；

(c)一个第二转子，该第二转子具有一个第二有效转子区段，当该第二转子相对于该定子被安装在一个选定的位置处时，该第二有效转子区段与该第二有效定子区段对准。

10.如权利要求9所述的泵组件，进一步包括可安装到该定子的一个底部端部上的一个油管接头，该油管接头具有一根标记棒。

11.如权利要求10所述的泵组件，其中该第一转子包括一根细长杆，该细长杆具有联接到该第一有效转子区段上的一个底部端部和可连接到一个杆柱上的一个顶部端部。

12.如权利要求11所述的泵组件，其中该第二转子包括在该有效转子区段下方延伸的一个下部区段，该下部区段具有一个螺旋表面，当该第二转子相对于该定子被定位在该选定的位置中时，该螺旋表面与该定子的一个螺旋空腔接合。

13.如权利要求12所述的泵组件，其中该第二转子的该下部区段包括一个桨叶，当该第二转子相对于该定子被定位在该选定的位置中时，该桨叶在该定子的该底部下方延伸。

14.如权利要求9所述的泵组件，其中该第一转子和该第二转子具有一个转子头部，并且该组件进一步包括可安装到每个转子头部上的一个杆盒和可通过一个小型接头直接或间接地安装到该定子的一个顶部端部上的一个套环，该套环具有一个环形肩台，该环形肩台向内突出到该套环中足以纵向接合该杆盒，但是允许延伸穿过其中的该第一转子和该第二转子旋转。

15.如权利要求14所述的泵组件，其中该第一转子具有一个长度，当该第一转子相对于该定子被定位在该选定的位置中时，该长度在该第一有效定子区段的该底部处终止。

16.如权利要求14所述的泵组件，其中该第二转子具有一个长度，当该第二转子相对于该定子被定位在该选定的位置中时，该长度在该第二有效定子区段的该底部处或下方终止，并且该第二转子具有在该第二有效转子区段上方延伸的一个部分，该部分具有被配置成与该定子的一个螺旋空腔配对的一个螺旋表面。

17.如权利要求14所述的泵组件，其中该第二转子具有一个长度，当该第二转子相对于该定子被定位在该选定的位置时，该长度在该第二有效定子区段的该底部处或下方终止，并且该第二转子具有在该第二有效转子区段上方延伸的一个部分，该部分是一根细长杆。

18.如权利要求9所述的泵组件，其中该定子具有一个第三有效定子区段，该第三有效定子区段是在该定子上的与该第一有效定子区段和该第二有效定子区段不同的一个位置处，并且该定子进一步包括具有一个第三有效转子区段的一个第三转子，当该第三转子相对于该定子被安装在一个选定的位置处时，该第三有效转子区段与该第三有效定子区段对准。

19.如权利要求18所述的泵组件，其中该定子具有一个第四有效定子区段，该第四有效定子区段是在该定子上的与该第一有效定子区段、该第二有效定子区段和该第三有效定子区段不同的一个位置处，并且进一步该定子包括具有一个第四有效转子区段的一个第四转子，当该第四转子相对于该定子被安装在一个选定的位置处时，该第四有效转子区段与该第四有效定子区段对准。