CN105960507A - 用于井下流体过滤的设备、系统和方法 - Google Patents

用于井下流体过滤的设备、系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于井下流体净化的采液系统，该采液系统包括被定位在井孔内的过滤组件。该过滤组件具有流体过滤器和紧密联接到该过滤器的第一泵。此外，该系统还包括延伸轴，该延伸轴从第一泵延伸到邻近地表定位的旋转动力源。

Description

用于井下流体过滤的设备、系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月10日提交的发明名称为“用于井下流体过滤的设备、系统和方法(Apparatus,Systems,and Methods forDownhole Fluid Filtration)”的美国临时专利申请No.61/914,225的权益，该美国临时专利申请的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文。本申请还要求2014年9月25日提交的发明名称为“用于井下流体过滤的设备、系统和方法(Apparatus,Systems,and Methods forDownhole Fluid Filtration)”的美国临时专利申请No.62/055,035的权益，该美国临时专利申请的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文。
关于联邦资助的研究或开发的声明
不适用。
技术领域
本公开总的来说涉及提高水的纯度。更明确地说，本公开涉及用于将来自地下的水净化或脱盐的设备和系统。再明确地说，本公开涉及可用于对来自地层中的井眼的水进行回收和净化的过滤设备和系统。
背景技术
各种类型的过滤器可用于通过从水中去除悬浮物质或溶解物质来提高从地层内的区域中获取的水的质量。举例来说，反渗透(RO)膜技术用于从微咸水源和咸水源中去除盐分以产生净化的淡水。RO工艺需要高压泵送，而高压泵送消耗了非常多的能量。RO工艺将来自给水源的盐集中到需要丢弃的较浓液流中。在典型的系统中，通过高压泵来升高咸/微咸给水(feed water)的压力，并将该咸/微咸给水(feedwater)输送到具有RO膜的过滤器。该泵增大了给水的压力，以使得RO膜两侧的前向压力超过该膜两侧的自然反渗透压力。该反渗透压力是因为RO膜的一侧的咸水与RO膜的另一侧的淡水之间的盐浓度差导致的。该反渗透压力用于迫使淡水去往(或返回)给水侧。然而，当使用泵对咸水加压并将该咸水进给到所述膜时，来自泵的升高的压力导致水分子克服反渗透压力而穿过该膜并作为渗透液抵达该膜的低压的淡水侧。在此工艺中，盐分子与所述给水的一部分一起被保留在该膜的高压侧，从而形成从过滤器的浓缩流体出口离开的浓缩渗余物流。压力控制装置(例如，背压调节器或背压调节阀)被联接到过滤器的浓缩流体出口，以允许所述泵形成压力并支配或至少部分影响该浓缩流体出口的流率。以此方式，该背压调节器影响回收率，该回收率是来自过滤器的渗透液或净化水的回收速率与向过滤器供应的给水的供应速率之比。
对于开采烃类的油井来说，在一些情形下可通过将水注入到通常接近产油井的第二井或井眼中来实现提高的石油采收率。水被注入到开采区中或者与该开采区流体连通的区域中，以增大开采区中的孔隙压力并使更多的烃类流到油井中。
发明内容
在一个实施例中，通过一种用于井下流体净化的采液系统(fluidproduction system)来解决本领域中的这些需求和其它需求。在一个实施例中，该系统包括过滤组件，该过滤组件被构造成设置在井孔内并具有过滤器，该过滤器包括流体入口、渗透液出口和浓缩流体出口；并且还具有第一泵，该第一泵被紧密联接到过滤器而与其流体连通。该第一泵包括吸入端口和排出端口。此外，所述系统还包括延伸轴，该延伸轴从第一泵延伸到邻近地表设置的旋转动力源。
此外，还公开了一种用于减少流体中含有的溶解成分量的方法。在一个实施例中，该方法包括：(a)将过滤组件设置在第一井孔中；其中，该过滤组件包括膜过滤器、与该过滤器的第一端口紧密联接的第一泵、以及与该过滤器的浓缩流体出口紧密联接的第二泵。此外，该方法还包括：使第一泵运行，以使流体从地层的流体供应区移动穿过过滤组件而去除不需要的成分，从而产生净化的渗透液流。此外，该方法还包括：产生离开该过滤组件的浓缩流体流。此外，该方法还包括：使第二泵运行，以实现渗透液流的流率与浓缩流体流的流率之间的恒定比率；以及，将浓缩流体流弃置在地层内的选定的排出区中。
在一个实施例中，用于将来自地下源的水脱盐的采液系统包括：过滤组件，该过滤组件被构造成安装在第一井孔内。该过滤组件包括：膜过滤器，该膜过滤器包括流体入口、渗透液出口和浓缩流体出口。此外，该过滤组件还包括：第一泵，该第一泵具有排出端口和吸入端口，该吸入端口被联接到渗透液出口而与其流体连通；以及第二泵，该第二泵具有联接到浓缩流体出口而与其流体连通的吸入端口。
因此，本文所述的实施例包括希望解决与某些现有装置、系统和方法相关的各种缺点的特征和特性的组合。对于本领域的技术人员来说，在阅读具体实施方式之后并通过参照附图，上文所述的各种特征和特性以及其它方面将是显而易见的。
附图说明
为了详细描述所公开的实施例，现在将参照附图，其中：
图1是根据本文所述原理的采液系统的一个实施例的局部剖面前视图，该采液系统具有布置在井孔中且能够降低水的含盐量的过滤组件或脱盐组件。
图2是根据本文所述原理的图1的过滤组件或脱盐组件的截面前视图。
图3是示出了根据本文所公开的原理的、用于减小流体中含有的溶解成分量的方法的流程图；并且
图4是布置在井孔中的采液系统的另一实施例的局部剖面前视图。根据本文所述的原理，该系统能够降低水的含盐量并能够为附近的采油井提供提高的石油采收率。
以下描述示范了本公开的某些实施例。本领域的技术人员应理解，以下描述具有广泛应用，并且，对任何实施例的论述意在示范该实施例，并非旨在以任何方式暗示本公开(包括权利要求书)的范围仅限于该实施例。
附图不必按比例绘制。可能放大比例地示出或以某种示意性形式示出本文所公开的某些特征和组件，并且为了清楚和简明起见，可能未示出常规元件的一些细节。在一些附图中，为了使附图更清楚和简明，可省略一个或多个组件或组件的一个或多个方面，或所述组件或方面可不具有标识别处标识的特征或组件的附图标记。此外，在本说明书(包括附图)内，相似或相同附图标记可用于标识共用或类似的元件。
术语“包含”和“包括”在本文中(包括权利要求书中)是以开放的方式使用的，因此应解释为意指“包括，但不限于”。并且，术语“联接”意指间接或直接连接。因此，如果第一组件被联接到第二组件，那么所述组件之间的连接可以是通过两个组件的直接接合，或通过经由其它中间组件、装置和/或连接而实现的间接来连接。表述“基于”意指“至少部分基于”。因此，如果X基于Y，那么X可基于Y和任何数量的其它因素。
此外，如本文(包括权利要求书)所使用的，术语“轴向”通常意指沿着给定轴线或平行于给定轴线，而术语“径向”通常意指垂直于该轴线。举例来说，轴向距离是指沿着给定轴线或平行于给定轴线而测量的距离，并且径向距离是指垂直于该轴线而测量的距离。
此外，在本说明书和权利要求书中对相对方向或相对位置的任何参考将是出于阐明的目的而作出的，其实例包括“顶部”、“底部”、“朝上”、“向上”、“左”、“向左”、“朝下”、“下”、“顺时针”等。举例来说，物体或特征的相对方向或相对位置与如图所示或所描述的定向相关。如果从另一定向观察物体，那么可适合使用替代术语来描述方向或位置。关于井眼或井孔，“朝上”、“上”、“向上”或“上游”意指朝向井眼表面，而“朝下”、“下”、“向下”或“下游”意指朝向井孔的末端，而与井孔的定向无关。
如本文(包括权利要求书)所使用的，术语“纯”、“净化”及类似术语应该是指从源流体移除至少一种不需要的成分的一部分或全部以产生具有较少的该成分的产物流体。在一些情形下，不需要的成分存在于“净化”的产物流体内，或可在“净化”的产物流体检测到；而在其它情形下，不需要的成分不存在于“净化”的产物流体内，或不可在“净化”的产物流体检测到。上述不需要的成分例如可以是溶解的盐或未溶解的颗粒。净化的产物流体可具有浓度与源流体中相同的另一不需要的成分。
如本文(包括权利要求书)所使用的，术语“紧密联接”用于指示两个特征被联接在一起且设置成彼此相距50英尺以内。在本公开的范围内，本文被描述为紧密联接的成对特征中的至少一些将在一些实施例中具有以下关系中的一种：两个特征相互重叠；两个特征相互邻接或触碰；两个特征相互邻近；或两个特征直接相互附接——因为这些关系存在于50英尺的距离以内。
具体实施方式
本文公开了被构造成净化流体(例如来自地层中的井孔的微咸水)的采液系统的各种实施例。在一个实施例中，该采液系统包括：具有膜过滤技术的过滤组件或脱盐组件，该组件被构造成定位在井内而与流体供应区流体连通并具有流体入口、渗透液出口和浓缩流体出口。在一些实施例中，该脱盐组件还包括两个泵。所述泵中的一个泵被联接到渗透液出口，以将净化水或已处理水驱动到预期位置，例如，向上到井外，或地层中的存储区。另一个泵被联接到浓缩流体出口，以将浓缩流体驱动到地层中的排出流体区。在一个实施例中，这两个泵被构造成相对于彼此维持恒定的泵送比(pumping ratio)。在一些实施例中，泵送比是可调的，从而针对可选的一段时间或可选的一组情形是恒定的。本文所公开的采液系统的一些实施例被安装在邻近第二井眼的第一井眼中并参与提高石油采收率。
参照图1，示出了采液系统50，该采液系统50从可获得的流体中去除不需要的成分。采液系统50被定位在从地表54向下延伸到流体供应区56附近的井眼或井孔52中且朝向流体排出区58，该流体供应区56可以是给水源。采液系统50能够降低从供应区56接收的水的矿物含量，例如，降低盐分。从供应区56接收的水将被称为进给流或给水103，并且可表征为咸水、微咸水、污水、非净水或非饮用水，这些水中的任一种都可能具有可在给水103中溶解、悬浮或以其它方式夹带的不需要的成分。因此，在图1中，采液系统50被构造或布置成接收地下水作为进给流103，因此也可称为采水系统(water productionsystem)。井孔52包括纵向轴线53，该纵向轴线53在井孔53的整个长度上与井孔53的中心大致对准。虽然被示出为竖直的，但通常，井孔52和井孔轴线53可具有大致竖直的部分或大致水平的部分，并且可在各个部分之间具有弯曲的部分。至少在此情形下，排出区58位于比供应区56低的高度处。管状套管60(它例如可以是金属管)被定位并通过水泥固定在井孔52中。套管60在对应于供应区56的位置处具有第一组穿孔62并在对应于排出区58的位置处具有第二组穿孔64。这些穿孔62、64分别在套管60的中央通道与区56、58之间提供流体连通。
采水系统50包括开采管道70、从井孔52外延伸到开采管道70中的延伸轴75、设置在地表54上方或邻近地表54的地表设备80、以及过滤组件，在此实施例中，该过滤组件是脱盐组件100。脱盐组件100被密封地联接到开采管道70的下端和延伸轴75的下端，并且在低于地表的选定深度处定位在套管60和井孔52内。开采管道70包括处于套管60和井孔52内的下端71、可在地表上方延伸的上端73。上端73终止于渗透液排出端口72处。排出端口72通往便于释放已处理水流或清洁水流105的位置，该已处理水流或清洁水流105还将被称为渗透液流105。地表设备80包括旋转动力源(它是马达82)、轴承84和本领域中已知的其它设备。轴75还可被称为杆柱，并且联接在脱盐组件100与马达82之间以传递旋转动力。在图1中，马达82被定位在开采管道70外和井孔52外，并且，不透流体的轴承84允许轴75延伸到开采管道70中而不存在流体的漏失。在图1中，包括渗透液排出端口72的开采管道70的上部可视为地表设备80的一部分。
该过滤组件(即，脱盐组件100)包括三个流体端口：环形给水入口102，该环形给水入口102被定位成朝向组件100的上端；已处理水出口或渗透液出口104，其位于组件100的上端处；以及浓缩流体出口106，其位于组件100的下端处。采水系统50被构造成从供应区56获取给水103，将给水103的一部分净化为已处理水或渗透液105，将已处理的渗透液输送到地表上方，并且将浓缩流体流107输送到排出区58。在套管60内，脱盐组件100将给水103与浓缩流体流107隔离。
在一些实施例中，井孔52和套管60被视为采水系统50的元件。在一些情形下或在一些实施例中，在井孔52的至少一部分中不存在套管60或水泥。举例来说，在一些情形下，采水系统50被安装成在该采水系统、流体供应区或排出区附近不具有套管和水泥的井孔中运行。
现参照图2，脱盐组件100包括：过滤器110；两个泵150、160，这两个泵150、160分别紧密联接到过滤器110的一端处的端口而与其流体连通；排出联接器170，该排出联接器170布置在过滤器110与泵160之间；互连轴180，该互连轴180穿过过滤器110的中心而延伸到泵150、160；以及充填构件190，该充填构件190用于将井孔52或套管60内的两个流体区分离并密封并且用于稳定组件100的位置。井孔52或套管60内的流体供应区65布置在充填构件190上方且可与供应区56流体连通，并且可被指定为供应区56的一部分。井孔52或套管60内的流体排出区66布置在充填构件190下方且与排出区58流体连通，并且可被指定为排出区58的一部分。
在此实施例中，过滤器110是膜过滤单元，其具有膜135，进给流的被净化部分可穿过该膜135。总的来说，过滤器110是细长的，并且是大致圆柱形的。更具体来说，在此实施例中，膜135是螺旋缠绕反渗透(RO)膜。因此，图1中的过滤器110也可称为反渗透过滤器。脱盐组件100的一些实施例包括与过滤器110串行地流体联接的额外的一个或多个不同的过滤器或过滤元件。
互连轴180联接泵150、160的驱动轴以使它们同时旋转，并且，延伸轴75将这两个泵的驱动轴联接到旋转动力源，该旋转动力源被示出为单个源并且是马达82(图1)。在此实施例中，泵150、160是正排量泵，更具体来说，是螺杆泵。泵150、160被构造成通过互连轴180在相同方向182上以相同的操作速度旋转，但被构造成在相反方向上从过滤器110泵送流体。取决于泵150、160的设计，当从地表观察时，旋转方向182可被选择和建立为顺时针或逆时针。在一些实施例中，泵150、160是往复泵或另一适当类型的正排量泵，该另一适当类型的正排量泵可包括例如齿轮泵或旋转凸轮泵。作为正排量泵，每一个泵150、160具有规定的每循环排量体积特性。因为泵150、160是正排量泵并且由互连轴180联接，所以泵150、160被构造成以恒定的泵送比运行，更具体来说，以固定的泵送比运行。“固定的泵送比”意指：除非该设备的布置改变(例如泵150、160被替换为另一泵)，否则，渗透液流105的流率与浓缩流体流107的流率之比通过该设备的布置而被规定为恒定且不变的。因此，在正常运行期间，穿过渗透液泵150的给水103的百分比是恒定的，并且穿过浓缩流体泵160的给水103也是恒定的。作为浓缩流体流107穿过泵160的给水103的百分比被设定或建立得足够高，以避免膜135的污染。
通常，反渗透过滤器110包括大致居中的纵向轴线111、第一端或上端112、沿着轴线111与上端112相反的第二端或下端114、在端部112、114之间轴向延伸的管状外套管115、也在端部112、114之间轴向延伸的内管道120、布置在内管道120与外套管115之间的螺旋缠绕反渗透膜135、以及多个流体端口。RO膜135可包括例如两个RO膜片，这两个RO膜片结合在一起以在它们之间形成第一流动通道或一系列互连的流动路径。当以螺旋图案缠绕时，第二流动通道由RO膜片的外表面产生。反渗透过滤器110可根据常规设计来制造或可针对特定应用来专门制造。
过滤器110的内管道120与轴线111同心地对准，并且包括处于过滤器上端112处的第一端或上端122、处于过滤器下端114处的第二端或下端123、位于外套管115内且由RO膜135围绕的可渗透壁部分124、中央流动通道126、以及密封地联接到下端123的端盖128。与轴线111对准的通孔129穿过端盖128而延伸且密封地接收互连轴180。在图2中，管道120的上端122轴向延伸超出外套管115的上端，并且下端123与外套管115的下端大致齐平。
过滤器110的流体端口包括：环形给水入口滤网142，其在过滤器上端112处位于内管道120与外套管115之间；已处理水或渗透液出口端口144，其位于内管道120的上端122处；以及环形的浓缩流体出口滤网146，其在过滤器下端114处位于内管道120与外套管115之间。过滤器的入口滤网142对应于脱盐组件100的给水入口102。
继续参照图2，渗透液泵150包括处于泵150的下端处的入口或吸入端口152、处于泵150的上端处的排出端口153、转子154和定子156。吸入端口152紧密联接到过滤器110的内管道120的上端122，并且排出端口153紧密联接到开采管道70的下端71而在两者之间流体连通。在一个实施例中，泵吸入端口152直接附接到过滤器110，且排出端口153直接附接到管道下端71，这两个直接联接各自通过密封构件(未示出)来增强。泵150被构造成：当泵150通过延伸轴75在方向182上旋转时(即，当转子154相对于定子156在方向182上旋转时)，泵150使流体穿过开采管道70而轴向向上移动。
第二螺杆泵160包括处于泵160的上端处的入口或吸入端口162、处于泵160的下端处的排出端口163、转子164和定子166。吸入端口162紧密联接到排出联接器170且紧密联接到过滤器110的出口滤网146而与其流体连通。在一个实施例中，泵吸入端口162直接附接到排出联接器170，该排出联接器170可视为其将附接到的过滤器110的构件。吸入端口162与过滤器110之间的这种直接附接通过密封构件(未示出)来增强。泵160被构造成：当泵160通过互连轴180而在方向182上旋转时(即，当转子164相对于定子166而在方向182上旋转时)，泵160使浓缩流体流107朝向排出区58轴向向下移动。因此，泵150、160在相同方向182上旋转。在此实施例中，浓缩流体泵160的转子和定子对164、166被构造为是渗透液泵150的转子和定子对154、156的镜像设计。举例来说，如果转子和定子对154、156被设计为右旋对，那么，转子和定子对164、166就被设计为左旋对，以相对于井孔轴线53实现相反的流动方向。
排出联接器170将泵160固定地联接到过滤器110，从而在两者之间提供流体连通。排出联接器170包括第一端或上端172、第二端或下端或排出端173、处于上端172处的环形入口174、在端部172、173之间延伸的截头圆锥外壳175、在端部172、173之间延伸的联接器轴176、以及处于上端172处的旋转密封件178。排出联接器170的所述部件沿着过滤器轴111同心地对准。上端172联接到过滤器110的下端114，从而针对外套管115进行密封。以此方式，环形入口174邻近浓缩流体出口滤网146定位以与其流体连通。排出联接器170的下端173在吸入端口162处联接并密封到浓缩流体泵160。旋转密封件178定位在上端172处，并且针对RO过滤器内管道120的端盖128而进行密封。联接器轴176在下端173处联接到泵160的转子164。轴176延伸穿过旋转密封件178并由旋转密封件178密封，从而在过滤器110的下端114联接到互连轴180，如通过端盖128中的通孔129促进。旋转密封件178允许轴176、180相对于过滤器110和联接器170的外壳175而旋转，同时抑制中央流动通道126与排出联接器170之间的流体连通。
充填构件190包括外充填构件198，该外充填构件198周向围绕具有轴向延伸的流动通路196的管状本体构件194。外充填构件198被构造成稳定脱盐组件100的位置以避免相对于井孔52或套管60移动(即，避免竖直平移、水平平移、旋转或振动)。出于此目的，外充填构件198在本体构件194的外周与井孔套管60的内表面之间径向延伸。充填构件190被定位在给水入口102与浓缩流体出口106之间，以将井孔套管60内的多个流体区分离并密封。在图2的实例中，本体构件194的上端密封地联接到泵160的排出端口163。
现参照图1和图2，下文是采水系统50和脱盐组件100的示范性运行模式。在运行期间，来自供应区56的给水103穿过穿孔62进入井孔套管60，从而在充填构件190上方在井孔套管60内限定给水区。给水103围绕脱盐组件100，与给水入口102连通，并且通过泵150、160的作用而被吸入到过滤器110和RO膜中。给水103的第一部分穿过RO膜135的壁，从而变成渗透液或已处理水流且留下至少一些盐或其它成分。渗透液流105继续穿过渗透壁部124且进入内管道120的中央流动通道126中。渗透液流105被从过滤器110的渗透液出口端口144吸取到泵150中，并且从渗透液出口104排出到开采管道70中，从而被推向地表。给水103的第二部分继续穿过膜135的流动通道，而不穿过膜135的壁。第二部分携带有从现已分离的渗透液流105剩余的盐或其它成分。因此，给水103的此第二部分变成浓缩流体流107，该浓缩流体流107也可称为渗余物(reject)流。浓缩流体流107穿过出口滤网146而离开过滤器110，进入排出联接器170，且被进一步吸取到下泵160中。泵160将浓缩流体流107排出穿过充填构件190且穿过构件190的底部(在此实施例中，它是脱盐组件100的底部)处的浓缩流体出口106。充填构件190在井孔套管60内将位于构件190上方的给水区与位于构件190下方的浓缩流体区分离。在穿过出口106之后，浓缩流体流107穿过套管60向下行进，通过所述穿孔64离开并进入地层内的排出区58。
仍参照图1，在至少一种运行模式中，采水系统50的脱盐组件100仅通过马达82经由延伸轴75而供应的机械能来驱动。在简单实施例中，脱盐组件100不从地表设备80接收其它能量，并且不蓄意与地表设备80通信信息信号。组件100的一些其它实施例包括与地表设备80交换电力或数据信号的仪器或控制设备。仪器可包括例如压力传感器、pH计、温度感测元件、流量计、水质传感器或泵操作传感器。
图3示出了根据本文所述原理的用于减小流体中含有的溶解成分量的方法300。在框302中，该方法300包括：将过滤组件设置在第一井孔中。该过滤组件包括膜过滤器、紧密联接到该过滤器的第一端口而与其流体连通的第一泵、以及紧密联接到该过滤器的浓缩流体出口而与其流体连通的第二泵。框304包括：使第一泵运行，以使流体从地层的流体供应区移动穿过该过滤组件而去除不需要的成分，从而产生净化的渗透液流。框306包括：产生离开该过滤组件的浓缩流体流。框308包括：使第二泵运行，以实现渗透液流的流率与浓缩流体流的流率之间的恒定比率。框310包括：将浓缩流体流弃置在地层内的选定的排出区中。方法300的一些实施例包括将渗透液流的至少一部分输送到地层内的选定的可渗透存储区。方法300的各种实施例可包括基于本说明书(包括附图)所呈现的构思中的任一个的额外操作。
在方法300的至少一些实施方案中，所述过滤器是能够降低流体流的盐分的反渗透(RO)过滤器，该RO过滤器包括过滤器入口端口、用于降低了盐分的水的渗透液出口端口、以及浓缩流体出口端口。所述渗透液泵包括密封地联接到渗透液出口的泵入口，并且，所述浓缩流体泵包括密封地联接到浓缩流体出口的泵入口。在方法300的至少一些实施方案中，这两个泵是正排量泵，并且被联接到共用的驱动轴以同时旋转。作为实例，脱盐组件100可用作方法300的过滤组件。作为实例，方法300的操作可涉及采水系统50。在一些情形下，该方法可包括将排出区选择为与第二井孔的烃类开采区流体连通的区。
现参照图4，从流体进给流中去除不需要的成分的采液系统350被示出为定位在第一井眼或井孔352中，该第一井眼或井孔352从地表54延伸穿过流体供应区356(其可以是水源)且向下到排出区358或穿过排出区358。采液系统350还通过邻近烃类开采井360而参与提高石油采收率，该烃类开采井360具有开采井孔362，该开采井孔362延伸到与流体排出区358流体连通的烃类开采区370中。在至少一些情形下，烃类开采区370是排出区358的延伸。
井孔352还延伸穿过另一可渗透区359，该可渗透区359适合用作渗透液(即，较清洁的已处理水)的存储区。采液系统350被构造成且能够去除或至少降低从供应区356接收的给水103的矿物含量，例如盐分。因此，采液系统350也可称为采水系统350。井孔352包括纵向轴线353，该纵向轴线353通常在井孔353的整个长度上与井孔353的中心对准。虽然被示出为竖直的，但通常，井孔352和井孔轴线353可具有大致竖直的、大致水平的或倾斜的各个部分，并且可在这些各个部分之间具有弯曲的部分。在图4中，排出区358位于比供应区356低的高度处，并且存储区359位于比其它区356、358都高的高度处。
例如可以是金属管的管状套管60被定位并通过水泥固定在井孔352中。套管60在对应于供应区356的位置处具有第一组穿孔62，在对应于排出区358的位置处具有第二组穿孔64并在对应于存储区359的位置处具有第三组穿孔66。穿孔62、64、66分别在套管60的中央通道与区356、358、359之间提供流体连通。
继续参照图4，除了第二井孔362之外，烃类开采井360还包括泵送单元364、存储罐366以及延伸穿过井孔362以在开采区370与地表之间的多个区之间进行隔离的套管368。取决于这些区的水平范围，井孔362可延伸穿过区356、359。井360被构造成从区358提取开采流体369。举例来说，在开采区370中，套管368被穿孔。开采流体369可包括混有水和其它物质的烃类。
与采水系统50相同，采水系统350包括过滤组件，在此实施例中，该过滤组件是在低于地表的选定深度处定位在井孔352内的脱盐组件400，并且，系统350包括在井孔内从脱盐组件400向上延伸的开采管道70。脱盐组件400包括过滤器110、在过滤器110的一端处分别紧密联接到出口的两个正排量泵450、460、以及在流体区356、368之间布置在井孔套管60内的充填构件190。充填构件190将井孔352或套管60内的两个流体区分离并密封，从而将流体供应区356和穿孔62分离而不与排出区358及穿孔64流体连通。充填构件190还稳定该单元400的位置。在一个实施例中，膜过滤器110是如上所述的反渗透(RO)过滤器。脱盐组件400还包括三个流体端口：环形给水入口102，其被定位成朝向该单元400的上端；已处理水出口或渗透液出口104，其对应于泵450的排出而位于组件100的上端处；以及浓缩流体出口106，其邻近充填构件190而位于单元400的下端处。与采水系统50中一样，在系统350中，给水入口102也对应于过滤器110的入口滤网142。脱盐组件400的一些实施例包括与过滤器110串行地流体联接的、额外的一个或多个不同的过滤器或过滤元件。
泵450(两个泵中的靠上方的泵)是渗透液泵，该渗透液泵的吸入端口在过滤器110的上端处被紧密联接到渗透液出口144而与其流体连通，并且其排出出口被紧密联接到开采管道70的下端71而与其流体连通。在一个实施例中，泵450直接附接到过滤器110，并且直接附接到开采管道70，这两个联接各自通过密封构件(未示出)来增强。泵460(两个泵中的靠下方的泵)是浓缩流体泵，该浓缩流体泵的吸入端口在过滤器110的下端处被紧密联接到浓缩流体出口146而与其流体连通。举例来说，在一个实施例中，泵460可认为是通过附件而附接到过滤器110，该附件可能包括排出联接器170且可能包括密封构件。
每个泵450、460包括潜水式电动马达，该潜水式电动马达被联接到适当的泵机构，例如，与泵150、160类似的具有转子和定子的螺杆泵或用于往复运动的活塞-缸组合件。在图4中，至少泵450或泵460的旋转速度可通过泵450、460的构造或通过马达控制器的构造来改变。渗透液泵450被构造成在过滤器110的上端处从已处理水端口144抽吸净化的渗透液流105，并将其相对于井孔轴线353竖直向上推动而穿过穿孔66并进入到存储区359中。浓缩流体泵460的吸入端口在过滤器110的下端处联接到浓缩流体出口146，并且被构造成从过滤器110抽吸浓缩流体流107，并将其相对于井孔轴线353竖直向下排出而穿过浓缩流体出口106并进入到排出区358中。
作为正排量泵，每个泵150、160具有规定的每循环排量体积特性。因此，泵450、460被构造成当二者各自以恒定速度运行时相对于彼此具有恒定的泵送比。然而，因为泵450、460是电驱动的且在运行期间针对可变、可独立控制的速度而构造，这两个泵的泵送比可由马达控制器调整。泵送比可以被动态地调整，或者，泵送比可设置为选定的值，从而针对可选的一段时间或可选的一组情形而保持恒定且稍后可进行调整。一些其它实施例使用仅针对恒定速度而构造的正排量泵450、460，从而产生固定的泵送比。当使用恒定或固定的泵送比时，渗透液流105的与浓缩流体流107的流率之比是稳定的。在一些实施中，泵450可以是与泵460不同类型或构造的泵。
采水系统350还包括在区356、359之间布置在套管60中的第二充填构件390、在区359上方布置在套管60中的第三充填构件395、以及从泵450、460穿过充填构件390、395而向上延伸到地表设备380的电缆375。第三充填构件395比第二充填构件390轴向更接近井眼352的上端。充填构件390、395密封第三组穿孔66且因此将存储区359密封而不与套管60的其它部分(包括与供应区356流体连通的第二组穿孔64)流体连通。开采管道70延伸穿过第二充填构件390，从而使其外表面被充填构件390密封。开采管道70终止于充填构件390与395之间，从而在管道70的上端处形成地下渗透液排出端口72而与第三组穿孔66和存储区359流体连通。或者，开采管道70可联接到充填构件390的下端并终止于充填构件390的下端处，并且充填构件390的上端形成地下渗透液排出端口72。对于任一个实施例，充填构件390在开采管道70与套管60或井孔52之间进行密封，从而局部地防止流体穿过开采管道70与套管60之间的环形空间轴向流动。开采管道70的下端71与渗透液排出端口之间的距离小于过滤组件400的选定深度。第三组穿孔66也可称为采水系统350的地下渗透液排出端口。渗透液排出端口72和穿孔66与脱盐组件400的渗透液出口104流体连通，并一起形成用于将处理水即渗透液流105输送到存储区359的路径。
第二充填构件390稳定或保持该开采管道70和脱盐组件400在套管60和井孔352内的位置。第三充填构件395密封套管60且因此密封井孔52，因而充填构件395被构造成防止构件395上方的套管60的部分与构件395下方的套管60的部分之间流体连通。充填构件395密封地接收电缆375，并且可稳定电缆375的位置。采水系统350的部件(例如充填构件390、395、套管60和脱盐组件400)中的任一个与充填构件190可通过本领域中已知的任何方式安装、紧固在井孔352中或从井孔352移除。
仍参照图4，地表设备380包括电联接到电源384的配电箱382。电源384可以是到电力线路的连接或任何类型的现场发电机，例如，包括柴油发电机、太阳能系统、天然气涡轮机或燃料电池。配电箱382可包括例如马达控制器模块、数据获取模块、操作分析模块、存储器模块、通信模块、诊断模块或其它模块以及各种功能性的设备。在各种实施例中，变频驱动器(VFD)可用作泵450的马达或泵460的马达的马达控制器。在一个实施例中，配电箱382包括用于与外部通信系统无线通信的天线386，外部通信系统例如包括计算机网络或移动电子装置。电缆375电联接配电箱382和泵450、460的驱动马达，以传输电力和数据。在各种实施例中，电缆375包括用于与各种传感器进行数据和电力通信的额外导体，其中传感器可联接到脱盐组件400的其它组件，例如是被构造成指示过滤器110何时积垢的压力传感器或本文所述的其它传感器中的任一个。
在采液系统350的运行期间，在静水压力或孔隙压力辅助的一些情形下，通过泵450、460的作用，来自供应区356的给水103穿过穿孔62而进入井孔套管60并被抽取到过滤器110中。给水103的第一部分穿过RO膜过滤器110的内壁，从而留下至少一些盐或其它成分且变成渗透液或已处理水流105，该渗透液或已处理水流105被引到泵450中并穿过地下渗透液排出出口72、66而输送到存储区359中。泵450的电力使用情况可由配电箱382中的操作模块监测，并且可用于估计渗透液流105到存储区359中的流量。基于存储区359的已知的或测量的地质特性，泵450或泵460的速度可被调制(即，被调整)，以实现适用于存储区359的流105的流率。泵450、460的此种控制可通过配电箱382中的模块来实现。在一些实施例中，可包括流量传感器和压力传感器，例如，以监测和支配渗透液流105到存储区359中的流量。
遵循离开过滤器110的第二路径，给水103的第二部分继续携带有从现已分离的渗透液流105剩余的盐或其它成分且变成浓缩流体流或渗余物流107。浓缩流体流107被抽取到下泵460中且穿过流体出口106排出，从而穿过穿孔64行进并进入到地层内的排出区358中。至少在一些情形下，渗余物流107的流动增大了井孔352周围的排出区358的孔隙压力，从而导致流体远离井孔352的净流动，并且增大开采流体369从开采区370到井孔362中且最终到开采井360的罐366中的流量。开采流体369的增大的流量即提高的油采收率效果。
采水系统50的脱盐组件400由通过电缆375供应的电能驱动。在简单实施例中，脱盐组件400不蓄意与地表设备80通信其它信息信号。单元400的一些其它实施例包括与地表设备80交换电力或数据信号的仪器或控制设备，如上文关于采水系统100所述的。
此处，将考虑根据本公开的采液系统或过滤组件的额外实施例和可能的运行条件。
再次参照图1，如果供应区56中的水或井孔52或套管60中的流体(例如，给水103)蔓延到组件100的渗透液出口104上方，那么，所得的静水压头可帮助驱动给水103穿过脱盐组件100，从而辅助产生渗透液流105。在一些实施例中或针对一些操作条件，供应区56与排出区58之间的流体压差可帮助驱动给水103穿过脱盐组件100，从而减少或消除马达82针对泵150、160的对能量的使用。举例来说，该压差可以是因为供应区56中的流体的孔隙压力所引起的。在图1中，区56、58之间的高度差由于静水压头而形成压差。此外，在正常操作期间，浓缩流体流107将具有比来自区56的给水103高的密度，并且在一些情形下，浓缩流体流107将具有比可占据排出区58的地下水高的密度，每一情形都进一步促使流107向下移动。在一些实施例中，浓缩流体泵160被构造成通过与井孔52流体连通的地层区56、58之间的压差来驱动，并且流体泵160因此可回收势能。当可用时，所回收的能量可例如驱动或帮助驱动渗透液泵150。类似地，图4的采液系统350的一些实施例或一些运行条件可由于供应区356与过滤器出口104之间或区356、358之间的压差而产生类似的益处。在一些实施例中，泵460被构造成通过井孔325中的压差来驱动，从而充当发电机以减少或消除对来自电力供应器384的能量的净使用，并且在一些情形下，泵460所回收的能量可驱动渗透液泵450。
在一些实施例中，齿轮箱被联接在互连轴180与泵150、160之间，并且该齿轮箱建立泵的差速比，或使一个泵在另一泵的相反方向上旋转。在两个泵(例如，泵150、160)被构造成在相反方向上旋转的实施例中，泵150、160的转子和定子对再次被选择为相对于彼此实现恒定的、固定的泵送比，如上所述。在这些实施例中，这两个泵的转子和定子对可以是右旋对或左旋对。
仍参照图1，一些实施例还可包括除RO过滤器110之外的另一类型的过滤器，以实现多级过滤。举例来说，能够移除固体颗粒的预处理过滤器可在RO过滤器110之前在流动路径中流体联接。为了实现另一期望过滤效果，一些其它实施例包括另一类型的过滤器作为过滤器110，而不包括RO过滤器。其它类型的过滤器或过滤技术包括例如微滤处理模块、纳滤处理模块、烛台式过滤器和简单纤维过滤器。这些类别中的一些的功能或定义可重叠。一些实施例包括被构造成产生包括较低的盐浓度或选定的盐浓度的软化或清洁的卤水产物，即具有较少污染的基于水的流体的过滤器。在钻探泥浆中使用软化的卤水产物在钻探穿过各种地层或至少穿过具有黏土的地层时是有利的。钻探泥浆中的淡水可导致黏土膨胀并抓住钻管或钻头，而至少在一些情形下，适当选择的软化的卤水产物不导致黏土膨胀。使用纳滤处理模块而不使用RO过滤器是可并入在采水系统50的过滤组件中以产生软化的卤水产物的过滤技术的实例。所得的过滤组件可具有类似于脱盐组件100的构造，不同之处在于将RO过滤器替换为纳滤处理模块。
取决于所选择的泵的类型，在一些实施例中，止回阀与开采管道70被串行地定位以防止在这两个泵不运行时、已处理水穿过脱盐组件100、400而回流。参照图2，在一些实施例中，脱盐组件100的互连轴180穿过过滤器110的端盖128且穿过旋转密封件178，从而被旋转密封件178密封，并且延伸到浓缩流体泵160的转子164，而不将单独的联接器轴176包括在排出联接器170中。
虽然本公开已主要描述从地层内的区获取的给水的净化，但在各种实施例中，可使用其它流体源。该工艺的其它潜在的进给流体或进给流包括例如地面水(即，位于地表上方的水)或来自工业工艺的工艺废水流。虽然本公开已主要将盐组份作为进给流中的污染物来描述，但可移除的其它潜在污染物包括各种有机物以及各种无机化合物。在各种实施例中，可移除的污染物的实例包括醇和糖。
在一些实施例中，该过滤组件(例如脱盐组件100)被定位在地面上方，并且被构造成接收工艺废水流，产生具有提高的纯度的水的渗透液流105，并将浓缩流体流泵送到处置井中。在一些实施例中，浓缩流体流可以是期望的产物，并且此产物可例如被进给到被构造成回收盐浆料或固体盐的工艺。
基于本文中的教导，可以组合一个所描述的实施例的一个或多个特征与另一所描述的实施例的一个或多个特征，以形成采液系统的又一实施例。举例来说，如图1针对采液系统50所示的，将清洁的流体流105回收到地面上方的位置可由具有脱盐组件400的实施例实施。作为另一实例，参照图4，虽然将采液系统350描述为具有脱盐组件400，而脱盐组件400具有由电缆375联接到地表设备380的电驱动泵450、460，但将水存储在地下储层359中或为附近的井362提供提高石油采收率的一些实施例包括联接到地面上方的马达82的轴驱动式脱盐组件100。一些实施例将水存储在地下储层359中，而不参与提高石油采收率。
参照图1和图4的特征，在一些实施例中，采液系统包括如图1所示的延伸轴75，该延伸轴75从渗透液泵150延伸到邻近地表设置的旋转动力源。该旋转动力源包括例如联接到延伸轴的马达82以及电联接到马达82的马达控制器。类似于图4，该采液系统还包括浓缩流体泵460，该浓缩流体泵460包括电联接到单独的马达控制器或第一马达控制器中的另一模块的潜水式电动马达。
在一些实施例中，泵150、160中的一个或两个并非正排量泵。在一些实施例中，泵450、460中的一个或两个并非正排量泵。举例来说，泵150、160、450、460可以是垂直涡轮泵，而不是正排量泵。当泵150、160并非正排量泵时，具有共用旋转速度的泵450、460之间的泵送比可基于井孔中和井孔周围各位置处的压力和流量状况而变化。例如，泵450、460之间的泵送比可由马达控制器动态地维持，该马达控制器联接到监测每个泵的排出的流量计。泵450、460之间的泵送比可以是恒定的，或可基于目标参数或操作条件来调整。在调整之后，可在一段时间内或无限期地维持新的恒定泵送比。对于任何实施例来说，可出于降低过滤器膜上的固体沉积、结垢的可能性的目的来调整泵送比，或如果认为较不可能出现此结垢，则可在相反方向上调整泵送比，以增大回收率。
如图2和图4所示，脱盐组件100、400不具有联接到浓缩流体出口106、146以支配浓缩流体流107的流率的压力控制装置，例如，背压调节器、可调整阀门或孔口，该浓缩流体流107的流率影响回收率，即，渗透液流105的流率与给水103的流率之比。实际上，浓缩流体泵160、460分别支配穿过浓缩流体出口106、146的浓缩流体流107的流率。因此，浓缩流体泵影响或调制过滤器110和脱盐组件100、400的回收率。更全面地说，浓缩流体泵160与渗透液泵150之间或浓缩流体泵460与渗透液泵450之间的泵送比至少部分调制或支配过滤器110的回收率。一些其它实施例包括压力控制装置，该压力控制装置流体被联接(即，联接而流体连通)到浓缩流体出口146、106以至少部分调制或支配回收率。
在一些实施例中，类似于采水系统350的采水系统被构造成选择性地将渗透液流105排出到存储区359中或选择性地将渗透液流105输送到另一位置，例如地表上方。此实施例可包括穿过第三充填构件395的开采管道70的延伸部，该管道70具有处于充填构件395、390之间的渗透液第一排出端口72(如同图4中)以及地表上方的渗透液第二排出端口72(如同图1中)。联接到管道70的阀门选择性地允许渗透液流105穿过第一排出端口72或穿过第二排出端口72，或允许渗透液流105的一部分穿过第一排出端口72和第二排出端口72中的每一个。
如图4中针对采水系统350所示，因此，也针对采水系统50的一些实施例所示，开采管道70在下端71与渗透液排出端口72之间的距离小于过滤组件100的选定深度，从而当所述系统在选定深度处安装在井孔中时，将管道渗透液排出端口72构造为处于地下。
虽然图1示出了位于比系统100的供应区56低的高度处的排出区58，但在一些其它实施方案或实施例中，排出区58可位于比供应区56高的高度处。在系统350的各种其它实施方案或实施例中，区356、358、359的相对高度可与图4所示的不同。
虽然已示出且描述示范性实施例，但本领域的技术人员可在不偏离本文的范围或教导的情况下对实施例进行修改。本文所述的实施例仅仅是示范性的，而不是限制性的。本文所述的系统、设备和过程的许多变化和修改是可能的，并且处于本公开的范围内。因此，保护范围不限于本文所述的实施例，而是仅由随附权利要求书限制，而权利要求书的范围应包括权利要求书的主题的所有等同物。在书面描述或附图内包括任何特定方法步骤或操作未必指示特定步骤或操作对于该方法来说是必要的。除非另有明确陈述，否则可按任何次序执行方法的描述或方法权利要求中所列出的步骤或操作，并且在一些实施方案中，可并行地而不是串行地执行方法步骤或操作中的两个或更多个。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于井下流体净化的采液系统，所述系统包括：
过滤组件，所述过滤组件被构造成布置在井孔内并具有：
过滤器，所述过滤器包括第一端、与所述第一端相反的第二端、流体入口、处于所述第一端处的渗透液出口、以及处于所述第二端处的浓缩流体出口；
第一泵，所述第一泵邻近所述过滤器的所述第一端并紧密联接到所述过滤器的所述第一端而与其流体连通，所述第一泵具有吸入端口和排出端口；
第二泵，所述第二泵邻近所述过滤器的所述第二端并紧密联接到所述过滤器的所述第二端而与其流体连通；以及
延伸轴，所述延伸轴从所述第一泵延伸到邻近地表设置的旋转动力源。
2.根据权利要求1所述的采液系统，其中，所述过滤器包括反渗透膜，并且
其中，所述过滤器的所述第一端包括所述渗透液出口，且所述过滤器的所述第二端包括所述浓缩流体出口。
3.根据权利要求1所述的采液系统，其中，所述第二泵包括被紧密联接到所述过滤器的所述浓缩流体出口而与其流体连通的吸入端口。
4.根据权利要求3所述的采液系统，其中，用于所述第一泵的所述旋转动力源包括第一马达，所述第一马达被联接到所述延伸轴并电联接到第一马达控制器；
其中，所述第二泵包括潜水式电动马达，所述潜水式电动马达被电联接到第二马达控制器。
5.根据权利要求1所述的采液系统，其中，所述第一泵包括具有第一转子和第一定子的螺杆泵；
其中，所述第二泵包括具有第二转子和第二定子的螺杆泵；
其中，所述第二转子由延伸穿过所述过滤器的互连轴联接到所述第一转子；并且
其中，所述第二转子和所述第二定子是所述第一转子和所述第一定子的镜像设计，从而将所述第一泵构造成在相对于所述井孔而言的第一方向上移动流体，并且将所述第二泵构造成在相对于所述井孔而言的第二方向上移动流体，所述第二方向与所述第一方向相反。
6.根据权利要求3所述的采液系统，其中，所述第一泵和所述第二泵被构造成具有恒定的泵送比。
7.根据权利要求6所述的采液系统，其中，所述系统还包括互连轴，所述互连轴延伸穿过所述过滤器并将所述第一泵的驱动轴联接到所述第二泵的驱动轴，从而将上述两个泵构造成以相同的旋转速度运行。
8.根据权利要求3所述的采液系统，其中，所述第一泵的所述吸入端口被紧密联接到所述过滤器的所述渗透液出口而与其流体连通。
9.根据权利要求8所述的采液系统，还包括：开采管道，所述开采管道具有第一端以及从所述第一端移位的管道渗透液排出端口；
其中，所述第一端被构造成联接到所述过滤组件的第一泵的所述排出端口而与其流体连通；
其中，所述第一端与所述管道渗透液排出端口之间的距离小于所述过滤组件的选定深度，从而将所述管道渗透液排出端口构造为处于地下。
10.根据权利要求3所述的采液系统，其中，所述第二泵被构造成由与所述井孔流体连通的两个或更多个地层区之间的流体压差驱动，以便从所述流体压差中回收能量。
11.一种用于减少流体中含有的溶解成分量的方法，所述方法包括：
将过滤组件设置在第一井孔中；其中，所述过滤组件包括：
膜过滤器；
第一泵，所述第一泵邻近所述过滤器的第一端且被紧密联接到处于所述过滤器的所述第一端处的所述过滤器的第一端口；以及
第二泵，所述第二泵邻近所述过滤器的第二端且被紧密联接到处于所述过滤器的所述第二端处的所述过滤器的浓缩流体出口；
使所述第一泵运行，以使流体从地层的流体供应区移动穿过所述过滤组件而去除不需要的成分，从而产生净化的渗透液流；
产生离开所述过滤组件的浓缩流体流；
使所述第二泵运行，以实现所述渗透液流的流率与所述浓缩流体流的流率之间的恒定比率；以及
将所述第一井孔内的所述浓缩流体流弃置在地层内的选定的排出区中。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
维持所述渗透液流的流率与所述浓缩流体流的流率之间的恒定比率。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将所述排出区选择为与第二井孔的烃类开采区流体连通的区。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将所述渗透液流的至少一部分通过用于输送所述第一井孔内的流体的路径而输送到地层中的选定的存储区，
其中，所述井孔延伸穿过所述选定的存储区。
15.一种使来自地下水源的水脱盐的采液系统，所述采液系统包括：
过滤组件，所述过滤组件被构造成安装在第一井孔内，所述过滤组件包括：
膜过滤器，所述膜过滤器包括第一端、与所述第一端相反的第二端、流体入口、处于所述第一端处的渗透液出口、以及处于所述第二端处的浓缩流体出口；
第一泵，所述第一泵具有排出端口和吸入端口，所述吸入端口邻近所述渗透液出口且被联接到所述渗透液出口而与其流体连通，其中，所述第一泵被构造成使流体在相对于所述井孔而言的第一方向上移动离开所述过滤器；以及
第二泵，所述第二泵具有邻近所述浓缩流体出口且被联接到所述浓缩流体出口而与其流体连通的吸入端口，其中，所述第二泵被构造成使流体在相对于所述井孔而言的第二方向上移动离开所述过滤器。
16.根据权利要求15所述的采液系统，其中，当所述过滤器被安装在所述第一井孔中时，所述过滤器的所述第一端被构造为上端，且所述过滤器的所述第二端被构造为下端；并且
其中，相对于所述井孔而言的所述第一方向是向上，且相对于所述井孔而言的所述第二方向是向下。
17.根据权利要求15所述的采液系统，其中，所述第一泵和所述第二泵是正排量泵，所述过滤组件还包括：
互连轴，所述互连轴延伸穿过所述过滤器并将上述两个泵联接在一起，从而将所述两个泵构造成以相同的旋转速度运行并实现恒定的泵送比。
18.根据权利要求15所述的采液系统，还包括：
马达，所述马达被联接到所述两个泵中的至少一个泵；以及
马达控制器，所述马达控制器被电联接到所述马达；
其中，所述马达控制器被构造成为所述第一泵和所述第二泵实现恒定的泵送比。
19.根据权利要求15所述的采液系统，还包括：
开采管道，所述开采管道具有第一端以及从所述第一端移位的管道渗透液排出端口；其中，所述第一端被构造成联接所述第一泵的所述排出端口而在二者之间实现流体连通；
第一充填构件，所述第一充填构件被联接到所述膜过滤器且具有与所述第二泵及所述过滤器的所述浓缩流体出口流体连通的流动通路；
第二充填构件，所述第二充填构件被构造成在所述开采管道与所述第一井孔之间进行密封；
第三充填构件，所述第三充填构件从所述第二充填构件移位且被构造成密封所述第一井孔；
其中，所述第二充填构件被布置在所述第一充填构件与所述第三充填构件之间；并且
其中，所述管道渗透液排出端口布置在所述第二充填构件与所述第三充填构件之间，从而将所述管道渗透液排出端口构造为处于地下。
20.根据权利要求15所述的采液系统，还包括：第一井孔，所述第一井孔具有井孔轴线，并且延伸到地层中的可渗透流体供应区中且延伸到地层中的从所述供应区轴向移位的可渗透流体排出区中；
开采管道，所述开采管道被联接成与所述第一泵的所述排出端口流体连通，并且朝向地表轴向延伸；以及
充填构件，所述充填构件被联接到所述膜过滤器且在所述流体供应区与所述流体排出区之间密封地布置在所述井孔中；
其中，所述过滤组件被布置在所述第一井孔内；
其中，所述过滤器的所述流体入口与所述流体供应区流体连通；
其中，所述过滤器的所述浓缩流体出口与所述流体排出区流体连通。
21.根据权利要求20所述的采液系统，其中，所述第一井孔还延伸到第三可渗透区中，所述第三可渗透区适于存储来自所述渗透液出口的流体；
其中，所述开采管道包括与所述第三可渗透区流体连通的管道渗透液排出端口。
22.根据权利要求20所述的采液系统，还包括：第二开采井孔，所述第二开采井孔延伸到地层内的烃类开采区；
其中，所述开采区与所述流体排出区流体连通。

Claims (22)

1.一种用于井下流体净化的采液系统，所述系统包括：
过滤组件，所述过滤组件被构造成布置在井孔内并具有：
过滤器，所述过滤器包括第一端、与所述第一端相反的第二端、流体入口、处于所述第一端处的渗透液出口、以及处于所述第二端处的浓缩流体出口；
第一泵，所述第一泵邻近所述过滤器的所述第一端并紧密联接到所述过滤器的所述第一端而与其流体连通，所述第一泵具有吸入端口和排出端口；
第二泵，所述第二泵邻近所述过滤器的所述第二端并紧密联接到所述过滤器的所述第二端而与其流体连通；以及
延伸轴，所述延伸轴从所述第一泵延伸到邻近地表设置的旋转动力源。
2.根据权利要求1所述的采液系统，其中，所述过滤器包括反渗透膜，并且
其中，所述过滤器的所述第一端包括所述渗透液出口，且所述过滤器的所述第二端包括所述浓缩流体出口。
3.根据权利要求1所述的采液系统，其中，所述第二泵包括被紧密联接到所述过滤器的所述浓缩流体出口而与其流体连通的吸入端口。
4.根据权利要求3所述的采液系统，其中，用于所述第一泵的所述旋转动力源包括第一马达，所述第一马达被联接到所述延伸轴并电联接到第一马达控制器；
其中，所述第二泵包括潜水式电动马达，所述潜水式电动马达被电联接到第二马达控制器。
5.根据权利要求1所述的采液系统，其中，所述第一泵包括具有第一转子和第一定子的螺杆泵；
其中，所述第二泵包括具有第二转子和第二定子的螺杆泵；
其中，所述第二转子由延伸穿过所述过滤器的互连轴联接到所述第一转子；并且
其中，所述第二转子和所述第二定子是所述第一转子和所述第一定子的镜像设计，从而将所述第一泵构造成在相对于所述井孔而言的第一方向上移动流体，并且将所述第二泵构造成在相对于所述井孔而言的第二方向上移动流体，所述第二方向与所述第一方向相反。
6.根据权利要求3所述的采液系统，其中，所述第一泵和所述第二泵被构造成具有恒定的泵送比。
7.根据权利要求6所述的采液系统，其中，所述系统还包括互连轴，所述互连轴延伸穿过所述过滤器并将所述第一泵的驱动轴联接到所述第二泵的驱动轴，从而将上述两个泵构造成以相同的旋转速度运行。
8.根据权利要求3所述的采液系统，其中，所述第一泵的所述吸入端口被紧密联接到所述过滤器的所述渗透液出口而与其流体连通。
9.根据权利要求8所述的采液系统，还包括：开采管道，所述开采管道具有第一端以及从所述第一端移位的管道渗透液排出端口；
其中，所述第一端被构造成联接到所述过滤组件的第一泵的所述排出端口而与其流体连通；
其中，所述第一端与所述管道渗透液排出端口之间的距离小于所述过滤组件的选定深度，从而将所述管道渗透液排出端口构造为处于地下。
10.根据权利要求3所述的采液系统，其中，所述第二泵被构造成由与所述井孔流体连通的两个或更多个地层区之间的流体压差驱动，以便从所述流体压差中回收能量。
11.一种用于减少流体中含有的溶解成分量的方法，所述方法包括：
将过滤组件设置在第一井孔中；其中，所述过滤组件包括：
膜过滤器；
第一泵，所述第一泵邻近所述过滤器的第一端且被紧密联接到处于所述过滤器的所述第一端处的所述过滤器的第一端口；以及
第二泵，所述第二泵邻近所述过滤器的第二端且被紧密联接到处于所述过滤器的所述第二端处的所述过滤器的浓缩流体出口；
使所述第一泵运行，以使流体从地层的流体供应区移动穿过所述过滤组件而去除不需要的成分，从而产生净化的渗透液流；
产生离开所述过滤组件的浓缩流体流；
使所述第二泵运行，以实现所述渗透液流的流率与所述浓缩流体流的流率之间的恒定比率；以及
将所述第一井孔内的所述浓缩流体流弃置在地层内的选定的排出区中。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
维持所述渗透液流的流率与所述浓缩流体流的流率之间的恒定比率。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将所述排出区选择为与第二井孔的烃类开采区流体连通的区。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括：
将所述渗透液流的至少一部分通过用于输送所述第一井孔内的流体的路径而输送到地层中的选定的存储区，
其中，所述井孔延伸穿过所述选定的存储区。
15.一种使来自地下水源的水脱盐的采液系统，所述采液系统包括：
过滤组件，所述过滤组件被构造成安装在第一井孔内，所述过滤组件包括：
膜过滤器，所述膜过滤器包括第一端、与所述第一端相反的第二端、流体入口、处于所述第一端处的渗透液出口、以及处于所述第二端处的浓缩流体出口；
第一泵，所述第一泵具有排出端口和吸入端口，所述吸入端口邻近所述渗透液出口且被联接到所述渗透液出口而与其流体连通，其中，所述第一泵被构造成使流体在相对于所述井孔而言的第一方向上移动离开所述过滤器；以及
第二泵，所述第二泵具有邻近所述浓缩流体出口且被联接到所述浓缩流体出口而与其流体连通的吸入端口，其中，所述第二泵被构造成使流体在相对于所述井孔而言的第二方向上移动离开所述过滤器。
16.根据权利要求15所述的采液系统，其中，当所述过滤器被安装在所述第一井孔中时，所述过滤器的所述第一端被构造为上端，且所述过滤器的所述第二端被构造为下端；并且
其中，相对于所述井孔而言的所述第一方向是向上，且相对于所述井孔而言的所述第二方向是向下。
17.根据权利要求15所述的采液系统，其中，所述第一泵和所述第二泵是正排量泵，所述过滤组件还包括：
互连轴，所述互连轴延伸穿过所述过滤器并将上述两个泵联接在一起，从而将所述两个泵构造成以相同的旋转速度运行并实现恒定的泵送比。
18.根据权利要求15所述的采液系统，还包括：
马达，所述马达被联接到所述两个泵中的至少一个泵；以及
马达控制器，所述马达控制器被电联接到所述马达；
其中，所述马达控制器被构造成为所述第一泵和所述第二泵实现恒定的泵送比。
19.根据权利要求15所述的采液系统，还包括：
开采管道，所述开采管道具有第一端以及从所述第一端移位的管道渗透液排出端口；其中，所述第一端被构造成联接所述第一泵的所述排出端口而在二者之间实现流体连通；
第一充填构件，所述第一充填构件被联接到所述膜过滤器且具有与所述第二泵及所述过滤器的所述浓缩流体出口流体连通的流动通路；
第二充填构件，所述第二充填构件被构造成在所述开采管道与所述第一井孔之间进行密封；
第三充填构件，所述第三充填构件从所述第二充填构件移位且被构造成密封所述第一井孔；
其中，所述第二充填构件被布置在所述第一充填构件与所述第三充填构件之间；并且
其中，所述管道渗透液排出端口布置在所述第二充填构件与所述第三充填构件之间，从而将所述管道渗透液排出端口构造为处于地下。
20.根据权利要求15所述的采液系统，还包括：第一井孔，所述第一井孔具有井孔轴线，并且延伸到地层中的可渗透流体供应区中且延伸到地层中的从所述供应区轴向移位的可渗透流体排出区中；
开采管道，所述开采管道被联接成与所述第一泵的所述排出端口流体连通，并且朝向地表轴向延伸；以及
充填构件，所述充填构件被联接到所述膜过滤器且在所述流体供应区与所述流体排出区之间密封地布置在所述井孔中；
其中，所述过滤组件被布置在所述第一井孔内；
其中，所述过滤器的所述流体入口与所述流体供应区流体连通；
其中，所述过滤器的所述浓缩流体出口与所述流体排出区流体连通。
21.根据权利要求20所述的采液系统，其中，所述第一井孔还延伸到第三可渗透区中，所述第三可渗透区适于存储来自所述渗透液出口的流体；
其中，所述开采管道包括与所述第三可渗透区流体连通的管道渗透液排出端口。
22.根据权利要求20所述的采液系统，还包括：第二开采井孔，所述第二开采井孔延伸到地层内的烃类开采区；
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