CN111094696A - 电潜泵配置 - Google Patents

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肖瑾江
齐迪瑞姆·伊诺克·伊吉姆
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Abstract

描述了一种无壳体的井筒泵组件。所述泵组件包括轴向首尾相连的多个泵级，以用于在沿井身向上的方向泵送井液。每个泵级包括旋转叶轮和固定扩压器，所述旋转叶轮旋转以提供动能，以使流体流动通过井筒泵组件，所述旋转叶轮定位于所述固定扩压器中。固定扩压器将从旋转叶轮接收到的动能转换为压头，以使流体流动通过井筒泵组件。固定扩压器包括沿井身向上螺纹端和沿井身向下螺纹端，所述沿井身向上螺纹端和所述沿井身向下螺纹端分别与沿井身向上定位的另一个泵级和沿井身向下定位的另一个泵级螺纹联接。沿井身向上螺纹端的螺纹和沿井身向下螺纹端的螺纹沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。

Description

电潜泵配置
优先权要求
本申请要求于2017年9月18日提交的美国专利申请No.15/707,367的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本说明书涉及用于油田应用的电潜泵(ESP)。
背景技术
一些油气井包含足够的压力以使碳氢化合物在没有增产措施的情况下上升到地面。然而，在其它井中，储层的自然驱动能量不足以将碳氢化合物推到地面。因此，这些井需要人工升举以增加来自井的碳氢化合物的流动。即使在最初拥有足够压力以使碳氢化合物流到地面的井中，压力也会随着时间过去而耗尽，并可能需要人工升举。因此，通常在大多数井的开采寿命期间的某些点处使用人工升举。可以通过使用定位于井内的机械装置来进行人工升举。电潜泵(ESP)是一种用于从井筒中升举大量流体的人工升举方法的示例。
发明内容
本说明书描述了与使用没有壳体的电潜泵(ESP)泵送井液有关的技术。在此描述的主题的某些方面可以被实施为无壳体的井筒泵组件。所述泵组件包括轴向首尾相连的多个泵级，以用于在沿井身向上的方向泵送井液。每个泵级包括旋转叶轮和固定扩压器，所述旋转叶轮旋转以提供动能，以使流体流动通过井筒泵组件，所述旋转叶轮定位于所述固定扩压器中。固定扩压器将从旋转叶轮接收到的动能转换为压头，以使流体流动通过井筒泵组件。固定扩压器包括沿井身向上螺纹端和沿井身向下螺纹端，所述沿井身向上螺纹端和所述沿井身向下螺纹端分别与沿井身向上定位的另一个泵级和沿井身向下定位的另一个泵级螺纹联接。沿井身向上螺纹端的螺纹和沿井身向下螺纹端的螺纹沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。
这以及其它方面可以包括以下特征中的一个或多个。
沿井身向上螺纹端的螺纹可以形成在扩压器的内表面上，并且沿井身向下螺纹端的螺纹可以形成在扩压器的外表面上。
沿井身向上螺纹端的螺纹可以形成在扩压器的外表面上，并且沿井身向下螺纹端的螺纹可以形成在扩压器的内表面上。
泵组件可以包括：第一密封件，所述第一密封件定位于沿井身向上定位的另一个泵级的沿井身向上螺纹端与沿井身向下螺纹端之间；以及第二密封件，所述第二密封件定位于沿井身向下定位的另一个泵级的沿井身向上螺纹端与沿井身向下螺纹端之间。
泵组件可以包括泵座，所述泵座包括螺纹端，所述螺纹端螺纹联接至沿井身向下最下方泵级的沿井身向下螺纹端。泵座的螺纹端的螺纹和沿井身向下最下方泵级的沿井身向下螺纹端的螺纹可以沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。泵组件可以包括定位于泵座的螺纹端与沿井身向下最下方泵级的沿井身向下螺纹端之间的密封件。
沿井身向下最下方泵级可以包括扩压器间隔件，所述扩压器间隔件包括螺纹端，所述螺纹端螺纹联接到泵座的螺纹端和沿井身向下最下方泵级的沿井身向下螺纹端。扩压器间隔件的螺纹可以沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。
泵组件可以包括泵头，所述泵头包括螺纹端，所述螺纹端螺纹联接到沿井身向上最上方泵级的沿井身向上螺纹端。泵头的螺纹端的螺纹和沿井身向上最上方泵级的沿井身向上螺纹端的螺纹可以沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。泵组件可以包括定位于泵头的螺纹端与沿井身向上最上方泵级的沿井身向上螺纹端之间的密封件。
多个泵级可以轴向首尾相连地螺纹连接，且没有外壳体。
在此描述的主题的某些方面可以被实施为无壳体的井筒泵组件。泵组件包括泵座和泵级，所述泵座包括螺纹端。泵级包括旋转叶轮和固定扩压器，所述旋转叶轮旋转以提供动能，以使流体在沿井身向上的方向上通过泵级和泵座流动通过井筒，旋转叶轮定位于固定扩压器中。扩压器将从旋转叶轮接收到的动能转换成压头，以使流体流动通过泵级。扩压器包括沿井身向下螺纹端，该沿井身向下螺纹端通过螺纹联接件与泵座的螺纹端连接。扩压器的螺纹端的螺纹和泵座的螺纹端的螺纹沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。
这以及其它方面可以包括以下特征中的一个或多个。
泵组件可以包括定位在扩压器与泵座之间的扩压器间隔件。扩压器间隔件可以包括通过相应的螺纹联接件与泵座的螺纹端和扩压器的沿井身向下螺纹端连接的螺纹端。扩压器间隔件的螺纹端的螺纹、泵座的螺纹端的螺纹和扩压器的螺纹端的螺纹沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。
扩压器间隔件的螺纹端中的一个螺纹端与泵座的螺纹端之间的螺纹联接件可以包括密封件，所述密封件用于阻止流动通过泵座和泵级的流体泄漏到泵级外部。
扩压器间隔件的螺纹端中的另一个螺纹端与扩压器的沿井身向下螺纹端之间的螺纹联接件可以包括密封件，所述密封件用于阻止流动通过泵座和泵级的流体泄漏到泵级外部。
泵级可以是第一泵。叶轮可以是第一叶轮。扩压器可以是第一扩压器。螺纹联接件可以是第一螺纹联接件。泵组件可以包括在第一泵级的沿井身向上方的第二泵级。第二泵级可以包括第二旋转叶轮和第二固定扩压器，所述第二旋转叶轮旋转以提供动能，以使从第一泵级接收到的流体在沿井身向上的方向流动通过第二泵级，第二旋转叶轮固定于第二固定扩压器中。第二扩压器可以将从第二叶轮接收到的动能转换成压头，以使流体流动通过第二泵级。第二扩压器可以包括通过第二螺纹联接件与第一扩压器的沿井身向上螺纹端连接的沿井身向下螺纹端。第一扩压器的螺纹端的螺纹和第二扩压器的螺纹端的螺纹沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。
泵组件可以包括泵头，所述泵头包括螺纹端。第二扩压器的沿井身向上螺纹端可以通过第三螺纹联接件与泵头的螺纹端连接。第二扩压器的螺纹端的螺纹和泵头的螺纹端的螺纹沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。
第二扩压器的沿井身向上端与泵头的螺纹端之间的螺纹联接件可以包括密封件，所述密封件用于阻止流动通过泵头和第二泵级的流体泄漏到第二泵级外部。
本说明书中描述的主题的一种或多种实施方式的细节在附图和说明书中被阐明。根据说明书、附图和权利要求书，本主题的其它特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据一种实施方式的电潜泵(ESP)的图；
图2A和图2B是图1的ESP的扩压器之间的螺纹联接的示例的视图；
图3A和图3B是图1的ESP的组装部件的示例的视图；
图4A和图4B是图1的ESP的组装部件的示例的视图；以及
图5是图1的ESP在井筒内的示例的图。
在各个附图中，相同的参考数字和标记指示相同的元件。
具体实施方式
某些电潜泵(ESP)每天可以从井筒泵送约150至150,000桶(bpd)的井液。ESP系统可以包括离心泵、保护器、动力传输电缆、电动机和地面控制装置。该泵可以用于将流体从一个位置输送到另一位置。电动机可以提供机械动力来驱动泵，而动力传输电缆可以从地面向电动机提供电力。保护器可以吸收来自泵的推力载荷，将动力从电动机传递到泵，均衡压力，随着温度的波动提供和接收额外的电动机油，以及防止井液进入电动机。泵可以包括多级叶轮和扩压器。旋转的叶轮可以向流体添加动能，而固定的扩压器可以将来自叶轮的流体的动能转换为压头(或压力)。泵级可以串联堆叠以形成多级系统。在多级系统中，每一级中生成的压头是累加的。例如，由多级系统形成的总压头可以从第一级到最后一级线性增加。在传统的ESP中，泵级可以被容纳在壳体内。
根据离心泵的相似定律，在恒定的轴转速下，由泵提供的压头(即压力)的增加与叶轮直径的平方成比例。因此，如果叶轮直径增加，则泵(以相同速度旋转)可以为正在加压的流体提供更大的压头。如果移除ESP的壳体，则可以在保持ESP的壁的厚度的同时增加ESP的外径，并且由于ESP内的空间的增加，可以增加叶轮的尺寸。尽管没有外壳体，但是本说明书中描述的技术仍可以保持ESP的结构完整性和密封能力。扩压器可以具有螺纹端，该螺纹端在与叶轮的旋转相反的方向上拧紧，以减轻松脱的可能性并提高泵的组装完整性。基于该组件，压缩管可能不是必需的，这是因为来自螺纹连接的扭矩可以提供用于防止扩压器在泵运行期间旋转的阻力。可以将静态密封件(例如O形圈)插入扩压器之间的凹槽内，以增加密封能力。
井下ESP在径向空间受限的环境中运行，并且需要增加叶轮直径以增加提供给要被开采到地面的井液的升举。在另一方面中，通常期望保持ESP长度较短以减轻泵上的弯曲应力，特别是在存在严重的狗腿的情况下。作为另一示例，对于通过润滑器安装的双联泵，也希望具有短的泵长度，其中所述润滑器可以具有固定的长度和高度。可以实施本说明书中描述的主题的特定实施方式，以便实现以下优点中的一个或多个。该泵无壳体，并且可以使用较大的叶轮来生成更大的升举。与提供相同升举的传统泵相比，该泵的长度可以更短。弯曲应力的减轻可以减少泵级之间的潜在摩擦，并且可以防止热量生成和动力使用的不期望的增加。因此，ESP的运行寿命可以延长，并且可靠性可以得到提高，从而降低了现场运行成本和推迟开采的可能性。
图1示出了无壳体式井筒泵组件100的示例。泵组件100可以包括泵头101(不要与液压压头混淆，液压压头与差压有关)、泵座103、泵轴151、止端轴承153、上环155、压缩螺母157、下环165、底部轴承167和多个泵级，例如，轴向首尾相连的三个泵级(180A、180B、180C)，该泵级可以沿井身向上的方向泵送井液。泵级(180A、180B、180C)可以包括用于旋转以提供动能而使流体流动通过组件100的旋转叶轮(161A、161B、161C)、和固定扩压器(105A、105B、105C)，叶轮(161A、161B、161C)定位在该固定扩压器中。在某些实施方式中，泵组件100可以包括扩压器间隔件107，扩压器间隔件107可以定位于扩压器(例如，泵级180A的105A)与泵座103之间。扩压器间隔件107可以包括螺纹联接到泵座103的螺纹端141A和扩压器的沿井身向下螺纹端(例如，泵级180A的沿井身最下方的扩压器105A的螺纹端131B)的螺纹端(131A、141B)，。作为与图1中所示的泵组件100不同的另一个示例，泵座103可以包括螺纹端141A，该螺纹端141A螺纹联接至沿井身向下最下方的泵级的沿井身向下螺纹端(例如，泵级180A的螺纹端131B)。泵组件100可以包括除了作为泵级(180A、180B、180C)的部件的扩压器之外的额外的扩压器，例如扩压器105D。在某些实施方式中，泵组件100可以包括适配器109，该适配器109可以定位在泵头101与扩压器(例如扩压器105D)之间。作为与图1中所示的泵组件100不同的另一个示例，泵头101可以包括螺纹端131G，该螺纹端131G螺纹联接至沿井身向上最上方的泵级的沿井身向上螺纹端。泵组件100可以包括额外的部件，例如扩压器内部件或轴承，但未在图1中示出。
泵组件100的部件可以被分为内部部件或外部部件。泵组件100的外部部件包括与组件100的外表面111共享一表面并且可以与泵组件100外部的流体(即，不进入泵组件100并被泵组件100加压的流体)接触的部件。泵组件100的外部部件可以包括例如泵头101、泵座103、扩压器间隔件107、适配器109以及扩压器105A、105B、105C、105D。泵组件100的外部部件可以具有沿井身向上螺纹端，例如，扩压器间隔件107A的沿井身向上螺纹端131A；扩压器105A的沿井身向上螺纹端131B；扩压器105B的沿井身向上螺纹端131C；扩压器105C的沿井身向上螺纹端131D；扩压器105D的沿井身向上螺纹端131E；适配器109的沿井身向上螺纹端131F；以及泵头101的沿井身向上螺纹端131G。泵组件100的外部部件可以具有沿井身向下螺纹端，例如泵座103的沿井身向下螺纹端141A；扩散间隔件107的沿井身向下螺纹端141B；扩压器105A的沿井身向下螺纹端141C；扩压器105B的沿井身向下螺纹端141D；扩压器105C的沿井身向下螺纹端141E；扩压器105D的沿井身向下螺纹端141F；以及适配器109的沿井身向下螺纹端141G。泵组件100可以包括在外部部件之间的密封件，例如，在泵座103与扩压器间隔件107之间的密封件121A；在扩压器间隔件107与扩压器105A之间的密封件121B；在扩压器105A与105B之间的密封件121C；在扩压器105B和105C之间的密封件121D；在扩压器105C和105D之间的密封件121E；在扩压器105D与适配器109之间的密封件121F；在以及适配器109与泵头101之间的密封件121G。
泵组件100的内部部件包括定位于外部部件内并且可以与进入泵组件100并被泵组件100加压的流体相互作用的部件。泵组件100的内部部件可以包括例如泵轴151、止端轴承153、上环155、压缩螺母157、下环165、底部轴承167和叶轮161A、161B、161C。在某些实施方式中，外部部件的一部分还可以与进入泵组件100并被泵组件100加压的流体相互作用，例如，扩压器(105A、105B、105C、105D)的内表面。
泵组件100的叶轮(161A、161B、161C)可以机械地联接到泵轴151。泵轴151可以连接到电动机并通过电动机旋转(参见图5)，从而引起叶轮(161A、161B、161C)旋转。扩压器(105A、105B、105C)可以将从相应的旋转叶轮(161A、161B、161C)接收的动能转换为压头(即液压压头)，以使流体流动通过泵级(180A、180B、180C)和组件100。换而言之，泵级(180A、180B、180C)的旋转叶轮(161A、161B、161C)可以旋转以提供动能，从而使流体沿井身向上的方向穿过泵级(180A、180B、180C)和泵座103流动通过井筒。泵组件100可以包括在每个叶轮(161A、161B、161C)的沿井身向上端的叶轮间隔件(163A、163B、163C)。压缩螺母157可以将沿井身向上最后一个叶轮间隔件(例如163C)连接到泵轴151。上环155和下环165(也称为两件式环或开口环)可以将组件100的旋转部件连接到泵轴151以传递动力和轴向推力。止端轴承153和底部轴承167将轴151的相对运动限制为仅期望的运动，例如，围绕轴151的轴线的自由旋转。
在初始组装之后，叶轮(例如161A、161B、161C)与叶轮间隔件(例如163A、163B、163C)之间可能存在间隙。叶轮(161A、161B、161C)和叶轮间隔件(163A、163B、163C)可以在底部由下环165支撑，下环165可以锁定到泵轴151上。压缩螺母157可以牢固地保持组装好的叶轮和叶轮间隔件轴向抵靠下环165，从而减小或消除初始间隙。两件式环(155、165)可以确保组装好的叶轮(161A、161B、161C)、叶轮间隔件(163A、163B、163C)和压缩螺母(157)被锁定到泵轴151上，并且可以防止沿轴151的轴向运动。换句话说，两件式环(155、165)可以防止组装好的部件沿泵轴151滑动。防止部件沿泵轴151的轴向运动可以确保任何轴向推力通过泵轴151传递。额外的摩擦可能会导致热量生成，并甚至可能会导致潜在的泵故障。防止部件沿着泵轴151的轴向运动还可以防止旋转部件之间潜在的摩擦接触(轴向)。
泵组件100的外表面111在泵组件100的整个轴向长度上可以具有变化的直径，但是泵级(180A、180B、180C)的扩压器(105A、105B、105C)的整个外表面111可以是一致的。在本说明书中，“基本上或大致”是指与所提到的值的偏差、余量或变化在用于制造零件的任何机械的公差极限内。因为泵组件100是无壳体的，所以与具有壳体的常规泵组件相比，外表面111可以具有更大的直径。在没有壳体并且保持泵级(180A、180B、180C)的扩压器(105A、105B、105C)的厚度的情况下，每个泵级(180A、180B、180C)的叶轮(161A、161B、161C)的叶端可占用的增量空间在一些示例中可以增加大致0.5英寸。叶轮直径的增加可以导致形成更高的压头(即，ESP的入口与出口之间的压差的增加)。在一个示例中，每个泵级(180A、180B、180C)的外径与每个泵级(180A、180B、180C)的叶轮(161A、161B、161C)的叶端直径之间的差可以是在0.2英寸与0.4英寸之间。与包括具有相似外径的壳体的泵组件相比，此处所描述的无壳体泵所产生的压头可以增加约23％，这可归于叶轮直径可能增加了约0.5英寸。在另一个示例中，每个泵级(180A、180B、180C)的外径与每个泵级(180A、180B、180C)的叶轮(161A、161B、161C)的叶端的直径之间的差可以在0.1英寸与0.2英寸之间。与包括具有类似外径的壳体的泵组件相比，产生的压头可以增加约32％，这可归于叶轮直径可能增加了约0.5英寸。
螺纹端可以通过螺纹联接件彼此连接。螺纹端的螺纹可以沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。例如，响应于叶轮161A旋转以提供动能而使流体流动通过泵级180A，扩压器间隔件107与泵座103之间的螺纹联接件可以防止部件(107和103)拆开，这是因为螺纹联接件的螺纹沿与叶轮161A的旋转相反的方向形成。类似地，响应于叶轮161A旋转以提供动能而使流体流动通过泵级180A，扩压器间隔件107与扩压器105A之间的螺纹联接件可以防止部件(107和105A)拆开。
在一些实施方式中(与图1中所示的示例相反)，扩压器的沿井身向上螺纹端的螺纹形成在扩压器的外表面上，并且扩压器的沿井身向下螺纹端的螺纹形成在扩压器的内表面上。泵组件100的带有螺纹的各种部件可以具有形成在部件的内表面或外表面上的螺纹。例如，如图1中所示，泵座103可以具有形成在其外表面上的螺纹，这意味着间隔件107具有形成在其内表面上的螺纹。可选地(未示出)，泵座103可以具有形成在其内表面上的螺纹，这意味着间隔件107具有形成在其外表面上的螺纹。螺纹形式(即，螺纹的横截面形状)可以是任何形状，例如方形、三角形或梯形。例如，螺纹可以是具有三角形形状的V形螺纹或锯齿螺纹。螺纹的其它特性(例如螺纹角度、长径和短径以及螺距)可以取决于所用螺纹的类型和泵组件100的整体尺寸。
可以沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成沿井身向上螺纹端和沿井身向下螺纹端的螺纹。例如，扩压器105B的沿井身向上螺纹端131D的螺纹和沿井身向下螺纹端131C的螺纹沿与叶轮161B的旋转方向相反的方向形成。常规ESP通常包括与泵头和泵座螺纹联接的壳体，并且常规EPS通常不具有将扩压器联接在一起的螺纹端。泵组件100不包括壳体。在某些实施方式中，扩压器间隔件107包括通过相应的螺纹联接件而与泵座103的螺纹端141A和扩压器105A的沿井身向下螺纹端131B连接的螺纹端(131A、141B)。螺纹端(131A、131B、141B)的螺纹可以沿与叶轮161A旋转以提供动能而使流体流动通过泵级180A的方向相反的方向形成。在某些实施方式中(图中未示出，但是使用相似的元件)，仅存在两个泵级，例如，泵级180A和180B。在具有两个泵级的情况下，泵头101可以包括螺纹端131G，并且扩压器105B的沿井身向上螺纹端141D可以通过螺纹联接件与泵头101的螺纹端131G连接。螺纹端(131G和141D)的螺纹可以沿与叶轮161B旋转以提供动能而使流体流动通过泵级180B的方向相反的方向形成。在某些实施方式中，存在三个泵级(180A、180B、180C)，并且在泵头101与沿井身向上最上方泵级(180C)之间定位有适配器109。泵组件100可以可选地包括在适配器109和沿井身向上最上方泵级(180C)之间的额外的扩压器105D(该扩压器不直接与泵级相关联)。泵头101、适配器109和扩压器105D可以包括螺纹端并且可以彼此螺纹联接。可以在与叶轮(例如161A、161B、161C)旋转以提供动能而使流体流动通过泵组件100的相反方向上形成泵组件100的部件的螺纹端的螺纹。
该构造(即，拧紧与叶轮的旋转方向相反的部件之间的螺纹)可以提高泵组件100的组装完整性和密封能力。换句话说，在没有外壳体的情况下，泵组件100的泵级可以轴向首尾相连地螺纹连接。在沿井身向下最下方泵级180A螺纹联接至泵座103的情况下，泵座103的螺纹端141A和沿井身向下最下方泵级180A的沿井身向下螺纹端131B的螺纹可以沿与叶轮(例如161A)的旋转方向相反的方向形成。在沿井身向上最上方泵级180C螺纹联接至泵头101的情况下，泵头101的螺纹端131G和沿井身向上最上方泵级180C的沿井身向上螺纹端141E的螺纹沿与叶轮(例如161C)的旋转方向相反的方向形成。仍然参考图1，在泵组件100包括适配器109的情况下，其中所述适配器位于泵头101与沿井身向上最上方扩压器105D之间内并且螺纹联接至泵头101和沿井身向上最上方扩压器105D，适配器109的螺纹端(131F、141G)的螺纹可以沿与叶轮(例如161C)的旋转方向相反的方向形成。在沿井身向下最下方泵级180A螺纹联接至扩压器间隔件107的情况下，扩压器间隔件107的螺纹端(131A、141B)的螺纹可以沿与叶轮(例如161A)的旋转方向相反的方向形成。
图2A和图2B示出了图1中所示的泵组件100的不同视图，并且示出了扩压器105B与扩压器105C之间的螺纹联接件。在组装过程中，这些部件在与叶轮旋转相反的方向上机械地螺纹连接在一起。通过以这种方式组装泵组件100，可以在部件之间提供接触力。使螺纹拧紧方向与正常的叶轮旋转相反还可以由于减轻了在泵运行过程中松脱或旋转扩压器效应的风险而提供额外的操作完整性。换句话说，螺纹拧紧和叶轮旋转的相反方向可以确保在泵运行期间部件保持锁定在一起。
每个固定扩压器可以包括沿井身向上螺纹端，所述沿井身向上螺纹端用于与沿井身向上定位的另一泵级或间隔件螺纹联接。例如，扩压器105B的沿井身向上螺纹端141D可以将(泵级180C的)扩压器105C联接到(泵级180B的)扩压器105B。每个固定扩压器还可以包括沿井身向下螺纹端，所述沿井身向下螺纹端用于与沿井身向下定位的另一泵级或间隔件螺纹联接。例如，扩压器105C的沿井身向下螺纹端131D可以将(泵级180B)的扩压器105B联接到(泵级180C的)扩压器105C。在某些实施方式中，扩压器的沿井身向上螺纹端的螺纹形成在扩压器的内表面上(例如，扩压器105B的螺纹端141D)，并且扩压器的沿井身向下螺纹端的螺纹形成在扩压器的外表面上(例如，扩压器105C的螺纹端131D)。
参照图3A、图3B、图4A和图4B，泵组件100的各种部件可以包括凹槽，在凹槽上可以安装密封件。泵组件100可以包括在泵级之间的诸如O形环或其它密封件的密封件，以提高密封能力。第一密封件可以定位在泵级的沿井身向上螺纹端与沿井身向上定位的另一泵级的沿井身向下螺纹端之间。例如，再次参考图2A和图2B，密封件121D定位于泵级180B的沿井身向上螺纹端141D与泵级180C的沿井身向下螺纹端131D之间。第二密封件可以定位在泵级的沿井身向下螺纹端与沿井身向下定位的另一泵级的沿井身向上螺纹端之间。例如，密封件121C定位于泵级180B的沿井身向下螺纹端131C与泵级180A的沿井身向上螺纹端141C之间。泵组件100也可以包括在其它部件之间的诸如O形环的密封件。部件的螺纹端(例如103的141A)可以包括一个或多个凹槽，并且这些凹槽可以相对于螺纹(图3A和3B)沿井身向上定位，相对于螺纹(图4A和4B)沿井身向下定位或两者(如果一个螺纹端上有多个凹槽)。一方面，具有用于单个螺纹联接件的多个密封件可以提高密封可靠性。另一方面，存在多个密封件可以增加在组装过程中的摩擦力(即摩擦)的概率。作为一个示例，螺纹联接在一起的部件中的一个可以包括在内表面上用于将要安装在所述部件之间的密封件(例如，如图3A和图3B中所示的位于131B和141B之间的121B)的凹槽。可选地，螺纹联接在一起的部件中的一个可以包括在外表面上用于将要安装在所述部件之间的密封件(未示出)的凹槽。在某些实施方式中，首先将密封件(例如，O形环)安装到凹槽中，然后可以将两个部件(例如，两个扩压器)螺纹联接。
返回参考图1，例如，扩压器间隔件107的螺纹端(131A)中的一个与泵座103的螺纹端141A之间的螺纹联接件可以包括密封件，例如密封件121A，该密封件可以阻挡流动通过泵座103和泵级180A的流体泄漏到泵级180A的外部。类似地，扩压器间隔件107的螺纹端(141B)中的另一个与扩压器105A的沿井身向下螺纹端131B之间的螺纹联接件可以包括密封件，例如密封件121B，该密封件可以阻止流动通过泵座103和泵级180A的流体泄漏到泵级180A的外部。作为另一示例(在图中未示出，但是使用类似的元件)，在泵组件100仅具有两个泵级(例如泵级180A和180B)的情况下，扩压器105B的沿井身向上端141D以及泵头101的螺纹端131G之间的螺纹联接件可以包括密封件，例如密封件121G，该密封件可以阻止流动通过泵头和泵级180B的流体泄漏到第二泵级180B的外部。返回参考图1，在泵组件100包括位于泵头101与沿井身向上最上方扩压器105D之间并且螺纹联接到泵头101和沿井身向上最上方扩压器105D的适配器109的情况下，适配器109的沿井身向上螺纹端141G与泵头101的沿井身向下螺纹端131G之间的螺纹联接件可以包括密封件，例如密封件121G，该密封件可以阻止流动通过泵组件100的流体泄漏到泵组件100的外部。
图5示出了井筒内的开采系统500的示例。开采系统500可以包括外壳502、电动机503、保护器504、泵入口505、封隔器506、开采管道507和泵组件，所述泵组件例如是图1中所示的无壳体泵组件100。开采系统500的各个部件可以具有基本相同的外径，并且具有如前所述的变化。在某些实施方式中，开采系统500的部件可以具有不同的直径，但是所有部件可以被设计成处理井液501的期望流量。在本说明书中描述的特定示例中，泵组件100沿井身向上方向(即朝向井筒的地面)升举井液501。如图5中所示，电动机503可以相对于泵组件100定位在井下。井筒开采系统的部件的顺序可以变化，但是进气口505位于泵组件100的沿井身井下端，并且保护器504通常邻近电动机503定位。例如，保护器504可以定位在泵组件100和电动机503之间，并且可以吸收来自泵组件100的轴向载荷的对井液501进行加压的一部分。
封隔器506可以相对于泵组件100定位在沿井身向上端，并且可以将井筒的相对于泵组件100的位于沿井身向下端的一部分与井筒的相对于泵组件100位于沿井身向上端的其余部分流体地隔离。例如，封隔器506可以被定位成隔离储层，使得来自储层的任何流体在进入开采管道507并进一步沿井身向上行进之前首先流动通过泵组件100。泵入口505可以包括筛网，所述筛网用于在流体进入泵组件100之前过滤碎屑。电动机503可以是中心串联(CT)式电动机或其它合适的电动机。开采系统500可以包括额外的部件，例如用于压力、温度、流量或振动的井下传感器；额外的封隔器；井口装置；扶正器或保护器；止回阀；电动机罩或再循环系统；额外的筛网或过滤器；或旁路，例如Y工具。
井液501可以从储层中流出，并且通过射孔或其它开口进入套管502，并且沿井身向上方向行进。井液501可以流过电动机503和保护器504，并且井液501的流动可以为电动机503提供冷却。井液501可以流入泵入口505中并且流动通过泵组件100的叶片(或叶轮)。泵组件100可以对井液501加压，例如以便通过开采管道507将井液501升举到地面。尽管开采系统500在图5中被示出为位于井筒内，但是开采系统500可以可选地位于地面处并在地面处操作。开采系统500可以具有水平取向，并且在这种情况下，井下类似于上游，而井上类似于下游。
因此，已经描述了本主题的特定实施方式。其它实施方式在所附权利要求的范围内。在某些情况下，可以以不同的顺序执行权利要求中记载的动作，并且仍然实现期望的结果。另外，附图中所示的过程不一定要求所示的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。

Claims (15)

1.一种无壳体的井筒泵组件，包括：
多个泵级，所述多个泵级轴向首尾相连，并且被构造成在沿井身向上的方向上泵送井液，每个泵级包括：
旋转叶轮，所述旋转叶轮被构造成旋转以提供动能，以使流体流动通过所述井筒泵组件；和
固定扩压器，所述旋转叶轮定位于所述固定扩压器中，所述固定扩压器被构造成将从所述旋转叶轮接收到的动能转换成压头，以使所述流体流动通过所述井筒泵组件，所述固定扩压器包括沿井身向上螺纹端和沿井身向下螺纹端，所述沿井身向上螺纹端和所述沿井身向下螺纹端被构造成分别与沿井身向上定位的另一个泵级和沿井身向下定位的另一个泵级螺纹联接，所述沿井身向上螺纹端的螺纹和所述沿井身向下螺纹端的螺纹沿与所述叶轮的旋转方向相反的方向形成。
2.根据权利要求1所述的泵组件，其中，所述沿井身向上螺纹端的螺纹形成在所述扩压器的外表面上，并且其中所述沿井身向下螺纹端的螺纹形成在所述扩压器的内表面上。
3.根据权利要求1所述的泵组件，其中，所述沿井身向上螺纹端的螺纹形成在所述扩压器的内表面上，并且其中所述沿井身向下螺纹端的螺纹形成在所述扩压器的外表面上。
4.根据权利要求3所述的泵组件，还包括：
第一密封件，所述第一密封件定位于沿井身向上定位的所述另一个泵级的沿井身向上螺纹端与沿井身向下螺纹端之间；以及
第二密封件，所述第二密封件定位于沿井身向下定位的所述另一个泵级的沿井身向下螺纹端与沿井身向上螺纹端之间。
5.根据权利要求1所述的泵组件，还包括：
泵座，所述泵座包括螺纹联接到沿井身向下最下方泵级的沿井身向下螺纹端的螺纹端，所述泵座的螺纹端的螺纹和所述沿井身向下最下方泵级的沿井身向下螺纹端的螺纹沿与所述叶轮的旋转方向相反的方向形成；和
密封件，所述密封件定位于所述泵座的螺纹端与所述沿井身向下最下方泵级的沿井身向下螺纹端之间。
6.根据权利要求5所述的泵组件，其中，所述沿井身向下最下方泵级包括扩压器间隔件，所述扩压器间隔件包括螺纹联接到所述泵座的螺纹端和所述沿井身向下最下方泵级的沿井身向下螺纹端的螺纹端，其中所述扩压器间隔件的螺纹沿与所述叶轮的旋转方向相反的方向形成。
7.根据权利要求1所述的泵组件，还包括：
泵头，所述泵头包括螺纹联接到沿井身向上最上方泵级的沿井身向上螺纹端的螺纹端，所述泵头的螺纹端的螺纹和所述沿井身向上最上方泵级的沿井身向上螺纹端的螺纹沿与所述叶轮的旋转方向相反的方向形成；和
密封件，所述密封件定位于所述泵头的螺纹端与所述沿井身向上最上方泵级的沿井身向上螺纹端之间。
8.根据权利要求1所述的泵组件，其中，所述多个泵级通过螺纹轴向首尾相连，且没有外壳体。
9.一种无壳体的井筒泵组件，包括：
泵座，所述泵座包括螺纹端；和
泵级，所述泵级包括：
旋转叶轮，所述旋转叶轮被构造成旋转以提供动能，以使流体在沿井身向上的方向上通过所述泵级和所述泵座流动通过井筒；和
固定扩压器，所述旋转叶轮定位于所述固定扩压器中，所述扩压器被构造成将从所述旋转叶轮接收到的动能转换成压头，以使流体流动通过所述泵级，所述扩压器包括沿井身向下螺纹端，所述沿井身向下螺纹端通过螺纹联接件与所述泵座的螺纹端连接，所述扩压器的螺纹端的螺纹和所述泵座的螺纹端的螺纹沿与叶轮的旋转方向相反的方向形成。
10.根据权利要求9所述的泵组件，还包括扩压器间隔件，所述扩压器间隔件定位在所述扩压器与所述泵座之间，所述扩压器间隔件包括通过相应的螺纹联接件与所述泵座的螺纹端和所述扩压器的沿井身向下螺纹端连接的螺纹端，所述扩压器间隔件的螺纹端的螺纹、所述泵座的螺纹端的螺纹和所述扩压器的螺纹端的螺纹沿与所述叶轮的旋转方向相反的方向形成。
11.根据权利要求10所述的泵组件，其中，所述扩压器间隔件的螺纹端中的一个螺纹端与所述泵座的螺纹端之间的螺纹联接件包括密封件，所述密封件被构造成阻止流动通过所述泵座和所述泵级的流体泄漏到所述泵级外部。
12.根据权利要求10所述的泵组件，其中，所述扩压器间隔件的螺纹端中的另一个螺纹端与所述扩压器的沿井身向下螺纹端之间的螺纹联接件包括密封件，所述密封件被构造成阻止流动通过所述泵座和所述泵级的流体泄漏到所述泵级外部。
13.根据权利要求9所述的泵组件，其中，所述泵级是第一泵级，所述叶轮是第一叶轮，所述扩压器是第一扩压器，所述螺纹联接件是第一螺纹联接件，其中所述泵组件还包括位于所述第一泵级的沿井身向上方的第二泵级，所述第二泵级包括：
第二旋转叶轮，所述第二旋转叶轮被构造成旋转以提供动能，以使从所述第一泵级接收到的流体在沿井身向上的方向上流动通过所述第二泵级；和
第二固定扩压器，所述第二旋转叶轮定位于所述第二固定扩压器中，所述第二扩压器被构造成将从所述第二叶轮接收到的动能转换成压头，以使流体流动通过所述第二泵级，所述第二扩压器包括通过第二螺纹联接件与所述第一扩压器的沿井身向上螺纹端连接的沿井身向下螺纹端，所述第一扩压器的螺纹端的螺纹和所述第二扩压器的螺纹端的螺纹沿与所述叶轮的旋转方向相反的方向形成。
14.根据权利要求13所述的泵组件，还包括泵头，所述泵头包括螺纹端，其中所述第二扩压器的沿井身向上螺纹端通过第三螺纹联接件与所述泵头的螺纹端连接，所述第二扩压器的螺纹端的螺纹和所述泵头的螺纹端的螺纹沿与所述叶轮的旋转方向相反的方向形成。
15.根据权利要求14所述的泵组件，其中，所述第二扩压器的沿井身向上端与所述泵头的螺纹端之间的螺纹联接件包括密封件，所述密封件被构造成阻止流动通过所述泵头和所述第二泵级的流体泄漏到所述第二泵级外部。
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