CN115335586B - 可取回的液压致动井泵 - Google Patents

Abstract

一种井泵组件具有管状容座(15)，该管状容座用于附接到生产油管(13)的管柱的下端部。对接底座(17)安装到该容座(15)，该对接底座具有用于从该井接收井流体的下井流体导管(19)、下定向引导件(21)以及下液压连接器(22)。液压管线(23)沿该容座(15)延伸并且与该下液压连接器(22)流体连通以用于供应液压流体。液压致动泵(29)被构造成下入到该容座(15)中并从该容座取回。该泵(29)的下端部上的引导构件(37)具有上定向引导件(41)、与该泵(29)流体连通的上液压连接器(85)以及通向该泵(29)的入口的上井流体导管(39)。

Description

可取回的液压致动井泵

技术领域

本公开总体上涉及往复井泵，并且具体地涉及一种液压泵，该液压泵在其下端部上具有引导件，该引导件刺入到油管的管柱的下端部处的对接底座中以为泵供应液压压力。

背景技术

在产油井中使用多种泵以将井流体泵送到井的上端部处的井口组件。井流体通常包括水、油以及气。典型的泵包含旋转泵，诸如离心泵或螺杆泵，或者其可为具有在筒体或壳体的抛光镗孔内做向上和向下冲程运动的柱塞的往复泵。泵可由井下电机电驱动，或者在往复泵的情况下，由从井口组件向下延伸的一串杆做冲程运动。

杆驱动的往复泵存在问题，诸如由于钻杆串的延伸和回缩而引起的杆管磨损和系统效率较低。另外，在井口组件的填料箱处可能发生地面环境问题。

由地面液压泵提供动力的往复井泵也是已知的。通常，液压流体压力将从地面沿着一个或多个液压管线向下供应，这些液压管线沿生产油管延伸。取回往复泵进行维护和维修通常需要拉动油管和液压管线。

附图说明

图1是根据本公开的其引导件和连接器下入到与对接底座连接的液压泵的示意性侧视图。

图2是引导件和连接器下入到对接底座中的放大局部截面图。

图3是图2的引导件和连接器的液压连接器中的一个液压连接器的放大局部截面和分解图。

图4是图1的液压泵的示意性截面图。

发明内容

一种井泵组件包括用于附接到生产油管的管柱的下端的管状容座。对接底座安装到该容座，该对接底座具有用于从该井接收井流体的下井流体导管、下定向引导件以及下液压连接器。液压管线沿该容座延伸并且与该下液压连接器流体连通以用于供应液压流体。液压致动泵被构造成下入到该容座中并从该容座取回。位于该泵的下端部上的引导构件具有通向该泵的井流体入口的上井流体导管、上定向引导件以及与该泵流体连通的上液压连接器。在该泵下入到该容座中时，该上井流体导管滑动成与该下井流体导管密封接合，同时该上定向引导件接合该下定向引导件并且将该上液压连接器旋转地定向成与该下液压连接器刺入接合，以将液压流体压力从该液压管线供应到该泵。

位于该引导构件与该对接底座之间的闩锁布置在该上液压连接器和该下液压连接器已刺入成彼此密封接合之后将该泵固定在该对接底座上。在该泵上的足够大的向上拉力致使该闩锁布置释放，从而使得该泵能够从该容座取回。

在所示的实施方案中，该下定向引导件包括围绕该下井流体导管的下套筒，该下套筒具有面向上的斜向凸轮端面。该上定向引导件包括围绕该上井流体导管的上套筒，该上套筒具有面向下的斜向凸轮端面，该面向下的斜向凸轮端面在该引导构件着陆在该对接底座上时接合该面向上的斜向凸轮端面。

该泵内的向上冲程腔室接收液压流体压力以向该泵提供动力。该上井流体导管的侧壁内的上液压通道在该向上冲程腔室中具有开放上端部。该上液压连接器安装到该上液压通路的下端部。该下井流体导管的侧壁内的下液压通道具有连接到该液压管线的下端部。该下液压连接器安装到该下液压通道的上端部。

所示的实施方案公开了用于防止井流体在该上液压连接器与该下液压连接器的刺入接合之前进入该上液压连接器中的装置。还示出了用于防止井流体在该下液压连接器与该上液压连接器的刺入接合之前进入该下液压连接器中的装置。

所示的泵包括柱塞，该柱塞具有柱塞镗孔，该柱塞镗孔在泵壳体内往复运动、限定向上冲程腔室。该泵具有游动阀，该游动阀安装到该柱塞以用于进行一致移动，以在向上冲程期间将井流体提升到该生产油管中。该泵具有固定阀，该固定阀安装到该泵壳体以在向下冲程期间允许井流体进入该柱塞的该镗孔中。

密封件可位于该泵和该容座之间。在所示的实施方案中，容座具有封闭底部。该对接底座安装到该底部的上侧。该下井流体导管向下延伸穿过该底部。

所示的实施方案公开了位于该下井流体导管上的止动器。闩锁套筒围绕该上井流体导管。该闩锁套筒具有在该上井流体导管滑动成接合该下井流体导管时卡扣成与该止动器接合的肋。足够大的向上拉力从该止动器释放该闩锁套筒以使得该泵能够取回。

具体实施方式

现在在下文中参考示出了实施方案的附图来更全面地描述本公开的方法和系统。本公开的方法和系统可为许多不同形式，并且不应理解为限于本文列出的例示实施方案；相反，提供这些实施方案使得本公开将是周密且完整的，并且将向本领域的技术人员完全传达其范围。整个说明书中类似的数字表示类似的元件。在实施方案中，术语“约”的使用包括所引用量级的+/-5％。在实施方案中，术语“基本上”的使用包括所引用量级的+/-5％。仅为方便起见使用术语“上”和“下”等，因为井泵可在除竖直之外的位置包括在井的水平区段操作。

应进一步理解的是，本公开的范围不限于所示和所述的架构、操作、确切材料或实施方案的确切细节，因为修改形式和等同形式对于本领域技术人员而言将是显而易见的。在附图和说明书中，已经公开了例示性实施方案，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅以一般性和描述性意义，而不是以限制的目的进行使用。

参考图1，井具有巩固到位的套筒11。井的上端部处的井口(未示出)将生产油管13的管柱支撑在套筒11中。管状容座15通过耦接件16固定到油管13的下端部并且限定油管13的封闭下端部。容座15可与油管13的其他接头相同，不同之处在于具有封闭下端部或底部18。容座15的封闭下端部18支撑对接底座17。

对接底座17具有向下密封地延伸穿过容座15的封闭下端部18的下导管19。对接底座17具有位于容座15内部内的下定向引导件21。下导管19的上端部具有一个或多个下液压流体连接器22(仅示出一个)。至少一个液压管线23(示出两个)从与井口相邻的液压流体供应泵24沿油管13向下延伸到容座15的下端部。每个液压管线23将由供应泵24递送的液压流体压力供应到下液压流体连接器22中的一个下液压流体连接器。

设备可具有在位于容座15下方的下导管19中的井下安全阀25。在这样的情形下，则控制管线26从井口沿油管13和容座15延伸到安全阀25。控制管线26以若干方式中的一种方式控制安全阀25。例如，只要控制管线26中保持有液压压力，安全阀25就可保持处于打开位置，从而允许井流体向上流动穿过下导管19。下导管19的下端部在安全阀25下方密封地延伸穿过封隔器27的抛光镗孔。

图1示出了正下入穿过油管13以与对接底座17接合的液压致动往复泵29。在送入管柱33上下入的送入工具31可释放地接合往复泵29的上端部。送入管柱33通常将是钢缆或连续油管。送入工具31可以是下入并且取回位于井中的装备的常规工具。

往复泵29在其外部可具有环形辅助密封构件35，该环形辅助密封构件在着陆后将与容座15的内侧壁密封接合。环形密封构件35可以是响应于井流体中的烃而溶胀的弹性体。另选地，它可以是在送入期间沿着油管13的内侧壁向下滑动的杯状密封件。或者，它可以是通过从延伸到井口的液压管线(未示出)供应的液压流体压力来激励的类型。环形密封构件35有助于防止沿着生产油管13落下的碎屑聚积在容座15的底部上。环形密封构件35还在安装和操作期间作为井下装备的扶正器提供支撑。往复泵29在环形密封件35上方具有用于将井流体排放到油管13中的开口上端部或出口。

上定向引导构件37固定到往复泵29的下端部。引导构件37具有用于接收井流体的上导管39和用于接合下引导件21的上定向引导件41。在下入往复泵29时，上引导件41将接合下引导件21，从而使往复泵29旋转不到一圈并且将其液压连接器(图1中未示出)与下液压连接器22定向。而且，上导管39将刺入成与下导管19密封接合。在下液压连接器22与上液压连接器接合之后，可取回送入工具31，从而将往复泵29留在容座15中。

在环形密封件35与容座15的内侧壁密封接合之后，与井口相邻的供应泵(未示出)可将液压流体压力沿着液压管线23向下供应到往复泵29，从而使往复泵操作。流入到下导管19的下端部中的井流体将进入上导管39并且由往复泵29在环形密封件35上方泵送到油管13中。

图2示出了对接底座17的一个实施方案的更多细节。下导管19可具有镗孔，该镗孔的上镗孔部分43a的内径略大于下镗孔部分43b。上镗孔部分43a和下镗孔部分43b具有纵向轴线45。诸如环形凹部47的闩锁特征部形成于上镗孔部分43a中。下液压通道49平行于轴线45延伸穿过下导管19的侧壁。液压通道49的上端部连结下液压连接器22。液压通道49的下端部侧向延伸出下导管19的侧壁并且侧向穿过容座15的侧壁延伸到液压管线23。下引导件21是接收下导管19并诸如通过螺纹刚性地固定到下导管的外部的套筒。下引导件21具有可相对于轴线45处于倾斜平面中的面向上的凸轮端面或表面51。

往复泵29在其下端部上具有井流体入口构件53。上导管39固定到泵入口构件53并从其向下延伸。泵入口构件53可被认为是上导管39的一部分。上液压通道60平行于轴线45延伸穿过泵入口构件53的侧壁。上液压通道60的下端部在泵入口53的下端部处。

上引导件41是如通过螺纹刚性地固定到泵入口53的套筒。上引导件41具有与下凸轮表面51配合的面向下的上凸轮端面或表面57。上凸轮表面57可与下凸轮表面51相同。在上引导件41接合下凸轮表面51时，凸轮表面57、51的倾斜致使往复泵29定向并旋转小于一圈，以使下液压连接器22与上液压通道60的下端部处的上液压连接器轴向对准。旋转和轴向对准液压连接器的多种其他定向机构是可行的，诸如接合定向凸轮狭槽的销。

往复泵29在泵入口构件53中具有入口镗孔59。在该示例中，上导管39具有将密封地接合下导管上镗孔部分43a的一个或多个密封环61。上导管39还具有卡扣成与闩锁凹部47接合的闩锁63。在该示例中，闩锁63是围绕上导管39延伸的夹头套筒。闩锁63具有相对于上导管39的外部略向外倾斜的多个弹性指状物65。每个指状物65在其下端部上具有肋67，该肋滑入到下导管上镗孔部分43a中，然后向外卡扣成与闩锁凹部47接合。闩锁63防止上导管39相对于对接底座17的向上移动。一个或多个剪切销69可将闩锁63固定到上导管39。当泵29处于其最下位置时，入口构件53的下端部将邻接下导管19的上端部。

为了取回往复泵29，从取回管柱和打捞工具(未示出)施加的向上力将致使剪切销69剪切，从而使得上导管39能够相对于闩锁63向上移动。指状物65随着上导管39向上移动而向内偏转，从而将闩锁63从下导管19释放。任选地，在取回期间，上导管39的下端部处的肩部等使闩锁63保持在上导管39上。用于将上导管39闩锁在下导管19中的多种其他机构是可行的。

图3示意性地示出了下液压连接器22的一个示例以及其与同上液压通道60相关联的连接器配合的方式。在该示例中，下液压连接器22是凸构件，但相反地，它可以是凹构件或容座，并且凸构件连接到上液压通道60。下液压连接器22包括从下导管19的上端部或边沿向上突出的销71。销71的下部诸如通过螺纹或通过压配合刚性地固定在下导管液压通道49中。销71具有孔75，该孔平行于轴线45从下端部处的开口延伸到封闭上端部。一个或多个侧向出口端口77在孔75的封闭上端部正下方从孔75向外延伸出。

阀或滑动套筒79紧密地接收销71的上部。销71在出口端口77上方和下方具有密封环81，这些密封环在滑动套筒79处于所示的闭合位置时密封到滑动套筒79。螺旋弹簧83环绕销71并且将滑动套筒79向上推动到所示的闭合位置。保持销82从销71的外部侧向向外延伸到套筒79中的轴向细长狭槽84中，以提供用于滑动套筒79的正上止动件。保持销82和狭槽84允许套筒79在销71上向下移动，从而压缩弹簧83。

上液压连接器85包括容座87，该容座从泵入口构件53的下端部向上延伸并且具有封闭上端部。一个或多个出口端口89从通道87侧向向外延伸并且接合上液压通道60。可移动阀或闭合构件91具有密封环93，该密封环在出口端口89下方密封容座87。闭合构件91是能够在容座87中向上滑动越过出口端口89的滑动盘。

当泵入口构件53向下移动到下导管19上时，销71将在泵入口构件53继续向下移动的同时接合闭合构件91并将其向上推动。这导致出口端口89打开。滑动套筒79具有大于容座87的下端部的直径，因此泵入口构件53的向下移动将滑动套筒79在销71上向下推动，从而压缩弹簧83并且致使销出口端口77与容座出口端口89配准。来自下液压通道49的液压流体可向上流动到上液压通道60中。用于在送入往复泵29时连接液压通道的其他布置是可行的。

在下液压连接器22与上液压连接器85的刺入接合之前，滑动套筒79和出口端口77用作防止井流体进入下液压通道49中的装置。在上液压连接器85与下液压连接器22的刺入接合之前，滑动盘91和出口端口89用作防止井流体进入上液压通道60中的装置。

图4示出了双作用液压致动往复泵29的一个示意性示例，但单作用液压致动往复泵是可行的。往复泵29具有柱塞99在其中往复运动的壳体或筒体97。柱塞99具有活塞101，该活塞抵靠壳体97的内壁滑动，从而限定活塞101下方的向上冲程腔室103和活塞101上方的向下冲程腔室105。柱塞99上的在活塞101上方和下方的下密封件或密封表面107和上密封件或密封表面109限定腔室103、105的相反端部。密封件107、109在壳体97的抛光镗孔部分内滑动，这些抛光镗孔部分的内径小于活塞101在其中滑动的部分。柱塞99具有轴向延伸穿过柱塞以用于井流体流动的镗孔110。柱塞99的从活塞101向上和向下延伸的部分可具有与密封件107、109相同的直径。

常规固定阀111安装在液压泵入口构件53中，以用于打开和关闭流向柱塞镗孔110的下端部的流动。常规游动阀113安装到柱塞99，以用于打开和关闭流出镗孔110的上端部的流动。壳体97在其上端部上具有被构造用于由送入工具31(图1)接合的打捞颈部115。打捞颈部115的上端部是开放的，以用于在环形密封件35上方将井流体排放到油管13中。

上液压通道60(图2)连接到液压流体管线117，该液压流体管线通向向上冲程腔室103。如果采用双作用液压泵，如图所示，则另一液压流体管线119从另一上液压通道60(图2)通向向下冲程腔室105。液压管线117、119可在往复泵29的外部，如图所示，或者在其内部。如果液压泵是单作用的，则将仅为向上冲程提供液压压力。先前泵送的油管13中的井流体的重量将往回迫使柱塞99向下。

通向用于所示的双作用往复泵29的上液压通道60中的一个上液压通道的液压流体压力供应泵24(图1)将穿过液压流体管线117到达向上冲程腔室103。活塞101的向上移动致使游动阀113闭合并且提升油管13中包含的井流体。向上移动打开固定阀111，从而允许井流体进入游动阀113下方的柱塞镗孔110中。当到达冲程的上端部时，来自井的上端部处的供应泵24的液压压力被施加到液压管线119，从而向下推动活塞101和柱塞99。游动阀113打开以允许井流体从柱塞镗孔110进入油管13中，并且固定阀111闭合以防止井流体从柱塞镗孔110向下流出。

因此，本文所描述的本公开非常适于实现这些目的并实现所提及的目的和优点，以及其中固有的其他目的和优点。液压泵可通过生产油管安装和取回。液压管线或管线在油管运行的同时进行安装，并且在液压泵安装和取回的同时保持在适当位置。

虽然出于公开的目的仅给出了本公开的一个实施方案，但用于实现期望结果的工序的细节中存在许多改变。这些和其他类似的修改例对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且旨在涵盖所附权利要求书的范围内。

Claims (14)

1.一种井泵组件，所述井泵组件包括：

管状的容座(15)，所述容座用于附接到生产油管(13)的管柱的下端部；其特征在于，

对接底座(17)，所述对接底座安装到所述容座(15)，所述对接底座具有用于从井接收井流体的下井流体导管(19)、下定向引导件(21)以及下液压连接器(22)；

液压管线(23)，所述液压管线沿所述容座(15)延伸并且与所述下液压连接器(22)流体连通以用于供应液压流体；

液压致动的井流体泵(29)，所述井流体泵被构造成下入到所述容座(15)中并从所述容座取回；

引导构件(37)，所述引导构件位于所述井流体泵(29)的下端部上，所述引导构件具有通向所述井流体泵(29)的入口的上井流体导管(39)、上定向引导件(41)以及与所述井流体泵(29)流体连通的上液压连接器(85)；并且其中

在所述井流体泵(29)下入到所述容座(15)中时，所述上井流体导管(39)滑动成与所述下井流体导管(19)密封接合，同时所述上定向引导件(41)接合所述下定向引导件(21)并且将所述上液压连接器(85)旋转地定向成与所述下液压连接器(22)刺入接合，以将液压流体压力从所述液压管线(23)供应到所述井流体泵(29)。

2.根据权利要求1所述的组件，进一步包括：

闩锁布置，所述闩锁布置位于所述引导构件(37)与所述对接底座(17)之间，所述闩锁布置在所述上液压连接器(85)和所述下液压连接器(22)已刺入成彼此密封接合之后将所述井流体泵(29)固定在所述对接底座上；并且其中

所述井流体泵(29)上的足够大的向上拉力致使所述闩锁布置释放，从而使得能够将所述井流体泵从所述容座(15)取回。

3.根据权利要求1所述的组件，其中：

所述下定向引导件(21)包括围绕所述下井流体导管(19)的下套筒，所述下套筒具有面向上的斜向凸轮端面(51)；以及

所述上定向引导件(41)包括围绕所述上井流体导管(39)的上套筒，所述上套筒具有面向下的斜向凸轮端面(57)，所述面向下的斜向凸轮端面在所述引导构件(37)着陆在所述对接底座(17)上时接合所述面向上的斜向凸轮端面(51)。

4.根据权利要求1所述的组件，进一步包括：

腔室(103)，所述腔室位于所述井流体泵内，用于接收液压流体压力以向所述井流体泵(29)提供动力；

上液压通道(60)，所述上液压通道与所述腔室(103)流体连通，所述上液压连接器(85)安装到所述上液压通道(60)的下端部；和

下液压通道(49)，所述下液压通道与所述液压管线(23)流体连通，并且所述下液压连接器(22)安装到所述下液压通道(49)的上端部。

5.根据权利要求1所述的组件，进一步包括：

用于防止井流体在所述上液压连接器与所述下液压连接器(22)的刺入接合之前进入所述上液压连接器(85)中的装置；和

用于防止井流体在所述下液压连接器与所述上液压连接器(85)的刺入接合之前进入所述下液压连接器(22)中的装置。

6.根据权利要求1所述的组件，其中所述井流体泵(29)包括：

柱塞(99)，所述柱塞具有柱塞镗孔(110)，所述柱塞镗孔在泵壳体(97)内往复运动、限定向上冲程腔室(103)，所述井流体泵(29)具有游动阀(113)和固定阀(111)，所述游动阀安装到所述柱塞(99)以用于进行一致移动，以在向上冲程期间将井流体提升到所述生产油管(13)中，所述固定阀安装到所述泵壳体(97)以在向下冲程期间允许井流体进入所述柱塞镗孔(110)中。

7.根据权利要求1所述的组件，进一步包括：

环形密封构件(35)，所述环形密封构件位于所述井流体泵(29)与所述容座(15)之间。

8.根据权利要求1所述的组件，其中：

所述容座(15)具有封闭的底部(18)；

所述对接底座(17)安装到所述底部(18)的上侧；以及

所述下井流体导管(19)向下延伸穿过所述底部(18)。

9.根据权利要求1所述的组件，进一步包括：

止动器(47)，所述止动器位于所述下井流体导管(19)上；

闩锁套筒(63)，所述闩锁套筒围绕所述上井流体导管(39)，所述闩锁套筒具有肋(67)，所述肋在所述上井流体导管(39)滑动成与所述下井流体导管(19)接合时卡扣成与所述止动器(47)接合；并且其中

足够大的向上拉力将所述闩锁套筒(63)从所述止动器(47)释放，以使得所述井流体泵(29)能够取回。

10.根据权利要求1所述的组件，其中所述井流体泵(29)是往复泵。

11.根据权利要求1所述的组件，进一步包括：

打捞颈部(115)，所述打捞颈部位于所述井流体泵(29)的上端部上，用于用送入管柱(33)将所述井流体泵下入到所述容座(15)中并将所述井流体泵从所述容座取回。

12.根据权利要求1所述的组件，进一步包括：

向上冲程腔室(103)，所述向上冲程腔室位于所述井流体泵(29)内，用于接收液压流体压力以向所述井流体泵提供动力；

上液压通道(60)，所述上液压通道位于所述上井流体导管(39)的侧壁内并且平行于所述井流体泵(29)的纵向轴线(45)延伸，所述上液压通道(60)在所述向上冲程腔室(103)中具有开放上端部，所述上液压连接器(85)安装到所述上液压通道(60)的下端部；和

下液压通道(49)，所述下液压通道位于所述下井流体导管(19)的侧壁内并且平行于所述井流体泵(29)的所述纵向轴线(45)延伸，所述下液压通道(49)具有连接到所述液压管线(23)的下端部，并且所述下液压连接器(22)安装到所述下液压通道(49)的上端部。

13.根据权利要求1所述的组件，进一步包括：

下阀(79)，所述下阀安装到所述下液压连接器(22)，所述下阀(79)具有打开位置和闭合位置，并且在所述上液压连接器(85)与所述下液压连接器(22)的刺入接合之前处于所述闭合位置，以防止井流体进入所述下液压连接器(22)中；

上阀(91)，所述上阀安装到所述上液压连接器(85)，所述上阀(91)具有打开位置和闭合位置，并且在所述下液压连接器(22)与所述上液压连接器(85)的刺入接合之前处于所述闭合位置，以防止井流体进入所述上液压连接器(85)中；并且其中

所述上液压连接器(85)与所述下液压连接器(22)的所述刺入接合致使所述下阀(79)和所述上阀(91)移动到所述打开位置。

14.根据权利要求6所述的组件，进一步包括：

环形密封构件(35)，所述环形密封构件位于所述泵壳体(97)与所述容座(15)之间；并且其中

所述泵壳体(97)在所述环形密封构件(35)上方具有将井流体排放到所述容座(15)中的出口。