CN1271313C - 原油开采装置及开采方法 - Google Patents

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Abstract

一种原油开采装置(10)包括一井下泵(22)和一在井下泵(22)下面延伸的延伸部(60)。该延伸部(60)具有一个延伸部入口(62)，该入口位于由井下泵(22)所确定的最低井内液面降低水平面(L2)的下面。被井下泵(22)泵送的所有流体通过延伸部入口(62)进入延伸部(60)，并且通过将延伸部入口(62)设置在由井下泵(22)确定的所述最低井内液面降低水平面(L2)的足够的下方，就防止被增压的气体(82)进入延伸部(60)、泵(22)或位于泵(22)之上的泵柱(40)。这样，就防止气体(82)置换泵柱(40)中的油(80)，因而使光杆(38)保持充分的冷却，而且气体(82)被限制进入井筒环空(18)，在这里它能容易地被回收或者排放。

Description

原油开采装置及开采方法
技术领域
本发明涉及一种改进的用于从地层泵送原油的装置，尤其是涉及这样一种装置，即这种装置减少或者消除了所不希望的气体进入泵柱的现象。
背景技术
传统的原油开采装置，在地层中的一个井筒内设置一个井下泵，通过抽吸使原油穿过一个正好位于泵入口的孔眼抽出。经过该孔眼的原油和任何盐水或者气体被抽到井下泵内并经由泵进入泵柱内。然后，上升至泵柱的天然气被发送到一个电池舱，在这里，天然气或者被排放到大气中或者燃烧。假如开采了足够的天然气，天然气就可以被收集起来用于分配或者用于给驱动泵的发动机提供能量。
当该气体上升至泵柱内时，它将膨胀并能产生足够的压力以推动位于膨胀气之上的油柱流出井口。一旦该膨胀气柱代替了泵柱中的油，给泵柱提供能量的往复运动的光杆就不能与散热油接触。结果，光杆就会变得很热，并且光杆的磨损率就极大地增加。
因而，目前就需要一种改进的原油开采装置，它能够减少或者消除天然气进入泵柱内。
发明内容
作为总的介绍，图中所示的原油开采装置包括一个井下泵，该井下泵具有一个泵入口和一个泵出口。设置一个延伸部，其基本上在泵入口下面延伸，该延伸部设有一个延伸部入口。由泵泵送的所有流体通过该延伸部入口，而且该延伸部入口位于由泵所形成的井筒中原油的最低水平面之下。为此，该延伸部入口保持沉没在汇集于井筒中的原油之中，并且防止气体进入泵或者泵柱。气体使井筒的环空增压，气体可以容易地从井筒环空被收集或者被排放。
附图说明
图1是根据本发明一个优选实施例的一种原油开采装置的横截面图，其中泵柱塞处于一个较低位置。
图2是图1所示实施例的一个横截面图，其中泵柱塞处于一个较高位置。
具体实施方式
现在参见附图，图1示出了一种原油开采装置10的全图，其被设置在一个形成于一地层14中的井筒12中。该地层14包括一个产油带16，来自该产油带16的原油80和天然气82进入井筒12中。一个井口19位于地面上，而且一根生产油管20的管柱从该井口19垂悬下来。
该生产油管20在其下端安装有一个井下泵22，该井下泵包括一个泵体24和一个柱塞26。在此实施例中，泵体24被成形为一根管，其被下放到井筒12中，而柱塞26被成形为一根管，其被同轴地安装在泵体24中。
所述井下泵22包括一个泵入口28，该入口位于由泵体24所承载的一个下止回阀30处。井下泵22还包括一个泵出口32，该出口位于由柱塞26所承载的一个上止回阀36处。柱塞26被一个往复运动的光杆38携带，该光杆38穿过井口19而伸出。一台发动机(未示出)使该光杆38往复运动，从而推动泵柱塞26在泵体24内交替地向上和向下移动。当柱塞26在泵体24内向下移动时，下止回阀30关闭，上止回阀36开启，则位于止回阀30、36之间的原油就通过上止回阀36进入由上止回阀36之上的生产油管20所限定的泵柱40内。
当柱塞26被光杆38提升时，上止回阀36关闭而下止回阀30开启。该上升的柱塞26将泵柱40内的油提升并将油在原油出口42排出以用于收集和分配。该上升的柱塞26还将原油通过下止回阀30抽入泵体24。
上述元件12至42可以用任何合适的技术来实现。比如，所述生产油管20可以由任何合适的管子形成，无论是连续的还是分段的。假如是分段的，则生产油管20可以用任何想要的方式被连接在一起，比如采用螺纹连接、焊接连接以及类似方式。同样，井下泵22可以采用任何想要的形式，它不局限于图中所示的单一实例。如果需要，也可以采用其它类型的井下泵，比如，包括螺杆泵和电泵。
根据本发明，原油开采装置10还包括一个延伸部60，其在泵入口28之下延伸。该延伸部60包括一个延伸部入口62，在本实例中它被设置在接近延伸部60的底部。该延伸部60在延伸部入口62的最上部与泵入口28之间没有孔口。该延伸部入口62可以采用多种形式，并可以包括任何想要的组合形式，即具有一个开口的下端和/或具有在延伸部60侧壁上的穿孔。
在此实例中，延伸部60采用一种管的形式，它从生产油管20或者选择地从泵体24上悬垂下来。不是在所有实施例中该延伸部60都需要被直接密封到泵体24上，假如需要，该延伸部60可以被其它的井下结构支撑，比如套管21。
如图2所示，延伸部入口62的最上部位于一个水平面L1上，而井下泵22位于一个最低的井内液面降低水平面L2上，即可以获得当前盛行的井筒环空压力P和原油密度D。如图2所示，该最低井内液面降低水平面L2位于水平面L1之上，因而井下泵22不能够将井筒12中的原油80抽到一个足够低的水平面以允许气体82进入延伸部入口62的任何部位。这样，就防止气体82进入延伸部60、泵入口28、或者泵柱40。为此，光杆38被保持在一恒定的油浴中，因而防止过热。而且，由于气体82被防止进入泵柱40，气体82使井筒环空18增压，因而实现从环空18回收气体。被回收的气体可以被聚集以用于给推动光杆38往复运动的发动机提供能量或者用于分配。
如上所述，当柱塞26被提升时，井下泵22抽取原油80，原油80经过下止回阀30。由井下泵22所得到的最小井内液面降低水平面是作用在原油80上的环空18内的气体压力P以及原油80的密度D的一个函数。特别是，在上止回阀36与最小井内液面降低水平面L2之间的最大垂直距离大约等于P/D。当柱塞26往复运动时，对于泵出口32的所有位置，在泵出口32与延伸部入口62的最上部之间的高度H被保持在一个大于P/D的值上。请注意在本实例中，当柱塞26往复运动时，泵出口32向上和向下移动，而上述值H被相对于柱塞26的最低位置并从而是泵出口32的最低位置进行测量。
在大多数情况下，所述压力P不小于大气压力(14.7磅力/平方英寸或者1030gf/cm2)，密度D不大于水的密度(0.036Ibf/in3或者1gf/cm3)，因而高度H大于34英尺(10.3m)。比如，在所述密度D是水的密度的0.8倍的情况下，高度H大于42英尺(13m)。因而，高度H可以大于34、40或者45英尺(10，12或者14m)。高度H甚至也可以采用更大的值。比如，对于一个5000英尺(1525m)的井而言，假如井筒被气体增压到压力P大于最小压力10、50或者100磅力/平方英寸(700、3500或者7000gf/cm2)，然后，高度H应当分别大于85、200和300英尺(30、61和91m)。
如上所述，所述延伸部60防止井下泵22将原油80向下抽到一个水平面，在该水平面，任何的延伸部入口62被直接暴露在位于原油80之上的井筒中的气体82中。这就防止在泵的运行中将任何大量体积的气体引入延伸部60、井下泵22和泵柱40。当然，原油80可以包含溶解的或者悬浮的气体，它们可能与原油80一起进入延伸部60，但是这种溶解的或者悬浮的气体不是一种能够有害地影响光杆冷却的大量体积的气体。
上面已经对本发明可以采用的诸多形式中的几种形式进行了详细的描述。为此，此详细描述只是作为示例性实例而不是局限。只有下面的权利要求书，包括所有等同情形，才限定了本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种原油开采装置，其被安装在一个位于地层中的井筒中，该地层穿过一个产油带，所述开采装置包括：
一段生产油管，其被设置在所述井筒中；
一井下泵，其由所述生产油管承载并被设置在所述井筒中，所述井下泵包括一个泵入口和一个泵出口，所述泵出口与一个由所述生产油管确定的泵柱形成流体连通，而且所述井筒包括一个环空，该环空围绕所述井下泵延伸；
在所述井筒环空中包含一些具有密度Dgf/cm3的油；
一种位于所述油上方的具有压力Pgf/cm2的气体；
一延伸部，其从所述泵入口向下延伸，所述延伸部包括一个延伸部入口并且在泵入口与延伸部入口之间没有孔口，从而，被井下泵泵送的所述油在进入泵之前被从延伸部入口向上抽吸，其中，所述延伸部入口与泵出口下方垂直间隔至少一个最小垂直距离Hcm，而且H大于P/D，以便由延伸部防止井下泵以一种足够将井筒环空中的油抽到一个允许气体进入延伸部入口的水平面的速率而泵送油，因而防止大量体积的气体进入泵入口和泵柱；以及
一根往复运动的杆，其设置在所述生产油管内并与所述井下泵连接用以给井下泵提供能量。
2.一种原油开采装置，其被安装在一个位于地层中的井筒中，该地层穿过一个产油带，所述开采装置包括：
一段生产油管，其被设置在所述井筒中；
一井下泵，其由所述生产油管承载并被设置在所述井筒中，所述井下泵包括一个泵入口和一个泵出口，所述泵出口与一个由所述生产油管确定的泵柱形成流体连通；
一延伸部，其从所述泵入口向下延伸，所述延伸部包括一个延伸部入口并且在泵入口与延伸部入口之间没有孔口，从而，被井下泵泵送的油在进入泵之前被从延伸部入口向上抽吸；
所述延伸部入口全部位于一个水平面L1之下；
一些可以被所述井下泵抽到一个最低水平面L2的油；以及
一种位于所述油上方的具有压力Pgf/cm2的气体；
其中L2位于L1之上，以便由延伸部防止井下泵以一种足够允许大量体积的气体进入延伸部入口的速率泵送油，因而防止大量体积的气体进入泵入口和泵柱。
3.一种从地层中的井筒中开采油的方法，包括：
将一个泵装置插入所述井筒中，所述泵装置包括一个井下泵，所述井下泵包括一个泵入口和一个泵出口，而且一个延伸部与所述井下泵连接，所述延伸部具有一个最上端的入口，所述井筒与所述井下泵在其之间确定了一个环空；
将所述延伸部的最上端入口全部保持在一些油中；
使气体在所述油上施加一压力；
将所述油向上泵送通过所述井下泵，同时通过将所述延伸部的所述最上端入口全部保持在一些油中而防止所述气体进入所述井下泵；以及
通过所述环空回收所述气体。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述油具有一种密度Dgf/cm3，所述压力是Pgf/cm2，所述延伸部的最上端入口与所述泵出口下方垂直间隔至少一个最小垂直距离Hcm，而且H大于P/D。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述井筒包括一根套管，而且所述井下泵包括一根与之连接的生产油管，所述套管和所述生产油管确定了至少所述环空的一部分。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，还包括一根往复运动的杆，其设置在所述生产油管内并连接到所述井下泵上以给井下泵提供能量。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述井下泵包括一个邻近于泵出口的上止回阀和一个邻近于泵入口的下止回阀。
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