CN1278893A - 流体泵送的多井计算机控制 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种用于控制一个或多个井眼泵、以便能按要求进行泵送的系统。该系统采用一计算机控制器,该计算机控制器与若干传感器相配合监控并控制泵的动作,从而来控制并限内的流体。该系统连续地处于监控模式、泵送模式和复原模式这三种模式的其中一种模式中。在每一次的模式循环中,该系统在所包括的设备上进行多种校核。在校核期间所获得数据资料被储存在适当的数据库中,并对照预定的标准进行校核。万一在设备、或其它监督和/或监控功能中出了故障,则该系统可起动诸如中央监控设备之类的通知系统。本发明所揭示的泵带有一用于检测流体的存在并将这种存在情况传递给中央监控系统的流体传感器。一段塞传感器通知计算机一段预定量流体的起始与终止。可在井眼上方设置一具有雷电保护装置的外壳,以便容纳监控计算机及相关的读出装置。沿着推进剂管和回收管串联固定着至少一个用于容纳积聚的流体的分流阀。一接收/分离罐具有用于使气体与液体相分离的分离器。

Description

流体泵送的多井计算机控制

                     发明的背景

                     发明领域

本发明涉及允许自动监控并进而按要求取出流体的泵送系统的计算机控制。

                     已有技术的简述

市场上现有几种不同的用来泵送油和水的泵。最广泛地用于泵送油的方法是通过采用与杆和管道相连接的多井联动抽油简易抽油架(pump jack)(梁式泵)。利用空气来将流体推进至地面的方法是气动提升泵、压缩空气离心泵、以及需要足以克服井内流体的流体静压头的压力的气泵。

多井联动抽油简易抽油架是相当昂贵且庞大的，而且由于装置较重，因而当要安装、拆除和维修装置时，必须要用到起重机或提升机。通常，这些装置是由电动机作动力的，而且该装置在油田现场提升油的效率是极低的，通常要小于—个百分点。

气动提升泵使用简单，但它要依赖流体和／或空气一流体混合物的相对密度，当用于深井时，所需的空气压力和体积是相当大的。另外，该系统中的空气常常会使油乳化。美国专利759，706号中揭示了一种典型的气动提升泵。Anthony等人的美国专利4，092，087号还揭示了一种极其复杂的气泵，在25—350 PSI范围内的压缩气体或空气与一较大的浮子配合使用，以便泵可将流体经由管道向上压送。很明显，这种复杂的结构是相当昂贵的。

气泵已被设计成可使流体流经位于泵器底部上的一球阀。Boulicault的美国专利919，416号和Nakayama的日本专利5681299号揭示了一种具备连接于罐顶的输气管和延伸至罐底的流体输出管的系统。当该罐由流经底部球阀的流体充满之后，空气压力施加至接近底阀的输气管，并将流体经由输出管向上压送。倘若流体高度在泵上方几百英尺处或更多，则需要相当大的空气压力方能克服使底阀闭合的流体静压，并且需要更大的压力才能将流体压送至地面。McLean等人的美国专利3，647，319号采用了一种类似的方法，其中在流体输出管中增设一球阀，以防止输出管内的流体返回到泵送罐中。这种装置需要相当大的空气压力才能将流体从深井中压升。在他们专利的专栏3中，他们指出在0至300英尺范围内的任何深度上都会出现满负荷输出。在流体顶端下方1，000英尺的深度上，将需要大约460 PSI的压力和较大的空气体积才能将水从井眼中输出。

虽然已对用于将油或水从井眼内泵送的设备作了改进，但无论是泵送油还是水，该系统一般是按定时运行的。这样就增加了设备的磨损以及宝贵能量的耗费。已有技术中的系统需要有泵工原地查访以确认该系统工作正常。另外，已有技术中的系统均未提供对于保护我们的环境而言相当重要的安全措施。本发明提供了一种计算机系统，该系统控制并监控多井泵送和储存设备，以便进行按要求泵送。这种监控能力还提供了有助于防止油泄漏或偷盗的安全特点，同时又能使运行能量耗费最少。

                     发明概述

本发明揭示了一种用于控制一个或多个井眼泵、以便进行按要求泵送的系统。该系统采用一计算机控制器，该计算机控制器与若干传感器相配合监控并控制泵的动作，从而来控制井眼内的流体。该系统连续地处于三种模式的其中一种模式中。系统大部分时间处于模式一一监控模式中，在此期间，系统等待检测到流体，或者某个其它相应的起动因素出现。一旦系统检测到诸如流体之类的起动因素，控制器就将起动模式二，起动泵送循环。模式二—泵送模式从馈给推进气体开始，而当在地面上检测到流体段塞时结束，并向控制器发出信号以终止馈给推进气体。与此同时，控制器进入系统复原期或者模式三。该复原期可使推进气体压力的作用时间被再度补足、泵腔压力与井眼压力相等、泵腔中再度充满井眼流体、以及使下孔传感器的时间稳定(倘若采用下孔传感器的话)。

在每一个模式循环中，该系统在所包括的设备上进行多种校核。在校核期间所获得数据资料被储存在适当的数据库中，并对照预定的标准进行校核。万一在设备、或其它监督和／或监控功能中出了故障，则该系统可起动诸如中央监控设备之类的通知系统。

所揭示的、使用在该系统中的泵具有泵腔和接近该泵腔一端的U形腔。阀系统自泵腔延伸到U形腔内。该阀系统是具有至少一个包含有阀通道的阀座的中空多面体。止回球在泵送模式期间堵塞阀通道，而在监控模式期间则使流体流入到泵腔内。U形腔包含有流体入口，以使流体进入U形腔后经由阀通道流入到泵腔内。推进剂管固定于泵腔，以便为推进剂提供进入泵腔的入口，该推进剂将流体经由流体回收管向外推压。该流体回收管在其一端延伸至泵腔，并伸出井眼伸入到诸如储存罐之类的流体存放装置内。位于泵腔内的流体传感器检测该泵腔内是否存在流体。可在接近泵或一远距离的位置上设置段塞传感器，用以检测预定量流体的起始与终止。

可在井眼上方设置外壳，用以容纳监控计算机及相关的读出装置。雷电保护装置具有接近供电立柱的接地电极。一对接地线，其中一根接地线的一端固定于电极，而其另一端则固定于外壳；第二根接地线的一端固定于外壳，而其另一端则固定于计算机和法拉第防护罩。至少一个分流阀沿着推进剂管和回收管串联固定。该分流阀具有包含有接纳凹区、推进剂管通道、流体回收管通道和介于两通道之间的连接通道的阀体。具有输入和输出连接件的动力缸延伸到阀体内接近容纳凹区。一系列连接软管与缸体的输入和输出相连，以便连接多个分流阀。可枢转地连接于接纳区的阀板具有一开口，该阀板固定于动力缸，以便可根据缸体的移动来枢转其开口，以使该开口与连接通道对齐或不对齐。缸体致动件根据与井眼流体的接触来使缸体移动。

接收／分离罐具有具备多个连接件的基座、与该基座相接触的流体外壳、分离罐帽盖、接近分离罐帽盖的电子器件外壳和壳顶。流体输出管与其中一个连接件相连以输送汇集在基底内的流体。输气管延伸至外壳内，并从基座部引出，用以去除从流体中分离出来的气体。在外壳基座处具有释压阀的安全管延伸至外壳内接近输气管。推进剂供给管延伸至接收／分离罐内，以便通过三通阀与通向泵的供给管相连。流体回收管将流体从井眼带入到外壳内，以便分离出包含在流体中的任何气体。位于流体回收管末端处的分离器与分离罐帽盖相隔开，并具有有着斜向出口的T形连接件。该斜向出口使流体成角度地落到基座上，并在那儿将其去除。位于接收／分离罐中的至少一个传感器与控制器通信。这些传感器以不同的高度设置在接收／分离罐内。三通阀具有供给管连接件、推进剂管连接件和排气管连接件。一可动件交替地连通推进剂管与排气管和供给管之间的连接，以便在第一位置上使推进剂管与供给管相连，而在第二位置上则使推进剂管与排气管相连。

                     附图简介

通过参阅说明书和附图之后，本发明的优点将变得更加得一目了然，在这些附图中：

图1是处于泵送模式中的系统的侧剖图；

图2是进入泵送模式之前的所述泵送系统的侧剖图；

图3是位于井眼中的图1所示泵送系统的侧剖图；

图4是另一种泵送实施例的侧剖图；

图5是又一种泵送实施例的侧剖图；

图6是内装于壳体的、与所述系统配合使用的一种泵送系统的侧视图；

图7是本发明计算机系统的示意图；

图8是一种示例用软件流程的流程图；

图9是本发明分流阀的侧剖图；

图10是图9所示分流阀的俯视图；

图11是该分流阀外部的侧剖图；

图12是该分流阀的前剖图；

图13是液体／气体分离器外部的前视图；

图14是该液体／气体分离器内部的侧视图；

图15是分离／接收罐内部的另一侧视图；

图16是分离／接收罐基座底部的内部视图；

图17是分离／接收罐帽盖基座的侧剖图；

图18是分离／接收罐内部的俯视图；

图19是使用在气相出口和气相压力释放口的出入点处的一种挡流件的俯视图；

图20是分离／接收罐帽盖顶部的俯视图，它示出了用于进入控制阀室的诸管道的管道引接装置(feed—through)；

图21是分离／接收罐的剖视图，它示出了液位传感器；

图22是使用在复原模式中的一种三通阀的侧剖图；以及

图23是处于泵送模式中的三通阀的侧剖图。

                     发明详述

本文中所述的按要求泵送可提高大约20％的生产率，同时还能节省能源。由于泵仅仅在有流体存在的情况下才运作，因此还能通过减少维修保养、且同时自动适应流体流动中的固有变化来进一步缩减开支。在已有技术的系统中，泵工将不得不在多数情况中根据“最佳猜测”估算来改变所需的任何定时时间。

在此整个地援引以作参考的几种泵、诸如Buckman等人的美国专利4，842，487号中所揭示的，可满足用于井眼之类的小型泵的要求。然而，这些泵中还尚无一种泵具有不外是通过采用液位开关进行最基本的“开／关”操作的控制泵送循环用的装置。在本发明中所揭示的、与包含有’487号的泵的井眼泵配合使用的计算机控制器加强了对泵的控制，从而提高了生产率，并降低了维修保养的成本。另外，计算机控制器系统的使用还便于具有进行远距离监控的能力，并可进行与良好的生产和泵性能相关的数据资料汇编。

为清楚起见，本申请中将采用下列术语和定义。

P₁

泵送压力(psi)：这是当泵送循环进行时，施加在位于推进剂管内的液体表面上的推进气体的持续压力。该压力可在推进剂管和液体回收管内移动气体／液体交界面。其值不能超出最大标准泵送压力(最大SPP)，且不能小于最小标准泵送压力(最小SPP)。该泵送压力为压力控制装置的设定值的90％，并安全地低于开放式(opening)压力控制装置的出气口(pop—off)装置的设定值。后者最小SPP不能小于使段塞长度(1)短得足以导致低效率、并引起以可接受的速率进行泵送的超量的泵送循环的压力。一般，最大SPP不能超出225 psi(压力控制设定值=250psi)。另外，最小SPP最好不小于50 psi。在上述限定的范围内，求解通过实验修正的下列关系式，即可求得P₁。为了更精确地求得NPP，在动力泵送模式中，将不得不考虑诸如粘度、表面张力和温度之类的液体特性因素以及管道上导管的平滑度和液体表层速度。

NPP(psi)=0．433×D×L

其中，0．433是所选单元的常量

D是柱状阀中液体的密度：纯水为1．00

咸水为1．01至1．2，一般为1．1；油为0．85至1．1。一般为0．9

1是以英尺计量的压力点上方的柱高。

P₀

这是液体回收管内的气体压力。该压力可由用于使接收容器灌注到流动管／罐组系统放空的剩余压力来产生，和／或它可由井口气的俘获(capture)和再循环过程所产生。在前一种情况下，随着液体段塞被输送至罐组，P₀应当接近于零(0)。在后一种情况下，该剩余压力应当与井口压力和输入到推进剂压缩机内的输入压力相抵。

计算机控制器被编制在监控、泵送和复原这三种模式中运行的程序。在监控模式中，系统等待采用从变量输入所得到的一个或多个传感器的形式的起动因素，用以表示存在于泵送系统内的液体的体积已可被有效地泵送至地面。倘若液位尚未触及传感器，则该系统只需继续其监控动作。而倘若检测到液体，则该系统进入泵送模式。

在监控模式期间同时运行在后台的是监视计时器子程序。该监视计时器用作为对系统的按要求泵送的辅助，它是根据预设或适当的时间间隔而非传感器的起动要求来起动泵送模式的。因此，无论是当存在足够的液体还是超出了监视时段时，该泵送模式被起动。设置该监视子程序是用以即使在传感器所产生的、输入至计算机控制器的变量输入的起动致因不存在的情况下，使之仍能保持井液的产出量。此项功能可在例如传感器发生故障的情况下，使之仍能继续起动泵送模式。由于已结束的诸泵送模式起动之间的时段被保存在控制器的特定存储器中，从而使监视计时器的时段可被自己编程或最后和推定为最佳地与数据资料相适应。即使在泵送模式是由监视计时器而非通过按要求泵送来起动的情况下，这种适应能力仍可继续。这种持续的适应能力可使系统在即使来自所有的传感器的输入都不存在的情况下，仍能保留最高的产出量和产出效率。这种适应性一部分是由来自位于分离／接收罐1000中的下部液位传感器1110的反馈所产生的，详情请参见图21。当在下部液位传感器1110未显示出液体的情况下进行可编程数量的泵送循环时，监视计时器的时段将在泵送循环之间延长时间。取决于其它传感器的输入，在未具备足够液体的情况下进行泵送循环即可显示出：泵内的液体少于用于最优泵送模式起动的适当的量。相反，倘若位于分离／接收罐1000中的上部液位传感器1130在泵送模式期间或之后显示出液体的话，则可在程序的再次控制下缩短监视计时器的时段。在这种情形下，取决于其它传感器的输入，即可显示出：泵送系统内的液体多于用于最优泵送模式起动的适当的量。

在复原模式之后，传感器由控制器来监控，用以核查液体的存在。虽然本文采用了一种下孔传感器，但也可采用其它装置来感应液体的存在。因此，由于关键在于检测液位，因而参照某一种特定的传感器来描述本发明并不意味着用以限制范围，这对于检测液位的方法而言不是必要的。此外，本文中所采用的传感器同属一类范畴，它可包括热敏元件、Y形传感器连接件(下文中将作描述)、用于重复漫射的液位检测感光件、光导纤维、超声波等。

用于在传感器上感应液体存在的两种低成本的方法是通过电压或压力的变化。在图1所示的电压变化传感器20中，在传导稳恒电流的一半导体电阻器的两个终端之间存在着电压变化。这种电压变化是由于该电阻器在井眼的气相环境与液相环境之间的运行温度中可识别的温度变化而使其电阻变化所引起的。关键在于，该稳恒电流的大小与传感器的耗散能力相匹配，倘若电流与耗散不相称的话，就会使传感器过热。虽然这种匹配要视所采用的传感器的类型而定，但这种匹配的必要性对于本技术领域中的那些熟练人员而言是一目了然的。可采用多种方法和传感器来表示液体的存在，并起动泵送模式，迄今已罗列出了其中某些方法和传感器。

在图2所示的实施例中，采用压力来检测井眼内液体的存在。该实施例为低电压传感器提供了一个替代品。Y形传感器组件60采用两根延伸到井眼内约为腔14的深度上的毛细管62和64。通过将Y形传感器组件60连接至液体回收管12的外部接近进入汇集腔14的入口点的特定深度上来得以最简单地实现。或者，如图所示，Y形传感器60可经由推进剂管26延伸到腔14中。这两根毛细管62和64籍由一Y形连接件66聚合成单个下方开口68。该下方开口68是敞开的，以便供井眼内的液体上升时接收液体之用。第一毛细管62在地面上与泵送推进剂所用的相同类型的高压气源相连，此泵的流量小于0．1立方英尺／小时。第二毛细管64在地面上与一压差转换器相连，该压差转换器具备等于或大于可获得的最大推进压力的满负荷压力的能力。压差转换器的参照口与井口的环形空间(annulus)相连，以便进行压力补偿。当下方开口68敞开、且未浸没到液体中时，由毛细管64施加至压差转换器的压力基本等于环形空间的压力。在这些条件下从转换器输出的电信号将显示零压差。当液体浸没下方开口68时，要克服浸没液体的静压头、并使高压气体持续地流过被浸没的开口68所需的压力增大。因此，当液体在井眼内上升时，气体通过毛细管62的自由流动被阻塞。当气体以基本相同的速度流动时，最终会在毛细管62中形成足以将气泡通过下方开口68压送的压力。第二毛细管64将该气体压力中的增量传送至接近控制器120(图6)的压差转换器的感应口。于是，控制器120能够通过读取由转换器所产生的信号根据下列关系式来计算位于下方开口68之上的液位(h)： $h=\frac{P\left(\mathrm{PSI}\right)}{\mathrm{Rho}\×g}$

其中：

Rho是正被检测的液体的比重；

g是一英尺高的纯水柱由于重力而施加在一平方英寸表面上的力(磅)；以及

h是位于浸没口之上的、正被检测的液体的高度(英尺)。

该方法不仅检测井眼内液体的存在，而且还测估位于下方开口68之上的液体高度。由于采用了Y形传感器组件60，因而可将昂贵的设备、即压差转换器设置在受保护的环境的地面之上；并且只将塑制的Y形连接件66和毛细管62和64暴露在井眼环境中。另一个优点则是可去除井眼环境中的任何电子或导电元件。电子元件的去除可大大减少系统因雷击受损的机会。

该系统保留在泵送模式中直到与特定的系统结构相配合的段塞传感器28起动泵送模式的终止程序为止。或者，该泵送模式尽管可以编程，但也可持续一段预定的时段，但这样作并不是最佳方案，因为这样会降低泵送系统的效率。一旦泵送模式结束后，就进入复原模式。

传感器20(倘若采用的话)和压缩机40在复原模式期间复位并复原。另外，推进气体管26的压力在复原模式期间可与井眼压力相等。在下文中将作详尽描述的复原模式尽管可以编程，但也可以是以当前使用的设备所需的复原和复位时间为基础的一预设的时间间隔。

如图1、2和3所示，图中示出了一种可与本发明配合使用的泵的一个例子一泵10。该泵10具有一出液管12，该管用作为将液体从汇集腔14输送至位于地面上的储存罐用的一导管。该泵10的下部具有沿入口区16的整个周边设置的多方入口18，它可被制造成任何适宜的结构。随着井眼中的液体涨高，液体经由入口18流入入口区16。虽然本文中所示的入口18位于泵10的侧方，但该入口也可沿着泵底或别处设置。升高该入口便于使液体与诸如沙粒、泥滓或水垢之类不希望有的固体相分离。应当注意到的是，可将入口设置在最适宜于井眼内的状况和／或正在泵送的液体类型的位置上。如图2中的箭头所示，流体静压迫使液体自入口区16经由阀通道22的开口端上升至汇集腔14。该阀通道22设有阀座24，该阀座在允许液体经由口32向上流动的同时，一旦液体停止向上流动，它还向止回球30提供一接纳区。随着液体经由阀通道22上升，止回球30由于极小的压力差而从它们的阀座上升起，从而可使液体流入到汇集腔14内。液体响应井眼液体的流体静压而在汇集腔14中继续上升。一旦该汇集腔14被充满，液体就在推进剂管26中继续上升，直到该液体接触到下孔液体传感器20或Y形传感器60为止。该推进剂管26在受压的推进气体进入汇集腔14之前将其输送至被泵送液体的气体／液体交界面上。因在复原与监控模式期间的推进剂三通控制阀1090之间的连接，故最初存在于汇集腔14和推进剂管26中的气体易于由新进入的液体所取代。这样便可在位于环形空间与汇集腔14内的气体之间形成压力平衡，从而使液体自由地流入汇集腔14。

一旦液体上升而浸没下孔液体传感器20，即向控制器120传送一表示液体已升至适当液位的信号，该信号与其它传感器的输入相结合，从而起动泵送模式。将传感器设置在推进剂管26内提供了另一附加优点，即可在推进剂流过推进剂管26时清洗该传感器。

虽然计算机控制器120被预置，以便监控每一口钻井104处的许多必要的恒准数值，但是由液体传感器20所产生的、与起动泵送模式用的较佳液位相对应的特定电压必须被单独编程，以实现最优控制。同样，与低于将要起动的泵送模式的液位相对应的特定电压也要被单独编程。这样就提供了克服对诸如井眼的液体温度及将要泵送的液体的其它热动特性、传感器信号缆线线的长度、材料特性及传感器容差之类的变量的控制功能的最大可靠度。本文中将此方法称之为传感器湿态和传感器干态校准法，以下将更详细地描述该方法的实施。

当系统采用一种下孔传感器时，则该传感器20必须被编程，以便“学会”适当的响应。在完成包括推进剂管26和出液管12在内的下孔泵送系统构件的机械安装的同时，将壳体顶罩固定在地面上。液位传感器20和信号缆线34的组件被送入到顶罩入口内，并向下放入到推进剂管26的内部。该信号缆线34和传感器20的组件必须由能提供足够的强度和能承受天然产生的井眼液体以及可能存在的处理化学品的材料制成。另外，信号缆线34还必须具备适当的电气特性，以使传感器20可与控制器通信。

在信号缆线34的另一端与控制器120相连的情况下，图6中的传感器“湿态”指示灯180闪烁。这表示控制器120已准备好被编程，以便识别出湿润状态。传感器20被允许在推进剂管26中向下前进一段被测距离，直到其浸入到液体中为止。该高度已预先设定。为了接收来自传感器20的、作为有效湿态信号的信号，持续地按下操作按钮188，直到传感器湿态指示灯180熄灭为止。

接着，干态指示灯182闪烁，这表示控制器120能被编程，以便识别出传感器的干燥状态。此时，传感器20上升至汇集腔14和／或推进剂管26中的液体的预定液位之上大约25英尺处。为了封闭推进剂管26内的推进压力，在入口处环绕该信号缆线34固定一压力密封套。然后，人工起动泵送模式。在完成泵送和复原模式的同时，控制器120也编程完毕。干态指示灯182继续闪烁，这表示控制器120已准备好被编制用于传感器干态值的程序。传感器20由于其浸没在将被泵送的典型液体中以及在泵送和复原模式中产生的典型条件而已被调整。为了接收来自传感器20的、作为有效干态信号的信号，再次持续地按下操作按钮188，直到传感器干态指示灯182熄灭为止。

利用上述数据资料，系统计算出介于传感器湿态与传感器干态经验值之间的一中间值，并将该值加上或减去抖动(dither)之后作为有效的液体测定临界值储存起来。该编程方法提供了控制器操作的最大可靠度，并从本质上消除了对液体测定传感器输入的错误响应。某些传感器将无需湿态／干态设定值，对于本技术领域中的那些熟练人员而言，设立这些设定值的必要性将变得一目了然。

在监控模式中，指示灯180和182相应地表明了传感器20的湿润或干燥状态。这两个指示灯在复原模式期间被熄灭，此时，控制器向传感器20暂时提供较大的电流，以加快传感器从液体浸没和推进气体流动的影响中复原。一旦复原模式完成，该暂时增大的电流就会提供一较快稳定的液位测定信号。与此同时，在复原模式起始阶段，汇集腔14内的气体压力可通过三通控制阀1090(参见图22和图23)而平衡。环形空间内的压力允许液体流入并再度充满汇集腔14、推进剂管26和出液管12。只有在复原模式完成且进入监控模式之后，来自传感器20的信号电平才会被认定能有效地表示液位。

应当注意到的是，壳体50还可设有诸如键盘、触摸屏幕、红外线、射频等控制器接口输入。该控制器接口可使用户对油田现场中的程序作些必要的改动。

在液体以快于预先编制在系统程序内的速度流回到井眼中的情况下，立即减小传感器20的电流可提供更为精确的响应曲线。电流变化率最好是用户无法给定的预设值。

在泵送模式期间，气体压力最好由三通阀1090通过推进剂管26来提供，以迫使液体流出汇集腔14，并沿着出液管12向上流动。该压力还迫使止回球30搁置在阀座24上，从而堵塞口32。通过堵塞口32，可防止汇集腔14中的液体通过阀通道22流出，并且还可防止补充的液体流入到汇集腔14内。随着推进剂流过推进剂管26，它取代了汇集在汇集腔14中的液体，该液体只能通过可用的通道流出，并从出液管12输出。虽然该系统被描述成将液体以段塞状进行输送，但是通过改变管径，从而增大推进剂的体积，由此液体可以柱状而不是段塞状进行输送。通过改变汇集腔14的尺寸大小和泵送模式的时间长短，可获得对引至地面的液体体积的附加控制。

通过电动压缩机或气动压缩机可提供移动液体段塞用的压力。或者，可采用美国5，006，046号中所描述的井眼气体压力，该专利在此被整个地援引以作参考。该压缩机或气源由控制器120所监控，以使信号源可将压缩气体供至多口钻井。压缩机40的运作由控制器120所监控，其中任何故障均立即报告给一中央报告装置。该压缩机40的性能特征可由预定时段内的复原轮廓线来表征。压缩机40的运作范围被预设在一预定压力上，以便将磨损、断裂和能量消耗减至最小。通过在压缩机40与壳体50中的控制器120之间建立通信，可监控并操纵推进剂储存罐(未图示)的压力，以配合泵送循环的要求。只能在一特定带区上对压缩机40的运作压力范围进行修改，同时仍然设有包括电动机械压力开关和安全出气或释放阀在内的安全控制装置。

如本文中将进一步描述的那样，在不采用接收／分离罐1000的情况下，就需要有段塞传感器。如图3所示，段塞传感器28未曾设置在井眼中。当控制器120接收表示段塞已到达地面的信号时、或者在程序所编制的一段延迟之后，系统自动终止该泵送循环。在传感器28发生故障的情况下，控制器120将继续在该泵送循环中以用于最长泵送循环持续时间提供推进气体压力。该传感器28可为具有模拟或数字输出的一种机械或非机械液体传感器。倘若该液体传感器产生一模拟信号，则系统120必须用测定临界值来编程。倘若该液体传感器产生一数字信号，则系统120将须要编制这样一套程序，以使该数字电平可从一被激发的液体传感器传送至该程序。

为使系统效率最优化，一旦检测到段塞，就可终止泵送模式，从而利用剩余压力将该段塞推入到储存罐42内。因此，传感器48必须离开泵10一段足够的距离，从而可利用剩余压力将该段塞推过最后的距离直到储存罐42之中。段塞传感器48离开储存罐42的准确距离取决于系统的结构，即所泵送的材料、液体流入井眼的速率、泵深等。即使传感器发生故障，监控计时器的设定也会根据定时基准来调节泵送模式，直到该传感器能被修复为止。在泵送模式之后，系统处于复原模式中，此时，推进剂管26和汇集腔14可使井眼压力平衡。如上所述，复原模式是处于定时基准之上的，一旦超过了预设时间，该系统将再次成为监控用于确定液体存在与否的下孔传感器。

传感器20可包含用于测定整个泵上的压力差的装置，从而将所有的监控系统合并成一个易于接近的装置。或者，传感器20可用于监控、或恢复(resume)流体静压，从而表明液体存在于泵中和／或液位高度。在储存罐42的液体出口处可配备一单向阀，以防回流。然而，最优地的是，将结合图13—21进行描述的一液相／气相分离器、接收／分离罐1000设置在储存罐42与出液管12之间。该接收／分离罐1000内设高低电平传感器，因而不再需要传感器28。

在另一种泵400的结构中，如图4所示，已对汇集腔406的基底404作了改动。阀通道402被改成延伸超出底架408和弧形基底404。这种结构可促使液体向上流动，并防止液体积聚在角落内。该实施例中的输入腔412是可拆卸的，由此同一个泵可与另一种输入腔配合使用。这样就能使同一个泵与不同的入口间距配合使用，由此适应各种井眼条件和所泵送的液体。在泵400中，输入腔412具有置于该腔412的顶部、而不是沿其长度设置的入口414。通过利用固定于泵底408的一螺纹圈416而将该输入腔412连接在泵400上。该输入腔412设有一匹配的接纳螺纹圈418。当然，正如改变入口设置一样，也可采用其它的连接方法，它们对于本技术领域中的熟练人员而言是一目了然的。又一种方案是，如图5所示，腔底452呈弧形，但汇集腔入口454保持与底架456齐高。

液体从在油井中称之为产出层(或多个产出层)的某一高度或多个高度流入到井眼内。液体持续地流入井眼，直到该井眼内的流体静压与由液体流入井眼所施加的压力基本相等为止。此时，由于井眼内存在液体而产生的流体静压的缘故，因而从产出层流入到井眼内的液体被减至最少。仅有由于在周围的产出层(或多个产出层)中存在气体或液体所产生的剩余压力可使井眼内的液面进一步上升。虽然该剩余压力可由自然原因所产生、例如夹带(trap)或分离(dissolve)的气体、或者由于二级或三级复原方法的应用，但这些影响是极难预测的。在被设置成根据定时基准进行驱动的已有技术的系统中，取决于计时器设定的精确程度，其中液体可保持在该高度上一段相当长的时间。在本系统中，液体是按要求、即当控制参数已达到一特殊值时进行泵送的。例如，倘若目标是使液体的产量最大的话，则应当使井眼中的液位高度保持在等于或小于产出层(或多个产出层)的高度上。使液体高于该高度上升将必定使井眼的再度充满率降低，由此导致较低的液体产出率。设置在最低产出层高度上的下孔液体传感器20应当是起动泵送循环的一个使液位保持在该高度上的途经，由此可使钻井的产出率最大。

已有技术中的系统通过频繁地将液体向外泵送至泵的上方一段预设时间而使液位低于产出层(或多个产出层)。一旦液位低于最低产出层，就会破坏液体的附连性(cohesion)，这就须要钻井自己来重新装填(re—prime)。这样就减慢了液体流入到井眼内的速度，直到液体已有时间来重新建立附连性为止。所述系统被设置成在去除低于产出层的液体之前就停止泵送，从而防止附连性受到任何破坏。这可通过泵高调整、编程或在产出层(或多个产出层)上设置一传感器来实现。

在某些地区中，尤其在冬天，液体中所含的石蜡会从静止不动的液体中析出。由于石蜡往往会附着在金属上，因此这种析出会使金属泵以及有关的金属部件阻塞。在所述系统中，通过防止液体静止不动，从而不给石蜡析出的机会，由此来防止石蜡附着在设备上。含沙土壤和粒状土壤会给已有技术系统中静止不动的液体带来一个难题。沙粒会沉积在井眼内，最终阻塞产出层，从而减慢了液体流动，并造成设备磨损。通过采用按要求泵送，沙粒就无法堆积在产出层之上。随着液体从产出层(或多个产出层)流入井眼，泥滓和沙粒可与液体一道被输送。当液体升至起动泵送模式用的适当高度时，会将所有的组分一液体、沙粒和泥滓—从推进剂管26、汇集腔10和液体回收管12中一并撤出。通过使泵送系统完全撤空，即可有效地防止沙粒和泥滓堆积在井眼之中。此外，通过使液体几乎恒定地流入到井眼内，可根据地质组成和产出层的孔隙度频繁地打通新的孔道，从而增加液体流量。

图6中示出了壳体50的一个例子。除了湿态指示灯180、干态指示灯182和段塞测定指示灯184及设定按钮188之外，还设有其它的指示灯和LED读出装置，用以监控该系统。程序运行指示灯192用来表示电源接通、程序正在运行。“状态OK”指示灯194用来表示：虽然某些设定值可能偏离预设标准，但该系统仍然上行，并将继续进行泵送。该系统被编程以提供最大的产出率，因而，即使诸如压缩机压力之类的设定值偏离预设标准一定的程序设定量，该系统将仍可运行。由于所有的电子元件均与控制器120相连，因此它会察觉到任何的偏差，并将报告这些偏差而不中断系统。但该系统应当被编程，以便当发生特定的运行危险偏差时可被完全中断。可报告任何可人工或网络可修正的偏差以便校正。

泵送模式指示灯190表示系统处于泵送模式中。由于系统静音运行的缘故，因而在不具备诸如灯或声音之类的指示器的情况下是难以确定该系统是否正在进行泵送的。用户界面按钮186可使用户人工起动及终止泵送循环。

电源接通指示灯192表示系统接通电源、且处理程序正在运行。即使电源断开，该系统也不会丢失任何程序编制的参数。出错指示灯196用来表示系统程序或参数出错。当系统每一次被驱动时，该出错指示灯就会点亮，同时执行诊断程序。倘若系统未查任何问题的话，则该出错指示灯熄灭。但如果系统中存在问题的话，该出错指示灯就会继续点亮，取决于差错的类型，该系统或是运行或是完全中断运行。倘若由于某种原因而使存储器中的一参数发生恶变的话，则该出错指示灯会同“状态OK”指示灯194一道保持点亮，此时，该系统最好工作一小段时间以缩短停产时间。本文中所述的这些指示灯和读出条只是举例用的，根据所泵送的液体、壳体位置等的不同也可采用其它的指示器。

利用内含系统预设参数的系统程序器集成电路(I．C．)可编制新的参数。处理器I．C．由一系统预设程序I．C．、打开的电源和进入的系统预设参数所取代。该系统检查以核定程序正在适当地运行，如果出错，则点亮出错指示灯。当参数被正确地储存时，该I．C．被去除并由原I．C．所取代。原始参数可用一些时间来设立，但这样控制器就只有几分钟来编程。这与多个独立控制器120最初安装在具有共用参数的一产出点上时的状况有关。对于此类安装，通过“体外生长(cloning)的”可编程集成电路可省去相当多的时间。

下孔液体传感器的湿态和干态电平值在安装的同时储存在控制器120内。接着，通过按下用户按钮186、并使电力在系统内循环可清除这些值。在按下用户按钮而向系统提供电力之后，传感器湿态指示灯180将开始闪烁若干秒钟。只要用户按钮186被按下，出错指示灯196就将与传感器湿态指示灯180同步闪烁。这表示湿态电平值将要复位。若干秒钟之后，传感器湿态指示灯180将停止闪烁，而传感器干态指示灯182将开始闪烁。同样，倘若用户按钮186被按下，则出错指示灯196将与传感器干态指示灯182同步闪烁，这表示干态电平值将要复位。倘若用户不想使干态电平值复位，则他只需松开用户按钮186，并等到计时器终止即可。这同样适用于湿态电平值，用户按钮186被松开，而湿态电平指示灯180闪烁到干态指示灯182开始闪烁为止。或者，控制器120可被编程，以便允许用户只设定井眼内的传感器干态电平值，并使控制器120计算出传感器湿态电平值，反之亦然。

较佳的是，外部显示尽可能多的信息，以防反复打开示例用壳体50，从而保证了安全。壳体50具有一圆顶盖200和一固定底座204。该圆顶盖200可从固定底座204上卸离，以便接近控制器120和任何内部显示的数据资料或开关。在非网状单元上，数据资料须要显示在该单元的LED窗口210上。数据资料可根据定时或在线呼叫显示在预设报告中。倘若要从外部通达按钮板208的话，则该按钮板应当能被上锁，以防未经许可而触及。或者是，只能从壳体50的内部接近用户按钮186。

保护控制器120及其它设备、使其免遭雷电伤害是一个关键问题。只是简单地采用一种法拉第防护罩仍然会使系统遭受雷电袭击，并且还会使距离地面1000英尺深的传感器受到破坏。因此，要在接近供电立柱702的地面上打入一接地电极700。该电极700用作为一种大气和大地组合终端，并且无论是架空供电还是地下供电均可适用。由#6 AWG实心铜或等效物所制成的一根接地线704从电极700接到钻井壳盖204，并在那儿钩到突耳206上。该接地线704可埋设在稍低于地面的高度上。第二根由#6 AWG实心铜所制成的接地线钩到突耳208上，并通到内部设备的接地导体和内部法拉第防护罩(图未示)上。这样就使所有非电流承载的金属物体连接到一共用土地终端上，从而从本质上消除了任何电势差。这种安排可使雷电优先闪击大气／大地终端700，从而使电流经由接地导体704、壳体突耳206和钻井壳体204无害地流过大地。由雷电闪击所带来的任何电势增大也将由设备接地导体和所连接的所有非电流承载的金属物体所感受，从而向相关联的电子设备提供最大程度的保护。

最好在壳体50之中或者其附近设置一温度传感器，用以监控环境温度。在低于涉及泵送安全的最低环境温度的温度上进行泵送会给设备造成损害。在已有技术的系统中，当温度降到安全运行点以下时，要人工中断泵送动作。这种中断将一直延续到重新人工起动系统为止，这样就导致了相当长的停产时间。所述系统可连续地感应环境温度，并在环境温度降至一预设温度时终止泵送。一旦温度回升到大于该预设值时，该系统就会自动重新起动。由此，在模棱两可的气候中，在温度较高的日子中，该系统将重新起动并运行直到温度下降为止。这样就可使生产损失减小到最小，同时还促进了安全。另外，当环境温度接近最小泵送温度时，实现延长的泵送模式时间。这种控制策略可确保：极少的剩余液体将留在地面之上的泵送系统构件内，由此便于在返回安全环境温度的同时最快地恢复满负荷运行。

所述泵送系统104可单独设置，以便与单口钻井配合使用，或者可形成网络，以便与多口钻井配合使用。如图7中所示的计算机控制系统100包括操纵泵送过程和用于连有该单元的各钻井控制器120的数据资料采集的主控制器102。在大规模的系统中，主控制器102可与一监控中心110通信。在各个钻井控制器120、主控制器102和监控中心110之间的通信方式可为已有技术中已知的、诸如无线电、蜂窝状(cellular)卫星或硬连线之类的方法。运行系统所需的设备成本与安装通信连线106所需的成本之间的比较通常为决定连接至各主控制器102的钻井数量的决定因素。在某些情况下，每一口钻井104具有一个控制器120是最经济的。其它的位置和／或地形可采用多个控制器120连接至单个主控制器102。在小规模的机构中，主控制器单元102可仅仅是计算机和有用于提供所需报告的软件。控制器102可按被预编程的进度将信息数据库对数据库地下载至监控中心110，或者处理信息后仅仅下载被预编程的报告。本系统中所使用的计算机应当具有足够的能力以用户所需的格式来处理信息。在所述系统中内装一台或多台计算机以用于诸特定例子。本文中所述的任何部件均可与其它所述的部件相结合，例如系统中所用的、将液体直接泵送至储存罐的控制器可装入到接收／分离罐控制器之中。鉴于本文的内容，这些特点的结合对于本技术领域中的那些熟练技术人员而言将变得一目了然。

在某些情况下，诸如在停机之后的电力恢复中，一个以上的钻井处理器120可同时联机。虽然主控制器102可同时处理一个以上的控制器120，但诸如压缩机40之类的共用机械设备一次只能用于一口井眼。因此，给各个钻井控制器120分配一个用来标明该控制器在系统中的泵送优先权的优先号。这些优先号可根据任何的预设标准来确定。

在系统原先就被安装成网络的情况下，可省去各个控制器120，其中位于泵和接收罐之中的诸传感器将读数直接报告给主控制器102。然而，无论是在各个控制器120上还是在主控制器102上进行监控，其处理过程仍然是一样的。

由于暴露于外界的时间较长，因而最好所有的材料皆为抗蚀性材料。115或230伏电源的兼容性可使系统在不用更改的情况下广泛地在全世界通用。最好如上所述，所有的系统都必须能抵抗雷电和良好地接地以作电涌保护之用，以防风暴危害或至少将风暴危害减至最小。

在来自若干个泵的泵送液体可流入单独一个接收罐的情况下，每一次致动均表示液体正被泵送。倘若泵被致动而接收罐未显示出已收到液体的话，则在一次循环之后将显示出现问题。可将存在该问题的钻井或多口钻井104立即中断，以检修好可能成为问题的线路。储存罐传感器还能使主控制器102保持对泵送液体的跟踪，并确定用于液体输送装置的最有效的采集(pick up)进度，以便从储存罐42采集液体。由于这些储存罐内的液位是绝对不能溢流的，因而控制储存罐内的液位是相当重要的；否则，产出的液体会损失掉，司法部门可能要作环境危害处置、罚款和惩治。这可应用于所有的泵送液体，无论是油还是咸水。

本文所示的系统含有许多参数，其中大部分参数是工厂预设的，还有三个用户设定值(液体传感器湿态、干态和段塞测定临界值)。控制器120或主控制器102被编程以监控并检查钻井104、储存罐42的液位和压缩机40，并将所监控的信息存入适当的数据库。图8是所述系统的一实例顺序的流程图。众所周知，存在着多种可实现所需结果的语言以及数据库。然而，步进顺序、交叉校验、临界确定值以及满足这些临界值的任何程序都可以采用。

储存罐42和辅助系统较佳地设置于地下，以便将对环境的冲击减至最小，并有利于美观。由于较小的设备尺寸、较低的声级以及洁净度，本系统较已有技术中的系统而言更易于为城市和农村地区所接受。重要的是，本系统中包含诸安全特点，以使任何生态危害减至最小。其中所含的一个安全特点包括位于储存罐42中的、用于立即通知液体可能发生泄漏或者储存罐中的物质可能被偷盗的液位传感器(图未示)。由于储存罐液位传感器能分辨出由每一次的泵送循环所引起的液体增量，因此液体增量的减少或中止即表明在泵送系统的某些部位内可能发生了泄漏。在介于井口装置104与储存罐42之间的出液管12内可能发生泄漏的情况下，该系统可被编程以中断任何进一步的动作，直到操作者可核定未导致任何环境危害为止。通过不断地监控液位，控制器120可了解每一次的液体泵送量。倘若液体泵送量保持不变、而介于止动与起动之间的时间却下降至被预编程的容差之下，则控制器120会向主控制器102或监控站110发出出液管12存在泄漏的通知。另外，倘若液体泵送量下降至被预编程的液量之下，则主控制器102会通知监控中心110系统内出现问题。这样，倘若传感器不能运作，则该系统可继续按定时进度来泵送液体。还对系统进入泵送模式的次数与传感器指令泵送循环起动的次数之间的比较进行监控。在两个次数不匹配的情况下，该系统将通知监控中心110。上述是系统的通知和监控能力的例子。根据其配置和系统内计算机的数量，还可监控其它项目，并变更通知顺序。

在较佳实施例中，软件存取分三级，所有的级别皆被加密，且只有通过密码才能接近。第一级是“只读”程序，它令系统可由职员来监控。第二级提供了有限的存取，并允许变更不会影响数据资料记录且优于(dominate)程序特点的所选临界值。第二级存取的一个例子是变更最大泵送时间长度、最低泵送温度等。第三级存取用于变更现场参数。

为了维护系统的完整性，第三级最好只能存取一段较短的时间。通过使第三级只可存取一段较短的时间，可令未经许可的用户更难以进入。系统中的高度安全可靠性有助于防止致使系统崩溃的未经许可的存取。

为确保系统最优运行，将临界值预先装入到非易失性随机存取存储器中，并且只能经由网络接口来进行变更。这种例子有最小泵送压力和最低泵送温度以及被扩展的循环泵送的温度范围。根据上述内容，本技术领域中的熟练技术人员将对系统的最优运行甚为关键的信息以及可改变的信息一目了然。

软件连续地从泵送循环中采集数据资料，包括一段给定时间内的循环数和一段时间内的液体产量，从而以便可进行最优的泵送循环。另外还对影响液体流动的温度进行监控，并将其考虑到泵送循环中去。通过改变泵送循环使之能与增大或减小的液体流动相对应，从而可进一步增加按要求泵送的优越性。诸报告可被编程，以便根据预定参数自动地作出报告。该自动报告还有利于：可设定报告时间，以便在每天的同一时刻发出相同的报告，从而免除了别的变化。还可将诸如特定的温度、装满的时间等的临界值设置到报告内。

由于“按要求泵送”的特点以及精确地跟踪泵送循环的能力的缘故，计算机控制系统100较目前使用在本领域中的绝大多数技术而言能更准确地确定一给定钻井104内的产量。通过与一给定产地中的许多钻井104相连，该系统可跟踪各钻井的产量，并采集产量信息以报告给业主、投资者等。于是，该计算机控制系统100成为了“管理”租约中的一种极佳、也是唯一的工具。该系统还进一步免除了对于要经常地进入到油田现场内、以人工检查钻井运行和／或保养设备的“泵工”的需求。许多钻井的起始流动将会很大，这是在已有技术的系统中通常是无法获得的一个要素。

发生在众多泵送状态下的问题是：在停电期间或者其它的泵送中断期内，井眼中的液体会发生积聚。当下一次泵送时，在停电期间积聚的液体量会在出液管12中形成高得多的柱高。这就需要比泵送系统中常规利用的推进压力更大的压力。为了解决这个问题，如图9—12所示，分流阀900各沿大约二百英尺进行安装，并位于推进剂管932与液体回收管940之间。该分流阀900由一液体通道926构成，该通道将推进剂管932与液体回收管940相连。该通道926的打开与关闭是由一阀板904来控制的，该阀板由一气缸924来致动。该阀板904通过一杆928、一螺母929、叉杆(clevis)916和叉杆销914与气缸924相连。该阀板904绕与阀体902相连的一轴销910转动。该轴销910防止阀板904滑入到凹部930之中。为了防止液体泄漏到凹部930中，在阀板904与阀体902之间设置一O形环908。阀板904如图9所示处于打开的位置上，其中关闭位置即为接触部906遮住通道926。气缸924中的活塞由于施加至其顶部和底部的合力而移动。井眼压力通过入口过滤器920传送至活塞的下表面。该压力可由井眼内的气体或当液体浸没气缸924时来自液体的流体静压、抑或同时来自这两个压力源的组合所产生。与此同时，将一可编程的压力施加至活塞的上表面。当由在井眼内上升到特定气缸924的位置之上的液体所产生的流体静压超出程序压力足以克服阀机构的总摩擦力量值时，活塞向上移动。杆928、螺母929、叉杆916和叉杆销914均与该活塞相连，当活塞向上移动时，阀板904绕轴销910枢转。在运作中，气缸924被特定量的井眼液体所浸没会使阀板904顺时针转动，使其开口与阀体902中的通道926对齐。位于推进剂管932与液体回收管940之间的、分流阀900处的交叉连接会在泵送模式期间形成液柱，从而借助常规所用的推进压力即能从泵送系统中输出液柱。相反，当井眼液位已充分降至使施加在气缸活塞的上表面上的程序压力可克服在该活塞的下表面上所感觉到的减小的井眼压力加上阀机构的总摩擦力的位置上时，阀板904逆时针转动，从而关闭了阀体902中的通道926。

于是，当井眼中的液体达到可使压力通过过滤器920来致动气缸924的液位之上时，阀板904移至打开的位置。此时，井眼中的液体已升至推进剂管932之中。一旦打开，推进剂管932中的液体就通过分流阀900转移到回收管940中。分别沿着推进剂管932和回收管940设置分流阀900通过减小要输送的液体体积来减小将液体泵送出井眼所需的压力。一旦压力被释放，(液体降至气缸924的高度之下)，阀板904就自动地从打开位置移至关闭位置。

为了使分流阀900保持在正常工作状态中，必须要使其免受周围液体的入侵。阀体902最好被密闭，并使凹部930模制在阀体902中。该凹部930必须要有便于阀板904移动的足够的宽度，但可根据生产制造中的爱好设计成超出移动面积的任何开放空间。

分流阀900通过连接在螺纹连接件922上的一软管(图未示)与另一分流阀相连。虽然该软管连接于主压缩机，并接收来自该主压缩机的程序压力，但来自该压缩机的满负荷压力对于分流阀900系统而言是过高的。因此，需要设置一调压器，以便将压力减小至分流阀900系统可使用的量值。当在井眼内设置多个分流阀900时，程序压力与第一阀相接触，倘若井眼内的流体静压足以打开阀板904的话，则液体通过该第一阀900进行泵送。然而，倘若流体静压不足时，即表示液体还未升至气缸924之上，则软管中的压力前进至下一个阀900。一旦空气压力到达一个具有足以致动阀900的流体静压的阀时，阀板904就打开，且液体被泵送。该过程被重复直到液位下降至泵10可恢复正常泵送的点为止。该软管系通过采用一螺纹连接件、粘合剂和／或可在严峻的环境中保持稳固连接的其它方法连接于阀底。

在某些情况下，可能会有气体泄漏到井眼中。根据EPA(美国环保署)的规定，这种气体是不能释放到大气中去的。在所述系统中，从井眼中放出的气体可被放回到井眼中，或者通过利用所述液体／气体分离器放入到一分离容器或一输气管中而被回收。

为了使液体与气体相分离，一旦液体到达地面，就在其流入储存罐之前先将其放入—接收／分离罐1000。该接收／分离罐1000包括一罐顶1002，该罐顶被密封，以防水、灰尘等损害电子器件外壳1004内的电子器件。接收／分离罐帽盖1006将接收／分离罐壳1050与电子器件外壳1004隔开，而入口帽盖1008则使输入管保持在适当的位置上。

图14—21示出了接收／分离罐壳1050的内部结构。图16所示为接收／分离罐基座1008的内部，它示出了输入管的整个布局。出液口1060引入到器壳1050内，并保持与基座1008齐高，这从图17中可很清楚地看出来。该出液口1060汇集来自基座1008底部的液体，并将该液体从接收／分离罐壳1050输送至储液罐42。输气管1058延伸接近接收／分离罐帽盖1006，并装配有一挡流件1062，图19中更为详细地示出了该挡流件。安全管1056穿过接收／分离罐壳1050，与输气管1058大致等高，并装配有泵阀1064。该安全管1056还装配有一释压阀1020，该释压阀可释放积聚在接收／分离罐壳1050内的压力。这是在由于某种原因而使气体无法通过输气管1058离开的情况下的一种安全防范。

供给管1054穿过接收／分离罐壳1050向上延伸，直到连接到一个三通控制阀1090上“停住(in port)”。该阀1090可设置在分离器帽盖1006的顶部、或者接近或连接在接收／分离罐1000上。图22中示出了此类三通控制阀1090的一个例子，它处于复原和监控模式中，图23中则示出了该阀处于泵送模式中。该阀1090具有一阀体1094，该阀体内含一可动阀塞1096，该阀塞可在阀体1094中垂直移动。阀塞1096的内部含有两条通道—一复原通道1104和一泵送通道1102。在复原与监控模式期间，阀1090可使推进剂管1072与排气管1052通过通道1104相连，从而切断了供给管1054与推进剂管1072之间的通路。在泵送模式期间，一旦致动器1098被激发，推进气体就会从推进供给管1054通过通道1102输送至推进剂管1072内。该致动器1098可由电流和／或气体压力来激发。最方便的激发方法对于本技术领域中的那些熟练人员而言是一目了然的。在泵送模式中，阀体1094中的阀塞1096向下顶着弹簧1092移动。这样泵送通道1102就能将推进剂管1072与供给管1054连通。泵送模式一旦结束，阀1090就被切断，并且阀塞1096由弹簧1092向上推动。阀塞的上移阻塞了供给管1054，并通过复原通道1104而使推进剂管1072与推进排气管1052相通。排气管1052较佳地终止于一排气消声器1045(图14)，当将压缩空气用作为推进气体，并且气体的复原不成问题时，可使用该消声器。图22和23中所示的三通阀是可应用于所述系统的一种示例性的结构。还能替用其它可提供相同的连接隔离并能抵抗住外界环境作用的阀。

排气管1052自三通阀延伸穿过壳体后于推进排气消声器1045处引出。应当注意到的是，在环境和／或安全法令禁止将气体释放到空气中的情况下，消声器1045可由引导至一适当的容器的一连接件所取代。图15中示出了推进剂管1072和液体回收管1070。该推进剂管1072自三通阀1090延伸穿过接收／分离罐1050后连接到泵上。液体回收管1070自泵延伸接近接收／分离罐1050的顶部并通过一T性连接件1082连接到一螺旋扩散器1080上。肘部1086较佳地斜装在横杆1084的端部上，这样有利于气相与液相的最优分离。通过采用螺旋扩散器1080可使液体与气体相分离。倘若肘部1086笔直朝下，则液体／气体的组合物就会单纯地向下倾注到接收／分离罐1050的底部，从而降低了物相分离的效果。倘若肘部1086笔直朝上，则物相分离会再次受阻。虽然角度并不关键，但角速度越大，液体与气体就分离得越彻底。随着液体与气体相分离，较轻的气相通入到输气管1058中，汇集在分离／接收罐基座1008中的液体通过出液口1060输出。通过在出气口1058上安装一适当匹配的卸压器或释压阀，可利用保留在接收／分离罐中的剩余气体压力来将液体输出到一远距离储存罐42之中。根据介于接收／分离罐1000与储存罐42之间的高度来决定是否需要将出液口1060与一输液泵相连接，这种必要性对于本技术领域中的熟练技术人员而言是一目了然的。

图20和21示出了接收／分离罐的上部传感器1110和下部传感器1130。如图所示，该上部液位传感器1110是一浮子开关，它具有保护该开关用的一外壳，当然也可采用可能需要或不需要保护壳的其它传感器。该下部液位传感器1110籍由一固定管1112固定在接收／分离罐帽盖1006上，该固定管将电线1114从传感器1110载送至控制器120(图未示)。上部液位传感器1130是也可用作为下部液位传感器1110的传感器的另一种设计的一个例子。该上部液位传感器1130籍由一刚性管1132固定在帽盖1006上。该刚性管1132和传感器1130可根据接收／分离罐1000中的高度进行调节，以使该传感器1130可根据液体体积进行调节。刚性管1132籍由管衬1134固定在位，当拧松该管衬时，可使传感器1130上升或下降。刚性管1132的内部装载有自传感器1130来的导线，用以当液体处于上部许可液位时通知控制器120。传感器1110和1130均可向控制器提供信息，以改进和维护有效的泵送循环。下部液位传感器1110还可取代传感器28起到段塞传感器的作用，用于向控制器120通知段塞的检测情况以及由此而来的泵送循环的终止。为了使控制器120不会根据错误的信号或液位传感器(或多个传感器)的颤动而动作，采用了一种确认程序。这样就能提供更为精确和稳定的控制器响应，并能减少其它系统构件上的磨损。图21还示出了供给管1054、排气管1052和推进剂管1072分别籍由管衬1064、1062和1074连接到帽盖1006上的情况。

该与接收／分离罐相结合的按要求泵送系统也可安装在气井内。一旦井眼深度已低于地下水面，水就会频繁地涌入到气井眼内。一旦水涌入到井眼内，由水所施加的压力就能阻止气体进入井眼。目前的气泵技术利用一计算机控制器将泵送的气体量制成表格。通过将气泵技术与所述系统相结合，可在气井环境中提供按要求泵送和监控的优越性。所述系统还可用于在诸如填土筑地和垃圾卸场之类的其它地方上泵送、控制和监控水位，这符合联邦政府的要求。在溢水(water flood)或甚至填土筑地的标准监控的情况下，所述系统将对各种流量作出响应。在回收区域中，知道接收／分离罐中以日为基准的每日液体量将便于有效地绘制提高第三级复原的溢水活动情况的图表。目前，接收／分离罐是由绳带及铅球系统进行物理测量的，花一到两个月的时间找到一个平均值。

可对该计算机控制器作些修改，以便可将该控制方法运用到去除受污染的流体、危险的废料及井水项目中。可将一种通过检测化学合成物或气体喷发来测定流体类型的感应装置装入到泵中，它会向控制器输入数据资料，以便开始泵送受污染的流体或目标流体。

虽然已结合在共同等待申请中所揭示的泵对上述系统进行了描述，但也可采用其它的泵，诸如’487号专利中所揭示的泵、或者可被改成能与一计算机相关连的泵。

由于本技术领域中的熟练技术人员将会对与特殊的运行需求和环境相配合的其它多种变型与变化一目了然，因此，不会认为本发明仅限于上述被选作示例用的例子，而认为本发明覆盖了不脱离本发明精神实质和范围的所有的变化与变型。

Claims (15)

1．一种根据达到预定高度的流体来从井眼中取出流体的泵，所述泵具有：

a．具有第一端和第二端的第一细长泵腔；

b．具有一基底的U形腔；

c．阀系统，所述阀系统从所述第一泵腔的第二端延伸至所述U形腔；

d．流体入口，所述流体入口位于所述U形腔内，以使流体流入所述U形腔；

e．推进剂管，所述推进剂管伸入至所述第一泵腔的所述第一端附近；

f．流体回收管，所述流体回收管的第一端通过所述第一端延伸至所述第一泵腔内；

g．流体传感器，所述流体传感器检测所述泵腔内是否存在着流体。

2．如权利要求1所述的泵，其特征在于，还具有段塞传感器，所述段塞传感器检测预定量流体的起始与终止。

3．如权利要求1所述的泵，其特征在于，所述U形腔可拆卸地固定于所述细长腔。

4．如权利要求1所述的泵，其特征在于，还具有压缩机，所述压缩机与所述推进剂管的第二端相连，并将推进剂送入到所述推进剂管内，以便将所述流体从所述泵经由所述流体回收管进行输送。

5．如权利要求4所述的泵，其特征在于，还具有用于接收和储存所述流体的储存罐，所述储存罐接收流过所述流体回收管的所述流体。

6．如权利要求1所述的泵，其特征在于，还具有至少一个监控计算机，所述监控计算机具有用于读取并估算从所有的传感器所获得的数据资料的程序，并根据所述数据资料来控制所述泵和压缩机的动作，其中所述计算机按照预设变量、根据所述传感器数据资料来修改(adapt)所述泵和所述压缩机的所述起动和止动时间。

7．如权利要求6所述的泵，其特征在于，还具有外壳，所述外壳设置在所述井眼的上方，并且容纳所述监控计算机和由所述传感器数据资料而来的读出装置。

8．如权利要求7所述的泵，其特征在于，还具有输入装置，所述输入装置可使用户变更所述程序中的至少一个所述变量。

9．如权利要求7所述的泵，其特征在于，还具有雷电保护装置，所述雷电保护装置包括接近供电立柱的一接地电极、其第一端固定于所述电极而其第二端固定于所述外壳的第一接地线、以及其第一端固定于所述所述外壳而其第二端固定于所述监控计算机和法拉第防护罩的第二接地线。

10．如权利要求1所述的泵，其特征在于，所述阀系统可使所述流体在灌充模式期间从所述U形腔流入到所述泵腔内，而在泵送模式期间则防止所述流体流出所述泵腔。

11．如权利要求10所述的泵，其特征在于，所述阀系统包括平行相隔的诸壁，所述壁具有至少一个与所述壁相连的阀座，每一个所述阀座具有可使流体流动的开口和至少一个止回球，所述止回球可在泵送模式期间阻止流体流入到所述泵腔内。

12．如权利要求1所述的泵，其特征在于，还具有至少一个分流阀，所述分流阀串联设置，并在所述推进剂供给管与所述流体回收管之间提供流体连接，所述分流阀具有；

a．阀体，所述阀体具有接纳凹区、输入端和输出端；

b．推进剂管通道，所述推进剂管通道与所述推进剂供给管串联；

c．流体回收管通道，所述流体回收管通道与所述流体回收管串联；

d．位于所述接纳凹区内、使所述推进剂管通道与所述流体回收管通道流体相连的连接通道；

e．延伸至所述阀体内接近所述接纳凹区、并具有输入连接件和输出连接件的动力缸；

f．一系列连接软管，所述连接软管在其第一端与所述缸体的输入连接件相连、而在其第二端则与所述输出连接件相连；

g．阀板，所述阀板位于所述接纳凹区之中且可枢转地连接于其上，所述阀板具有一开口，并固定于所述缸体，以便可根据所述缸体的移动来枢转所述开口，以使所述开口与所述连接通道对齐或不对齐；

h．根据与井眼流体的接触来使所述缸体移动的缸体致动件；

其中，当所述井眼中的流体升至超出所述泵的泵送能力范围之外时，所述缸体致动件致动所述缸体，所述缸体移动所述阀板，以使其开口与所述通道对齐，由此可使流体从所述推进剂管流至所述流体返回管，直到所述井眼内的压力下降为止，由此所述缸体将所述阀板的开口移回，以使其不再与所述通道对齐，从而阻止了所述流体流入到所述通道内。

13．一种利用监控计算机根据达到预定高度的流体来将流体从井眼进行泵送的方法，所述监控计算机被编制用于读取并估算从所有的传感器所获得的数据资料的程序，并控制泵和压缩机，所述方法包括下列步骤：

a．读取从多个传感器所接收的数据资料；

b．起动和止动泵；

c．起动和止动压缩机；

d．根据从所述传感器所接收的、表示所述井眼内的流体高度已到达一足够高度的信号来控制所述泵和所述压缩机的起动时间；

e．倘若在一段预设的时间内，传感器尚未表示出所述流体高度已足以泵送，则启动二级程序；

g．在所述计算机中储存并估算从所述传感器所接收的数据资料；

h．倘若未从所述传感器接收到数据资料，则启动通知系统。

14．如权利要求13所述的方法，其特征在于，在井眼内的流体高度变成与由引入的流体所施加的压力相等之前，将流体从所述井眼内进行泵送；

如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述计算机控制器被编制用于以监控模式、泵送模式和复原模式进行运作的程序，当处于所述监控模式时，所述系统等待采用从变量输入所得到的一个或多个传感器的形式的起动因素，用以表示存在于泵送系统内的流体的体积足以被有效地泵送至地面，并在所述监控模式期间，确定介于所述泵送模式的各个动作间所需的时间的通道，并在超过一段时间时起动所述泵送模式。

15．如权利要求13所述的方法，其特征在于，将介于泵送之间的时段储存在所述计算机的数据库内，并根据先前的泵送模式循环来适应性地修改所述所需的时间，通过下部流体高度传感器未显示出流体的情况下感应泵送循环所发生的次数来适应性地修改所述时段，当在所述下部流体高度传感器未显示出流体的情况下泵送循环所发生的次数超出预定值时，则适应性地延长介于泵送循环之间的时间。

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