CN215169881U - 一种连续油管电潜泵完井系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种连续油管电潜泵完井系统，包括：从海上钻井平台延伸到海底井口装置的第一外管，连接在井口装置下部的第二外管及海上控制单元；第一外管内设置有第一内管，第一外管的下部连接有流体通道，第一内管上设置有生产阀、采油刺心轴、油管滑阀、油管悬挂器和生产油管，油管悬挂器包括至少一个控制流体管，该控制流体管从油管悬挂器的外部延伸到生产油管外部的井下管线，井下管线中部设置有电潜泵；海上控制单元与流体通道之间设置有中间连接器，在流体通道和控制单元之间建立液压流体连通；第二外管内设置有第二内管，第二内管与井下管线轴向对齐，减压辅助封隔器被结合在第二外管内。

Description

一种连续油管电潜泵完井系统

技术领域

本实用新型涉及一种连续油管电潜泵完井系统，属于井下开采技术领域，

背景技术

为了满足对自然资源的需求，经常投入大量的时间和金钱来寻找和提取石油，天然气和其他地下资源。一旦在地表以下发现了所需的资源，通常就采用钻探和生产系统来获取和提取该资源。根据所需资源的位置，这些系统可以位于岸上或海上。此外，这样的系统通常包括完井系统，完井系统通常包括井口组件、控制钻井和/或开采操作的各种组件，例如各种套管，吊架，阀门，流体导管等。石油和天然气井通常是从井地表下穿过生产地层的，将套管降低到井眼中所需的深度，在套管与井眼之间的空间的至少一部分中填充水泥，一旦水泥凝结在环空中，它就将套管固定在适当的位置，并防止流体穿过地层或在其间流动。

现有技术中的完井系统通常过电缆封隔器和放气阀进行压力调整和实现密封,采用电缆封隔器则会造成完井系统作业工序复杂，而放气阀是油管和套管环空的唯一循环通道,由于放气阀的流道非常小，其压力调节的效果也甚微。为了更好地实现完井系统压力调节及封隔器工作的简便化，本实用新型提出了一种连续油管电潜泵完井系统。

实用新型内容

本实用新型提出了一种连续油管电潜泵完井系统，包括：

从海上钻井平台延伸到海底井口装置的第一外管，连接在井口装置下部的第二外管及海上控制单元；

第一外管内设置有第一内管，第一外管的下部连接有流体通道，第一内管上设置有生产阀、采油刺心轴、油管滑阀、油管悬挂器和生产油管，油管悬挂器包括至少一个控制流体管，该控制流体管从油管悬挂器的外部延伸到生产油管外部的井下管线，井下管线中部设置有电潜泵；

海上控制单元与流体通道之间设置有中间连接器，在流体通道和控制单元之间建立液压流体连通；

第二外管内设置有第二内管，第二内管与井下管线轴向对齐，减压辅助封隔器被结合在第二外管内。

进一步地，减压辅助封隔器包括壳体、泄压室、两个或更多个封隔器元件、滑动套筒以及触发系统；

壳体包括向内延伸的压缩肩部，泄压室与破裂盘协作，限定压力释放空间；

触发系统包括感测系统、可破坏构件、穿刺构件和电子电路；感测系统识别到信号，致动触发系统，使得可破坏构件从液压流体储存器释放液压流体，进入触发装置隔室，滑动套筒在压缩肩部的方向上沿着壳体的外部移动，从而使封隔器元件向外扩展以接合第二外管。

进一步地，油管滑阀包括电力供应通道，其延伸穿过油管滑阀的侧壁并且对准以与油管吊架电气通道连通，相应的线路连接器安装到油管滑阀以供应电力。

进一步地，油管滑阀包括引导装置或定向装置，引导装置或定向装置用于将油管悬挂器旋转地定向。

进一步地，所述海上控制单元采用变速驱动设备,输出正弦波形电压和电流、和可调载频，降低井下电压突增和共振。

进一步地，所述第一外管外径为73mm-30mm，第一内管内径为第一外管外径的1/5-1/6。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的连续油管电潜泵完井系统，通过在第二外管内部设置减压辅助封隔器，可破坏构件控制流体从液压流体储存器进入触发装置隔室，从而利用压力变化使得封隔器元件径向向外移动，以实现封隔器元件与第二外管的接合，达到了在井中降低压力并同时便捷地完成密封作业的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本实用新型的连续油管电潜泵完井系统的结构示意图；

附图2为本实用新型的连续油管电潜泵完井系统的第一外管、第一内管和流体通道内部结构示意图；

附图3为本实用新型的连续油管电潜泵完井系统的第二外管的内部结构示意图；

其中，10、连续油管电潜泵完井系统；12、海上钻井平台；采油刺心轴13；14、阀；15、电力供应通道；16、油管滑阀；17、控制流体管；18、油管悬挂器；19、生产阀二；11、生产阀一；20、第一外管；21、电气通道；27、海底井口装置；30、第一内管；32、管线；34、管线连接器；36、生产油管；37、电潜泵；38、井下管线；39中间连接器；40、流体通道；50、控制单元；60、第二外管；61、第二内管；100、减压辅助封隔器；102、泄压室；103、封隔器元件；104、滑动套筒；106、压缩肩部；107、环形部分；108、壳体；110、触发系统；111、电子电路；114、压力释放空间；115、感测系统；116、破裂盘；117、穿刺构件；120、操纵信号元件；124、触发装置隔室；130、可破坏构件；132、液压流体储存器；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了连续油管电潜泵完井系统10，包括从海上钻井平台12延伸到海底井口装置27的第一外管20，该第一外管20可以包括例如各种防喷器，悬挂器，流体连接装置等。在海上钻井平台12定位后，即进行水下第一外管20的安装下入作业。

第一内管30设置于第一外管20内，海底井口装置27下部连接有第二外管60。在优选实施例中，第一外管20外径为73mm-30mm，而第一内管30内径则为第一外管20外径的1/5-1/6。

第一外管20的下部连接有流体通道40，海上设有控制单元50，控制单元50与流体通道40之间设置有中间连接器39，流体通道40通过阀14连接有管线连接器34，管线连接器34通过管线32在流体通道40和控制单元50之间建立液压流体连通。

在优选实施例中，控制单元可采用变速驱动设备,输出正弦波形电压和电流、和可调载频,这些特点及良好的输出电流波形可有效地降低井下电压突增和共振,减小了破坏性电压对井下电缆和马达的冲击,延长设备使用寿命,减少了电力的谐波浪费。

图2示出了第一外管20、第一内管30和流体通道40内部结构示意图，第一内管30上设置有生产阀一11、生产阀二19、采油刺心轴13、油管滑阀16、生产油管36和油管悬挂器18，油管悬挂器18包括至少一个控制流体管17，该控制流体管17从油管悬挂器18的外部延伸到生产油管36外部的井下管线38，并与其联通。油管悬挂器用于支撑第一内管并生产油管的油管头，油管头是一个两端带法兰的大四通，它安装在套管头的上法兰上，用以悬挂生产油管。

井下管线38向井下延伸，井下管线38中部设置有电潜泵37，电潜泵是在井下工作的多级离心泵，同井下管线38一起下入井内，海上钻井平台上的电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下电潜泵的电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。

油管滑阀16可包括引导装置或定向装置，引导装置或定向装置可以用于将油管悬挂器18旋转地定向成已知的定向，从而知道哪个井下功能由哪个油管滑阀流体供应通道控制。例如，油管悬挂器18可以包括用于接合的定向套筒，油管滑阀16以已知的方向降落。

具体地，引导装置或定向装置初始方位定好后，将油管滑阀16经由采油刺心轴内部下入预定层位。

油管滑阀16包括电力供应通道15，其延伸穿过油管滑阀16的侧壁并且与电气通道21连通，相应的线路连接器安装到油管滑阀16以供应电力。

参照图3，为第二外管60的内部结构示意图；第二内管61位于第二外管60内，第二内管61与井下管线38轴向对齐，减压辅助封隔器100被结合在管第二外管60内，减压辅助封隔器100包括壳体108、泄压室102，两个或更多个封隔器元件103，滑动套筒104以及触发系统110。

壳体108包括向内延伸的压缩肩部106，其从环形部分107径向向内延伸。泄压室102与破裂盘116协作，限定压力释放空间114。泄压室102可包括圆柱形或环状结构。

通过可破坏构件130来控制流体从液压流体储存器132进入，液压流体储存器132中的流体可流动地流入到触发装置隔室124。可破坏构件130限制或禁止流体流过通道。

触发系统110可以包括感测系统115、穿刺构件117、操纵信号元件120和电子电路111。感测系统115可以包括能够检测预定信号并通过操纵信号元件120与电子电路111通信的传感器。

优选地采用井下专用传感器及其地面界面系统,用于对电潜泵和地层条件进行可靠、精确和实时监测。操作者可以获得有关设备和井下主要工况的可靠信息。具体地，传感器可以是：应变传感器，可以响应于内部压力的变化而感测和改变；压力传感器，以感测从表面施加的压力变化；声波传感器，可以通过套筒和/或流体感测在井口处或附近在井口处产生的声音信号。一旦识别到信号，就可以致动减压辅助封隔器100的触发系统110，使得可破坏构件130从液压流体储存器132释放液压流体，进入触发装置隔室124，从而允许滑动套筒104在压缩肩部106的方向上沿着壳体108的外部移动，具体地液压流体从液压流体储存器132的释放后，滑动套筒104底部的液压流体存储器内的压力减小，滑动套筒原有的力学平衡被破坏，滑动套筒即在上下压力差以及重力的共同作用下向下沿着壳体108的外部移动，同时由于封隔器元件103的上端与滑动套筒104的上端接触部位形成为倾斜的角度，即封隔器元件103的上端与滑动套筒104的上端接触面为楔形，因此，当滑动套筒在重力作用下向下移动时，通过楔形接触斜面间的相对移动，从而挤压推动封隔器元件103向外扩展以接合第二外管60，达到了在井中降低压力并同时便捷地完成密封作业的技术效果。

由于不同形式的封隔器封元件，其启动方式有所不同。本实施例优选地采用液力扩张式封隔器，液力扩张式封隔器下到设计深度后，从油管内加压，高压液体通过封隔器元件内部的传压孔隙，节流压差作用下，封隔器元件与滑动套筒发生相对位移。

本发明的连续油管电潜泵完井系统的下井深度极限可定为100000-300000ft(60957-91435m)。据此数，就可方便地计算出一根长的电潜泵连续油管柱在其退役前可以完成69～144次起下井作业。如果其安全系数再加上4，那么以保守的假设，电潜泵的运行寿命为12个月，完井系统的连续油管柱如不受损，约可工作24年。

要考虑的其他完井系统特性还有电潜泵起动时产生的扭矩泵起动后，电缆相对生产油管伸胀引起的扭矩。在现场测试中，上述两种扭矩都要考虑，但它们不是生产油管极限扭矩，而可能是电潜泵周围连接器的极限扭矩。为验证电潜泵周围连接器能否承受各种电潜泵起动时的扭矩，进行过多次试验。试验结果表明，要增加完全系统的使用寿命，在设计过程中还需要使其扭矩载荷与生产油管和电潜泵周围连接器相吻合。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

尽管本实用新型可能容易受到各种修改和替代形式的影响，但是在附图中通过示例的方式示出了具体的实施方式，并且在这里对其进行了详细描述。然而，应当理解，本实用新型不旨在限于所公开的特定形式。而是，本实用新型将涵盖落入由所附权利要求书所界定的本发明的精神和范围内的所有修改，等同形式和替代形式。

Claims (6)

1.一种连续油管电潜泵完井系统，其特征在于，包括：

从海上钻井平台延伸到海底井口装置的第一外管，连接在海底井口装置下部的第二外管及海上控制单元；

第一外管内设置有第一内管，第一外管的下部连接有流体通道，第一内管上设置有生产阀、采油刺心轴、油管滑阀、油管悬挂器和生产油管，油管悬挂器包括至少一个控制流体管，该控制流体管从油管悬挂器的外部延伸到生产油管外部的井下管线，井下管线中部设置有电潜泵；

海上控制单元与流体通道之间设置有中间连接器，在流体通道和海上控制单元之间建立液压流体连通；

第二外管内设置有第二内管，第二内管与井下管线轴向对齐，减压辅助封隔器被结合在第二外管内。

2.根据权利要求1所述的连续油管电潜泵完井系统，其特征在于，减压辅助封隔器包括壳体、泄压室、多个封隔器元件、滑动套筒以及触发系统；

壳体包括向内延伸的压缩肩部，泄压室与破裂盘协作，限定压力释放空间；

触发系统包括感测系统、可破坏构件、穿刺构件和电子电路；感测系统识别到信号，致动触发系统，使得可破坏构件从液压流体储存器释放液压流体，进入触发装置隔室，滑动套筒在压缩肩部的方向上沿着壳体的外部移动，从而使封隔器元件向外扩展以接合第二外管。

3.根据权利要求1所述的连续油管电潜泵完井系统，其特征在于，油管滑阀包括电力供应通道，其延伸穿过油管滑阀的侧壁并且与电气通道连通，相应的线路连接器安装到油管滑阀以供应电力。

4.根据权利要求1所述的连续油管电潜泵完井系统，其特征在于，油管滑阀包括引导装置或定向装置，引导装置或定向装置用于将油管悬挂器旋转地定向。

5.根据权利要求1所述的连续油管电潜泵完井系统，其特征在于，所述海上控制单元采用变速驱动设备,输出正弦波形电压、电流和可调载频，降低井下电压突增和共振。

6.根据权利要求1所述的连续油管电潜泵完井系统，其特征在于，所述第一外管外径为73mm-30mm，第一内管内径为第一外管外径的1/5-1/6。

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