NO20130842A1 - Automatisk forbigåelse av innsuget i elektrisk nedsenkbar pumpe i rør i en beholder med polert boring - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

[0001] Oppfinnelsens område er installasjoner av elektrisk nedsenkbare pumper (ESP) i anvendelsesområder hvor pumpeinnsuget er koblet til en rørformet polert boring og utløpet er styrt mot et ringrom rundt en streng som leverer og rommer kraft- og kontrollkablene for ESP-en og nærmere bestemt en automatisk strømningsavleder plassert på ESP-ens innsugsside.

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

[0002] Når ESP-er installeres i et borehull er de ikke alltid i drift. Hvis formasjonen har nok trykk til å produsere på egen hånd uten behov for at pumpen går, da forblir pumpen frakoblet. Problemet har vært at formasjonen produserer partikler som kan bunnfelles hvis produksjonen stanses av en eller annen grunn og oppsamles i pumpen. Den betydelige avleiringen av faststoffer i ESP-en kan forårsake skade når pumpen slås på senere. Akselen kan briste på grunn av at den overstrammes eller pumpehjulene kan fastklemmes og ikke dreie seg rundt.

[0003] Det er plassert avledere i ESP-ens utløp som bruker trykket utviklet av ESP-en til å forskyve en hylse slik at den lukker en sideåpning mens den samtidig åpner en vei mellom pumpeutløpet og avlederen som er en gjennomgående vei for pumpede fluider. I det motsatte tilfellet, når pumpen er slått av, tillater reduksjonen av innvendig trykk at en hylse forskyves for å åpne en sideåpning gjennom avlederen mens gjennomgangsåpningen tilbake til ESP-en lukkes. Dette gjør at bunnavleiringene eller partiklene omdirigeres ut av utløpsrørledningene rett over ESP-ens utløpskobling og faststoffene sendes tilbake inn i borehullet snarere enn inn i pumpeutløpet hvor de på et senere tidspunkt kan forårsake skade når pumpen omstartes.

[0004] Noen eksempler på strømningsavhengige avlederventiler omfatter: GB 2,411,416 A; WO 02/14650; USP 6,571,856; 4,749,044; 3,907,046; US 2004/0159447; US 2006/0225893; US 2001/0042626; 6,540,020; 6,595,295 og 6,571,876. Andre teknikker for å beskytte en ESP mot oppsamling av restprodukter når den ikke er i drift er angitt i USP 7,048,057 og 7,431,093 og US offentliggjøring 2007/0274849; WO2007/083192; WO2007/026141 og 6,289,990. USP 6,508,308 er også av generell interesse.

[0005] Disse anordningene fungerte godt når de var installert i pumpeutløpsrørledningene, men ikke alle installasjonene omfattet et trykksatt utløpsrørfra pumpen. I noen tilfeller var pumpen installert i en rørstreng slik at dens innsugsledning gikk inn i en beholder med polert boring (PBR). Pumpen ble plassert på en underjordisk plassering med en streng slik som et spiralformet produksjonsrør som hadde kraft- og instrumenteringskabler inne i det spiralformede produksjonsrøret. Pumpeutløpet var inne i ringrommet rundt det spiralformede produksjonsrøret snarere enn gjennom det sprialformede produksjonsrøret. I slike anvendelsesområder ville ikke de kjente avlederventilene fungere til deres angitte formål ettersom det formålet kun ble nådd når slike kjente avledere var i utløpsrøret til en pumpe hvor et avbrudd i pumpedriften tillot at faststoffer beveget seg med tyngdekraften potensielt inn i innsiden av pumpen gjennom utløpsrøret.

[0006] Oppfinnelsen omhandler denne ulike situasjonen hvor pumpens utløp er et ringrom og tilveiebringer en måte å isolere pumpeinnsuget på når pumpen er frakoblet, samtidig som en rekonfigurasjon muliggjøres igangsatt av oppstartingen av pumpen for å bevege en hylse slik at den kommer over en forspenning slik at sideåpningen lukkes og strømningen kan gå inn i pumpeinnsuget rundt en innvendig, bevegelig barriere. Fagkyndige på området vil forstå detaljene ved oppfinnelsen bedre ved å granske den detaljerte beskrivelsen av den foretrukne utførelsesformen og de tilknyttede tegningene, samtidig som de er klar over at oppfinnelsens fullstendige område skal fastsettes utfra de vedlagte kravene.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

[0007] En underjordisk pumpe leveres på et spiralformet produksjonsrør med kraft- og kontrollkabler som løper gjennom det. Pumpeinnsuget har et rørformet inntak som forsegles i en polert boring i den omgivende rørstrengen. En avleder åpner en sideåpning og lukker inntaket til pumpeinnsuget mens pumpen ikke er i drift og formasjonstrykket er tilstrekkelig høyt til å bringe det produserte til overflaten. Denne konfigurasjonen hindrer pumpen i å rotere mens formasjonstrykket tillater produksjon til overflaten. Hvis pumpen startes, reduserer den trykket foran en bevegelig tapp for å trekke den i retning av pumpen mot en fjærforspenning. Sideåpningene lukkes og en rørmontert strømningsvei åpnes for å muliggjøre at pumpen suger gjennom avlederen og tømmer inn i ringrommet rundt det spiralformede produksjonsrøret på vei til overflaten.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

[0008] FIG. 1 er et snitt av pumpeenheten når pumpen ikke er i drift som viser formasjonsfluid som omgår pumpen i et ringrom rundt pumpen og inne i den omgivende rørstrengen;

[0009] FIG. 2 er snittet av FIG. 1 med pumpen som akkurat har startet og begynner å bevege elementet i avlederen; og

[0010] FIG. 3 er snittet av FIG. 2 som viser en fullført bevegelse av elementet i avlederen slik at sideåpningene lukkes og gjennomgangspassasjen åpnes.

DETALJERT BESKRIVELSE AV FORETRUKKEN UTFØRELSESFORM

[0011] Med henvisning til FIG. 1, går en rørstreng 10 til en underjordisk plassering og har en nedre ende 12 i fluidkommunikasjon med en produksjonssone som ikke er vist. En polert boring 14 er plassert i nærheten av den nedre enden 12. ESP-en 16 bæres av en spiralformet produksjonsstreng 18 med gjennomløp av kraft- og kontrollkabel (kabler) samlet vist som 20. Motor 22 er koblet til ESP-en 16 gjennom en forsegling 24.

[0012] En avlederenhet 26 har et forlenget inntak 28 med eksterne forseglinger 30 for å koble til beholderen med polert boring 14. En overgang 32 fører til et hus 34 som har én eller flere veggåpninger 36. Huset fortsetter til innsugssiden 38 av pumpen 16. En eller flere utløpsåpninger 40 muliggjør at pumpeutløpet fra ESP-en 16 går inn i ringrommet 42. Inne i huset 34 er et generelt sylindrisk formet avlederelement 44 som har et lukket toppunkt 46 og sideåpninger 48. Avlederen 44 har en nedre utvendig flens 50 som et forspenningselement 52 trykker ned mot mens den støttes av overflaten 54 inne i huset 34. En nedre utvendig ring eller annet fremspring 56 lander på overflaten 58 som en endestopp under forspenningskraften fra fjæren 52. Pilene 60 representerer formasjonsstrømningsvei når pumpen 16 ikke er i drift. Strømningen går inn i inntaket 28 og så gjennom åpningene 48 og 36 og inn i ringrommet 42 til overflaten. Ettersom inntaket 38 er trykkutjevnet med utløpsåpningene 40, kommer ingen restprodukter med det produserte fluidet inn i pumpen 16. Dessuten, i denne konfigurasjonen roterer ikke strømningen pumpen når pumpen ikke er i drift ettersom pumpens innsug og utløp er i trykkbalanse med strømningen fra formasjonen som omgår den stansede pumpen. Drift ved høye strømningshastigheter uten at pumpen er i drift kan, uten denne oppfinnelsen, forårsake at pumpen roterer og sliter lagrene, spesielt de øvre aksiallagrene eller løpeflatene. Avlederenheten 26, når pumpen avgir til et ringrom rundt en streng 18, holder ikke bare restproduktene ute fra pumpen men hindrer for tidlig slitasje på lagrene og andre komponenter i rotasjon.

[0013] I figur 2 har pumpen 16 akkurat startet og den begynner å redusere trykket i sone 62 for å indusere strømning rundt øvre utvendige ring 64 når ring 64 løftes vekk fra tilspissing 66 og fjæren 52 komprimeres når overflaten 50 stiger. I løpet av en kort tid er det strømning inn i pumpen 16 representert av pil 68 og det er strømning som omgår pumpen 16 som representeres av pil 70. Pumpen 16 begynner også å avgi gjennom avløpene 40 slik det angis av pilene 72. Den inngående strømningen støter mot det lukkede toppunktet 46 for å bidra til å heve avlederenheten 26.

[0014] Innen svært kort tid med pumpen 16 i drift, viser FIG. 3 åpninger 36 som hovedsakelig lukkes av den oppadgående skiftingen av åpninger 48 og hevingen av ringen 56 nær til eller mot den tilspissede overflaten 74. Veien til minste motstand er nå gjennom åpningene 48 og inn i pumpen16 slik det angis av pilene 76.

[0015] Når pumpen 16 igjen er slått av, gjenopptas konfigurasjonen i FIG. 1 hjulpet av fjæren 52.

[0016] Fagkyndige på området vil nå forstå at avlederen i denne oppfinnelsen utelukkende er konfigurert til å virke på innsuget til en pumpe 16 som kan være en ESP med en annen pumpetype som for eksempel en progressiv hulromspumpe. Den igangsettes for å beveges for å rekonfigurere strømningsskjemaet ved bruk av en trykkreduksjon fra start av pumpen snarere enn trykkøkning slik som i avledere montert på pumpeutløpet. Den induserte strømningen fra start av pumpen bidrar også til å løfte elementet 26 når strømningen støter mot den lukkede enden 46. Det er motstående endestopper når pumpen er i tilstanden igangsatt pumpe eller i tilstanden frakoblet pumpe.

[0017] Beskrivelsen over er illustrerende for den foretrukne utførelsesformen og mange endringer kan bli gjort av fagkyndige på området uten å avvike fra oppfinnelsens omfang som skal fastsettes ut fra det bokstavelige og ekvivalente omfanget i patentkravene under.

Claims (18)

1. Strømningsavledningsenhet for en elektrisk, nedsenkbar pumpe (ESP) støttet i en rørstreng, som omfatter: en ESP som støttes mot en kjørestreng for levering til en forhåndsbestemt plassering i rørstrengen, der ESP-en og kjørestrengen definerer et ringrom sammen med rørstrengen; der ESP-en har et inntak selektivt isolert fra ringrommet, og et avløp i kommunikasjon med ringrommet.

2. Enhet i henhold til krav 1, der: den selektive isoleringen mellom inntaket og ringrommet styres av ESP-en.

3. Enhet i henhold til krav 2, der: den selektive isoleringen styres av en ventil.

4. Enhet i henhold til krav 3, der: ventilen omfatter en glidehylse.

5. Enhet i henhold til krav 3, der: ventilen drives av et forspenningselement og overvinnes selektivt ved drift av ESP-en.

6. Enhet i henhold til krav 5, der: ventilen er åpen for å omlede strømning rundt ESP-en fra inntakene når ESP-en er frakoblet.

7. Enhet i henhold til krav 6, der: ringrommet og inntaket er i trykkbalanse når ESP-en er frakoblet.

8. Enhet i henhold til krav 1, der: partikler som bunnfelles i ringrommet, omgår ESP-en når ESP-en er frakoblet.

9. Enhet i henhold til krav 4, der: inntaket omfatter et hus med en veggåpning; huset er tilkoblet rørstrengen på en forseglende måte.

10. Enhet i henhold til krav 9, der: glidehylsen er anbrakt i huset og har en hylseåpning i husveggen; glidehylseåpningen er selektivt stilt på linje med veggåpningen i huset.

11. Enhet i henhold til krav 10, der: glidehylsen har en lukket ende tilstøtende ESP-en og et fremspring som befinner seg på en motsatt side av glidehylseåpningen i forhold til den lukkede enden.

12. Enhet i henhold til krav 11, der: fremspringet kobles til et anslag på huset når glidehylseåpningen er skjevt innstilt i forhold til veggåpningen i huset for å dirigere strømning gjennom glidehylseåpningen og til ESP-en mens kobling av fremspringet til anslaget minimerer strømning mellom huset og ringrommet.

13. Enhet i henhold til krav 12, der: glidehylsen avviker fra huset i en retning som beveger fremspringet vekk fra anslaget.

14. Enhet i henhold til krav 13, der: drift av ESP-en trekker fremspringet mot anslaget idet forspenningen overvinnes.

15. Enhet i henhold til krav 14, der: huset og hylsen definerer en ringformet vei til ESP-en gjennom glidehylseåpningen når fremspringet beveges mot anslaget.

16. Enhet i henhold til krav 1, der: kjørestrengen ytterligere omfatter et spiralformet produksjonsrør med strøm-og styringskabel som løper igjennom det.

17. Enhet i henhold til krav 6, der: huset har minst én utvendig forsegling for å koble til en beholder med polert boring på rørstrengen.

18. Enhet i henhold til krav 1, der: ESP-en ikke roterer i en utkoblet stilling når strømningen omgår ESP-en.