RU2012122309A - Насос, система и способ деожижения скважины - Google Patents

Abstract

1. Насос деожижения скважин, который содержит:флюидный концевой насос, адаптированный для откачивания флюида из ствола скважины;гидравлический насос, адаптированный для привода флюидного концевого насоса, причем гидравлический насос имеет центральную ось и содержит кожух, имеющий первую внутреннюю насосную камеру, и первый насосный узел, расположенный в первой камере;причем первый насосный узел содержит:поршень, адаптированный для возвратно-поступательного движения по оси относительно кожуха, причем поршень имеет первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и сквозное расточное отверстие, идущее между первым концом и вторым концом;первый наклонный диск, имеющий плоскую торцевую поверхность, смежную по оси со вторым концом поршня, и паз, идущий по оси через первый наклонный диск, причем паз расположен на постоянном радиусе от центральной оси, а торцевая поверхность ориентирована под острым углом к центральной оси;причем первый наклонный диск адаптирован для вращения вокруг центральной оси относительно кожуха, чтобы создавать осевое возвратно-поступательное движение поршня и циклически вводить сквозное расточное отверстие поршня во флюидную связь с пазом.2. Насос по п.1, в котором первый насосный узел дополнительно содержит поворотную пластину, имеющую фланец, параллельный торцевой поверхности первого наклонного диска и смещенный по оси от торцевой поверхности первого наклонного диска;причем поршень идет по оси через расточку во фланец;при этом поворотная пластина адаптирована для поворота относительно кожуха, когда первый наклонный диск вращается.3. Насос по п.2, в котором поворотная п�

Claims (32)

1. Насос деожижения скважин, который содержит:

флюидный концевой насос, адаптированный для откачивания флюида из ствола скважины;

гидравлический насос, адаптированный для привода флюидного концевого насоса, причем гидравлический насос имеет центральную ось и содержит кожух, имеющий первую внутреннюю насосную камеру, и первый насосный узел, расположенный в первой камере;

причем первый насосный узел содержит:

поршень, адаптированный для возвратно-поступательного движения по оси относительно кожуха, причем поршень имеет первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и сквозное расточное отверстие, идущее между первым концом и вторым концом;

первый наклонный диск, имеющий плоскую торцевую поверхность, смежную по оси со вторым концом поршня, и паз, идущий по оси через первый наклонный диск, причем паз расположен на постоянном радиусе от центральной оси, а торцевая поверхность ориентирована под острым углом к центральной оси;

причем первый наклонный диск адаптирован для вращения вокруг центральной оси относительно кожуха, чтобы создавать осевое возвратно-поступательное движение поршня и циклически вводить сквозное расточное отверстие поршня во флюидную связь с пазом.

2. Насос по п.1, в котором первый насосный узел дополнительно содержит поворотную пластину, имеющую фланец, параллельный торцевой поверхности первого наклонного диска и смещенный по оси от торцевой поверхности первого наклонного диска;

причем поршень идет по оси через расточку во фланец;

при этом поворотная пластина адаптирована для поворота относительно кожуха, когда первый наклонный диск вращается.

3. Насос по п.2, в котором поворотная пластина смещена по оси в направлении первого наклонного диска.

4. Насос по п.3, в котором первый насосный узел дополнительно содержит направляющий элемент, имеющий сквозное расточное отверстие, причем поршень введен с возможностью скольжения в сквозное расточное отверстие направляющего элемента.

5. Насос по п.4, в котором направляющий элемент содержит канавку, идущую по оси от конца направляющего элемента;

причем первый насосный узел дополнительно содержит втулку смещения, введенную со скольжением в канавку, элемент смещения, расположенный в канавке и установленный по оси между втулкой смещения и направляющим элементом;

при этом конец втулки смещения содержит кольцевое седло;

причем поворотная пластина содержит кольцевую выпуклую поверхность, которая сидит с возможностью поворота в кольцевом седле.

6. Насос по п.1, в котором сквозное расточное отверстие поршня имеет флюидную связь с проходом в кожухе, и в котором стопорный клапан обеспечивает однонаправленный поток флюида из сквозного расточного отверстия поршня в проход.

7. Насос по п.1, который дополнительно содержит флюидный канал, идущий по оси через гидравлический насос, причем флюидный канал адаптирован для подачи флюида во флюидный концевой насос.

8. Насос по п.1, в котором первый насосный узел содержит:

множество поршней, причем каждый поршень адаптирован для возвратно-поступательного движения по оси относительно кожуха, при этом каждый поршень имеет первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и сквозное расточное отверстие, идущее между первым концом и вторым концом;

причем первый наклонный диск адаптирован для вращения вокруг центральной оси относительно каждого поршня и циклически вводит сквозное расточное отверстие каждого поршня во флюидную связь с пазом.

9. Насос по п.8, в котором фланец поворотной пластины содержит множество размещенных по окружности с промежутками друг от друга расточек, причем каждый поршень проходит по оси через соответствующую расточку во фланце.

10. Насос по п.1, в котором кожух содержит вторую внутреннюю насосную камеру, смещенную по оси от первой внутренней насосной камеры;

причем второй насосный узел расположен во второй внутренней насосной камере гидравлического насоса;

при этом второй насосный узел содержит:

поршень, адаптированный для возвратно-поступательного движения по оси относительно кожуха, причем поршень имеет первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и сквозное расточное отверстие, идущее между первым концом и вторым концом;

причем второй наклонный диск содержит плоскую торцевую поверхность, смежную по оси со вторым концом поршня второго насосного узла, и паз, идущий по оси через второй наклонный диск, причем паз во втором наклонном диске расположен на постоянном радиусе от центральной оси, а торцевая поверхность второго наклонного диска ориентирована под острым углом к центральной оси;

при этом второй наклонный диск адаптирован для вращения вокруг центральной оси относительно кожуха, чтобы создавать осевое возвратно-поступательное движение поршня второго насосного узла и циклически вводить сквозное расточное отверстие поршня второго насосного узла во флюидную связь с пазом второго наклонного диска.

11. Насос по п.10, в котором первый и второй наклонные диски расположены напротив друг друга.

12. Система деожижения ствола скважины, которая содержит:

скважинный насос деожижения, связанный с нижним концом колонны насосно-компрессорных труб, причем скважинный насос деожижения имеет продольную ось и содержит:

впуск насоса и выпуск насоса;

флюидный концевой насос, адаптированный для нагнетания флюида через выпуск насоса на поверхность через колонну насосно-компрессорных труб;

гидравлический насос, связанный с флюидным концевым насосом и адаптированный для приведения в действие флюидного концевого насоса;

электродвигатель, связанный с гидравлическим насосом и адаптированный для приведения в действие гидравлического насоса; и

канал, имеющий флюидную связь с впуском насоса и идущий по оси через электродвигатель и гидравлический насос во флюидный концевой насос, причем канал адаптирован для подачи флюида во флюидный концевой насос.

13. Система по п.12, в которой гидравлический насос содержит:

кожух и первый насосный узел, расположенный в кожухе;

причем первый насосный узел содержит:

поршень, имеющий первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и сквозное расточное отверстие, идущее между первым концом и вторым концом;

первый наклонный диск, который содержит плоскую торцевую поверхность, смежную по оси со вторым концом поршня, и дуговидный паз, идущий по оси через первый наклонный диск, причем торцевая поверхность ориентирована под острым углом к оси;

причем первый наклонный диск адаптирован для вращения вокруг оси относительно кожуха, чтобы создавать осевое возвратно-поступательное движение поршня и циклически вводить сквозное расточное отверстие поршня во флюидную связь с пазом.

14. Система по п.13, в которой гидравлический насос содержит второй насосный узел, расположенный в кожухе;

причем второй насосный узел содержит:

поршень, имеющий первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и сквозное расточное отверстие, идущее между первым концом и вторым концом;

второй наклонный диск, имеющий плоскую торцевую поверхность, смежную по оси со вторым концом поршня второго насосного узла, и дуговидный паз, идущий по оси через второй наклонный диск, причем торцевая поверхность второго наклонного диска ориентирована под острым углом к оси;

причем второй наклонный диск адаптирован для вращения вокруг оси относительно кожуха, чтобы создавать осевое возвратно-поступательное движение поршня и циклически вводить сквозное расточное отверстие поршня во флюидную связь с пазом во втором наклонном диске.

15. Система по п.14, в которой электродвигатель содержит приводной вал, связанный с первым наклонным диском и со вторым наклонным диском.

16. Система по п.12, которая дополнительно содержит не имеющее буровой установки транспортное средство развертывания, расположенное на поверхности и адаптированное для развертывания насоса деожижения в скважине;

причем колонна насосно-компрессорных труб содержит бухтованный трубопровод, намотанный на барабан, установленный на транспортном средстве развертывания.

17. Система по п.16, в которой бухтованный трубопровод представляет собой наматываемый композитный трубопровод, содержащий по меньшей мере один силовой проводник, адаптированный для электропитания электродвигателя в скважине.

18. Система по п.17, в которой наматываемый композитный трубопровод содержит:

внутренний слой;

промежуточный слой, расположенный около внутреннего слоя и сплавленный с внутренним слоем; и

внешний слой, расположенный около промежуточного слоя.

19. Система по п.12, в которой электродвигатель представляет собой электродвигатель с постоянным магнитом, а флюидный концевой насос представляет собой возвратно-поступательный насос двукратного действия.

20. Система по п.12, в которой насос деожижения содержит компенсатор, связанный с гидравлическим насосом и адаптированный для обмена рабочей жидкостью с гидравлическим насосом.

21 Система по п.12, в которой насос деожижения содержит сепаратор, связанный с гидравлическим насосом, причем сепаратор адаптирован для удаления твердых частиц из флюида.

22. Система по п.21, в которой сепаратор содержит:

узел циклонического разделения, который содержит:

кожух, имеющий впуск насоса;

впускной элемент, расположенный в кожухе и содержащий направляющий элемент, подводящую трубу, расположенную внутри направляющего элемента, и вихревую трубу, коаксиально расположенную внутри подводящей трубы;

причем подводящая труба содержит впускной канал, идущий радиально через нее в кольцевой зазор, радиально расположенный между подводящей трубой и вихревой трубой;

при этом направляющий элемент имеет первый конец, радиально смещенный от подводящей трубы, и второй конец, входящий в зацепление с подводящей трубой рядом с впускным каналом, причем направляющий элемент адаптирован для направления потока флюида по касательной в кольцевой зазор между подводящей трубой и вихревой трубой;

корпус циклона, коаксиально расположенный в кожухе и идущий по оси от подводящей трубы, причем корпус циклона содержит внутренний сквозной проход, имеющий флюидную связь с подводящей трубой и вихревой трубой;

причем впускной канал в кожухе имеет флюидную связь с кольцевым зазором между кожухом и корпусом циклона; и

первый узел сбора твердых частиц, связанный с узлом циклонного разделения и адаптированный для приема разделенных твердых частиц из корпуса циклона.

23. Система по п.22, в которой корпус циклона имеет верхний конец, введенный в зацепление с подводящей трубой, и нижний конец, удаленный от подводящей трубы;

причем корпус циклона содержит верхний сходящийся элемент, идущий от верхнего конца, нижний расходящийся элемент, идущий от нижнего конца, и трубчатый элемент, идущий между сходящимся элементом и расходящимся элементом.

24. Система по п.23, в которой каждый узел сбора твердых частиц содержит кожух, воронку, расположенную в кожухе, и узел крышки, связанный с нижним концом воронки.

25. Система по п.24, в которой узел крышки каждого узла сбора твердых частиц имеет открытое положение, позволяющее твердым частицам падать через воронку.

26. Способ деожижения скважин, который включает в себя следующие операции:

(a) установка насоса деожижения в стволе скважины при помощи колонны насосно-компрессорных труб, причем насос деожижения содержит:

флюидный концевой насос;

гидравлический насос, связанный с флюидным концевым насосом;

электродвигатель, связанный с гидравлическим насосом; и сепаратор, связанный с электродвигателем;

(b) приведение в действие флюидного концевого насоса при помощи гидравлического насоса;

(c) приведение в действие гидравлического насоса при помощи электродвигателя;

(d) всасывание скважинных флюидов в сепаратор, причем скважинные флюиды содержат жидкую фазу и множество твердых частиц, находящихся в жидкой фазе;

(e) отделение по меньшей мере порции твердых частиц от жидкой фазы, чтобы образовать обработанные скважинные флюиды;

(f) обеспечение протекания обработанных скважинных флюидов во флюидный концевой насос; и

(g) подача обработанных скважинных флюидов на поверхность при помощи флюидного концевого насоса.

27. Способ по п.26, в котором обработанные скважинные флюиды проходят через канал, который идет через электродвигатель и гидравлический насос.

28. Способ по п.26, в котором операция (е) предусматривает циклоническое разделение по меньшей мере порции твердых частиц от жидкой фазы, чтобы образовать обработанные скважинные флюиды.

29. Способ по п.26, в котором операция (b) дополнительно предусматривает:

сжимание рабочей жидкости при помощи гидравлического насоса; и передачу сжатой рабочей жидкости от гидравлического насоса во флюидный концевой насос.

30. Способ по п.26, в котором операция (а) предусматривает развертывание насоса деожижения в скважине при помощи передвижного транспортного средства развертывания.

31. Способ по п.30, в котором колонна насосно-компрессорных труб представляет собой наматываемую колонну насосно-компрессорных труб, разматываемую при помощи транспортного средства развертывания.

32. Способ по п.26, который дополнительно предусматривает обеспечение электропитания с поверхности через один или несколько проводников в наматываемом трубопроводе.