專利名稱：用擴(kuò)大的洞穴抽取地下地層區(qū)域里的液體的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及地下礦藏的開采，更具體地說，涉及一種用被擴(kuò)大了的洞穴 抽取地下地層區(qū)域里的液體用的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地下地層區(qū)域，諸如煤層，包含大量夾帶的甲垸氣體。地下地層區(qū)域也常常 與諸如地下水之類的液體有關(guān)，為了開采出甲烷氣體，必須把水從地下地層區(qū)域 排出。在用泵系統(tǒng)抽取這類液體、夾帶的細(xì)煤和其它液體時(shí)，甲烷氣體可能進(jìn)入 泵的進(jìn)口，這將會(huì)降低泵的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用被擴(kuò)大了的洞穴抽取地下地層區(qū)域里的流體的方法和系 統(tǒng)，這種方法和系統(tǒng)可基本上消除或減少現(xiàn)有的方法和系統(tǒng)的至少某些缺點(diǎn)和問 題。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種抽取地下地層區(qū)域里的流體的方法，其包
括鉆出一個(gè)從地面到地下地層區(qū)域的節(jié)接井筒，以及在所述節(jié)接井筒里成形一 個(gè)被擴(kuò)大了的洞穴。這種方法還包括把一個(gè)有一個(gè)泵進(jìn)口的泵吸裝置的一部分 安裝通過所述節(jié)接井筒的一個(gè)彎曲部分；把所述泵進(jìn)口定位在所述擴(kuò)大的洞穴 里，使所述泵進(jìn)口偏離從地下地層區(qū)域流出的沿著所述井筒流動(dòng)的氣體流；以及 使一個(gè)泵吸裝置工作以通過所述泵進(jìn)口開采出液體。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，抽取地下地層區(qū)域里的流體的一種系統(tǒng)包括一 個(gè)從地面延伸到地下地層區(qū)域的節(jié)接井筒；一個(gè)成形在所述節(jié)接井筒里的被擴(kuò)大
了的洞穴； 一個(gè)有一個(gè)泵進(jìn)口的泵吸裝置，所述泵吸裝置的一部分從地面延伸通 過所述節(jié)接井筒的一彎曲部分，所述泵進(jìn)口定位在所述擴(kuò)大的洞穴里，并偏離從 地下地層區(qū)域流出的、沿著所述井筒流動(dòng)的氣體流；其中，所述泵吸裝置工作時(shí) 可通過所述泵進(jìn)口開采出液體。
本發(fā)明在技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)包括，在節(jié)接井筒里成形的擴(kuò)大的洞穴可把從地下地 層區(qū)域流出的、沿著所述井筒流動(dòng)到所述擴(kuò)大的洞穴處的挾帶液體的氣體流中的 液體分離出來。擴(kuò)大的洞穴也使使用者可把一個(gè)泵進(jìn)口偏置于沿著所述井筒流動(dòng) 的氣體流。這樣，從地下地層區(qū)域通過節(jié)接井筒抽取出來的流體和挾帶的細(xì)煤就 將幾乎不含氣體，這可提高泵的效率。
擴(kuò)大的洞穴可以成形在節(jié)接井筒的基本上水平的部分或基本上垂向的部分。 如果擴(kuò)大的洞穴是成形在節(jié)接井筒的基本上水平的部分，可把設(shè)置在擴(kuò)大的洞穴 里的泵進(jìn)口垂向地偏離基本上水平的部分的縱向軸線。如果擴(kuò)大的洞穴是成形在 節(jié)接井筒的基本上垂向的部分，可把設(shè)置在擴(kuò)大的洞穴里的泵進(jìn)口水平地偏離基 本上垂向的部分的縱向軸線。以這樣的方式定位泵進(jìn)口，在通過節(jié)接井筒抽取流 體和/或挾帶的細(xì)煤時(shí)可使從地下地層區(qū)域出來的氣體從泵進(jìn)口的旁邊流過。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人，可從本發(fā)明的附圖、說明和權(quán)利要求書明顯地看出其 技術(shù)上的其它優(yōu)點(diǎn)。而且，盡管上面已經(jīng)列舉了一些具體的優(yōu)點(diǎn)，但是，各個(gè)實(shí) 施例中，有的可能包括全部這些優(yōu)點(diǎn)，有的可能僅包括某些優(yōu)點(diǎn)，有的也可能不 包括這些優(yōu)點(diǎn)。


為了更完全地理解本發(fā)明的各特定實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，下面參照附圖進(jìn)行說 明，各附圖中
圖1表示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、采用擴(kuò)大的洞穴抽取地下地層區(qū)域里的 液體的一個(gè)示例性井系統(tǒng)，其擴(kuò)大的洞穴設(shè)置在節(jié)接井筒的大致垂向的部分；
圖2表示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、采用擴(kuò)大的洞穴抽取地下地層區(qū)域里的 液體的一個(gè)示例性井系統(tǒng)，其擴(kuò)大的洞穴設(shè)置在節(jié)接井筒的大致水平的部分；
圖3表示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、采用擴(kuò)大的洞穴抽取地下地層區(qū)域里的 液體的一個(gè)示例性井系統(tǒng)，其擴(kuò)大的洞穴設(shè)置在節(jié)接井筒的彎曲的部分；
圖4表示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、用于抽取地下地層區(qū)域里的液體的一個(gè) 示例性井系統(tǒng)，它采用一個(gè)擴(kuò)大的洞穴和節(jié)接井筒的一個(gè)分支集液池；
圖5表示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、用于成形擴(kuò)大的洞穴的擴(kuò)孔器；
圖6表示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖5的擴(kuò)孔器裝有一個(gè)切割器，該切 割器處于半張開狀態(tài)；
圖7表示出按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖5的擴(kuò)孔器裝有一個(gè)切割器，該切 割器處于全張開位置；
圖8是一個(gè)等角投影圖，它表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、 一般為圓柱形的擴(kuò) 大的洞穴。
具體實(shí)施例方式
圖1表示出一個(gè)用于抽取地下地層區(qū)域里的液體的典型的井系統(tǒng)。一個(gè)節(jié)接 井筒430從地面414延伸到地下地層區(qū)域415。在這一實(shí)施例中，地下地層區(qū)域 415包括煤層，但是，按照本發(fā)明的其它實(shí)施例，地下地層區(qū)域可以包括其它的 構(gòu)造，諸如油頁巖。
節(jié)接井筒430包括一個(gè)大致垂向的部分432、 一個(gè)大致水平的部分434以及 一個(gè)把大致垂向的部分432和大致水平的部分434連接起來的彎曲或弧形部分 436。水平的部分434基本上處在地下地層區(qū)域415的水平平面上。在各特定的 實(shí)施例中，節(jié)接井筒430可能不包括水平的部分，例如，如果地下地層區(qū)域415 不是水平的，就是如此。在這樣的情況中，節(jié)接井筒430可以包括一個(gè)基本上與 地下地層區(qū)域415處于同一平面內(nèi)的部分。節(jié)接井筒430可以用節(jié)接鉆桿來鉆成。 節(jié)接井筒430可以用一個(gè)適當(dāng)?shù)囊r管438襯起來。
節(jié)接井筒430還包括成形在其大致垂向部分432上的一擴(kuò)大的洞穴420。在 這一實(shí)施例中，該擴(kuò)大的洞穴420是大致圓柱形的，但是在本發(fā)明的其它實(shí)施例 中，擴(kuò)大的洞穴420可以是其它形狀的?？梢杂眠m當(dāng)?shù)臄U(kuò)孔技術(shù)和設(shè)備來成形該 擴(kuò)大的洞穴420，這將在下面參照?qǐng)D5—7加以說明。節(jié)接井筒430里有流體450。 流體450可以包括鉆節(jié)接井筒430所用的鉆井流體和/或鉆井泥漿、水、從地下 地層區(qū)域415釋放出來的甲烷氣體之類的氣體，或其它液體和/或氣體。在所示 的這一實(shí)施例中，甲垸氣體452是在節(jié)接井筒430鉆完之后釋放出來的。
由于擴(kuò)大的洞穴420的橫斷面大于節(jié)接井筒430的其它部分的橫斷面，所以 擴(kuò)大的洞穴420可起到一個(gè)氣體和液體分離室的作用。這使得甲烷氣體452可繼 續(xù)沿著節(jié)接井筒430向上流，而液體從挾帶液體的氣體流中分離出來并處在擴(kuò)大 的洞穴420里，可以用泵抽取液體。這種分離之所以能夠發(fā)生，是因?yàn)閽稁б后w 的氣體流在沿著節(jié)接井筒430向上流到擴(kuò)大的洞穴420處時(shí)其速度會(huì)降低到低于 其能夠挾帶液體的速度，這樣，氣體和液體就在擴(kuò)大的洞穴420里分離了。這種 速度的降低是由于擴(kuò)大的洞穴420的橫斷面大于挾液氣體流經(jīng)過的節(jié)接井筒430 的其它部分的橫斷面。擴(kuò)大的洞穴420的橫斷面越大，沿著井筒流動(dòng)的挾液氣體 流在其處的速度降也就越大。
泵吸裝置440設(shè)置在節(jié)接井筒430里。在這一實(shí)施例中，泵吸裝置440包括 布置在擴(kuò)大的洞穴420里的彎的管段442和泵進(jìn)口 444。泵吸裝置440工作時(shí)可 從節(jié)接井筒430抽出液體、挾帶的細(xì)煤以及其它流體。如上所述，這些流體可被 從沿著節(jié)接井筒430流到擴(kuò)大的洞穴420處的挾液氣體流中分離出來。泵吸裝置 440的彎管段442使泵進(jìn)口 444在擴(kuò)大的洞穴420里處在一個(gè)水平地偏離流經(jīng)擴(kuò) 大的洞穴420的氣體流452的位置。在這一實(shí)施例中，泵進(jìn)口 444水平地偏離節(jié) 接井筒430的大致垂向的部分432的縱向軸線。泵進(jìn)口 444處在這樣的位置可降 低氣體流452進(jìn)入泵進(jìn)口 444的量，因?yàn)闅怏w在從地下地層區(qū)域415釋放出來并 沿著節(jié)接井筒430向上流時(shí)從泵進(jìn)口 444的旁邊通過，而如果在擴(kuò)大的洞穴420 里泵進(jìn)口 444不是水平地偏離在節(jié)接井筒430里流動(dòng)的氣體流452，從地下地層 區(qū)域415釋放出來的氣體流452就可能進(jìn)入泵進(jìn)口 444。若出現(xiàn)那種情況，泵系
統(tǒng)的效率就將降低。
因此，給節(jié)接井筒430設(shè)置一個(gè)擴(kuò)大的洞穴420可把流經(jīng)節(jié)接井筒430的流 體450中的液體和氣體分離開來。擴(kuò)大的洞穴420也可使使用者在擴(kuò)大的洞穴 420內(nèi)把泵進(jìn)口 444偏置于在節(jié)接井筒430里流動(dòng)的氣體流452。這樣，從地下 地層區(qū)域415通過節(jié)接井筒430抽取出來的流體和挾帶的細(xì)煤中就幾乎不含氣 體，這可提高泵的效率。
圖2表示出用于從地下地層區(qū)域抽取流體的另一示例性井系統(tǒng)。一個(gè)節(jié)接井 筒530從地面514延伸到地下地層區(qū)域515。節(jié)接井筒530包括一個(gè)大致垂向的 部分532、 一個(gè)大致水平的部分534以及一個(gè)把大致垂向的部分532和大致水平
的部分534連接起來的彎曲部分536。節(jié)接井筒530襯有一個(gè)適當(dāng)?shù)囊r管538。 節(jié)接井筒530還包括成形在其大致水平的部分534的擴(kuò)大的洞穴520。
節(jié)接井筒530里有流體550。流體550可以包括鉆節(jié)接井筒430所用的鉆井 流體和/或鉆井泥漿、水、從地下地層區(qū)域415釋放出來的甲烷氣體之類的氣體、 或其它液體和/或氣體。在所示的這一實(shí)施例中，甲烷氣體552是在節(jié)接井筒530 鉆完之后從地下地層區(qū)域515釋放出來的。擴(kuò)大的洞穴520可起一個(gè)氣體和液體 分離室的作用，這很像上述圖1中的擴(kuò)大的洞穴420。
泵吸裝置540設(shè)置在節(jié)接井筒530里。在這一實(shí)施例中，泵吸裝置540包括 布置在擴(kuò)大的洞穴520里的彎管段542和泵進(jìn)口 544。泵吸裝置540工作時(shí)可從 節(jié)接井筒530抽出液體、挾帶的細(xì)煤以及其它流體。如上所述，這些流體可被從 沿著節(jié)接井筒530流到擴(kuò)大的洞穴520處的挾液氣體流552中分離出來。泵吸裝 置540的彎管段542使泵進(jìn)口 544在擴(kuò)大的洞穴520里處在一個(gè)垂向地偏離在擴(kuò) 大的洞穴520里流動(dòng)的氣體流552的位置。在這一實(shí)施例中，泵進(jìn)口 544垂向地 偏離節(jié)接井筒430的大致水平的部分534的縱向軸線。泵進(jìn)口 544處在這樣的位 置可降低氣體流552進(jìn)入泵進(jìn)口 544的量，因?yàn)闅怏w流552在從地下地層區(qū)域 515釋放出來并沿著節(jié)接井筒530向上流時(shí)從泵進(jìn)口 544的旁邊通過。而如果在 擴(kuò)大的洞穴520里泵進(jìn)口 544不是垂向地偏離氣體流552，從地下地層區(qū)域515 釋放出來的氣體流552就可能進(jìn)入泵進(jìn)口 544。若出現(xiàn)那種情況，泵系統(tǒng)的效率 就將降低。
擴(kuò)大的洞穴520也可使使用者把泵進(jìn)口 544在擴(kuò)大的洞穴520內(nèi)偏置于在節(jié) 接井筒530里流動(dòng)的氣體流552。這樣，從地下地層區(qū)域515通過節(jié)接井筒530 抽取出來的流體和挾帶的細(xì)煤中就幾乎不含氣體，這可提高泵的效率。
圖3表示出用于從地下地層區(qū)域抽取流體的另一典型的井系統(tǒng)。一個(gè)節(jié)接井 筒230從地面214延伸到地下地層區(qū)域215。節(jié)接井筒230包括一個(gè)大致垂向的 部分232、 一個(gè)大致水平的部分234以及一個(gè)把大致垂向的部分232和大致水平 的部分234連接起來的彎曲部分236。
節(jié)接井筒230包括成形在其彎曲部分236擴(kuò)大的洞穴220。節(jié)接井筒230里 有流體250。流體250可以包括鉆節(jié)接井筒230所用的鉆井流體和/或鉆井泥漿、 水、從地下地層區(qū)域215釋放出來的甲垸氣體之類的氣體、或其它液體和/或氣
體。在所示的這一實(shí)施例中，甲烷氣體252是在節(jié)接井筒230鉆完之后從地下地 層區(qū)域215釋放出來的。擴(kuò)大的洞穴220可起一個(gè)氣體和液體分離室的作用，這 很像上述圖1中的擴(kuò)大的洞穴420。
泵吸裝置240設(shè)置在節(jié)接井筒230里。泵吸裝置240包括布置在擴(kuò)大的洞穴 220里的泵進(jìn)口 244。泵吸裝置240工作時(shí)可從節(jié)接井筒230抽出液體、挾帶的 細(xì)煤以及其它流體。如上所述，這些液體可被從沿著節(jié)接井筒230流到擴(kuò)大的洞 穴220處的挾液氣體流252中分離出來。如圖3所示，在擴(kuò)大的洞穴220里泵進(jìn) 口 244偏置于在節(jié)接井筒230里流動(dòng)的氣體流252。這可降低氣體流252進(jìn)入泵 進(jìn)口 244的量，因?yàn)闅怏w流252在從地下地層區(qū)域215釋放出來并沿著節(jié)接井筒 230向上流動(dòng)時(shí)從泵進(jìn)口 244的旁邊通過。
這樣，給節(jié)接井筒230設(shè)置擴(kuò)大的洞穴220可將流到擴(kuò)大的洞穴220里的流 體250中的液體分離出來。擴(kuò)大的洞穴220也可使使用者把泵進(jìn)口 244在擴(kuò)大的 洞穴220內(nèi)偏置于在節(jié)接井筒230里流動(dòng)的氣體流252。這樣，從地下地層區(qū)域 215通過節(jié)接井筒230抽取出來的流體和挾帶的細(xì)煤中就幾乎不含氣體，這可提 高泵的效率。
圖4表示出用于從地下地層區(qū)域抽取流體的另一典型的井系統(tǒng)。一個(gè)節(jié)接井 筒130從地面114延伸到地下地層區(qū)域115。節(jié)接井筒130包括一個(gè)大致垂向的 部分132、 一個(gè)大致水平的部分134、 一個(gè)把大致垂向的部分132和大致水平的 部分134連接起來的彎曲部分136以及一個(gè)分支集液池137。
節(jié)接井筒130包括一個(gè)擴(kuò)大的洞穴120。對(duì)于在節(jié)接井筒130鉆完之后從地 下地層區(qū)域115釋放出來的流體，該擴(kuò)大的洞穴120可起到將其中的氣體和液體 分離開來的分離室的作用。這使得氣體流152沿著節(jié)接井筒130向上流動(dòng)，而液 體153被從流體分離出來并留在擴(kuò)大的洞穴120和分支集液池137里，可供抽取。 分支集液池137構(gòu)成了一個(gè)液體收集區(qū)域，可將收集在這個(gè)區(qū)域里的液體153 抽取到地面。
泵吸裝置140設(shè)置在節(jié)接井筒130里。泵吸裝置140包括布置在集液池137 里的泵進(jìn)口 144。泵吸裝置140工作時(shí)可從節(jié)接井筒130抽出液體153和挾帶的 細(xì)煤。如上所述，這些液體153是被從沿著節(jié)接井筒130流動(dòng)的挾液氣體流152 中分離出來的。這樣，給節(jié)接井筒130設(shè)置擴(kuò)大的洞穴120可使液體153從流經(jīng)
節(jié)接井筒130的挾液氣體流中分離出來。因此，從地下地層區(qū)域115通過節(jié)接井
筒130抽取出來的液體和挾帶的細(xì)煤中就幾乎不含氣體，這可提高泵的效率。 如上所述，圖l一4分別表示出成形在節(jié)接井筒的大致垂向的部分、大致水
平的部分和彎曲部分的擴(kuò)大的洞穴。應(yīng)該理解本發(fā)明的各實(shí)施例可以包括成形 在節(jié)接井筒的任一部分、大致垂向的井筒的任一部分、大致水平的井筒的任一部 分、或諸如斜的井筒的任何其他井筒的任一部分的擴(kuò)大的洞穴。
圖5表示出用于成形諸如圖1的擴(kuò)大的洞穴420的擴(kuò)大的洞穴的一個(gè)典型的 擴(kuò)孔器610。擴(kuò)孔器610包括兩個(gè)可樞轉(zhuǎn)地連接于殼體612的切割器614。也可 以用有一個(gè)或多個(gè)而不是兩個(gè)切割器614的其它擴(kuò)孔器來成形擴(kuò)大的洞穴420。 在一個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)切割器614通過銷軸615連接于殼體612，但是也可以用 其它適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ骨懈钇?14能相對(duì)于殼體612樞轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)。殼體612是表示為 大致垂向地布置在井筒611里，但是把殼體612布置在其它位置，也可以用擴(kuò)孔 器610成形擴(kuò)大的洞穴。例如，可以用擴(kuò)孔器610成形圖2的處于大致水平位置 的擴(kuò)大的洞穴520。
擴(kuò)孔器610包括一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)616，其一部分可滑動(dòng)地安裝在殼體612的壓 力腔622內(nèi)。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)616有一個(gè)流體通路621。該流體通路621的出口 625 允許流體從流體通路621進(jìn)入殼體612的壓力腔622。壓力腔622有出口 627， 其允許流體流出壓力腔622而進(jìn)入井筒611。在各特定實(shí)施例中，可將出口627 連接于一根軟管，以便把從出口 627出來的流體輸送到地面或另一個(gè)地方。傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)616還包括一個(gè)加大的部分620，在這一實(shí)施例中，加大的部分620有一個(gè) 錐面部分624。但是，其它實(shí)施例中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可能有其它角度、形狀或結(jié)構(gòu)的 加大部分，諸如立方體形狀、球形、圓錐形或水滴形的。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)616還包括壓 力凹槽631。
圖5中，切割器614被表示為處于縮回位置，圍著傳動(dòng)機(jī)構(gòu)616被套疊起來。 切割器614的長(zhǎng)度可以是約2 — 3英尺，但是在其它實(shí)施例中，切割器614的長(zhǎng) 度可能是不同的。切割器614被表示為有斜的端部，但是在其它實(shí)施例中，切割 器614的端部可能不是斜的，而是曲線的，這取決于加大的部分620的形狀和結(jié) 構(gòu)。切割器614有側(cè)向切割表面654和端頭切割表面656。切割器614還有幾個(gè) 尖頭，在使用中這些尖頭可能磨損，所以它們是可更換的。在這樣的情況中，尖
頭可包括端頭切割表面656。切割表面654和656以及各尖頭可以用各種不同的 切割材料包覆，諸如但不限于多晶金剛石、碳化鉤鑲嵌件、碳化鉤砂輪磨料、具 有碳化鎢耐磨焊料的硬的表面材料、或其他適當(dāng)?shù)那懈罱Y(jié)構(gòu)物和材料，以適應(yīng)特 定的地層構(gòu)造。此外，可以在切割器614上機(jī)械加工出或成形出各種形狀的切割 表面654和656，以增強(qiáng)切割器614的切割特性。
在操作中，把加壓流體打入傳動(dòng)機(jī)構(gòu)616的流體通路621。這可以用一個(gè)鉆 管連接器(drill pipe connector)連接于殼體612來做到。加壓流體流經(jīng)流體通路 621，從出口 625流出而進(jìn)入壓力腔622。在壓力腔622內(nèi)，加壓流體對(duì)傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)616的粗的部分637施加一個(gè)第一軸向力640。為了防止加壓流體從粗的部分 637的圓周表面流過，可以給粗的部分637加裝一個(gè)圓周密封圈。作用在傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)616的粗的部分637上的第一軸向力640使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)616相對(duì)于殼體612運(yùn)動(dòng)。 這一運(yùn)動(dòng)使加大的部分620的錐面部分624接觸于切割器614，而使切割器614 繞銷軸615轉(zhuǎn)動(dòng)并相對(duì)于殼體612沿徑向向外張開。由于切割器614張開了，隨 著側(cè)向切割表面654和端頭切割表面656向井筒611的表面的接觸，擴(kuò)孔器610 就能進(jìn)行徑向切割而成形一個(gè)被擴(kuò)大的擴(kuò)大的洞穴。
在切割器614沿徑向向外張開時(shí)，可以轉(zhuǎn)動(dòng)殼體612，以幫助切割成擴(kuò)大的 洞穴642?？梢杂眠B接于鉆管連接器的鉆桿來使殼體612轉(zhuǎn)動(dòng)，但是也可以用其 他適當(dāng)?shù)姆椒▉磙D(zhuǎn)動(dòng)殼體612。例如，可以用一個(gè)裝在井筒611里的電動(dòng)機(jī)來轉(zhuǎn) 動(dòng)殼體612。在各特定實(shí)施例中，可以同時(shí)用裝在井筒里的電動(dòng)機(jī)和鉆桿來轉(zhuǎn)動(dòng) 殼體612。鉆桿也有助于把殼體612穩(wěn)定在井筒611里。
圖6表示出圖5的擴(kuò)孔器610處于半張開狀態(tài)。圖6中，切割器614相對(duì)于 殼體612處于半張開狀態(tài)并已在成形擴(kuò)大的洞穴642。在有第一軸向力640作用 (見圖5)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)616相對(duì)于殼體612運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)616的粗的部分 637將最終接觸于壓力腔622的上端面。在這一位置，加大的部分620接近殼體 612的端面。切割器614張開到圖6所示的位置時(shí)其間形成一個(gè)角度。在這一實(shí) 施例中，該角度約為60。，但是在其它實(shí)施例中，該角度可能不同，這取決于錐 面部分624的角度或加大的部分620的形狀。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)616的粗的部分637 到達(dá)壓力腔622的端面644時(shí)，壓力腔622里的加壓流體可以流出壓力腔622 而通過壓力凹槽631進(jìn)入井筒611。加壓流體也可通過出口 627流出壓il腔622。
本發(fā)明的其它實(shí)施例可提供其它的使加壓流體流出壓力腔622的辦法。
圖7表示出圖6的擴(kuò)孔器610處于全張開狀態(tài)。一旦已經(jīng)有足夠大的第一軸 向力640作用在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)616的粗的部分637上以使粗的部分637接觸于壓力腔 622的端面644而使切割器614張開到圖6所示的半張開狀態(tài)，就可以對(duì)擴(kuò)孔器 610施加一個(gè)第二軸向力。可以通過使擴(kuò)孔器610相對(duì)于井筒611運(yùn)動(dòng)來施加第 二軸向力。這樣的運(yùn)動(dòng)可通過使連接于鉆管連接器的鉆桿運(yùn)動(dòng)來達(dá)到，或者用任 何其他的技術(shù)方法。第二軸向力648迫使切割器614繞銷軸615轉(zhuǎn)動(dòng)并相對(duì)于殼 體612進(jìn)一步沿徑向向外張開。648的作用還進(jìn)一步使切割器614張開到近乎垂 直于殼體612的縱軸線的位置，如圖7所示。殼體612可包括一個(gè)斜面或稱"止 動(dòng)結(jié)構(gòu)"，以防止切割器614過分地轉(zhuǎn)過圖7所示的、大致垂直于殼體612的縱 軸線這一特定位置。
如上所述，在使切割器614沿徑向向外張開時(shí)可使殼體612在井筒611里轉(zhuǎn) 動(dòng)以有助于切割成擴(kuò)大的洞穴642。還可把擴(kuò)孔器610在井筒611里提高和放低 以進(jìn)一步成形擴(kuò)大的洞穴642。應(yīng)該理解用擴(kuò)孔器610也能在地層里切割出形 狀不同于擴(kuò)大的洞穴642的形狀的洞穴。圖8是一個(gè)大致為圓柱形的擴(kuò)大的洞穴 660的示意性立體圖，其可用圖5—7所示的擴(kuò)孔器610切割成形。可通過提高 和/或放低擴(kuò)孔器610并同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)孔器610來切割成擴(kuò)大的洞穴660。擴(kuò)大的 洞穴660也是圖1的洞穴420之一例。
盡管已經(jīng)以圖例說明了大致圓柱形的擴(kuò)大的洞穴，但是應(yīng)該理解按照本發(fā) 明的各特定實(shí)施例，可以用其它形狀的擴(kuò)大的洞穴。而且，擴(kuò)大的洞穴可以用這 里描述的擴(kuò)孔器來成形，或者用其他適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法來成形，諸如用炸藥炸出 或用溶液溶解出一個(gè)洞穴。
盡管已經(jīng)詳細(xì)地說明了本發(fā)明，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人可以做出各種改變 和變型。所以，本發(fā)明包括屬于其權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有改變和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于抽取地下地層區(qū)域里的流體的方法，包括鉆出一個(gè)從地面到地下地層區(qū)域的節(jié)接井筒；在所述節(jié)接井筒里成形一個(gè)被擴(kuò)大了的洞穴；把一個(gè)有一個(gè)泵進(jìn)口的泵吸裝置的一部分安裝通過所述節(jié)接井筒的一個(gè)彎曲部分；把所述泵進(jìn)口定位在所述擴(kuò)大的洞穴里，使所述泵進(jìn)口偏離從地下地層區(qū)域流出的沿著所述井筒流動(dòng)的氣體流；以及使一個(gè)泵吸裝置工作以通過所述泵進(jìn)口開采出液體。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于 所述節(jié)接井筒包括一個(gè)基本上水平的部分；在所述節(jié)接井筒里成形一個(gè)擴(kuò)大的洞穴包括在所述節(jié)接井筒的基本上水平 的部分里成形一個(gè)擴(kuò)大的洞穴；以及把一個(gè)泵進(jìn)口定位成使所述泵進(jìn)口偏離從地下地層區(qū)域流出的、沿著所述節(jié) 接井筒流動(dòng)的挾帶液體的氣體流包括把所述泵進(jìn)口定位成垂向地偏離所述節(jié)接 井筒的基本上水平的部分的縱軸線。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于在所述節(jié)接井筒里成形一個(gè)擴(kuò)大的洞穴包括在所述節(jié)接井筒的彎曲部分里 成形一個(gè)擴(kuò)大的洞穴。
4. 一種用于抽取地下地層區(qū)域里的流體的系統(tǒng)，包括 一個(gè)從地面延伸到地下地層區(qū)域的節(jié)接井筒； 一個(gè)成形在所述節(jié)接井筒里的被擴(kuò)大了的洞穴；一個(gè)有一個(gè)泵進(jìn)口的泵吸裝置，所述泵吸裝置的一部分從地面延伸通過所述 節(jié)接井筒的一彎曲部分，所述泵進(jìn)口定位在所述擴(kuò)大的洞穴里，并偏離從地下地 層區(qū)域流出的、沿著所述井筒流動(dòng)的氣體流；以及其中，所述泵吸裝置工作時(shí)可通過所述泵進(jìn)口開采出液體。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述節(jié)接井筒包括一個(gè)基本上水平的部分； 成形在所述節(jié)接井筒里的擴(kuò)大的洞穴包括成形在所述節(jié)接井筒的基本上水 平的部分里的一個(gè)擴(kuò)大的洞穴；以及所述泵進(jìn)口垂向地偏離所述節(jié)接井筒的基本上水平的部分的縱軸線。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于成形在所述節(jié)接井筒里的擴(kuò)大的洞穴包括成形在所述節(jié)接井筒的彎曲部分 里的一個(gè)擴(kuò)大的洞穴。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于抽取地下地層區(qū)域里的流體的方法，包括鉆出一個(gè)從地面到地下地層區(qū)域的節(jié)接井筒；在所述節(jié)接井筒里成形一個(gè)被擴(kuò)大了的洞穴；把一個(gè)有一個(gè)泵進(jìn)口的泵吸裝置的一部分安裝通過所述節(jié)接井筒的一個(gè)彎曲部分；把所述泵進(jìn)口定位在所述擴(kuò)大的洞穴里，使所述泵進(jìn)口偏離從地下地層區(qū)域流出的沿著所述井筒流動(dòng)的氣體流；以及使一個(gè)泵吸裝置工作以通過所述泵進(jìn)口開采出液體。本發(fā)明還相應(yīng)地提供一種用于抽取地下地層區(qū)域里的流體的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)E21B43/38GK101100937SQ20071013843
公開日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月3日
發(fā)明者J·A·祖帕尼克, L·W·戴蒙德 申請(qǐng)人:Cdx天然氣有限公司