專利名稱：帶井下排液操作中防氣體干擾的隔離裝置的流動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及開采地下沉積物，尤其涉及用于控制井中液體聚集的方法和系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣井，尤其是開采煤層甲烷氣的井，可能會遭遇大型井下水侵，這種水必須通過抽吸而去除以確保適當?shù)臍怏w(燃氣)生產(chǎn)。抽吸系統(tǒng)必須設計成確保泵能夠有效地從井去 除所產(chǎn)生的水。一種設計準則考慮到了氣體干擾涌流。當流入泵的吸入口的氣體"干擾" 泵的容積效率時，氣體干擾就產(chǎn)生了。為了避免氣體干擾豎井的問題，泵常被安置在位于開 采流體進入井的位置下方的集水坑或"鼠洞"(小井孔)中。在這種配置下，重力分離允 許密度較小的氣態(tài)物質(zhì)上升，而密度較大的液體下降到鼠洞中以便由泵排出。大多數(shù)井下泵系統(tǒng)被設計成只在液態(tài)下操作。參看圖1，當液體112和氣體114在 井110中共同產(chǎn)生時，抽吸設備118應當構(gòu)造成使得只有液體被引入泵118的端口 122。當 兩相流體進入泵時，氣體將會擠走等量的液體，從而導致泵容積效率不足。利用氣體的可壓 縮性質(zhì)，可導致額外的問題，即會導致抽吸設備中出現(xiàn)"氣鎖"。此外，由于流經(jīng)泵的潤滑 和冷卻液的逐漸減少，導致磨損增大而降低泵壽命。在水平井中，利用天然重力來分離氣體和液體越來越困難。如果泵安置于井的水 平部分中，重力分離流體是不可能的。參看圖2，有時井210中具有大致水平部分214和大 致豎直部分218，沿著大致水平部分214和大致豎直部分218之間的彎曲段226某個點鉆設 出集水坑或鼠洞。通常，鼠洞222靠近井的大斜度部分或豎直部分鉆設。泵230安置在鼠 洞222內(nèi)并且可以由布置在井210的表面238的馬達234驅(qū)動。馬達234利用驅(qū)動軸或管 柱242為泵230提供動力。泵230允許液體從鼠洞222排出，并且由于重力分離，鼠洞222 中的液體通常不夾帶氣體。盡管在這一位置可能能夠成功分離氣體和液體，但產(chǎn)層會暴露 于附加流體壓頭壓力，這是因為必須在水平孔所產(chǎn)生的壓力之上建立鼠洞節(jié)點豎直流體柱 壓頭H。在一些涉及壓力敏感結(jié)構(gòu)的情況下，這與在裝有這些結(jié)構(gòu)中最小化流體壓頭的目標 相沖突。備選地，鼠洞230可以靠近井的小斜度部分或水平部分鉆設；然而，隨著鼠洞的斜 度偏離豎直方向，液體-氣態(tài)分離效率下降。這樣，氣體干擾可能仍會阻礙由泵開采液體， 這會導致液面升高并且產(chǎn)生對產(chǎn)層不良的熱量。

發(fā)明內(nèi)容
從氣體開采井中排出液體時遇到的問題可以通過這里描述的示例性實施方式的 系統(tǒng)和方法來解決。在一個實施方式中，流動控制系統(tǒng)被提供，其包括安置在井孔中的螺桿 泵。螺桿泵包括轉(zhuǎn)子，其由定子容置。轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)，用以從井孔排出液體，并且轉(zhuǎn)子 能夠在脫開位置、第一接合位置和第二接合位置之間軸向移動。推桿被構(gòu)造成當轉(zhuǎn)子處在 第一和第二接合位置以及位于第一和第二接合位置之間時接收轉(zhuǎn)子。密封元件被安置在井 孔中并且操作性地連接著推桿，以使得當轉(zhuǎn)子處在第一接合位置時密封元件位于非密封位置、當轉(zhuǎn)子處在第二接合位置時密封元件位于密封位置。密封元件的非密封位置允許井孔 中的流體流經(jīng)密封元件，而密封位置實質(zhì)上防止井孔中的流體流經(jīng)密封元件。根據(jù)另一實施方式，流動控制系統(tǒng)被提供。流動控制系統(tǒng)包括泵，其安置在井孔 中，用以從井孔排出液體。隔離裝置安置在泵的下方位置處，并且可在井孔中在密封位置和 非密封位置之間膨脹。在密封位置，隔離裝置在排出液體的過程中實質(zhì)上減少出現(xiàn)在泵處 的氣流。在另一實施方式中，流動控制系統(tǒng)用于從井孔排出液體。流動控制系統(tǒng)包括螺桿 泵，其安置在井孔中并且具有由定子容置的轉(zhuǎn)子。螺桿泵的轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)，用以從井孔 排出液體。轉(zhuǎn)子還能夠在接合位置和脫開位置之間軸向移動，在接合位置，拉伸力被施加在 轉(zhuǎn)子上，而在脫開位置，拉伸力被解除。流動控制系統(tǒng)進一步包括端板，其相對于定子固定， 和推力板，其安置成可相對于端板移動。推力板操作性地連接著轉(zhuǎn)子，用以當轉(zhuǎn)子被軸向移 動時相對于端板移動推力板。流動控制系統(tǒng)還包括設置在端板和推力板之間的彈性體密封 元件。當轉(zhuǎn)子被移動到接合位置時，密封元件被置于密封位置，并且當轉(zhuǎn)子被移動到脫開位 置時，密封元件被置于非密封位置。在另一實施方式中，流動控制系統(tǒng)被提供，用于從井孔排出液體。系統(tǒng)包括第一管 柱，其安置在井孔中以使得第一管柱和井孔之間存在環(huán)形空間。第二管柱被安置在第一管 柱內(nèi)，并且泵流體連通著第二管柱?？膳蛎浉綦x裝置安置在泵的下方，或備選地泵的上方。 如果可膨脹隔離裝置被安置在泵的下方位置處，可膨脹隔離裝置將泵在第一管柱中隔離， 以使得在第一管柱內(nèi)在可膨脹隔離裝置的上方位置處產(chǎn)生泵容室。在另一實施方式中，用于從井中排出液體的方法被提供。該方法包括使隔離裝置 膨脹，以產(chǎn)生泵容室并且將氣體源與位于泵容室中的泵隔離。在氣體源隔離期間，液體被從 泵容室抽吸。在一個實施方式中，流動控制系統(tǒng)被提供，并且包括泵，其安置在井的井孔中，用 以從井孔排出液體。隔離裝置與井孔連通，用以在排出液體的過程中減少出現(xiàn)在泵處的氣 流。隔離裝置包括閥座，其相對于井孔和泵中的一個固定，和閥體，其相對于井孔和泵中的 另一個固定。閥體和閥座中的至少一個可選擇性地相對于閥體和閥座中的另一個移動，以 允許閥座和閥體之間接合，從而顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流。在另一實施方式中，流動控制系統(tǒng)包括泵，其安置在井中，用以從井中排出液體。 隔離裝置安置在泵的下方位置處，并且能夠被選擇性地接合，以在排出液體的過程中顯著 減少出現(xiàn)在泵處的氣流。在又一實施方式中，流動控制系統(tǒng)被提供，用于從井排出液體。流動控制系統(tǒng)包括 第一管柱，其安置在井的井孔中，以使得第一管柱和井孔之間存在環(huán)形空間。第二管柱被安 置在第一管柱內(nèi)，并且泵流體連通著第二管柱。隔離裝置安置在泵的下方位置處，以便在第 一管柱中將泵隔離，以使得在第一管柱內(nèi)在隔離裝置的上方位置處產(chǎn)生泵容室。在另一實施方式中，用于從井中排出液體的方法被提供。該方法包括將井的大致 水平部分中的泵與井的產(chǎn)層隔離。在泵與產(chǎn)層隔離的狀態(tài)下，液體被從大致水平部分抽吸。在一個實施方式中，流動控制系統(tǒng)包括泵，其在產(chǎn)層的上方位置處安置在井中，用 以從井中排出液體。隔離裝置安置在泵的上方位置處，以使得泵位于隔離裝置和產(chǎn)層之間。 隔離裝置能夠被選擇性地接合，以在排出液體的過程中顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流。
在另一實施方式中，流動控制系統(tǒng)被提供，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體。流動 控制系統(tǒng)包括第一管柱，其安置在井的井孔中，以使得第一管柱和井孔之間存在第一環(huán)形 空間。第二管柱被安置在第一管柱內(nèi)，以使得第二環(huán)形空間存在于第二管柱和第一管柱之 間，并且泵流體連通著第二管柱，以通過第二管柱輸送液體至井口表面。隔離裝置安置在泵 的上方位置處并且與第二環(huán)形空間流體連通，隔離裝置能夠被選擇性地啟動，以顯著減少 第二環(huán)形空間內(nèi)的氣流。在又一實施方式中，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體的方法被提供。該方法包括實質(zhì)上堵塞位于井下部位上方的環(huán)形空間，以顯著減少所述環(huán)形空間中來自產(chǎn)層的氣流。 液體在所述井下部位處被從井去除。在一個實施方式中，用于操作井中的井下設備的系統(tǒng)被提供，并且包括驅(qū)動軸，其 從井口表面延伸至井下部位。馬達布置在表面處，并且操作性地連接著驅(qū)動軸以選擇性地 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸。升降系統(tǒng)布置在表面處，并且操作性地連接著驅(qū)動軸以軸向升降驅(qū)動軸。在另一實施方式中，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體的方法被提供。該方法包括 將驅(qū)動軸定位在井內(nèi)，以使得驅(qū)動軸從井口表面延伸至井下部位。驅(qū)動軸被從井口表面升 高或降低，以顯著減少所述井下部位處來自產(chǎn)層的氣流。液體在所述井下部位處被從井去 除。在又一實施方式中，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體的系統(tǒng)被提供。該系統(tǒng)包括 驅(qū)動構(gòu)件，用于從井口表面?zhèn)鬟f動力至井下部位，和升降裝置，用以升高或降低所述驅(qū)動構(gòu) 件，以顯著減少所述井下部位處來自產(chǎn)層的氣流。升降裝置被布置在井口表面處。系統(tǒng)進 一步包括液體移動裝置，用于從井下部位至井口表面移動液體，所述移動裝置布置在所述 井下部位處。在一個實施方式中，流動控制系統(tǒng)包括泵，其安置在井的井孔中，用以從井孔排出 液體。隔離裝置安置在泵的下方位置處，并且與井孔連通，以在排出液體的過程中選擇性地 減少泵處的來自產(chǎn)層的流體流。隔離裝置包括閥體、密封元件和閥芯。閥體相對于井孔固 定，并且包括第一通道和與第一通道流體連通的引入端口。密封元件圍繞閥體布置以密封 住井孔。閥芯由閥體的第一通道可旋轉(zhuǎn)地容置。閥芯包括第二通道，至少一個上方端口設 置在密封元件的上方位置處并且與第二通道流體連通，并且至少一個下方端口設置在密封 元件的下方位置處并且與第二通道流體連通。閥芯可在打開位置和關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)。在 打開位置，下方端口和引入端口相對正，以允許流體流經(jīng)第二通道，從而繞過密封元件，在 關(guān)閉位置，下方端口和引入端口相錯開以顯著減少流經(jīng)第二通道的流體，從而顯著減少流 經(jīng)密封元件的流體。流動控制系統(tǒng)進一步包括旋轉(zhuǎn)器，其布置在井口表面處的，旋轉(zhuǎn)器操作 性地連接著閥芯，以選擇性地在打開位置和關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)閥芯。在另一實施方式中，流動控制系統(tǒng)被提供，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體。流動 控制系統(tǒng)包括泵，其安置在井中，用以從井中排出液體，和隔離裝置，其安置在泵的下方位 置處。隔離裝置包括閥體和閥芯，閥芯由閥體可旋轉(zhuǎn)地容置并且能夠在打開位置和關(guān)閉位 置之間旋轉(zhuǎn)。在利用泵排出液體的過程中，閥芯位于關(guān)閉位置并且顯著減少流經(jīng)閥芯的流 體。在又一實施方式中，用于從井中排出液體被提供的方法。該方法包括將位于井下 的閥芯旋轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置，以便將井的大致水平部分中的泵與井的產(chǎn)層隔離。在泵與產(chǎn)層隔離的狀態(tài)下，液體被從大致水平部分抽吸。
在一個實施方式中，流動控制系統(tǒng)被提供，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體。流動 控制系統(tǒng)包括泵，其安置在井的井孔中，用以從井孔排出液體。單向閥安置在泵的下方、產(chǎn) 層上方位置處，單向閥具有打開位置，其中來自氣體產(chǎn)層的氣體被允許向上方運行，和關(guān)閉 位置，其中來自氣體產(chǎn)層的氣體被實質(zhì)上防止向上方運行。壓縮機布置在井口表面處。壓 縮機包括入口端口和出口端口。第二閥流體連通在壓縮機的出口端口和井孔之間。第二閥 可定位在關(guān)閉位置，以防止從壓縮機排放的氣體進入井孔，和打開位置，以允許從壓縮機排 放的氣體進入井孔。第三閥流體連通在井孔和壓縮機的入口端口之間。第三閥可定位在關(guān) 閉位置，以防止來自井孔的氣體進入壓縮機，和打開位置，以允許來自井孔的氣體進入壓縮 機。在另一實施方式中，流動控制系統(tǒng)被提供，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體。泵被 安置在井中，用以從井中排出液體。單向閥被安置在井中，并且包括打開位置和關(guān)閉位置。 單向閥在打開位置允許來自產(chǎn)層的氣體流經(jīng)單向閥，而單向閥在關(guān)閉位置可顯著減少出現(xiàn) 在泵處的來自產(chǎn)層的氣流。壓縮氣體源與井流體連通，以提供壓縮氣體而將單向閥移動至 關(guān)閉位置。在又一實施方式中，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體的方法被提供。該方法包括 輸送壓縮氣體至井，以關(guān)閉安置在井內(nèi)的單向閥。利用關(guān)閉的單向閥，位于所述井下部位處 的泵與產(chǎn)層隔離，并且在泵與氣層隔離的狀態(tài)下，液體被從井下部位抽吸。參照下面的附圖、詳細描述以及權(quán)利要求，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點可清楚 地展現(xiàn)出來。


圖1示出了安置在井孔中的井下泵的示意圖，其中液體和氣體存在于井下泵的區(qū) 域中；圖2描繪了井具有大致豎直部分、大致水平部分和沿著大致水平和豎直部分之間 彎曲段安置的集水坑；圖3示出了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)包括螺桿泵和 設置在螺桿泵下方的密封元件；圖4示出了圖3中的流動控制系統(tǒng)的剖視圖，密封元件顯示于非密封位置；圖5描繪了圖3中的流動控制系統(tǒng)的剖視圖，密封元件顯示于密封位置；圖6示出了用于將圖3中的螺桿泵與密封元件相連的傳動器組件的分解圖；圖7描繪了圖3中的密封元件的分解圖；圖8示出了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)包括布置在井 口表面處的馬達和升降系統(tǒng)，用以旋轉(zhuǎn)和升降延伸到井中的驅(qū)動軸；圖8A描繪了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)包括布置在 井口表面處的升降系統(tǒng)，用于升降延伸到井中的管柱；圖9示出了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)的剖視圖，該流動控制系統(tǒng)包括 螺桿泵和顯示于非密封位置的密封元件；圖10描繪了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)的剖視圖，該流動控制系統(tǒng)包括螺桿泵和顯示于非密封位置的密封元件；圖11示出了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)具有能夠彼 此接合以防止氣體靠近泵流動的閥體和閥座，該流動控制系統(tǒng)顯示于在排液之前的脫開位 置； 圖12示出了圖11中的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)顯示于在排液過程中的接 合位置；圖13示出了圖11中的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)顯示于在排液之后的脫開 位置；圖14描繪了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)具有安置在 井中的第一管柱、安置在第一管柱中的第二管柱、與第二管柱連通的泵和用于在第一管柱 中將泵隔離的隔離裝置，隔離裝置顯示于排液之前的非密封位置；圖15示出了圖14中的流動控制系統(tǒng)，其中隔離裝置顯示于排液過程中的密封位 置；圖16描繪了圖14中的流動控制系統(tǒng)，其中隔離裝置顯示于排液之后的非密封位 置；圖17示出了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)具有安置在 井中的第一管柱、安置在第一管柱中的第二管柱、與第二管柱連通的泵和用于在第一管柱 中將泵隔離的隔離裝置，隔離裝置顯示于排液之前的非密封位置；圖18描繪了圖17中的流動控制系統(tǒng)，其中隔離裝置顯示于排液過程中的密封位 置；圖19示出了圖17中的流動控制系統(tǒng)，其中隔離裝置顯示于排液之后的非密封位 置；圖20描繪了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)具有隔離裝 置，其安置在泵的上方位置處；圖21示出了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)具有隔離裝 置，其安置在泵的上方位置處；圖22A-22B描繪了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)具有包 括單向閥的隔離裝置，單向閥安置在泵的下方位置處；以及圖23A-23C示出了根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)，該流動控制系統(tǒng)具有可 旋轉(zhuǎn)閥元件的隔離裝置，閥元件安置在泵的下方位置處。
具體實施例方式在下面對若干示例性實施方式的詳細描述中，需要參看構(gòu)成說明書一部分的附 圖，并且附圖中以示例的方式揭示了可實現(xiàn)本發(fā)明的特定實施方式。這些實施方式被充分 描述，以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，并且可以理解，在不脫離本發(fā)明范圍的前提 下，其它實施方式也可以采用，并且各種邏輯性結(jié)構(gòu)變化、機械變化、電學變化和化學變化 可以做出。為了避免那些對于使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┻@里描述的實施方式來說不必 要的細節(jié)，可能省略對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說公知的信息的描述。因此，下面的詳細描述不具 有限制性，并且示例性實施方式的范圍僅由權(quán)利要求限定。
一種克服泵井中氣體干擾問題的方法是，在泵操作中臨時將泵相對于開采流體的 流路堵塞和隔離。在這種周期性過程中，聚集的采集液體可從井抽出，而不會有氣體流經(jīng)泵 入口的干擾。一旦液體被從井抽出，泵停止，并且密封機構(gòu)停用，從而允許采集液體重新圍 繞泵聚集。多種結(jié)構(gòu)和方法可以用于臨時截斷流經(jīng)泵的流體。參看圖3，根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的流動控制系統(tǒng)306被用在井308中，井具有至少一個大致水平部分。流動控制系統(tǒng)306包括布置在井308的井孔312中、位于井下泵 314的下行位置處(即下方)的下方密封單元或隔離裝置310。雖然示于圖3的井孔被部 分地由殼體316包襯，但井孔312也可以不帶襯層，并且在任何地方如果提到在井孔中提供 設備或?qū)走M行密封，應當理解為這種設備或密封是在殼體、襯層、管路、管件或開放式 井孔中。泵314包括入口 318，并且流體連通著井308的從表面322延伸的管柱320。管柱 流體連通著通向儲庫330的排液管線326。泵314被驅(qū)動軸334驅(qū)動，所述驅(qū)動軸從泵314 延伸至布置在井308的表面322處的馬達338。馬達338向泵314提供動力以允許從井孔 312抽吸液體。液體從泵314運行通過管柱320和排液管線326，并且進入儲庫330。隔離裝置310能夠在抽吸周期中被啟動以將泵314從氣體產(chǎn)層或氣體源隔離。密 封單元310可以包括可膨脹密封體或密封元件342，其由彈性體材料制成并且能夠膨脹而 抵靠在井孔312上，從而提供泵314的泵入口 318與氣態(tài)流體流之間的隔離體。密封元件 342接合于井孔312，還進一步將聚集的液體柱密封和容納在圍繞泵314的環(huán)形空間中，從 而產(chǎn)生在密封元件342上方隔離的泵容室。密封元件342能夠適當?shù)孛芊庥趲бr層或不帶 襯層的井孔312。還請參看圖3，在一個示例性實施方式中，泵314可以是螺桿泵，安裝在井308的彎 曲段338的跟區(qū)或下角區(qū)354中。跟區(qū)354靠近井308的大致水平部分安置。理想地，泵 入口 318可以被安置在井308中的井孔312斜度開始從水平變?yōu)樨Q直的點處。作為例子， 6-1/4"直徑的水平井可使用250'半徑的彎曲段。對于這種井構(gòu)造，向2-7/8"管件排放 的3-1/2"直徑的螺桿泵可被安置在彎曲段的相對于豎直方向傾斜85-89度之間的點處。在自動抽吸系統(tǒng)中，抽吸周期的開始可以在指示液體聚集在井中后被啟動。在一 個實施方式中，井下壓力可以靠近泵入口 318進行測量，然后其與井308的井口 360處在殼 體316中測量的壓力比較而得到差值。壓力差值可以可被轉(zhuǎn)換成泵314上方豎直液體柱的 測量值。在一定的理想流體壓頭設定點，啟動抽吸周期的開始。一旦井孔密封被形成，泵 314被啟動，并且液體圍繞泵314被抽入泵入口，并且通過管件從泵314排出而到達井口表 面。細說前面給出的例子，如果在液體聚集了 4. 5psi (10英尺水)后抽吸周期被啟動，則第 一段75英尺250'半徑的彎曲段將容納液體。該區(qū)域中的環(huán)形容腔達到2.1桶。以每天 800桶的抽吸速度，可在大約4分鐘內(nèi)將液體去除。備選地，并且可能更簡單，自動抽吸系統(tǒng)可能涉及使用計時器來啟動抽吸周期的 開始。在這種配置下，在前一周期結(jié)束后，抽吸周期將自動開始預定量的時間。還請參看圖3，以及圖4-7，發(fā)生在抽吸周期中的第一動作是布置螺桿泵314下方 的井孔密封單元310的密封元件342的膨脹。密封單元310通過螺桿泵314的泵轉(zhuǎn)子364 的軸向移動被啟動。除了泵轉(zhuǎn)子364，螺桿泵314還包括定子366。定子366保持相對于其 中布置定子366的泵殼370靜止。泵轉(zhuǎn)子364具有大致螺旋形狀并且由設在井口表面處的馬達(未示出)轉(zhuǎn)動。隨著轉(zhuǎn)子364在定子366中轉(zhuǎn)動，泵殼370中的液體被螺旋轉(zhuǎn)子364 推送通過泵。螺桿泵314進一步包括多個入口，其允許井孔中的液體進入泵殼370。轉(zhuǎn)子 364還能夠在示于圖4的脫開位置、第一接合位置(未圖示)和示于圖5的第二接合位置之 間軸向移動。傳動器殼368螺合連接至泵殼370。傳動器殼368與泵殼370之間的牢固但可拆 開的連接允許傳動器殼368保持相對于泵314的定子366固定。傳動器殼368容納著傳動 器組件372，其能夠從轉(zhuǎn)子364傳遞軸向力至密封元件342。傳動器組件372包括推桿374， 其具有接收端376和承載端378。推桿的接收端376包括錐形或其它形狀的凹陷部380，用 于當轉(zhuǎn)子364被定位在第一接合位置和第二接合位置以及它們之間時接收轉(zhuǎn)子364。推桿 374可以具有大致圓形的橫截面形狀，并且漸縮以使得漸縮部分的最小直徑或?qū)挾冉邮斩?376和承載端378之間的大致中間。推桿374的漸縮形狀向推桿374賦予附加撓性，這允許 推桿374吸收轉(zhuǎn)子364的偏心軌道運動，而不損傷推桿374或傳動器組件372的其它元件。推桿374的承載端378包括銷382，其由推力軸承384接收。推力軸承384通過軸 承蓋390而被限定在傳動筒388的凹陷部386中，該軸承蓋螺合連接至傳動筒388。推桿 374通過螺母391被緊固至推力軸承384。推力軸承384允許推桿374相對于傳動筒388 旋轉(zhuǎn)。當推桿374接收由轉(zhuǎn)子364施加的壓縮力時，推力軸承384還為推桿374提供軸向 支撐。傳動筒388部分地安置在傳動器殼368內(nèi)，部分地安置在傳動器殼368外。傳動筒 388包括圍繞傳動筒388的縱向軸線周向布置的多個延長元件392。延長元件392穿過傳 動器殼368中的槽394并且接合推力板396。槽394容納延長元件392，以使得傳動筒388 被實質(zhì)上防止在傳動器殼368內(nèi)旋轉(zhuǎn)但能夠軸向移動。傳動筒388軸向移動的能力允許傳 動筒388將從推桿374接收的力傳遞至推力板396。推力板396是一對壓縮件之一，另一壓縮件為端板398。在示于圖4_7的實施方 式中，傳動器殼368包括銷400在傳動器殼368的包括槽394的那一端從傳動器殼368延 伸。銷400穿過推力板396和密封元件342，推力板和密封元件分別具有大致環(huán)形形狀并 且包括中心通道。推力板396和密封元件342因此被銷400承載并被允許沿著銷400軸向 移動，取決于推桿374和傳動筒388的定位。端板398被螺合接收在銷400上，所述銷將端 板398相對于傳動器殼368固定。在一個實施方式中，尾部接頭404可以被螺合附連于端 板398的開放端。在操作中，當轉(zhuǎn)子364位于示于圖4的脫開位置時，密封元件342被置于非密封位 置。當希望將密封元件342置于密封位置從而實質(zhì)上防止流體流經(jīng)密封元件342時，轉(zhuǎn)子 364軸向移動至第一接合位置(未圖示)。在第一接合位置，轉(zhuǎn)子364接觸并且接合推桿 374，但密封元件342保持在非密封位置。隨著轉(zhuǎn)子364軸向前進到示于圖5的第二接合位 置，密封元件342移至密封位置。更具體地講，隨著轉(zhuǎn)子364軸向移至第二接合位置，轉(zhuǎn)子 364施加軸向力于推桿374，該力被傳遞至傳動筒388。軸向力類似地通過傳動筒388的延 長元件392傳遞至推力板396。作用于推力板396的軸向力引起推力板396沿著銷400運 行，以將密封元件342壓縮在推力板396和端板398之間。這種壓縮導致密封元件342膨 脹徑向，從而密封元件342抵靠著井孔312密封。轉(zhuǎn)子364也可以在前面描述的接合操作中旋轉(zhuǎn)。雖然典型地期望在密封元件342移動至密封位置之后泵314被操作，但有時也可能希望恰在轉(zhuǎn)子364軸向移動至第一或第 二接合位置之前開始抽吸操作。在一些情況下，在接合操作中轉(zhuǎn)子364的旋轉(zhuǎn)可以有助于 將轉(zhuǎn)子支靠在推桿364的凹陷部380中。不論如何，傳動器組件372的配 置允許在軸向移 動和力傳遞過程中轉(zhuǎn)子364持續(xù)旋轉(zhuǎn)。還請參看圖4-7，以及圖8，施加于轉(zhuǎn)子364的旋轉(zhuǎn)方向和軸向的力是由井308的 表面322處的設備傳遞的。為此，附連于井口 360的升降系統(tǒng)800被提供，以升高和降低在 下方連接于轉(zhuǎn)子364的驅(qū)動軸334。使用術(shù)語"驅(qū)動軸"并非限定性的，而是還可以指單個 部件或多個空心或?qū)嵭亩?，由管件或管子或另一任何橫截面形狀的材料形成。雖然這里描 述的驅(qū)動軸是以典型方式驅(qū)動的，施加于驅(qū)動軸的驅(qū)動力的類型沒有限制。例如，驅(qū)動軸可 以被旋轉(zhuǎn)和/或軸向驅(qū)動或往復移動。在一個實施方式中，驅(qū)動軸334被安置在管柱320 內(nèi)，管柱流體連通著泵314的出口。管柱320用于在抽吸操作中將液體載送至井308的表面 322。如前面所描述，馬達338操作性地連接著驅(qū)動軸334，以將旋轉(zhuǎn)運動傳遞至轉(zhuǎn)子364。 通過單一驅(qū)動軸將軸向和旋轉(zhuǎn)力傳輸至井下設備，可實現(xiàn)井孔312內(nèi)空間和材料成本這兩 方面的顯著的節(jié)約。還請參看圖8，升降系統(tǒng)800可以是液壓升降機，其包括一對液壓缸804，每個液壓 缸在第一端連接至井口 360、在第二端連接至支承塊808的下支承板806。優(yōu)選地，位于液 壓缸804每端的連接部是銷式連接部810，這允許液壓缸804 —定的樞轉(zhuǎn)運動以補償一些由 驅(qū)動軸334的重量施加的力。除了下支承板806，支承塊808還包括上支承板814，其固定至驅(qū)動軸334。支承件 818設置在上下支承板814、806之間，以在支承板之間提供支撐并且允許上支承板814相 對于下支承板806旋轉(zhuǎn)。支承件818可以包括球軸承、滾子軸承或任何其它類型的能夠提 供旋轉(zhuǎn)和軸向承載支撐的適宜裝置。在一種配置中，馬達338通過直接驅(qū)動連接部824連 接至驅(qū)動軸334。備選地，減速器可以被安裝在馬達338和驅(qū)動軸334之間。由于馬達338 直接連接至驅(qū)動軸334和支承塊812，隨著驅(qū)動軸通過液壓升降系統(tǒng)800被升降，馬達338 與驅(qū)動軸334 —起移動。安裝于馬達338的套筒830接收固定在井口 360的導柱834，以在 馬達338響應于液壓缸804的移動而移動時抵抗反作用力矩以及穩(wěn)定和引導馬達338。在替代性配置中，如果在傳遞力矩至螺桿泵的轉(zhuǎn)子時引起的桿的自然拉伸足以延 伸到泵入口 326下方的泵轉(zhuǎn)子344并且接合推桿組件364，則井口安裝型升降系統(tǒng)800可以 取消。參看圖9，在另一實施方式中，流動控制系統(tǒng)906包括隔離裝置910和螺桿泵914。 螺桿泵914與參照圖3-7描述的螺桿泵314大致相同。螺桿泵914包括轉(zhuǎn)子964，其由定子 966旋轉(zhuǎn)接收。定子966相對于其中定子966布置著的泵殼保持靜止。泵轉(zhuǎn)子964具有大 致螺旋形狀，并且由設在井口表面處的馬達(未示出)轉(zhuǎn)動。隨著轉(zhuǎn)子964在定子966中 轉(zhuǎn)動，泵殼中的液體被螺旋轉(zhuǎn)子964推送通過泵。螺桿泵914進一步包括多個入口，其允許 井孔中的液體進入泵殼。隔離裝置910的操作和結(jié)構(gòu)類似于隔離裝置310。隔離裝置910包括推桿974、傳動筒988、推力板996、密封元件942和端板998。流 動控制系統(tǒng)906和流動控制系統(tǒng)306之間的主要區(qū)別為推桿974和374之間的差異。推桿974適合于允許泵轉(zhuǎn)子964超過引起彈性體密封元件942完全膨脹抵靠在井 孔的壁上的點的軸向移動。這種配置適用于允許轉(zhuǎn)子964在泵914中的更大許用定位公差。在這種實施方式中，推桿組件974可以包括接收在花鍵管977內(nèi)的花鍵軸975。花鍵軸和花 鍵管具有互鎖花鍵，以防止花鍵軸相對于花鍵管旋轉(zhuǎn)運動?；ㄦI軸和花鍵管能夠在伸出位 置和壓縮位置之間相對軸向移動。彈簧979與花鍵軸和花鍵管操作性地相聯(lián)，以將花鍵軸975和花鍵管977偏壓到伸出位置。密封元件942的彈簧常數(shù)優(yōu)選地小于彈簧979的彈簧常數(shù)，以使得傳遞至推桿 974的軸向力首先壓縮密封元件942，然后在密封元件942形成了密封之后壓縮彈簧979。啟動密封元件942是這樣實現(xiàn)的，即通過泵914降低轉(zhuǎn)子964以使得轉(zhuǎn)子964接 合推桿974的接收端。這種軸向移動受限主要轉(zhuǎn)化為壓縮密封元件942，這是由于密封元件 被設計成其彈簧常數(shù)(即k系數(shù))低于彈簧979。當密封元件942被完全壓縮到密封位置 且傳動筒988達到了行程極限后，花鍵軸975和花鍵管977將繼續(xù)壓縮以接納轉(zhuǎn)子964的 進一步軸向移動。在任何參照圖3-9公開的實施方式中，用于支撐推桿的軸承組件還可以安置在推 桿的接收端內(nèi)或附近。通過如此構(gòu)造，推桿延長段將剛性附連于傳動筒。推桿的撓性軸將 適合于允許轉(zhuǎn)子的偏心軌道路徑，而軸承組件的接收頭部將接納轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在又一配置中，雙軸承組件可以部署在推桿組件的接收端，以使得第一軸承的旋 轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)同心，且第二軸承的旋轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)子的軌道同心。在這種配置下，推桿的延長段 將不會繞殼的同心軸線旋轉(zhuǎn)或搖擺。參看圖10，根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)1010包括密封元件1014，其能夠 被膨脹抵靠于井孔的壁，以防止氣流干擾泵1018的操作。在這種特定實施方式中，泵1018 是螺桿泵，其包括定子1022和轉(zhuǎn)子1026。定子1022相對于其中布置著定子1022的泵殼 1030保持靜止。轉(zhuǎn)子1026具有大致螺旋形狀，并且由設在井口表面處的馬達(未示出)轉(zhuǎn) 動。隨著轉(zhuǎn)子1026在定子1022中轉(zhuǎn)動，泵殼1030中的液體被螺旋轉(zhuǎn)子1026推送通過泵。 泵1018進一步包括多個口 1038，其允許井孔中的液體進入泵殼1030。轉(zhuǎn)子1026用于啟動密封元件1014，以使得在泵1018操作過程中入口 1038的區(qū)域 中的氣流被阻塞。轉(zhuǎn)子1026包括加長軸1042，其連接至能夠相對于泵殼1030軸向移動的 推力板1048。施加接合力至加長軸1042，導致密封元件1014壓縮在設于密封元件1014相 反端的推力板1048和端板1050之間。軸向壓縮密封元件1014引起密封元件1014徑向膨 脹抵靠于井孔的壁并且達到密封位置。通過推力板1048沿相反方向移動，上述操作可以逆 向進行。選擇性地使密封元件1014接合和脫離井孔的壁可以在井口表面處進行控制。流動控制系統(tǒng)1010與前面描述的系統(tǒng)306、906之間的主要區(qū)別在于，流動控制系 統(tǒng)1010涉及將轉(zhuǎn)子1026張緊以啟動密封元件1014。兩個系統(tǒng)306和906涉及將轉(zhuǎn)子壓縮 來啟動密封元件。參看圖11-13，根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)1110包括閥體1114，其與安 置在井孔1122的大致水平區(qū)域中的泵1118操作性地相聯(lián)和/或形成一體。泵1118包括 多個入口 1126，用以接收存在于井孔1122中的液體1130。泵1118流體連通著管柱1132， 以使得液體1130可以從井孔1122抽吸至井口表面。閥座1134安置在泵1118的下方位置 處，即相對于開采流體的流動方向位于泵的上游。通過將閥體1114移動到與閥座1134(見 圖12)接合，泵入口 1126的區(qū)域中的氣體流可被選擇性地堵塞。當閥體1114和閥座1134 相接合時，氣流在泵1118上游被阻塞，這允許充分排出在泵1118下游和圍繞泵收集在井孔中的液體。當充分量的液體1130被從井孔1122去除后，閥體1114可以被移離與閥座1134 的接合以重建氣流并且進行采集(見圖13)。閥體1114和閥座1134的選擇性接合和脫離 可以從井口表面進行控制，例如通過移動連接著泵1118的管柱1132，或通過任何其它機械 或電子裝置。還請參看圖11-13，以及圖8A，在一個實施方式中，閥體1114和閥座1134的接合 和脫離可以利用升降系統(tǒng)850實現(xiàn)。升降系統(tǒng)850可以是液壓升降器，其包括一對液壓缸 854，每個液壓缸在第一端連接至井口 855、在第二端連接至升降塊856。優(yōu)選地，液壓缸854 每端處的連接部是銷式連接部860，這允許液壓缸854 —定的樞轉(zhuǎn)運動，以補償一些由管柱 1132的重量施加的力。雖然升降系統(tǒng)800、850被描述為是液壓驅(qū)動的，但升降系統(tǒng)還可以是氣壓驅(qū)動 的，或機械驅(qū)動的，例如通過馬達或發(fā)動機，其通過直接驅(qū)動部件或其它一些類型的動力傳 遞部件連接至 管柱1132。雖然閥啟動系統(tǒng)被描述為包括升降系統(tǒng)以施加軸向移動，但替代性的井下閥結(jié)構(gòu) 也可以采用。例如，旋轉(zhuǎn)閥機構(gòu)可被構(gòu)造成使得在井口表面處施加于泵管件的旋轉(zhuǎn)力矩引 起井下閥在打開和關(guān)閉位置之間周期性地動作。參看圖14-16，在另一示例性實施方式，流動控制系統(tǒng)1410包括密封單元或隔離 裝置1420，其部署在裝于井1428內(nèi)的單獨管柱1424中。隔離裝置1420可以包括可膨脹密 封元件1432或能夠為泵1442 (見圖15)形成隔離的泵容室1440的任何其它密封機構(gòu)。泵 1442抽吸液體通過管柱1443到達通向儲庫1447的排液管線1445。環(huán)形閥1430流體連通著井孔環(huán)1444。在密封元件1432膨脹之前，閥1430可以被 關(guān)閉以優(yōu)選地升高泵容室1440中的液位。在通過膨脹密封元件1432隔離泵1442之后，閥 1430可以被打開，以使得在抽吸周期中氣體持續(xù)流經(jīng)井孔環(huán)1444，并且沒有附加壓力施加 于氣層。當液位已經(jīng)被抽吸下降到泵1442的引入液位(見圖16)時，泵關(guān)閉控制方案被采 用，以提供信號來表示抽吸周期結(jié)束。多種這樣的控制方案可供使用。一個實施方式使用 流動監(jiān)視裝置，其在檢測到井口的液體體積流率下降后切斷泵驅(qū)動馬達的供電。當泵1442 停止后，井口液壓升降系統(tǒng)升高驅(qū)動軸和泵轉(zhuǎn)子，從而脫離密封元件1432，并且再次允許井 孔流體流經(jīng)泵1442。當密封元件1432位于膨脹位置時，氣體通過井孔環(huán)1444被開采，并且可以在井 1428的表面處通過壓縮機1448進一步壓縮。當密封元件1432脫離后，氣體通過井孔環(huán) 1444和管柱1424之一或二者被開采。隔離裝置1420的替代性配置(未示出)可以包括充脹型封隔器，類似的彈性體充 填裝置，或任何其它閥裝置。參看圖17-19，根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)1710包括隔離裝置或閥 1720，其被布置在裝于井1728中的管柱1724內(nèi)。隔離裝置1720包括閥體1714，其與安置 在井孔1722的大致水平區(qū)域中的泵1718操作性地相聯(lián)和/或形成一體。泵1718包括多 個入口 1726，用于接收存在于井孔1712中的液體1730。管柱1743與泵1718流體連通，以 允許將液體1730輸送至井1728的表面。在該表面處，管柱1743流體連通著通向儲庫1747 的排液管線1745。
閥座1734安置在泵1718的下方位置處，即相對于開采流體的流動方向位于泵的 上游。通過將閥體1714移動到與閥座1734接合(見圖18)，泵入口 1726的區(qū)域中的氣體 的流動可以被選擇性地堵塞。當閥體1714和閥座1734相接合時，隔離的泵容室1740被形 成在管柱1724中，從而顯著減少或防止來自氣層的氣流到達泵1718。這會減少或防止出現(xiàn) 在泵處的氣流1718，從而允許充分排出收集在泵容室1740中的液體1730。
在充分量的液體1730被從泵容室1740去除之后，閥體1714可以被移離與的閥座 1734接合(見圖19)。閥體1714和閥1734的選擇性接合和脫離可以從井口表面通過移動 流體連通著泵1718的管柱1743進行控制。管柱1743的移動可以通過使用升降系統(tǒng)850 或由任何其它機械或電子裝置來實現(xiàn)。為了最大化引入管柱1724的水位，環(huán)形閥1732流體連通著井孔環(huán)1744。在通過 閥體1714和閥座1734接合來關(guān)閉隔離裝置1720之前，環(huán)形閥1732可以被關(guān)閉以優(yōu)選升 高泵容室1740中的液體1730的液位。在通過關(guān)閉隔離裝置1720而隔離泵1718之后，環(huán) 形閥1732可以被打開，以使得在抽吸周期中氣體持續(xù)流動通過井孔環(huán)1744，并且沒有附加 壓力被作用于氣層。當液位已經(jīng)被抽吸而降到泵1718的引入液位后(見圖19)，泵關(guān)閉控制方案被采 用，以提供信號來表示抽吸周期結(jié)束。多種這樣的控制方案可供使用。一個實施方式使用 流動監(jiān)視裝置，其在檢測到馬達電流下降后切斷泵驅(qū)動馬達的供電。當泵1718停止后，井 口升降系統(tǒng)850升高管柱1743，從而將閥體1714從閥座1734脫離，并且再次允許井孔流體 流經(jīng)泵1718。當隔離裝置1720被關(guān)閉后，氣體通過井孔環(huán)1744被開采，并且可以在井1728的 表面處通過壓縮機1748被進一步壓縮。當隔離裝置1720打開后，氣體通過井孔環(huán)1744和 管柱1724之一或二者被開采?，F(xiàn)在參看圖3和圖12-19，在抽吸周期結(jié)束期間，在流體已經(jīng)完全從井抽出之前， 泵中可能出現(xiàn)空穴。這樣，通過施加氣體壓力至隔離的泵容室，可以有利地增加可供泵使用 的凈正吸入壓頭(NPSH)。在這種配置下，在抽吸周期開始階段，來自壓力源例如壓縮機的氣 體壓力施加于隔離的泵容室。如果需要，在抽吸周期結(jié)束時，所施加的壓力可以在釋放泵隔 離裝置之前解除。參看圖20和20A，根據(jù)又一示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)2010包括隔離裝置， 例如可膨脹封隔器或密封元件2014，其安置在井下泵2018的上方(即相對于氣流的下 游)。優(yōu)選地，封隔器2014應當定位在高于泵2018和/或井孔的水平區(qū)域。在操作中，在 操作泵2018之前封隔器2014被充脹以接合井孔的壁。當完全膨脹后，封隔器2014顯著減 少或消除泵2018的區(qū)域中的氣流。在液體已經(jīng)從井去除之后，封隔器2014可以收縮，以允 許恢復氣體生產(chǎn)。封隔器2014抵靠著井孔的壁的選擇性接合和脫離可以從井口表面進行 控制。參看圖21，在另一實施方式中，流動控制系統(tǒng)2110包括隔離裝置例如閥2114，定 位在井下泵2118上方(即相對于氣流的下游)。閥2114可以布置在井口表面處或附近。 在操作中，當液體需要從井去除時，閥2114被關(guān)閉以減慢或堵塞出現(xiàn)在泵處的氣流2118。 如果泵上方具有足夠的殼體容積，則隨著壓力建立在殼體中，氣體可以連續(xù)流經(jīng)泵2118。在 液體上方的位置Xl和泵入口處的位置X2，壓力可以被監(jiān)視，并且如果需要平衡Xl和X2之間的氣體壓力，氣體可以在位置Xl處注射到井孔的環(huán)形空間中。在閥2114下方注射氣體 會升高殼體中的壓力并且最小化X2和Xl之間的壓力差，從而進一步減少流經(jīng)泵2114的氣 體。參看圖22A和22B，根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)2210包括隔離裝置 2220，其被布置在井2228的井孔2224內(nèi)。井2228包括產(chǎn)層2230，其能夠產(chǎn)生流體，其中可 以包括液體2266和氣體2268。通過產(chǎn)層2230開采的氣體2268可以在井2228的表面處通 過氣體排放管道2231收集。泵2234具有多個入口 2238，其安置在井內(nèi)，優(yōu)選地位于隔離裝置2220上方的位 置，用以排出存在于井孔2224中的液體2266。管柱2242與泵2234流體連通，以允許將液 體2266輸送至井2228的表面。在該表面處，管柱2242流體連通著通向庫2250的排液管 線 2246。隔離裝置2220優(yōu)選地包括單向閥2254，其安置在泵2234的下方位置處并且位于 產(chǎn)層2230的上方位置。單向閥2254包括打開位置(見圖22B)，其中來自產(chǎn)層2230的流體 被允許向上方運行，和關(guān)閉位置(見圖22A)，其中來自產(chǎn)層的流體被實質(zhì)上防止向上方運 行經(jīng)過單向閥。如示于圖22A，單向閥2254可以通過密封元件2258被密封緊固于井2228 的井孔2224中。密封元件2258可以是可膨脹封隔器，機械密封裝置，或任何其它類型的能 夠在單向閥2254與帶襯層的或開放式井孔之間形成密封的密封裝置。單向閥2254可以包 括閥體2262和可移動球元件2266，如顯示于圖22和22B。備選地，單向閥2254可以包括 蝶閥，或任何其它類型的能夠基于流體在閥處的流動方向而打開和關(guān)閉的閥。 在一個實施方式中，隔離裝置2220和泵2234可以安置在井2228的大致水平區(qū)域 內(nèi)，還可以備選地安置在井2228的非水平區(qū)域中。隔離裝置2220可以被獨立定位并且密 封在井孔2224中，如示于圖22A，或者備選地，隔離裝置2220可以操作性地連接著泵2234 和管柱2242，以使得通過插入管柱2242和泵2234而將隔離裝置2220安置在井孔內(nèi)2224。壓縮機2272布置在井2228的表面處，并且包括入口端口 2276和出口端口 2278。 第二閥2282流體連通在壓縮機2272的出口端口 2278和井孔2224之間。第二閥可定位在 關(guān)閉位置，以防止從壓縮機2272排放的氣體進入井孔2224，和打開位置，以允許從壓縮機 2272排放的氣體進入井孔2224。第三閥2286流體連通在井孔2224和壓縮機2272的入口 端口 2276之間。第三閥2286可定位在關(guān)閉位置，以防止來自井孔2224的氣體進入壓縮機 2272，和打開位置，以允許來自井孔2224的氣體進入壓縮機2272。在操作中，單向閥2254位于打開位置以允許從產(chǎn)層2230向井2228的表面常規(guī)生 產(chǎn)氣體2268。隨著液體2266積累在井孔2224中并且希望從井孔2224抽吸液體，通過在 單向閥2254的上方位置向井孔2224弓丨入壓縮氣體，單向閥2254被定位在關(guān)閉位置。在單 向閥2254的上方位置引入壓縮氣體導致在單向閥2254處流動的流體將單向閥2254移動 到關(guān)閉位置。在關(guān)閉位置，單向閥2254防止來自產(chǎn)層2230的流體移動經(jīng)過單向閥2254， 這會顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流2234。當單向閥2254位于關(guān)閉位置時，泵2234可以被操 作，用以從井孔排出液體2224。壓縮機2272可以被用于將壓縮氣體引入井孔2224，或備選地氣體可以從商業(yè)燃 氣供應管線傳輸至井孔2224。當壓縮機2272被操作以將氣體引入井孔2224時，第二閥 2282被定位在打開位置，而第三閥2286被定位在關(guān)閉位置。當?shù)谌y2286被關(guān)閉時，低壓旁路閥2292和相關(guān)聯(lián)的管路允許壓縮機2272持續(xù)操作。在通過泵2234排出液體2266后，第二閥2282被定位在關(guān)閉位置，而第三閥2286 被定位在打開位置以恢復從產(chǎn)層2230向井2228的表面生產(chǎn)氣體。雖然示于圖22A和22B的實施方式被構(gòu)造成使得隔離裝置2220和泵2234被直接 定位在井2228的井孔2224中，但隔離裝置2220和泵2234也可以被安置在單獨的管柱內(nèi)， 類似于管柱1724 (見圖17)，以允許在泵2234被隔離且通過泵2234排出液體期間氣體生產(chǎn) 持續(xù)進行。雖然隔離裝置2220被描述為安置在泵2234的下方位置處，但備選地，隔離裝置 2220可以安置在泵2234的上方位置處，以基本上防止氣體流經(jīng)隔離裝置2220，并且由于壓 力積累在隔離裝置2220下方，因而可以顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流2234。參看圖23A、23B和23C，根據(jù)示例性實施方式的流動控制系統(tǒng)2310包括隔離裝置 或閥2320，其被布置在井2328的井孔2324內(nèi)。井2328包括產(chǎn)層2330，其能夠產(chǎn)生流體， 其中可以包括液體2366和氣體2368。由產(chǎn)層2330開采的氣體2368可以通過氣體排放管 道2331在井2328的表面處被收集。在一個實施方式中，隔離裝置2320可以安置在井2328的大致水平區(qū)域內(nèi)，但也可 以備選地安置在井2328的非水平區(qū)域中。隔離裝置2320優(yōu)選地包括閥體2332，其相對于 井孔2324固定，密封元件2334，其圍繞閥體2332沿周向定位以密封住井孔2324，和閥芯 2336。閥體2332包括第一通道2338和與第一通道2338流體連通的引入端口 2340。閥芯 2336由的閥體2332第一通道2338可旋轉(zhuǎn)地容置。閥芯2336包括第二通道2344，設置在 密封元件2334的上方且與第二通道2344流體連通的至少一個上方端口 2348，和設置在密 封元件2334的下方且與第二通道2344流體連通的至少一個下方端口 2352。閥芯2336可 在打開位置(見圖23A)和關(guān)閉位置(見圖23B)之間旋轉(zhuǎn)，以允許或防止來自產(chǎn)層2330的 流體流動通過密封元件2334。在打開位置，下方端口 2352和引入端口 2340相對正，以允許 流體流經(jīng)第二通道2344，從而繞過密封元件2334。在關(guān)閉位置，下方端口 2352和引入端口 2340相錯開，以顯著減少流體流經(jīng)第二通道2344，從而顯著減少流體流經(jīng)密封元件2334。具體參看圖23C，一對第一凸片2354設置在閥芯外表面2336上并且從閥芯外表 面徑向向外延伸，每個第一凸片2354與另一個第一凸片2354沿圓周方向間隔大約180度。 一對第二凸片2356設置在閥體2332的內(nèi)表面上并且從閥體的內(nèi)表面徑向向內(nèi)延伸，每個 第二凸片2356與另一個第二凸片2356沿圓周方向間隔大約180度。當閥芯2336位于打 開位置時，第一和第二凸片2354、2356彼此接合以提供下方端口 2352和引入端口 2340之 間的可靠對正，并且當閥芯2336位于關(guān)閉位置時，確保下方端口 2352和引入端口 2340錯 開。在替代性實施方式中，閥芯2336可以設有單一的突片，其交替地接合閥體2332上的一 對第二凸片2356之一。在另一實施方式中，閥體2332可以設有單一的突片，其交替地接合 閥芯2336上的一對第一凸片2354之一。雖然內(nèi)部密封件可以設置在閥芯2336和閥體2332之間以當閥芯2336位于關(guān)閉 位置時防止流體泄露，但閥芯2336和閥體2332也可以被制作成具有緊密的配合公差，以確 保即使沒有內(nèi)部密封件也幾乎沒有或完全沒有泄露。閥芯2336可以包括肩部2357，當閥芯2336和閥體2332被操作性地組裝在井下 時，該肩部接合形成在閥體2332上的肩部2359。在閥體2332和密封元件2334被定位和固定在井下之后，當閥芯2336插入閥體2332時，肩部2357、2359允許閥芯2336被相對于閥 體2332正確地定位。肩部2357、2359彼此接合，這在插入閥體2332的過程中為閥芯2336 提供了形狀配合型軸向止擋。密封元件2334可以是可膨脹封隔器，機械密封裝置，或任何其它類型的能夠在閥 體2332與帶襯層或不帶襯層的井孔之間形成密封的密封裝置。泵2360具有多個入口 2362，其被安置在井內(nèi)，優(yōu)選地在隔離裝置2320的上方，以 接收存在于井孔2324中的液體2366。管柱2370與泵2360流體連通，以允許將液體2366 輸送至井2328的表面。在該表面處，管柱2370流體連通著通向庫2374的排液管線2372。旋轉(zhuǎn)器2378由布置在井2328的表面處的馬達驅(qū)動，并且操作性地連接著閥芯 2336，以在打開位置和關(guān)閉位置之間選擇性地旋轉(zhuǎn)閥芯2336。在一個實施方式中，旋轉(zhuǎn)器 2378可以操作性地連接著管柱2370，以旋轉(zhuǎn)管柱2370和泵2360。泵2360和/或管柱2370 可以操作性地連接著閥芯2336，以使得管柱2370的旋轉(zhuǎn)運動被施加于閥芯2336。在操作中，當希望操作泵2360以從井孔2324排出液體2366時，閥芯2336被旋轉(zhuǎn) 至 關(guān)閉位置。閥芯2336在關(guān)閉位置堵塞來自產(chǎn)層2330的流體防止其流經(jīng)隔離裝置2320， 這會顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流2360。當液體2366已經(jīng)從井孔2324去除后，泵2360可以 被停機，而閥芯2336旋轉(zhuǎn)回到打開位置，以允許流體流經(jīng)隔離裝置2320并且因此從井生產(chǎn) 氣體。雖然示于圖23A和23B的實施方式被構(gòu)造成使得隔離裝置2320和泵2360被直接 定位在井2328的井孔2324內(nèi)，但隔離裝置2320和泵2360也可以被安置在單獨的管柱內(nèi)， 類似于管柱1724 (見圖17)，以允許在泵2360被隔離且通過泵2360排出液體期間持續(xù)氣體生產(chǎn)。雖然隔離裝置2320被描述為被安置在泵2360的下方位置處，但備選地，隔離裝置 2320也可以被安置在泵2360的上方位置處，以基本上防止氣體流經(jīng)隔離裝置2320，并且由 于壓力積累在隔離裝置2320下方，因此可以顯著減少出現(xiàn)在泵2360處的氣流。在這里描述的示例性實施方式中，各種隔離裝置被采用，以減少在泵或其它排液 裝置處的氣體存在或流動。減少圍繞泵的區(qū)域中的氣流可極大地提高泵效率并且因此而提 高泵用以從井中排出液體的能力。然而，可以理解，井中的氣體可能源于井中的產(chǎn)層，該產(chǎn) 層可能與氣體一起產(chǎn)生或可能不產(chǎn)生液體。對于同時產(chǎn)生液體和氣體的產(chǎn)層，氣體可能夾 帶于液體中，因此，雖然可以說隔離裝置能顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流，但也可以說隔離裝 置實質(zhì)上減少泵處來自產(chǎn)層的流體(即氣體和液體)流，或者說隔離裝置實質(zhì)上減少流經(jīng) 隔離裝置的流體。在這里描述的包括設置在泵和產(chǎn)層之間的隔離裝置的示例性實施方式的 情況下，還可以說隔離裝置能夠?qū)嵸|(zhì)上阻止來自產(chǎn)層的流體流到達泵。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，任何用于從井孔排出液體的裝置或方法可以用于這里 描述的系統(tǒng)和方法，這種裝置可以包括但不局限于電動潛水泵，液壓泵，柱塞泵，往復桿式 泵，螺桿泵，或任何其它類型的泵或排液裝置。在這里描述并且在權(quán)利要求中請求保護的實 施方式中，參照了隔離裝置，其可以包括機械驅(qū)動的封隔器，液壓驅(qū)動的封隔器，機械、電子 和其它閥，以及其它密封元件。最后，還應理解，盡管本發(fā)明的系統(tǒng)和方法主要參照井下排 水進行了描述，但這些系統(tǒng)和方法還可以用于其它希望泵與產(chǎn)層隔離的井下操作。例如，當 產(chǎn)層還產(chǎn)生氣體時，可能希望將用于抽油或其它液體的泵隔離。
從上面的描述可以清楚地看到，具有顯著優(yōu)勢的發(fā)明被提供。雖然本發(fā)明僅以其幾種具體形式被顯示，但本發(fā)明并不局限于此，在不脫離本發(fā)明精神的前提下，可以作出各 種更改和改造。
權(quán)利要求
一種流動控制系統(tǒng)，用于從井孔排出液體，包括螺桿泵，其安置在井孔中并且具有由定子容置的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)以便從井孔排出液體，轉(zhuǎn)子能夠在脫開位置、第一接合位置和第二接合位置之間軸向移動；推桿，其被構(gòu)造成當轉(zhuǎn)子處在第一和第二接合位置以及位于第一和第二接合位置之間時接收轉(zhuǎn)子；密封元件，其安置在井孔中并且操作性地連接著推桿，以使得當轉(zhuǎn)子處在第一接合位置時密封元件位于非密封位置、當轉(zhuǎn)子處在第二接合位置時密封元件位于密封位置，密封元件的非密封位置允許井孔中的流體流經(jīng)密封元件，而密封位置實質(zhì)上防止井孔中的流體流經(jīng)密封元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，推桿進一步包括 花鍵管；被花鍵管接收的花鍵軸，花鍵軸和花鍵管具有互鎖花鍵以防止花鍵軸相對于花鍵管旋 轉(zhuǎn)但允許花鍵軸相對于花鍵管軸向移動，花鍵軸和花鍵管能夠在伸出位置和壓縮位置之間 相對軸向移動；彈簧，其與花鍵軸和花鍵管操作性地相聯(lián)以將花鍵軸和花鍵管偏壓到伸出位置； 其中，密封元件的彈簧常數(shù)小于彈簧的彈簧常數(shù)；以及其中，當密封元件位于密封位置時，花鍵管和花鍵軸的軸向位置位于伸出位置和壓縮 位置之間，從而允許當井孔被密封元件密封后部進一步相對于花鍵軸壓縮花鍵管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，推桿包括用于接收轉(zhuǎn)子的接收端，并且所述系統(tǒng)進一 步包括傳動器殼，其相對于螺桿泵的定子固定，所述推桿容納于傳動器殼中； 傳動件，其至少部分地安置在傳動器殼內(nèi)，所述傳動件被限制而實質(zhì)上不能在傳動器 殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)但能夠軸向移動，所述傳動件包括至少一個延長元件，當傳動件軸向移動時，所述 延長元件能夠?qū)⒘鬟f到傳動器殼外側(cè)；軸承，其在與所述至少一個延長元件相反的一端固定至傳動件，所述軸承接收推桿的 與接收端相反的一端；以及一對壓縮件，每個壓縮件分別布置在密封元件的相反兩端之一上，壓縮件中的一個相 對于傳動器殼固定，壓縮件中的另一個接合所述至少一個延長元件，以使得傳動件的軸向 移動導致壓縮件中的另一個移動，從而允許在非密封位置和密封位置之間壓縮密封元件。
4.一種流動控制系統(tǒng)，包括泵，其安置在井孔中，用以從井孔排出液體；以及隔離裝置，其安置在泵的下方位置處，并且可在密封位置和非密封位置之間在井孔中 膨脹，在排出液體的過程中位于密封位置的隔離裝置顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中所述泵是具有轉(zhuǎn)子的螺桿泵，所述轉(zhuǎn)子能夠旋轉(zhuǎn)以從井孔排出液體，并且能夠在脫開 位置和接合位置之間軸向平移；以及響應于轉(zhuǎn)子被軸向移動至接合位置，隔離裝置被定位在密封位置，并且響應于轉(zhuǎn)子被 軸向移動至脫開位置，隔離裝置被定位在非密封位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中，壓縮力被施加于轉(zhuǎn)子以將轉(zhuǎn)子置于接合位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中，拉伸力被施加于轉(zhuǎn)子以將轉(zhuǎn)子置于接合位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中，隔離裝置是可膨脹封隔器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中，可膨脹封隔器是機械驅(qū)動型的。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中，可膨脹封隔器是氣動型的。
11.一種流動控制系統(tǒng)，用于從井孔排出液體，包括螺桿泵，其安置在井孔中并且具有由定子容置的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子在定子中旋轉(zhuǎn)以便從井孔 排出液體，轉(zhuǎn)子能夠在接合位置和脫開位置之間軸向移動，在接合位置，拉伸力被施加在轉(zhuǎn) 子上，而在脫開位置，拉伸力被解除；端板，其相對于定子實質(zhì)上固定；推力板，其安置成相對于端板可移動，所述推力板操作性地連接著轉(zhuǎn)子，以當轉(zhuǎn)子被軸 向移動時將推力板相對于端板移動；以及彈性體密封元件，其設置在端板和推力板之間，當轉(zhuǎn)子被移動到接合位置時，所述密封 元件被置于密封位置，而當轉(zhuǎn)子被移動到脫開位置時，密封元件被置于非密封位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，隨著轉(zhuǎn)子被從脫開位置朝向接合位置軸向移動，推 力板被朝向端板移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，推力板操作性地連接著轉(zhuǎn)子是這樣實現(xiàn)的轉(zhuǎn)子具 有加長軸，所述加長軸通過推力軸承連接著推力板。
14.一種流動控制系統(tǒng)，用于從井孔排出液體，包括第一管柱，其安置在井孔中，以使得第一管柱和井孔之間存在環(huán)形空間；第二管柱，其安置在第一管柱內(nèi)；泵，其流體連通著第二管柱；以及可膨脹隔離裝置，其安置在泵的下方位置處，以便在第一管柱中將泵隔離，以使得在隔 離裝置的上方位置處在第一管柱內(nèi)產(chǎn)生泵容室。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，當可膨脹隔離裝置被啟動以密封第一管柱時，所述 環(huán)形空間能夠使氣體生產(chǎn)持續(xù)進行。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中泵被安置在泵容室中，用以從泵容室排出液體；以及可膨脹隔離裝置可在第一管柱中在密封位置和非密封位置之間膨脹，在排出液體的過 程中位于密封位置的可膨脹隔離裝置顯著減少泵容室中的氣流。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述泵是具有轉(zhuǎn)子的螺桿泵，所述轉(zhuǎn)子能夠旋轉(zhuǎn)以從井孔排出液體，并且能夠在脫開 位置和接合位置之間軸向平移；以及響應于轉(zhuǎn)子被軸向移動至接合位置，可膨脹隔離裝置被定位在密封位置，并且響應于 轉(zhuǎn)子被軸向移動至脫開位置，可膨脹隔離裝置被定位在非密封位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中，壓縮力被施加于轉(zhuǎn)子以將轉(zhuǎn)子置于接合位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中，拉伸力被施加于轉(zhuǎn)子以將轉(zhuǎn)子置于接合位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，可膨脹隔離裝置是可膨脹封隔器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中，可膨脹封隔器是機械驅(qū)動型的。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中，可膨脹封隔器是氣動型的。
23.一種用于從井中排出液體的方法，包括使隔離裝置膨脹，以產(chǎn)生泵容室并且將氣體源與位于泵容室中的泵隔離；以及 在氣體源隔離期間從泵容室抽吸液體。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中，將氣體源與泵隔離可減少泵所在區(qū)域的氣流。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，進一步包括在液體被從泵容室抽吸的同時，持續(xù)從氣體源生產(chǎn)氣體。
26.一種流動控制系統(tǒng)，用于從井中排出液體，包括 泵，其安置在井的井孔中，用以從井孔排出液體；隔離裝置，其與井孔連通，用以在排出液體的過程中減少出現(xiàn)在泵處的氣流，隔離裝置 包括閥座，其相對于井孔和泵中的一個固定； 閥體，其相對于井孔和泵中的另一個固定；以及其中，閥體和閥座中的至少一個可選擇性地相對于閥體和閥座中的另一個移動，以允 許閥座和閥體之間接合，從而顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，進一步包括管柱，其流體連通著泵并且從井口表面延伸， 所述管柱能夠?qū)⒁后w從泵載送至井口表面。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，進一步包括管柱，其流體連通著泵并且從井口表面延伸，所述管柱能夠?qū)⒁后w從泵載送至井口表 面；以及其中，所述管柱被軸向移動，以選擇性地使閥體和閥座接合和脫開。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，所述泵是電動潛水泵。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，所述泵是螺桿泵。
31.一種流動控制系統(tǒng)，包括泵，其安置在井中，用以從井中排出液體；以及隔離裝置，其安置在泵的下方位置處，并且能夠被選擇性地接合以在排出液體的過程 中顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中，隔離裝置進一步包括閥體和閥座。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中，所述泵是電動潛水泵。
34.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中，所述泵被安置在井的大致水平部分中。
35.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中，隔離裝置設置在泵和井的氣層之間。
36.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，進一步包括管柱，其流體連通著泵并且從井口表面延伸，管柱能夠?qū)⒁后w從泵載送至井口表面；以及其中，管柱被軸向移動以選擇性地接合隔離裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中，通過沿下行方向軸向移動管柱，隔離裝置被接合。
38.一種流動控制系統(tǒng)，用于從井中排出液體，包括第一管柱，其安置在井的井孔中，以使得第一管柱和井孔之間存在環(huán)形空間； 第二管柱，其安置在第一管柱內(nèi)； 泵，其流體連通著第二管柱；以及隔離裝置，其安置在泵的下方位置處，以便在第一管柱中將泵隔離，以使得在隔離裝置 的上方位置處在第一管柱內(nèi)產(chǎn)生泵容室。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中，隔離裝置進一步包括 閥座，其相對于第一管柱和泵中的一個固定；以及閥體，其相對于第一管柱和泵中的另一個固定。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中，閥體和閥座中的至少一個可選擇性地相對于閥體 和閥座中的另一個移動，以允許閥座和閥體之間接合，從而顯著減少泵容室中的氣流。
41.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中，當隔離裝置被啟動以密封第一管柱時，所述環(huán)形空 間能夠使氣體生產(chǎn)持續(xù)進行。
42.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中，所述泵是電動潛水泵。
43.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中，所述泵被安置在井的大致水平部分中。
44.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中，隔離裝置設置在泵和井的氣層之間。
45.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中，通過沿下行方向軸向移動第二管柱，隔離裝置被接 合以隔離泵。
46.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中 隔離裝置設置在泵和井的氣層之間； 隔離裝置進一步包括閥座，其相對于第一管柱和泵中的一個固定； 閥體，其相對于第一管柱和泵中的另一個固定；閥體和閥座中的至少一個可選擇性地相對于閥體和閥座中的另一個移動，以允許閥座 和閥體之間接合，從而顯著減少泵容室中的氣流；以及當隔離裝置被啟動以密封第一管柱時，所述環(huán)形空間能夠使氣體生產(chǎn)持續(xù)進行。
47.一種用于從井中排出液體的方法，包括在井的大致水平部分從中將泵與井的產(chǎn)層隔離；以及 在泵與產(chǎn)層隔離的狀態(tài)下，從大致水平部分抽吸液體。
48.根據(jù)權(quán)利要求47的方法，其中，將泵與產(chǎn)層隔離可減少泵所在區(qū)域的氣流。
49.根據(jù)權(quán)利要求47的方法，進一步包括在從大致水平部分抽吸液體的同時，持續(xù)從產(chǎn)層生產(chǎn)氣體。
50.一種流動控制系統(tǒng)，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體，所述系統(tǒng)包括 泵，其在產(chǎn)層的上方位置處安置在井中，用以從井中排出液體；以及隔離裝置，其安置在泵的上方位置處，以使得泵位于隔離裝置和產(chǎn)層之間，隔離裝置能 夠被選擇性地接合以在排出液體的過程中顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流。
51.根據(jù)權(quán)利要求50的系統(tǒng)，其中，隔離裝置進一步包括閥體和閥座。
52.根據(jù)權(quán)利要求50的系統(tǒng)，其中，隔離裝置進一步包括彈性體密封元件。
53.根據(jù)權(quán)利要求50的系統(tǒng)，其中，隔離裝置與井孔流體連通，并且能夠被選擇性地啟 動以顯著減少井孔中的氣流。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的系統(tǒng)，其中，隔離裝置被安置在井孔內(nèi)。
55.根據(jù)權(quán)利要求53的系統(tǒng)，其中，隔離裝置在井口表面處安置在井孔外側(cè)。
56.根據(jù)權(quán)利要求50的系統(tǒng)，其中，所述泵是電動潛水泵。
57.根據(jù)權(quán)利要求50的系統(tǒng)，其中，所述泵被安置在井的大致水平部分中。
58.一種流動控制系統(tǒng)，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體，所述系統(tǒng)包括 第一管柱，其安置在井的井孔中，以使得第一管柱和井孔之間存在第一環(huán)形空間； 第二管柱，其安置在第一管柱內(nèi)，以使得第二管柱和第一管柱之間存在第二環(huán)形空間；泵，其流體連通著第二管柱以通過第二管柱輸送液體至井口表面；以及 隔離裝置，其安置在泵的上方位置處并且與第二環(huán)形空間流體連通，隔離裝置能夠被 選擇性地啟動以顯著減少第二環(huán)形空間內(nèi)的氣流。
59.根據(jù)權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其中，隔離裝置被布置在第一管柱內(nèi)。
60.根據(jù)權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其中，隔離裝置被布置在井口表面處。
61.根據(jù)權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其中，第一管柱的下端終止于氣體產(chǎn)層的至少一部分的 上方位置處。
62.根據(jù)權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其中，隔離裝置進一步包括閥座和閥體。
63.根據(jù)權(quán)利要求62的系統(tǒng)，其中，閥體和閥座中的至少一個可選擇性地相對于閥體 和閥座中的另一個移動，以允許閥座和閥體之間接合。
64.根據(jù)權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其中，隔離裝置進一步包括彈性體密封元件。
65.根據(jù)權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其中，當隔離裝置被啟動后，第一環(huán)形空間能夠使得持續(xù) 從氣體產(chǎn)層生產(chǎn)氣體。
66.根據(jù)權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其中，所述泵是電動潛水泵。
67.根據(jù)權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其中，所述泵被安置在井的大致水平部分中。
68.根據(jù)權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其中，所述泵設置在隔離裝置和井的氣體產(chǎn)層之間。
69.根據(jù)權(quán)利要求58的系統(tǒng)，其中 泵設置在隔離裝置和井的氣體產(chǎn)層之間； 隔離裝置進一步包括彈性體密封元件；以及當隔離裝置被啟動以顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流時，第一環(huán)形空間能夠使氣體生產(chǎn)持 續(xù)進行。
70.一種用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體的方法，該方法包括實質(zhì)上堵塞位于一井下部位上方的環(huán)形空間，以顯著減少所述環(huán)形空間中來自產(chǎn)層的 氣流；以及在所述井下部位處從井中排出液體。
71.根據(jù)權(quán)利要求70的方法，其中，排出液體進一步包括在所述環(huán)形空間被實質(zhì)上堵 塞的狀態(tài)下從所述井下部位抽吸液體，所述井下部位位于井的大致水平部分內(nèi)。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，進一步包括在所述環(huán)形空間被實質(zhì)上堵塞的狀態(tài)下，在所述環(huán)形空間中在泵上方注射氣體。
73.根據(jù)權(quán)利要求70的方法，進一步包括在液體被從井排出的同時，持續(xù)從產(chǎn)層生產(chǎn)氣體。
74.一種用于在井中操作井下設備的系統(tǒng)，包括 驅(qū)動軸，其從井口表面延伸至井下部位；馬達，其布置在井口表面處，并且操作性地連接著驅(qū)動軸以選擇性地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸；以及升降系統(tǒng)，其布置井口表面，并且操作性地連接著驅(qū)動軸以軸向升降驅(qū)動軸。
75.根據(jù)權(quán)利要求74的系統(tǒng)，其中，馬達剛性連接著驅(qū)動軸以直接傳遞動力。
76.根據(jù)權(quán)利要求74的系統(tǒng)，其中，升降系統(tǒng)是液壓驅(qū)動的。
77.根據(jù)權(quán)利要求74的系統(tǒng)，其中，升降系統(tǒng)是氣壓驅(qū)動的。
78.根據(jù)權(quán)利要求74的系統(tǒng)，進一步包括處位于所述井下部位的泵，其操作性地連接 著驅(qū)動軸并且能夠被驅(qū)動軸驅(qū)動。
79.根據(jù)權(quán)利要求74的系統(tǒng)，其中，所述泵是螺桿泵。
80.一種用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體的方法，所述方法包括 將驅(qū)動軸定位在井內(nèi)，以使得驅(qū)動軸從井口表面延伸至井下部位；從井口表面升高或降低驅(qū)動軸以啟動隔離裝置，所述隔離裝置顯著減少所述井下部位 處來自產(chǎn)層的氣流；以及在所述井下部位處從井中排出液體。
81.根據(jù)權(quán)利要求80的方法，進一步包括從井口表面旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸，以便在所述井下部位處從井中排出液體。
82.根據(jù)權(quán)利要求81的方法，其中，在驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)的同時，驅(qū)動軸被升高或降低。
83.根據(jù)權(quán)利要求80的方法，其中，排出液體進一步包括抽吸液體。
84.根據(jù)權(quán)利要求80的方法，進一步包括 從井口表面旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸以操作泵；其中，排出液體進一步包括利用泵抽吸液體；以及 其中，所述泵是螺桿泵。
85.根據(jù)權(quán)利要求80的方法，其中，所述井下部位位于井的大致水平部分中。
86.根據(jù)權(quán)利要求80的方法，其中，驅(qū)動軸是具有多個管段的管柱。
87.根據(jù)權(quán)利要求86的方法，其中，液體通過所述管柱被排出。
88.一種用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 驅(qū)動構(gòu)件，其用于從井口表面向井下部位傳遞動力；升降裝置，其用于升高或降低所述驅(qū)動構(gòu)件，以顯著減少所述井下部位處來自產(chǎn)層的 氣流，所述升降裝置布置在井口表面處；以及液體移動裝置，用于將液體從井下部位移動至井口表面，所述液體移動裝置布置在所 述井下部位處。
89.根據(jù)權(quán)利要求88的系統(tǒng)，進一步包括旋轉(zhuǎn)裝置，其用于旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動構(gòu)件，所述旋轉(zhuǎn)裝置布置在井口表面處。
90.根據(jù)權(quán)利要求88的系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動構(gòu)件操作性地連接著所述液體移動裝置。
91.根據(jù)權(quán)利要求88的系統(tǒng)，進一步包括旋轉(zhuǎn)裝置，其用于旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動構(gòu)件，所述旋轉(zhuǎn)裝置布置在井口表面處； 其中，所述驅(qū)動構(gòu)件操作性地連接著所述液體移動裝置；以及 其中，通過所述驅(qū)動構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)向所述液體移動裝置傳遞動力。
92.根據(jù)權(quán)利要求88的系統(tǒng)，進一步包括氣體流減少裝置，用于顯著減少所述井下部位處來自產(chǎn)層的氣流，所述氣體流減少裝 置操作性地連接著所述驅(qū)動構(gòu)件并且被所述升降裝置選擇性地啟動。
93.根據(jù)權(quán)利要求92的系統(tǒng)，其中，氣體流減少裝置安置在液體移動裝置的下方位置處。
94.根據(jù)權(quán)利要求92的系統(tǒng)，其中，氣體流減少裝置安置在液體移動裝置的上方位置處。
95.一種流動控制系統(tǒng)，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體，所述系統(tǒng)包括 泵，其安置在井的井孔中，用以從井孔排出液體；隔離裝置，其安置在泵的下方位置處，并且與井孔連通，以在排出液體的過程中在泵處 顯著減少來自產(chǎn)層的流體流，隔離裝置包括閥體，其相對于井孔固定，所述閥體具有第一通道和與第一通道流體連通的引入端Π ；密封元件，其圍繞閥體布置以密封住井孔；閥芯，其由閥體的第一通道可旋轉(zhuǎn)地容置，所述閥芯具有第二通道、設置在密封元件的 上方位置處且與第二通道流體連通的至少一個上方端口、設置在密封元件的下方位置處且 與第二通道流體連通的至少一個下方端口，所述閥芯可在打開位置和關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)， 在所述打開位置，下方端口和引入端口對正以允許流體流經(jīng)第二通道，從而繞過密封元件， 在關(guān)閉位置，下方端口和引入端口與錯開以顯著減少流經(jīng)第二通道的流體，從而顯著減少 流經(jīng)密封元件的流體；以及旋轉(zhuǎn)器，其布置在井口表面處，并且操作性地連接著閥芯以選擇性地在打開位置和關(guān) 閉位置之間旋轉(zhuǎn)閥芯。
96.根據(jù)權(quán)利要求95的系統(tǒng)，進一步包括管柱，其流體連通著泵并且從井口表面延伸， 所述管柱能夠?qū)⒁后w從泵載送至井口表面。
97.根據(jù)權(quán)利要求95的系統(tǒng)，進一步包括管柱，其流體連通著泵并且從井口表面延伸，所述管柱能夠?qū)⒁后w從泵載送至井口表面；其中，旋轉(zhuǎn)器操作性地連接著管柱以旋轉(zhuǎn)管柱；以及其中，管柱操作性地連接著閥芯，以將旋轉(zhuǎn)器賦予的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至閥芯。
98.根據(jù)權(quán)利要求95的系統(tǒng)，其中，所述泵是電動潛水泵。
99.根據(jù)權(quán)利要求95的系統(tǒng)，其中，所述泵是螺桿泵。
100.根據(jù)權(quán)利要求95的系統(tǒng)，其中，所述泵往復桿式泵。
101.根據(jù)權(quán)利要求95的系統(tǒng)，其中，閥體和閥芯都包括肩部，所述肩部被構(gòu)造成在閥 芯插入閥體時提供閥體和閥芯之間的形狀配合型軸向止擋。
102.根據(jù)權(quán)利要求95的系統(tǒng)，其中一對第一凸片設置在閥芯外表面上并且從閥芯外表面徑向向外延伸，每個第一凸片與 另一個第一凸片沿圓周方向間隔大約180度；一對第二凸片設置在閥體內(nèi)表面上并且從閥體內(nèi)表面徑向向內(nèi)延伸，每個第二凸片與 另一個第二凸片沿圓周方向間隔大約180度；以及第一和第二凸片相接合，以防止閥芯相對于閥體過度旋轉(zhuǎn)。
103.一種流動控制系統(tǒng)，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體，所述系統(tǒng)包括 泵，其安置在井中，用以從井中排出液體；以及隔離裝置，其具有閥體和閥芯，被安置在泵的下方位置處，所述閥芯由閥體可旋轉(zhuǎn)地容 置并且能夠在打開位置和關(guān)閉位置之間旋轉(zhuǎn)，在關(guān)閉位置，閥芯在排出液體的過程中顯著 減少流經(jīng)閥芯的流體。
104.根據(jù)權(quán)利要求103的系統(tǒng)，其中，位于打開位置的閥芯允許從產(chǎn)層生產(chǎn)氣體。
105.根據(jù)權(quán)利要求103的系統(tǒng)，其中，所述泵是電動潛水泵。
106.根據(jù)權(quán)利要求103的系統(tǒng)，其中，所述泵被安置在井的大致水平部分中。
107.根據(jù)權(quán)利要求103的系統(tǒng)，其中，隔離裝置設置在泵和井的產(chǎn)層之間。
108.根據(jù)權(quán)利要求103的系統(tǒng)，進一步包括旋轉(zhuǎn)器，其布置在井口表面處，并且操作性地連接著閥芯以選擇性地在打開位置和關(guān) 閉位置之間旋轉(zhuǎn)閥芯。
109.根據(jù)權(quán)利要求108的系統(tǒng)，進一步包括管柱，其流體連通著泵并且從井口表面延伸，所述管柱能夠?qū)⒁后w從泵載送至井口表面；其中，旋轉(zhuǎn)器操作性地連接著管柱以旋轉(zhuǎn)管柱；以及其中，管柱操作性地連接著閥芯，以將旋轉(zhuǎn)器賦予的旋轉(zhuǎn)運動傳遞至閥芯。
110.根據(jù)權(quán)利要求103的系統(tǒng)，進一步包括第一管柱，其安置在井的井孔中，以使得第一管柱和井孔之間存在環(huán)形空間； 第二管柱，其安置在第一管柱內(nèi)；其中，泵流體連通著第二管柱并且被安置在第一管柱內(nèi)；以及 其中，隔離裝置在泵的下方位置處被安置在第一管柱內(nèi)，以便當閥芯位于關(guān)閉位置時 在第一管柱內(nèi)產(chǎn)生隔離的泵容室。
111.根據(jù)權(quán)利要求110的系統(tǒng)，其中，當閥芯位于關(guān)閉位置時，經(jīng)過所述環(huán)形空間連續(xù) 地從產(chǎn)層生產(chǎn)氣體。
112.一種用于從井中排出液體的方法，包括將位于井下的閥芯旋轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置以便將位于井的大致水平部分中的泵與井的產(chǎn)層 隔離；以及在泵與產(chǎn)層隔離的狀態(tài)下，從所述大致水平部分抽吸液體。
113.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，其中，將泵與產(chǎn)層隔離可顯著減少出現(xiàn)在泵處的氣流。
114.根據(jù)權(quán)利要求112的方法，進一步包括在從大致水平部分抽吸液體的同時，持續(xù)從產(chǎn)層生產(chǎn)氣體。
115.一種流動控制系統(tǒng)，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體，所述系統(tǒng)包括 泵，其安置在井的井孔中，用以從井孔排出液體；單向閥，其安置在泵的下方、產(chǎn)層的上方位置處，單向閥具有打開位置和關(guān)閉位置，在 打開位置，來自產(chǎn)層的流體被允許向上方運行，在關(guān)閉位置，來自產(chǎn)層的流體被實質(zhì)上防止 向上方運行；壓縮機，其布置在井口表面，所示壓縮機具有入口端口和出口端口； 第二閥，其流體連通在壓縮機的出口端口和井孔之間，所述第二閥可被定位在關(guān)閉位 置和打開位置，在關(guān)閉位置，可防止從壓縮機排放的氣體進入井孔，在打開位置，允許從壓 縮機排放的氣體進入井孔；以及第三閥，其流體連通在井孔和壓縮機的入口端口之間，所述第三閥可被定位關(guān)閉位置 和打開位置，在關(guān)閉位置，可防止來自井孔的氣體進入壓縮機，在打開位置，允許來自井孔 的氣體進入壓縮機。
116.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中，第二閥被構(gòu)造成，當?shù)谌y位于關(guān)閉位置時第二 閥位于打開位置。
117.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中，在從產(chǎn)層開采氣體到井口表面的過程中，單向閥 位于打開位置，第二閥位于關(guān)閉位置，且第三閥位于打開位置。
118.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中在從井孔排出液體的過程中，第二閥位于打開位置且第三閥位于關(guān)閉位置，以允許從 壓縮機排放的氣體進入井孔；以及從壓縮機排放的氣體引起流體在單向閥處流動，以將單向閥置于關(guān)閉位置。
119.根據(jù)權(quán)利要求115的系統(tǒng)，其中在從產(chǎn)層開采氣體到井口表面的過程中，單向閥位于打開位置，第二閥位于關(guān)閉位置， 且第三閥位于打開位置；在從井孔排出液體的過程中，第二閥位于打開位置且第三閥位于關(guān)閉位置，以允許從 壓縮機排放的氣體進入井孔；以及從壓縮機排放的氣體引起流體在單向閥處流動，以將單向閥置于關(guān)閉位置。
120.一種流動控制系統(tǒng)，用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體，所述系統(tǒng)包括 泵，其安置在井中，用以從井中排出液體；單向閥，其安置在井中并且具有打開位置和關(guān)閉位置，單向閥在打開位置允許來自產(chǎn) 層的氣體流經(jīng)單向閥，單向閥在關(guān)閉位置可顯著減少出現(xiàn)在泵處的來自產(chǎn)層的氣流；以及 壓縮氣體源，其與井流體連通，以提供壓縮氣體而將單向閥移動至關(guān)閉位置。
121.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，其中，單向閥安置在泵的下方位置處。
122.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，其中，單向閥安置在泵的上方位置處。
123.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，其中，單向閥設置在泵和產(chǎn)層之間。
124.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，其中，壓縮氣體源是壓縮機。
125.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，其中，壓縮氣體源是商業(yè)燃氣供應管線。
126.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，進一步包括閥，其流體連通在壓縮氣體源和井之間，以 選擇性地允許或防止輸送壓縮氣體至井。
127.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，其中，壓縮氣體源布置在井口表面。
128.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，其中，所述泵是電動潛水泵。
129.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，其中，所述泵是螺桿泵。
130.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，其中，所述泵往復桿式泵。
131.根據(jù)權(quán)利要求120的系統(tǒng)，進一步包括第一管柱，其安置在井的井孔中，以使得第一管柱和井孔之間存在環(huán)形空間； 第二管柱，其安置在第一管柱內(nèi)；其中，泵流體連通著第二管柱并且被安置在第一管柱內(nèi)；以及 其中，單向閥在泵的下方位置處安置在第一管柱內(nèi)，以當單向閥位于關(guān)閉位置時在第 一管柱內(nèi)產(chǎn)生隔離的泵容室。
132.根據(jù)權(quán)利要求131的系統(tǒng)，其中，當單向閥位于關(guān)閉位置時，通過所述環(huán)形空間而 持續(xù)從產(chǎn)層生產(chǎn)氣體。
133.根據(jù)權(quán)利要求131的系統(tǒng)，其中，壓縮氣體源與第一管柱流體連通，以提供壓縮氣 體來關(guān)閉單向閥。
134.一種用于從具有產(chǎn)層的井中排出液體的方法，所述方法包括 輸送壓縮氣體至井，以關(guān)閉安置在井內(nèi)的單向閥；利用關(guān)閉的單向閥將位于井下部位處的泵與產(chǎn)層隔離；以及 在泵與產(chǎn)層隔離的狀態(tài)下下，從所述井下部位抽吸液體。
135.根據(jù)權(quán)利要求134的方法，其中，將泵與產(chǎn)層隔離可減少泵處的來自產(chǎn)層的氣流。
136.根據(jù)權(quán)利要求134的方法，進一步包括在液體被從所述井下部位抽吸的狀態(tài)下，持續(xù)從產(chǎn)層生產(chǎn)氣體。
全文摘要
一種流動控制系統(tǒng)包括泵，其安置在井孔中用以從井孔排出液體。隔離裝置安置成與井孔相通以在排出液體的過程中基本上防止在泵處出現(xiàn)氣流。
文檔編號E21B33/10GK101842546SQ200880109864
公開日2010年9月22日 申請日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者J·A·茹帕尼克 申請人:J·A·茹帕尼克