本發(fā)明總體地涉及利用人工舉升來改善來自地下井的生產(chǎn)，并且特別涉及用于部署電潛泵的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在油氣開發(fā)中，習(xí)慣作法是使用電潛泵(esp)作為人工舉升的主要形式。油氣生產(chǎn)中的人工舉升在井筒中使用esp，以使流體從井下上升到地表，并將該流體推至處理設(shè)施?？梢岳蒙a(chǎn)油管或連續(xù)油管運(yùn)送一些現(xiàn)有系統(tǒng)的esp。然而，油管安裝系統(tǒng)需要采用用于安裝、拆卸和更換esp的修井機(jī)。另外，修改泵設(shè)定深度需要修井機(jī)拉引出油管并將坐落輪廓重安裝到不同深度處。esp的運(yùn)行壽命相對較短。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，修井機(jī)需要拉引出故障設(shè)備并安裝新系統(tǒng)。改變泵深度并不少見。通常，隨著油藏壓力、含水率或生產(chǎn)率變化，需要將泵系統(tǒng)安裝在不同深度處，以優(yōu)化系統(tǒng)性能。修井機(jī)是昂貴的，并且鉆井的等待時(shí)間可能較長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容的各個(gè)實(shí)施例提供了一種在不需要高成本鉆機(jī)的情況下安裝esp并進(jìn)行頻繁的esp更換的系統(tǒng)及方法。本公開內(nèi)容的各個(gè)實(shí)施例可以通過使用水力并消除對一些常規(guī)高成本esp部署(需要使用鉆機(jī)或連續(xù)油管部署系統(tǒng))的需要來部署和收回esp。與一些現(xiàn)有esp安裝系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)是獨(dú)立的，不需要使用常規(guī)潤滑器，使地面設(shè)備占地面積最小化并縮短了部署和收回esp所需的時(shí)間。

在本公開內(nèi)容的實(shí)施例中，一種對地下井中的產(chǎn)液提供人工舉升的方法包括將電潛泵組件裝載到泵部署器的內(nèi)腔中。所述電潛泵組件具有電動機(jī)和泵并能解除地固定至活塞裝置。所述活塞裝置具有外徑輪廓。將所述泵部署器能解除地固定至井口，使得所述內(nèi)腔與生產(chǎn)油管的內(nèi)孔流體連通，所述生產(chǎn)油管延伸到所述地下井中達(dá)一長度。啟動推進(jìn)系統(tǒng)，以將所述電潛泵組件從所述泵部署器中移出，并移動到所述地下井中。通過與所述活塞裝置通信，控制所述電潛泵組件經(jīng)由所述地下井的下降。

在替代實(shí)施例中，可以利用所述推進(jìn)系統(tǒng)使所述電潛泵組件移動通過所述地下井直到所述電潛泵組件到達(dá)坐封封隔器為止。可以將所述電潛泵組件鎖卡至所述坐封封隔器。可以使所述電潛泵組件與所述坐封封隔器解鎖，并利用所述推進(jìn)系統(tǒng)使所述電潛泵組件返回至所述泵部署器。可以利用引導(dǎo)線監(jiān)測所述電潛泵組件的速度，所述引導(dǎo)線是從所述電潛泵組件延伸至所述泵部署器的無負(fù)載電纜?？梢岳没钊b置來感測地下井的情況。

在其他可選實(shí)施例中，所述推進(jìn)系統(tǒng)包括閥門系統(tǒng)以及與所述閥門系統(tǒng)流體連通的地面泵。啟動所述推進(jìn)系統(tǒng)的步驟可以包括利用所述地面泵對循環(huán)液加壓并使所述循環(huán)液移動通過所述閥門系統(tǒng)，使得所述閥門系統(tǒng)將所述循環(huán)液引導(dǎo)到所述地下井中并從所述地下井中引導(dǎo)出所述循環(huán)液，以作用于所述活塞裝置的受壓面。與所述活塞裝置通信以控制所述電潛泵組件經(jīng)由所述地下井的下降的步驟可以包括改變所述活塞裝置的外徑輪廓，以改變被施加在所述活塞裝置的所述受壓面上的力的矢量和?？梢酝ㄟ^利用所述地面泵改變所述循環(huán)液流動的壓力和方向來控制所述電潛泵組件經(jīng)由所述地下井運(yùn)動的速度和方向。

在其他替代實(shí)施例中，所述推進(jìn)系統(tǒng)包括具有推進(jìn)機(jī)構(gòu)的自供電機(jī)器人系統(tǒng)，所述自供電機(jī)器人系統(tǒng)是所述活塞裝置的一部分。啟動所述推進(jìn)系統(tǒng)的步驟可以包括遠(yuǎn)程控制所述自供電機(jī)器人系統(tǒng)。所述推進(jìn)機(jī)構(gòu)可以包括推進(jìn)器以及用于旋轉(zhuǎn)所述推進(jìn)器的驅(qū)動器，所述方法還可以包括通過遠(yuǎn)程控制所述驅(qū)動器來控制所述電潛泵組件經(jīng)由所述地下井運(yùn)動的速度和方向。

在本公開內(nèi)容的替代實(shí)施例中，一種對地下井中的產(chǎn)液提供人工舉升的方法包括將電潛泵組件裝載到泵部署器的內(nèi)腔中。所述電潛泵組件具有電動機(jī)和泵，并能解除地固定至活塞裝置。所述活塞裝置具有能控制的外徑輪廓。將所述泵部署器能解除地固定至井口，使得所述內(nèi)腔與生產(chǎn)油管的內(nèi)孔流體連通，所述生產(chǎn)油管延伸到所述地下井中達(dá)一長度。操作閥門系統(tǒng)，從而為從地面泵至所述生產(chǎn)油管的所述內(nèi)孔的循環(huán)液提供流動路徑。利用所述地面泵對所述循環(huán)液加壓，并使所述循環(huán)液移動通過所述閥門系統(tǒng)，使得所述閥門系統(tǒng)將所述循環(huán)液引導(dǎo)到所述生產(chǎn)油管的所述內(nèi)孔中，以作用于所述活塞裝置的受壓面，從而將所述電潛泵組件從所述泵部署器移出，并移動到所述地下井中。通過與所述活塞裝置通信，可以改變所述活塞裝置的外徑輪廓，從而控制所述電潛泵組件經(jīng)由所述地下井的下降。

在替代實(shí)施例中，可以操作所述閥門系統(tǒng)，以在所述生產(chǎn)油管外部的環(huán)形間隙中為從地面泵至所述地下井的循環(huán)液提供返回流動路徑，從而使所述電潛泵組件從所述生產(chǎn)油管移動至所述泵部署器。可以利用引導(dǎo)線監(jiān)測所述電潛泵組件的速度，所述引導(dǎo)線是從所述電潛泵組件延伸至所述泵部署器的無負(fù)載電纜。與所述活塞裝置通信的步驟可以包括利用引導(dǎo)線與所述活塞裝置通信，所述引導(dǎo)線從所述電潛泵組件延伸至所述泵部署器。

在本公開內(nèi)容的另一個(gè)替代實(shí)例中，一種對地下井中的產(chǎn)液提供人工舉升的電潛泵系統(tǒng)包括能解除地固定至井口的泵部署器。所述泵部署器具有與生產(chǎn)油管的內(nèi)孔流體連通的內(nèi)腔，所述生產(chǎn)油管延伸到所述地下井中達(dá)一長度。電潛泵組件包括具有電動機(jī)和泵的電潛泵?；钊b置能解除地固定至所述電潛泵組件。所述活塞裝置具有能控制的外徑輪廓，所述外徑輪廓與所述地下井的所述內(nèi)孔選擇性地接合。推進(jìn)系統(tǒng)與所述活塞裝置相關(guān)聯(lián)，從而選擇性地使所述電潛泵組件移動通過所述生產(chǎn)油管。

在可選實(shí)施例中，所述推進(jìn)系統(tǒng)可以包括閥門系統(tǒng)和地面泵，所述閥門系統(tǒng)選擇性地將循環(huán)液引導(dǎo)到所述地下井中以及從所述地下井中引導(dǎo)出所述循環(huán)液，并且所述地面泵與所述閥門系統(tǒng)流體連通從而選擇性地對所述循環(huán)液加壓，并使所述循環(huán)液移動通過所述閥門系統(tǒng)。所述活塞裝置可以具有上受壓面和下受壓面，所述循環(huán)液作用于所述上受壓面以使所述電潛泵移動通過所述生產(chǎn)油管，所述循環(huán)液作用于所述下受壓面以使所述電潛泵從所述生產(chǎn)油管中移出。

在其他替代實(shí)施例中，引導(dǎo)線可以連接至所述活塞裝置，并從所述地下井中延伸出來至地表位置，所述引導(dǎo)線是無負(fù)載的并與所述地表位置信號通信。

在其他替代實(shí)施例中，所述推進(jìn)系統(tǒng)可以包括具有推進(jìn)機(jī)構(gòu)的自供電機(jī)器人系統(tǒng)。

附圖說明

可以通過參考本發(fā)明的在構(gòu)成本說明書的一部分的附圖中示出的實(shí)施例來簡單總結(jié)本發(fā)明的更具體的描述，從而得到并可以詳細(xì)理解使得本發(fā)明的以上列舉的特征、方面和優(yōu)點(diǎn)以及其他部分變得顯而易見的方式。然而，值得注意的是，附圖僅示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并且因?yàn)楸景l(fā)明可以允許其他同樣有效的實(shí)施例，所以附圖不被認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。

圖1是在部署位置中示出的根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施例的esp系統(tǒng)的示意性局部剖視圖。

圖2是在安裝位置中示出的圖1的esp系統(tǒng)的示意性局部剖視圖。

圖3是在操作位置中示出的圖1的esp系統(tǒng)的示意性局部剖視圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在，將在下文中參考附圖來更充分描述本發(fā)明，附圖示出了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)施，并不應(yīng)解釋為限于本文所述的所示實(shí)施例。確切地說，提供這些實(shí)施例使得本公開內(nèi)容將是徹底和完整的，并將本發(fā)明的范圍完全傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。在全文中相同的標(biāo)號指代相同的元件，并且撇號(如果使用)表示可選實(shí)施例中的相似元件或位置。

在以下討論中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的充分理解。然而，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以在不采用這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。此外，對本文的大部分而言，已省略了關(guān)于鉆井、儲層測試、完井等的細(xì)節(jié)，這是因?yàn)檫@些細(xì)節(jié)被認(rèn)為對得到本發(fā)明的完整理解而言不是必需的，并被認(rèn)為落入本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的技術(shù)內(nèi)。

參考圖1，生產(chǎn)油管10延伸一長度達(dá)到地下井12中。地下井12可以是具有一連串套管的套管井，并且在可選實(shí)施例中，地下井12可以具有裸眼井段或無套管的井段。在生產(chǎn)油管10外部的環(huán)形間隙15(其位于地下井12的內(nèi)徑與生產(chǎn)油管10的外徑之間)中可以設(shè)置例如油管封隔器14等密封裝置。在生產(chǎn)油管10的內(nèi)孔18中的預(yù)定距離處可以設(shè)置例如坐封封隔器(setpacker)16等坐落區(qū)。

生產(chǎn)油管10可以包括可密封的產(chǎn)液入口20和循環(huán)液入口22。產(chǎn)液入口20提供位于地下井在油管封隔器14下方的區(qū)域與生產(chǎn)油管10的內(nèi)孔18之間的流體路徑。循環(huán)液入口22提供位于油管封隔器14上方的環(huán)形間隙15與生產(chǎn)油管10的內(nèi)孔18之間的流體路徑。在圖1至圖3的實(shí)例中，在生產(chǎn)油管10的下端處示出了油管封隔器14和產(chǎn)液入口20。在替代實(shí)施例中，油管封隔器14和產(chǎn)液入口20可以位于沿著生產(chǎn)油管10的中間距離處，以接入位于沿著生產(chǎn)油管10的其他深度處的產(chǎn)液。

仍然參考圖1，在地下井12的上端的地表處或上方設(shè)置有井口23。泵部署器(pumplauncher)24可以可解除地固定至井口23，使得泵部署器24的內(nèi)腔26與生產(chǎn)油管10的內(nèi)孔18流體連通。內(nèi)腔26中可以設(shè)置有電潛泵組件28。電潛泵組件28可以包括電動機(jī)30和泵32。電潛泵組件28可以可解除地附接有活塞裝置34。

參考圖1至圖3，與活塞裝置34結(jié)合地使用的推進(jìn)系統(tǒng)將使電潛泵組件28移動通過內(nèi)孔18。推進(jìn)系統(tǒng)可以使電潛泵組件28移動通過地下井12直到電潛泵組件28到達(dá)坐封封隔器16為止。然后，可以將電潛泵組件28與坐封封隔器16鎖卡起來。為了反向操作并從地下井12中拆除電潛泵組件28，電潛泵組件28可以與坐封封隔器16解鎖，并利用推進(jìn)系統(tǒng)返回至泵部署器24。

參考圖1和圖2的示例性實(shí)施例，活塞裝置34具有外徑輪廓36?？梢愿淖兺鈴捷喞?6，以改變被施加在活塞裝置34的受壓面38、40和外徑表面上的力的矢量和，從而控制電潛泵組件28經(jīng)由生產(chǎn)油管10的內(nèi)孔18下降或上升的速率。上受壓面38是面向上的表面，被向下泵送到生產(chǎn)油管10的內(nèi)孔18中的循環(huán)液作用于該面向上的表面。下受壓面40是面向下的表面，經(jīng)由生產(chǎn)油管10的內(nèi)孔18被向上泵送的循環(huán)液作用于該面向下的表面。在圖1和圖2的示例性實(shí)施例中，推進(jìn)系統(tǒng)包括閥門系統(tǒng)41以及與閥門系統(tǒng)41流體連通的地面泵42，啟動推進(jìn)系統(tǒng)的步驟包括利用地面泵42對循環(huán)液進(jìn)行加壓并使循環(huán)液移動通過閥門系統(tǒng)41，使得閥門系統(tǒng)41將循環(huán)液引導(dǎo)到地下井12中并從地下井12中引導(dǎo)出循環(huán)液，以作用于活塞裝置34的受壓面38和40。

循環(huán)液源35可以容納用于推進(jìn)系統(tǒng)的地面泵42和閥門系統(tǒng)41的循環(huán)液。閥門系統(tǒng)41可以包括將循環(huán)液源35與內(nèi)孔18、環(huán)形間隙15和地面泵42連接起來的管道。四通閥可以控制循環(huán)液的經(jīng)由閥門系統(tǒng)41的流動方向。

例如，如果外徑輪廓36的外徑小于內(nèi)孔18的內(nèi)徑，受壓面38和40越大，則更多的表面區(qū)域?qū)⑹艿窖h(huán)液的力，并且電潛泵組件28可以更快地移動通過內(nèi)孔18。然而，如果受壓面38和40尺寸定為使得活塞裝置34的外徑與內(nèi)孔18的內(nèi)徑表面接合，則活塞裝置34的外徑與內(nèi)孔18接合，并且所產(chǎn)生的力將使電潛泵組件28穿過內(nèi)孔18的速率變慢。活塞裝置34的外徑與內(nèi)孔18的內(nèi)徑表面之間的相互作用越大，則這種相互作用對循環(huán)液推壓受壓面38和40的阻力越大。

外徑輪廓36的尺寸可以改變?yōu)槭沟茫河苫钊b置34的外徑與內(nèi)孔18的內(nèi)徑表面之間的相互作用產(chǎn)生的力將起到制動器作用，并阻止電潛泵組件28移動通過內(nèi)孔18。作為替代，可以利用地面泵42和閥門系統(tǒng)41改變循環(huán)液的壓力和循環(huán)液的流動方向，以控制電潛泵組件28穿過地下井12運(yùn)動的速度和方向。

可以利用引導(dǎo)線44(圖2)監(jiān)測電潛泵組件28的速度。引導(dǎo)線44是從電潛泵組件28延伸至泵部署器24的無負(fù)載電纜。引導(dǎo)線44提供地表位置與活塞裝置34之間的信號通信裝置，以控制活塞裝置34?；钊b置34可以感測地下井12的例如溫度、壓力和深度測量等情況。引導(dǎo)線44可以將這些信息傳輸至地表位置。

在替代示例性實(shí)施例中，活塞裝置34本身可以是推進(jìn)機(jī)構(gòu)，并可以是自供電機(jī)器人系統(tǒng)。在這種實(shí)施例中，啟動推進(jìn)系統(tǒng)包括控制活塞裝置34的自供電機(jī)器人系統(tǒng)?？梢赃h(yuǎn)程控制或可以利用引導(dǎo)線44控制活塞裝置34的自供電機(jī)器人系統(tǒng)?；钊b置34的自供電機(jī)器人系統(tǒng)可以包括例如電動機(jī)或渦輪等推進(jìn)系統(tǒng)。推進(jìn)機(jī)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器，并且可以通過控制驅(qū)動器來控制電潛泵組件28穿過地下井12運(yùn)動的速度和方向。在這種實(shí)施例中，可以不需要并可以去除地面泵42和閥門系統(tǒng)41。

參考圖1，在操作的實(shí)例中，可以將電潛泵組件28裝載到泵部署器24的內(nèi)腔26中。泵部署器24被可解除地固定至井口23，使得內(nèi)腔26與生產(chǎn)油管10的內(nèi)孔18流體連通?？梢詥油七M(jìn)系統(tǒng)，以將電潛泵組件28從泵部署器24中移出，并移動到地下井12中。重力可以幫助電潛泵組件28移動通過地下井12，并且推進(jìn)系統(tǒng)將使電潛泵組件28移動通過內(nèi)孔18。與活塞裝置34的通信可以使活塞裝置34控制電潛泵組件28經(jīng)由地下井12下降。

參考圖2和圖3，電潛泵組件28可以向下移動通過內(nèi)孔18直到電潛泵組件28落到坐封封隔器16上。然后，可以使電潛泵組件28鎖卡至坐封封隔器16，以將電潛泵組件28保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。參考圖3，活塞裝置34可以從電潛泵組件28中解除，并返回至地表位置。作為替代，可以使活塞裝置34的外徑縮小，使得產(chǎn)液可以在內(nèi)孔18中繞過活塞裝置34。可以封閉循環(huán)液入口22，以阻止來自油管封隔器14上方的流體進(jìn)入生產(chǎn)油管10?？梢源蜷_產(chǎn)液入口20，使得電潛泵組件28的下端與位于油管封隔器14下方的產(chǎn)液流體連通。泵部署器24可以被拆除，并被例如采油樹(tree)46等井口組件替換，并且產(chǎn)液可以向上流動通過生產(chǎn)油管10的內(nèi)孔18。

可以啟動電潛泵組件28，以在產(chǎn)液行進(jìn)通過生產(chǎn)油管10的同時(shí)向產(chǎn)液提供額外的舉升。產(chǎn)液將進(jìn)入電潛泵組件28的下端，并在更高位置處離開電潛泵組件28，然后繼續(xù)向上通過生產(chǎn)油管10。通信線路或電纜48可以用于向坐封封隔器16、循環(huán)液入口22和產(chǎn)液入口20發(fā)送信號，以執(zhí)行它們各自的功能。電纜48還可以用于向電潛泵組件28提供信號和電力。

為了反轉(zhuǎn)過程并從生產(chǎn)油管10中拆除電潛泵組件28，可以關(guān)閉產(chǎn)液入口20，可以拆除采油樹46并可以將泵部署器24再附接至井口23。可以將活塞裝置34再附接至電潛泵組件28，并且推進(jìn)系統(tǒng)可以使電潛泵組件28向上移動通過內(nèi)孔18，以返回至泵部署器24。

在圖1和圖2的一個(gè)示例性實(shí)施例中，推進(jìn)系統(tǒng)可以包括閥門系統(tǒng)41，閥門系統(tǒng)41可以包括四通閥，四通閥能夠被啟動從而可以將來自流體源35的循環(huán)液沿著內(nèi)孔18向下引導(dǎo)，以推壓電潛泵組件28。然后，循環(huán)液可以經(jīng)由循環(huán)液入口22離開內(nèi)孔18。油管封隔器14將阻止循環(huán)液經(jīng)由環(huán)形間隙15向下行進(jìn)，使得循環(huán)液經(jīng)由環(huán)形間隙15向上行進(jìn)，并進(jìn)入閥門系統(tǒng)41。如上所述，操作者可以與活塞裝置34通信，以改變外徑輪廓36，從而控制電潛泵組件28經(jīng)由生產(chǎn)油管10的內(nèi)孔18下降或上升的速率。另外，地面泵42可以改變循環(huán)液的速度和方向，進(jìn)而也控制電潛泵組件28的運(yùn)動。

當(dāng)從生產(chǎn)油管10中拆除電潛泵組件28時(shí)，可以啟動四通閥，從而可以將來自流體源35的循環(huán)液向下引導(dǎo)通過環(huán)形間隙15，通過循環(huán)液入口22并沿著內(nèi)孔18向上，從而將電潛泵組件28從內(nèi)孔18中推出。

在替代示例性實(shí)施例中，推進(jìn)系統(tǒng)可以是活塞裝置34，并且活塞裝置34可以是自供電機(jī)器人系統(tǒng)。如上所述，可以遠(yuǎn)程控制或可以利用引導(dǎo)線44控制活塞裝置34的自供電機(jī)器人系統(tǒng)?；钊b置34的自供電機(jī)器人系統(tǒng)可以包括例如電動機(jī)或渦輪等推進(jìn)系統(tǒng)。推進(jìn)機(jī)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器，并且可以通過控制驅(qū)動器來控制電潛泵組件28經(jīng)由地下井12運(yùn)動的速度和方向。

因此，本文所述的本發(fā)明良好地適于實(shí)施該目的，并得到上述結(jié)果和優(yōu)點(diǎn)以及本文固有的其他結(jié)果和優(yōu)點(diǎn)。雖然已為了公開而給出本發(fā)明的現(xiàn)有優(yōu)選實(shí)施例，但為了得到期望結(jié)果，許多改變存在于詳細(xì)過程中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地想到這些和其他類似變型例，并且這些和其他類似變型例意圖被包含在本文所公開的本發(fā)明的精神以及所附權(quán)利要求書的范圍中。