專利名稱：在井中部署電動(dòng)抽流器系統(tǒng)的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)在油井和/或天然氣開采井中部署電潛抽流器系統(tǒng)的方法，其中的抽流器系統(tǒng)例如是一個(gè)天然氣壓縮機(jī)或一個(gè)電潛油泵，其中的電潛泵通常稱作ESP。
很多年來(lái)，一直都是用這樣的方法將電潛系統(tǒng)下放到油井中的將一個(gè)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)流體抽流器連接在接起來(lái)的管狀油管的底部。
將管狀油管的接頭依次地連接起來(lái)，并用鉆機(jī)井架和吊裝設(shè)備將其下放到油氣井中，同時(shí)在油管的外周上連接一條長(zhǎng)度連續(xù)的輸電電纜，其隨著油管的下放而退繞卷放。對(duì)于那些熟悉從地下環(huán)境的非自噴油氣源中開采能源的技術(shù)人員來(lái)講，這種部署電潛抽流器系統(tǒng)的方法是公知的。
通常，也是通過(guò)將接起來(lái)的油管從井中拉出，來(lái)實(shí)現(xiàn)電潛抽流器系統(tǒng)的撤回，這樣同時(shí)也就將電潛馬達(dá)、抽流系統(tǒng)以及輸電電纜撤拉到了地面上。
如下的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)與本申請(qǐng)要求保護(hù)的發(fā)明相關(guān)美國(guó)專利No.3,939,705、No.4,105,279、No.4,494,602、No.4,589,717、No.5,180,140、No.5,746,582和No.5,871,051，以及PCT專利申請(qǐng)WO98/22692和歐洲專利說(shuō)明書EP470576和EP745176。
美國(guó)專利No.3,835,929、No.5,180,140和No.5,191,173公開了這樣的技術(shù)用撓性油管或連續(xù)油管來(lái)完成電潛系統(tǒng)在油井中的部署和撤回。由于連續(xù)油管所能允許的彎折曲率的限制，這些撓性油管部署方法一般要使用大直徑的撓性油管卷筒。因而，這些系統(tǒng)用來(lái)將連續(xù)油管插入井中和撤回的地面卷繞設(shè)備是非常笨重的，且為了進(jìn)行部署和插井作業(yè)，需要特殊的地面和地下設(shè)備。這些方法都教導(dǎo)了這樣的內(nèi)容要更換設(shè)備時(shí)，要將電纜隨連續(xù)油管撤回到地面上。
上述文獻(xiàn)所公開的另一種現(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)了這樣的內(nèi)容用作為結(jié)構(gòu)支撐件的鋼絲繩或鋼纜來(lái)對(duì)地下電抽流系統(tǒng)進(jìn)行部署或回撤，其中，輸電電纜與抽流系統(tǒng)一同進(jìn)行部署。因而，這些用鋼絲繩部署的方法和裝置就要用到龐大而獨(dú)特的地面插井設(shè)置，以搬運(yùn)輸電電纜和鋼纜所用的卷筒和平衡重，其中的鋼纜與電纜一道下放到井中。在這些方法中，電潛馬達(dá)與輸電電纜一道被撤回到地面上。
美國(guó)專利No.5,746,582公開了這樣的內(nèi)容將潛油泵撤出，但卻將電動(dòng)機(jī)和電纜留在井下。因而，在美國(guó)專利No.5,746,582的方法中，對(duì)電潛抽流系統(tǒng)的機(jī)械部分進(jìn)行撤回和部署，而卻將電潛系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)和其它部件留在井下。美國(guó)專利No.5,746,582并沒有公開電動(dòng)機(jī)和輸電電纜分開獨(dú)立部署和回撤的內(nèi)容。
在用電潛馬達(dá)系統(tǒng)作為動(dòng)力的人工提升開采井中，現(xiàn)有技術(shù)的狀況是用一個(gè)支撐件將所需的抽流器組件與電動(dòng)機(jī)和輸電電纜同時(shí)下放到井中，其中的抽流器組件例如是抽油泵或壓縮機(jī)組件。該支撐元件是從一個(gè)地面上鉆機(jī)下伸的拼接油管、一帶有連續(xù)油管或編股纜繩的撓性油管單元。由于輸電電纜不能承受其在井中的自重，所以需要借助于油管或編股纜繩，其必須要連接到用于支撐的結(jié)構(gòu)件上，并由此下放到井中。
在采用從鉆機(jī)下伸的拼接管的情況中，電纜是在地面上連接到電動(dòng)機(jī)上，且在電動(dòng)機(jī)、抽流器、油管被部署在井筒或油管中后，電纜被固接到油管上。將電纜固接到油管上是采用了鋼箍帶、鑄鐵卡、和其它石油天然氣領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉的措施。
對(duì)于其它的方法，如美國(guó)專利No.5,191,173所公開的那樣，動(dòng)力電纜被布置在連續(xù)油管內(nèi)部，或者是用綁帶連接到連續(xù)油管的外部。這種連續(xù)油管在工業(yè)中通常也被稱為撓性油管。美國(guó)專利No.3,835,929教導(dǎo)了這樣的內(nèi)容采用連續(xù)油管，并將輸電電纜布置在管道的內(nèi)部。
在所有這些情況中，當(dāng)將電潛抽流系統(tǒng)部署到油氣井中和從油氣井中撤出時(shí)，同時(shí)也就對(duì)電動(dòng)機(jī)和輸電電纜進(jìn)行了部署或撤出。
對(duì)于那些熟悉潛井動(dòng)力電纜的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)公知的是將電纜從井下拉出的動(dòng)作會(huì)以多種形式對(duì)輸電電纜造成損壞。輸電電纜的彎折損壞是由于在部署和撤回的過(guò)程中施加在電纜上的彎曲應(yīng)力造成的。普通輸電電纜的絕緣層、包裹物以及防護(hù)套都會(huì)由于電纜在用于部署電纜的滑輪和卷筒裝置上卷纏而產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。潛井動(dòng)力電纜涉及的另一種失效模式是由當(dāng)將其部署到油氣井中或從井中撤出時(shí)的沖擊載荷或擠壓造成的。同時(shí)，眾所周知相對(duì)于輸電電纜的絕緣層、包裹物和防護(hù)套的滲透性，地下環(huán)境中的各種氣體是可滲過(guò)的。在類似于井下環(huán)境的氣壓條件下，氣體能滲透到絕緣層中。當(dāng)電纜從井下拉出而使輸電電纜暴露到大氣環(huán)境中時(shí)，在封裹了氣體的電纜絕緣層和地面大氣環(huán)境之間就會(huì)形成一個(gè)壓力差。滲入氣體從電纜絕緣層內(nèi)部高壓環(huán)境向大氣環(huán)境的低壓狀態(tài)的擴(kuò)散率經(jīng)常會(huì)超過(guò)電纜絕緣層為平衡壓力差而設(shè)計(jì)的透氣性能。結(jié)果是絕緣層鼓包或受到預(yù)應(yīng)力作用，電纜出現(xiàn)早期損壞。
將輸電電纜和電潛抽流系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行部署和撤回還需要使用專用的地面插井設(shè)備。這可能需要非常巨大的鉆機(jī)，其應(yīng)能提拉油管、輸電電纜、以及電潛抽流器。在海洋開采的環(huán)境中，這些插井方法需要半潛式鉆井船和鉆臺(tái)。在部署拼接油管的情況中，其中的提拉設(shè)備是地面上的鉆機(jī)或提升井塔，其中各段油管上制有螺紋，每根的長(zhǎng)度通常為9到12米。在輸電電纜和抽流組件被連接到連續(xù)油管上或裝在連續(xù)油管中進(jìn)行部署的情況中，需要在地面上設(shè)置一個(gè)專用的撓性油管鉆塔。該撓性管作業(yè)機(jī)是由一個(gè)灌漿機(jī)頭、一個(gè)液壓動(dòng)力單元、以及一個(gè)大直徑的卷繞裝置組成的，所有這些設(shè)備都位于地面上，其中卷繞裝置上帶有連續(xù)的撓性油管。這種部署、撤回方法需要地面上或海平面上具有很大的空間。
對(duì)于那些熟悉用流體從油井中驅(qū)出井下流體技術(shù)的本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講在油井中撤回或部署電潛抽流系統(tǒng)以進(jìn)行插井的原因是公知的。至少有兩個(gè)典型的原因使得要在部署了電潛抽流系統(tǒng)的井中插入干涉物。其一是需要增加井流的產(chǎn)量、或者是需要修理下放到井下的電潛抽流系統(tǒng)。
需要增加井流產(chǎn)量的原因要取決于很多因素，這些因素包括環(huán)保上的考慮和油藏管理上的考慮，現(xiàn)有文獻(xiàn)中都有這些方面的討論，但影響因素并不僅限于這兩方面。
為修理或更換電潛抽流系統(tǒng)而進(jìn)行插井的原因是由于設(shè)備的正常損耗、隨之出現(xiàn)的井流開采能力下降、設(shè)備重大損壞、以及地下井流產(chǎn)出層在流體產(chǎn)出能力上的變化。
設(shè)備的失效的原因可以是電動(dòng)機(jī)繞組的地下電氣故障、電動(dòng)機(jī)絕緣等級(jí)由于熱損壞或機(jī)械損壞而降低、導(dǎo)電流體滲漏到電動(dòng)機(jī)中、抽流部件的磨損或失效、電動(dòng)機(jī)軸承的磨損、轉(zhuǎn)軸振動(dòng)、含油層滲流特性的變化、以及那些熟悉從井中開采流體的技術(shù)人員所公知的其它現(xiàn)象。因而，經(jīng)常需要更換電潛抽流系統(tǒng)的零部件，但并不需要經(jīng)常更換輸電電纜。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)密封失效時(shí)，同樣也需要將電纜撤出。
本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，本發(fā)明公開了一種與電潛抽流系統(tǒng)的部署、工作以及撤出有關(guān)的操作方法，并請(qǐng)求保護(hù)與此相關(guān)的一種裝置。更具體來(lái)講，本發(fā)明的方法和裝置能使得為電潛抽流系統(tǒng)的部件進(jìn)行多次撤回和/或部署的插井作業(yè)時(shí)，輸電電纜能留在油氣井中不動(dòng)。
本

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的方法包括步驟-將輸電電纜連接到一個(gè)可濕接電氣接插件的第一部件上，該部件被固定到生產(chǎn)油管的下端部位上；-將生產(chǎn)油管和輸電電纜下放到油井中；-經(jīng)生產(chǎn)油管下放一個(gè)電動(dòng)井下抽流系統(tǒng)，該系統(tǒng)上裝備有一個(gè)可濕接電氣接插件的第二部件；-將抽流系統(tǒng)可松開地鎖卡到生產(chǎn)油管上，這樣就使可濕接電力接插件的兩個(gè)部件相互正對(duì)；
-在所說(shuō)電氣接插件的兩個(gè)部件之間的空間中注入介電流體，并將該空間密封，以防止井流進(jìn)入到所說(shuō)空間中；以及-通過(guò)輸電電纜和密封后的電氣接插件向抽流系統(tǒng)輸電而將其啟動(dòng)。
在抽流系統(tǒng)的下放過(guò)程中，最好是通過(guò)關(guān)閉位于電氣接插件第一部件下方的一個(gè)閥門，并通過(guò)以可控的方式從生產(chǎn)油管向下、經(jīng)所說(shuō)油管上靠近所說(shuō)第一接頭部件的一個(gè)孔洞、然后經(jīng)一條隨生產(chǎn)油管布置的液壓導(dǎo)管來(lái)向上通流流體，而使抽流系統(tǒng)在油管中的下降成為受控制的，其中電氣接插件的第一部件是永久安裝的，而介電流體也是經(jīng)其中的液壓導(dǎo)管隨后注入到電氣接插件的兩部件之間的。同樣，很顯然，其它用來(lái)將抽流組件部署到油井中的方法也都能使得流體從抽流組件的下方排入到生產(chǎn)油管和井套管之間的穿孔或環(huán)狀空間中。
在美國(guó)專利No.4,921,438中公開了可用在本發(fā)明方法中的合適的可濕接接頭，其中的該專利被包含到本文中作為參考。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，最好還在抽流系統(tǒng)的抽流組件上方布置一個(gè)鋼絲繩適配具，且輸送組件最好裝備一個(gè)排流插塞節(jié)，在將抽流系統(tǒng)經(jīng)油井下放步驟的至少部分過(guò)程中，該插塞節(jié)構(gòu)成了輸送組件和生產(chǎn)油管之間的密封，且其中井產(chǎn)流體是以受控的流量通過(guò)液壓導(dǎo)管抽出的，由此來(lái)控制和/或協(xié)助抽流系統(tǒng)在生產(chǎn)油管中的下降。
最好是通過(guò)將抽流系統(tǒng)從生產(chǎn)油管上脫開、關(guān)上止回閥、并將流體泵送到液壓導(dǎo)管中來(lái)將抽流器提撤到地面上，這樣就將組件用液壓措施提升到了地面上。
還可采用一條從地面上拉出的鋼絲繩或繩索、以及對(duì)鋼索作業(yè)熟悉的本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的其它工具，來(lái)將抽流系統(tǒng)合適地撤回到地面上或送入到油井中，其中的其它工具用來(lái)鎖卡和松開抽流系統(tǒng)。
同樣合適的是用從地面延伸到抽流系統(tǒng)的一段連續(xù)撓性油管或多段連接起來(lái)的油管，并采用對(duì)油田作業(yè)熟悉的本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的合適工具，來(lái)將抽流系統(tǒng)撤到地面上或從油井中拉出，其中的合適工具是用來(lái)將抽流系統(tǒng)鎖卡并拉到地面上。
通過(guò)油管、鋼絲繩、以及液壓方法的任何組合將抽流器從油井中撤回或提升到地面上也都是合適的。
本發(fā)明還教導(dǎo)了這樣的內(nèi)容在抽流系統(tǒng)的頂部上連接一個(gè)打撈頸，這樣就可以用鋼絲繩和其它的油管方法來(lái)部署或撤回抽流系統(tǒng)。本發(fā)明還提示了這樣的技術(shù)內(nèi)容在鋼絲繩或撤回油管上連接一個(gè)封隔塞，以實(shí)現(xiàn)抽流系統(tǒng)的液壓排送或撤回，并能施加足夠大的作用力來(lái)將可濕接電氣接插件的兩個(gè)部件配接在一起。
對(duì)附圖的描述下面將參照附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明方法和系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，在附圖中

圖1表示了生產(chǎn)油管、輸電電纜、潛井閥、液壓管道以及可濕接電氣接插件上的第一陽(yáng)端部件是如何永久地安裝到一眼油井或天然氣井中；以及圖2表示了電動(dòng)抽流器和可濕接電氣接插件上的第二陰端部件如何懸在一條鋼絲繩上下放到生產(chǎn)油管中。
參見圖1，圖中的一段井筒套管1通過(guò)一組穿孔3與一個(gè)地下儲(chǔ)油層2保持液壓相通，其中穿孔使得流體可從儲(chǔ)油層2中流入到套管1中。
建井過(guò)程的步驟一是將一個(gè)封隔器4布置到井筒1中。在該封隔器4的下方連接一段下部尾延管5，其連接到一個(gè)止回閥6和一個(gè)鋼絲繩重入導(dǎo)引件7，所說(shuō)封隔器4是用公知的普通鋼絲繩封隔器安裝技術(shù)安裝在井筒1中的。井下結(jié)構(gòu)的這一部分使得封隔器7的規(guī)格能實(shí)現(xiàn)在井筒1的內(nèi)壁中液壓滑移，從而在封隔器4和井筒1之間形成了一個(gè)液壓密封。所說(shuō)封隔器4具有一個(gè)內(nèi)孔，該內(nèi)孔是光滑的，或者常常也是拋光的，這樣就為隨后布置的一個(gè)密封節(jié)形成了一個(gè)液壓密封的管狀空間。所說(shuō)止回閥6能控制封隔器4上方的流體，使其不能返流到穿孔3和儲(chǔ)油層2中，并實(shí)現(xiàn)液壓排送以及使抽出的流體被導(dǎo)流到地面上，由此實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)排量和抽取過(guò)程的定量控制，且不會(huì)有井流反流向穿孔。
在部署過(guò)程的第二步驟中，在一個(gè)地下安全閥9上連接一段密封管節(jié)8，安全閥9連接到一段油管或多段拼接起來(lái)的生產(chǎn)油管10上，生產(chǎn)油管10再與一個(gè)電氣著底艙11連接，其中，在該電氣著底艙11中同心地布置了一個(gè)電插座35，且所說(shuō)電氣著底艙的上端連接到生產(chǎn)油管18上，該生產(chǎn)油管內(nèi)徑是一個(gè)拋光孔12，并具有一段鎖卡型廓13，該鎖卡型廓13再通過(guò)多段生產(chǎn)油管14向上連接到地面井口處。
在井筒1中布置這些設(shè)備的同時(shí)，本發(fā)明還布置了多段潛井輸電電纜15，其用綁帶和/或夾具連接到生產(chǎn)油管14的外表面上，且電纜15向下伸向電氣著底艙11，并穿入到電氣著底艙11中。在將本方法中的這些設(shè)備布置到井筒1中的同時(shí)，本發(fā)明同時(shí)還公開了布置多段連續(xù)液壓導(dǎo)管16和17的內(nèi)容，它們形成了至少兩條通向地面的獨(dú)立液壓通路，并用綁帶和/或夾具連接到生產(chǎn)油管14的外徑表面上，其中的液壓導(dǎo)管16穿入到電氣著底艙11中，而另一條液壓導(dǎo)管17被連接到地下安全控制閥9上。
然后，將該建井過(guò)程的步驟二中所描述的組件進(jìn)行下放，直到密封節(jié)8穿入封隔器4中，并在密封節(jié)8密封面的外徑與封隔器4拋光孔的內(nèi)徑之間形成了一個(gè)液壓密封。一旦該組件被沉降到事先布置的封隔器上之后，生產(chǎn)油管14就被連接到地面井口處的一個(gè)油管懸掛器上，且電纜15、各條液壓導(dǎo)管16和17通過(guò)公知的方法穿過(guò)井口，這樣，在井口處，生產(chǎn)油管14和井筒1之間就實(shí)現(xiàn)了壓力密封。
在建井過(guò)程的另一種改型實(shí)施例中，通過(guò)采用可膨脹油管來(lái)將生產(chǎn)油管14脹展開，該生產(chǎn)油管的內(nèi)徑可通過(guò)在該生產(chǎn)油管中頂入一根更粗的心軸來(lái)脹大，因而，在生產(chǎn)油管被布置到井筒1中之后，加大其內(nèi)徑，之后脹展開的生產(chǎn)油管被連接到油管懸掛器和井口上。
本發(fā)明這種方法連接了一個(gè)具有所有合適閥門和安全裝置的井口。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例采用了一個(gè)全徑井口，其內(nèi)徑要大于電動(dòng)抽流系統(tǒng)，這就使得電動(dòng)抽流系統(tǒng)能從井口、油管懸掛器以及井口處的所有閥門中穿過(guò)而拉出。
很顯然對(duì)于石油天然氣行業(yè)的技術(shù)人員來(lái)講，在井筒1中設(shè)置封隔器4及隨之的密封節(jié)對(duì)于本發(fā)明的方法并不是必須的。這取決于實(shí)際油井條件以及當(dāng)?shù)氐姆ㄒ?guī)要求。
本方法這一步驟的結(jié)果是為儲(chǔ)油層中的流體形成了一條液壓流路，即從儲(chǔ)油層經(jīng)穿孔3向上流入到由鋼絲繩進(jìn)口導(dǎo)板7、止回閥6與尾部輸油管或油管接頭5圍成的管狀流管中，并經(jīng)過(guò)封隔器4及與之同心的密封節(jié)8的，然后流體經(jīng)過(guò)地下控制閥9以及另一段生產(chǎn)油管10，并穿過(guò)和/或繞過(guò)電氣著底艙11，向上經(jīng)生產(chǎn)油管18和拋光孔段12流過(guò)鎖卡型廓，而流入到生產(chǎn)油管14中，通流向地面。
該優(yōu)選實(shí)施例中建井過(guò)程的第三步驟是組裝圖2所示的電動(dòng)抽流部件。該組件包括一個(gè)供電插座19上的陰端部件，該部件連接到一個(gè)潛井遙測(cè)套件20上，而該套件再連接到一個(gè)電動(dòng)機(jī)21或多個(gè)串接的電動(dòng)機(jī)上，這些電動(dòng)機(jī)與所說(shuō)遙測(cè)套件19電路連接，并與一第二套遙測(cè)裝置22保持機(jī)械連接，該第二遙測(cè)裝置22再與密封節(jié)23相連接，然后密封節(jié)再連接到一個(gè)抽流器入口24上，抽流器入口24再連接到抽流器25上，抽流器25再通過(guò)一個(gè)液壓壓力端口連接到一個(gè)油管接頭26上，該油管接頭的外徑處連接了一根液壓導(dǎo)管27，該液壓導(dǎo)管27又向下返通向下遙測(cè)套件20，且所說(shuō)泄壓油管接頭25的上端連接了一個(gè)抽流器排出口37，之后該排出口再連接到一個(gè)滑套裝置28上，該滑套裝置再連接到一個(gè)止流閥接頭29上，接頭29與一個(gè)伸縮套筒裝置30連接，該伸縮套筒再連接到一個(gè)密封孔心軸節(jié)31上，該心軸節(jié)31然后被連接到一個(gè)鎖卡裝置32上，鎖卡裝置再連接到一個(gè)排流插塞節(jié)33上，該插塞節(jié)與一段長(zhǎng)度連續(xù)的鋼絲繩34連接，然后，整個(gè)組件被布置到生產(chǎn)油管14中，并系在鋼絲繩34上在生產(chǎn)油管14中下放。
本優(yōu)選實(shí)施例建井過(guò)程的第三部分是通過(guò)將圖2所示的電潛抽流系統(tǒng)用鋼絲繩系送的方法進(jìn)行下放，并通過(guò)在生產(chǎn)油管14中泵送流體來(lái)幫助組件在生產(chǎn)油管14中的向下運(yùn)動(dòng)，直到本方法第二步驟所形成的該電潛抽流器組件到達(dá)拋光孔座12處為止，該拋光孔座是在本優(yōu)選實(shí)施例的第一步驟中預(yù)先布置好的。通過(guò)加大向下通入到生產(chǎn)油管中的流體壓力、并用各個(gè)閥門和地面上的節(jié)流器控制導(dǎo)管16中的壓力，就可以借助于伸縮套管節(jié)30的延伸來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣潛水抽流器的著底。伸縮套管的延伸是在安全閥9關(guān)閉、且伸縮套管節(jié)30下方的流體流入到導(dǎo)管16中、而該導(dǎo)管16有通向電氣著底艙11的條件下，利用流體在生產(chǎn)油管14下方的可控排出來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這股液流可在地面上進(jìn)行監(jiān)控并控制，以實(shí)現(xiàn)陰電氣插座19可控地著插到預(yù)先設(shè)置的陽(yáng)電氣插座35中，從而完成從地面電網(wǎng)經(jīng)電氣著底艙11到陽(yáng)插座35和陰插座19的電路連接，該電路經(jīng)過(guò)了遙測(cè)套件20，并通向電潛電機(jī)或電動(dòng)機(jī)21。本優(yōu)選實(shí)施例建井過(guò)程的第三步驟使得電潛抽流器能著座并連接到在本過(guò)程第一步驟中預(yù)先設(shè)置的電氣插座上，其中該建井過(guò)程是以多重時(shí)間序列執(zhí)行的。在第三步驟的末了，介電流體(其例如為有機(jī)介電油)從液壓導(dǎo)管15注入到電氣插座陽(yáng)部件35和電氣插座部件陰19之間的環(huán)形空間中，一直到所有井產(chǎn)流體被沖出電氣接插件先前布置的部件之間的所說(shuō)空間為止，隨后，在該可濕接接插件的兩部件完成連接的條件下，用幾個(gè)密封環(huán)將介電流體封在所說(shuō)的空間中，其中的可濕接接頭的一個(gè)部件事先被布置在電氣著底艙上，而電氣插座的另一個(gè)部件被布置在電動(dòng)機(jī)的底部。
同樣的液壓導(dǎo)管16用于在著底操作中排出流體，該液壓導(dǎo)管還可用來(lái)將圖2所示的電潛抽流系統(tǒng)與電氣著底艙11脫開，并然后通過(guò)鋼絲繩牽拉方法或同時(shí)借助液壓泵送的頂升作用將其拉到地面上。該電潛抽流系統(tǒng)也可以僅通過(guò)流體在反方向上排送的方法來(lái)頂?shù)降孛嫔希簿褪窃诎踩y9關(guān)閉的情況下，流體從地面經(jīng)導(dǎo)管16向下流動(dòng)，從而將電潛抽流組件只是通過(guò)流體的排送，用泵送力送到地面上，而不需要借助于鋼絲繩的牽拉。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，電動(dòng)機(jī)組件、電動(dòng)機(jī)密封節(jié)、抽流器、各種遙測(cè)裝置、以及液壓控制管路都與輸電電纜、油管、以及電氣著底艙一同通過(guò)一個(gè)鉆機(jī)或沖擊鉆塔同時(shí)布設(shè)到井中，其中的鉆機(jī)或鉆塔位于陸地表面上。
根據(jù)本發(fā)明，電潛電機(jī)、抽流器、以及其它所需的部件是以一種新穎的方式布置在井中的，按照這種方法，可以將電動(dòng)機(jī)獨(dú)立地提升出來(lái)或布置在井中，而卻將輸電電纜仍然流在井中。
這樣，在最初的裝井完成以后，本發(fā)明就能利用簡(jiǎn)化的地面插井設(shè)備，將所說(shuō)潛井電纜留在井中，而將抽流組件、電動(dòng)機(jī)、電機(jī)密封節(jié)、監(jiān)控遙測(cè)裝置、流體控制裝置、可濕接電氣接插件、以及油井抽流領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的其它部件多次從井中撤出、或者進(jìn)行部署。本發(fā)明能使電動(dòng)機(jī)和抽流器一樣，利用簡(jiǎn)化的插井設(shè)備在一根油管導(dǎo)管中進(jìn)行多次撤回和部署。
簡(jiǎn)化的插井設(shè)備包括無(wú)需提拉輸電電纜的鋼絲繩提拉單元、撓性油管單元、以及用于拼接油管插井的鉆架。
最好如圖2所示，潛井輸電電纜15是被布置在油管柱14上，電氣輸電接插件35底部的陽(yáng)端、以及一個(gè)封隔器4和一個(gè)拋光孔座、兩條控制管路、PBR12被布置到油管中。在本文件中，這被稱作為永久布置的組件。
如圖1所示，本發(fā)明組裝過(guò)程的第二部分是關(guān)于抽流器25、電動(dòng)機(jī)組件21以及電氣接插座的19部分，在本文中，這些部件被稱為組件中那些可撤回部件。其中的抽流器實(shí)際上就是對(duì)油井中產(chǎn)出的流體和/或氣體、或它們的混合物施加能量的裝置，該抽流器例如是一個(gè)泵或一個(gè)壓縮機(jī)。
在圖1所示的實(shí)施例中，使用鋼絲繩牽放方法、撓性管部署方法或建井領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的其它方法將一個(gè)封隔器4和一個(gè)拋光孔座12布置到井下生產(chǎn)套管1中的。本方法的下一個(gè)步驟是將本發(fā)明中的永久安裝組件整體同軸地下放部署到井筒1中，其中的永久安裝組件基本上包括輸電電纜15、密封筒加長(zhǎng)短節(jié)、生產(chǎn)油管18、帶有同軸電氣連接件陽(yáng)端適配頭的電氣連接件尾管、以及一個(gè)電氣接插件陽(yáng)端部分35、以及一個(gè)拋光孔座12。在油管14和電纜15到達(dá)井中合適深度后，連接到生產(chǎn)油管上的封隔器4就被插入到生產(chǎn)套管141中，且將油管懸掛器坐落在井口上。然后，該井口與井口處的井筒法蘭盤進(jìn)行法蘭連接。
可撤回的組件系統(tǒng)掛在鋼絲繩34、或者也可選擇掛在撓性油管、或拼接油管上，從地面上、同心地穿過(guò)生產(chǎn)油管14而下降，其中的可撤出組件也就是指電潛電機(jī)21、泵或壓縮機(jī)25、以及遙測(cè)套件22。當(dāng)需要時(shí)，該組件可通過(guò)機(jī)械力或者是通過(guò)控制液壓管路施加的液壓壓力而從插在永久安裝組件中的電氣接插件上拔脫開。也就是說(shuō)，出于多種原因，可將可撤回系統(tǒng)拉出井外，其中各種原因包括對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修、泵/壓縮機(jī)的更換、或電動(dòng)機(jī)尺寸和功率的變更、進(jìn)行維護(hù)、或者是對(duì)井進(jìn)行的激井作業(yè)，但并不僅限于這些。這樣，本方法就將輸電電纜15、生產(chǎn)油管14、以及電氣接插件組件的陽(yáng)端部分35留在井下，使得電動(dòng)機(jī)21可與電氣插座的陽(yáng)端部分35脫開。一旦對(duì)可撤出組件作了適當(dāng)?shù)母鼡Q或修理后，就將其再下放到生產(chǎn)油管中，并將它們連接到電氣插座的陽(yáng)端部分35上。
本發(fā)明還采用了一種新穎和/或緊湊的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)能使得油泵或氣體壓縮機(jī)成為生產(chǎn)油管中拋光孔座12內(nèi)部的液壓密封裝置，換句話講，拋光孔座在工業(yè)中也被稱作PBR。這一新穎的油泵或壓縮機(jī)特征考慮了在泵的外徑殼體上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)密套件31，以在拋光孔座12中形成液壓密封，這樣將油泵或壓縮機(jī)的吸流壓力與它們的排流壓力隔開。
用在本發(fā)明中的抽流器采用了一個(gè)新的理念在其外周面上就設(shè)置了一個(gè)或多個(gè)密封環(huán)31，這種密封環(huán)被稱作密封件或O型圈。該抽流器組件還被設(shè)計(jì)成在其頂部具有一個(gè)打撈頸，這樣油泵就可以用通常的鋼絲繩或撓性油管牽拉的方法來(lái)進(jìn)行部署和撤回，其中鋼絲繩或撓性油管是油井作業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的送入工具和牽拉工具。
對(duì)于熟悉油氣田人工提升技術(shù)的工程人員來(lái)講，很顯然可以有很多種不同類型的油泵或壓縮機(jī)用在所說(shuō)的組件中，該組件作為本發(fā)明的一個(gè)部件進(jìn)行部署。因而，本發(fā)明包括離心泵、漸變?nèi)莘e泵、螺桿泵、螺桿壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、定子轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)、平行螺型抽流裝置以及它們?nèi)我獾难苌O(shè)計(jì)形式，但不是僅限于這些類型。
可以理解，本發(fā)明還可以在沒有為生產(chǎn)井筒中的生產(chǎn)油管設(shè)置封隔器的條件下，進(jìn)行生產(chǎn)油管和輸電電纜的部署。
另外，可以理解由油泵、壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)和其它附屬設(shè)備組成的組件可以在初始建井時(shí)用生產(chǎn)油管進(jìn)行部署，而后來(lái)用鋼絲繩拖出，或與此相反。本發(fā)明的部署及撤回方法使得無(wú)須將輸電電纜或生產(chǎn)油管從井中撤出，就可以完成將油泵、壓縮機(jī)、電動(dòng)機(jī)以及其它附屬設(shè)備從井中撤出并隨后進(jìn)行再次部署的工作。這些部署和撤回方法包括但不限于任何公知的油井作業(yè)技術(shù)，包括但不限于任何公知的通常由鉆機(jī)或提拉井臺(tái)協(xié)助的拼接油管提拉方法、采用連續(xù)撓性油管的方法以及后來(lái)用撓性油管的撤回方法、以及用鋼絲繩或用鋼索卷放設(shè)備卷放纜索來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)井筒中的部署和撤回作業(yè)的方法，其中的拼接油管同心地插入到生產(chǎn)油管中，并卡接在打撈頸上，而撓性油管則同心地塞入到生產(chǎn)油管中。
同樣，很清楚電潛抽流器系統(tǒng)可被設(shè)計(jì)成能通過(guò)液壓通流的方法來(lái)分開地頂出井下組件的各個(gè)部件。在另一個(gè)實(shí)施例中，該電潛系統(tǒng)是在液壓泵送壓力的協(xié)助下，用鋼絲繩牽拉的方法從生產(chǎn)井筒中撤出的。
如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將地下控制閥或止回閥6設(shè)置在電氣接插件19、35下方，而電動(dòng)機(jī)21、油泵或壓縮機(jī)25和PBR12則設(shè)置在地下控制閥6的上方。本實(shí)施例還包括井筒1中的封隔器4，其與生產(chǎn)油管14相連接，且布置到井筒1中的輸電電纜15被連接或綁接到生產(chǎn)油管14上。該輸電電纜穿過(guò)封隔器4以及液壓控制管路16，通向地下控制閥6，從而通過(guò)關(guān)閉地下控制閥6可實(shí)現(xiàn)井流與地面壓力的液壓隔絕。封隔器4被插置在生產(chǎn)井筒1中。這樣的組件使得地下控制閥6能在將油泵或壓縮機(jī)25、電動(dòng)機(jī)21組成的抽流器組件以及輔助設(shè)備拉起之前關(guān)閉，以避免井流向上串到生產(chǎn)油管中。
本發(fā)明的另一種可選實(shí)施例涉及這樣的內(nèi)容將輸電電纜15布置在生產(chǎn)井筒1的外部。該實(shí)施例是通過(guò)將輸電電纜15連接或綁接在井筒1的外側(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而井筒1被插送到井孔中。然后將電纜15粘接固定，并與生產(chǎn)油管保持一定距離，其通過(guò)井筒1上的一個(gè)小孔與電氣接插件的陽(yáng)端部分相連接。
權(quán)利要求
1.一種將電動(dòng)井下抽流器系統(tǒng)部署到一個(gè)碳?xì)浠衔锪黧w開采井中的方法，該方法包括步驟-將輸電電纜連接到一個(gè)可濕接電氣接插件的第一部件上，該部件被固定到生產(chǎn)油管的下端部位上；-將生產(chǎn)油管和輸電電纜下放到油井中；-經(jīng)生產(chǎn)油管下放一個(gè)電動(dòng)井下抽流系統(tǒng)，該系統(tǒng)上裝備有一個(gè)可濕接電氣接插件的第二部件；-將抽流系統(tǒng)可松開地鎖卡到生產(chǎn)油管上，這樣就使可濕接電力接插件的兩個(gè)部件相互正對(duì)；-在所說(shuō)電氣接插件的兩個(gè)部件之間的空間中注入介電流體，并將該空間密封，以防止井流進(jìn)入到所說(shuō)空間中；以及-通過(guò)輸電電纜和密封后的電氣接插件向抽流系統(tǒng)供電而將其啟動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在抽流系統(tǒng)在生產(chǎn)油管中的下放過(guò)程中，一個(gè)靠近生產(chǎn)油管下端、并位于電氣接插件第一部件下方的止回閥被關(guān)閉，并通過(guò)生產(chǎn)油管上靠近接插件的一個(gè)孔洞、經(jīng)一條液壓導(dǎo)管或生產(chǎn)油管與井筒之間的環(huán)形空間向上通流流體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于用來(lái)將抽流系統(tǒng)送入井中的輸送系統(tǒng)、鋼絲繩或油管上裝備一個(gè)排流插塞節(jié)，在將抽流系統(tǒng)經(jīng)油井下放步驟的至少部分過(guò)程中，該插塞節(jié)構(gòu)成了輸送組件和生產(chǎn)油管之間的密封，且其中井產(chǎn)流體是以受控的流量經(jīng)液壓導(dǎo)管或生產(chǎn)油管與井筒之間的環(huán)形空間抽出的，由此來(lái)控制和/或協(xié)助抽流系統(tǒng)在生產(chǎn)油管中的下降。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過(guò)連接和脫開可濕接接插件的兩個(gè)部件，并使抽流系統(tǒng)在井中運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)須撤出輸電電纜、就能在井中多次部署和撤回抽流系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3和4所述的方法，其特征在于抽流器是這樣被撤回到地面上的利用鋼絲繩或油管的機(jī)械牽拉力、或者是地面泵送作用的流體液壓力將其與生產(chǎn)油管脫開，并關(guān)閉止回閥，且向液壓導(dǎo)管中泵注流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于在經(jīng)生產(chǎn)油管下放或撤回抽流系統(tǒng)的各個(gè)步驟中，通過(guò)一個(gè)打撈頸將一鋼絲繩、連接在一起的多段拼接油管、或者一撓性油管可松開地固接到抽流系統(tǒng)上，以在下放或撤回過(guò)程中便于作業(yè)或提供支撐。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于在抽流器組件和電氣接插件先前布置的那個(gè)部件之間設(shè)置一個(gè)鎖卡裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于抽流器組件上設(shè)置了一個(gè)伸縮液壓缸，在將電氣接插件的兩個(gè)部件接合到一起的過(guò)程中，經(jīng)生產(chǎn)油管向下泵送流體，以此產(chǎn)生的液壓壓力來(lái)使伸縮液壓缸延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在將電氣接插件的兩個(gè)部件接合起來(lái)之前，在導(dǎo)管中通入氣體，以將永久安裝在井中的電氣接插件中的井流或固體物吹排掉。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中的生產(chǎn)油管是可膨脹的油管，在將抽流組件經(jīng)該油管下放之前，先將其徑向脹展開。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于布置了一條液壓導(dǎo)管，其作用為向電氣接插件連續(xù)注流或沖流介電流體或氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于布置在生產(chǎn)油管外側(cè)的液壓導(dǎo)管被用來(lái)形成一條流道，該流道從地面向下伸入井中，穿過(guò)電氣接插件通到電動(dòng)機(jī)中，且可選擇為通入到電潛抽流器管道的密封節(jié)或保護(hù)節(jié)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于在所說(shuō)的電潛抽流器中未設(shè)置任何的密封節(jié)或保護(hù)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于液壓導(dǎo)管中的壓力被保持在高于井中壓力的水平上，這樣是為了使介電油或介電氣體能連續(xù)注流到電動(dòng)機(jī)和電潛抽流器的軸承中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在初始建井時(shí)，電潛抽流器系統(tǒng)是與生產(chǎn)油管、輸電電纜、液壓導(dǎo)管一同送入到井中的。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于電潛抽流器是用一充滿介電油的連續(xù)管道布置到井中的，其中介電油的壓力要高于井流壓力，以保持抽流器中的流體壓力略高于井中壓力，由此避免污染物進(jìn)入到電動(dòng)機(jī)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可撤回地部署電動(dòng)井下抽流器系統(tǒng)的方法,所說(shuō)電動(dòng)井下抽流器系統(tǒng)例如是一個(gè)電潛泵(ESP),該方法包括步驟:安裝一生產(chǎn)油管(1),靠近其下端處裝備了可濕接電氣接插件(35)的一個(gè)部件和一條電纜導(dǎo)管(15);所說(shuō)抽流系統(tǒng)上裝備了可濕接電氣接插件的另一個(gè)部件,隨后將抽流系統(tǒng)經(jīng)油管進(jìn)行下放,直到使可濕接接插件(19)的兩個(gè)部件相互接合到一起為止。
文檔編號(hào)E21B17/02GK1357077SQ00809320
公開日2002年7月3日 申請(qǐng)日期2000年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月2日
發(fā)明者戴維·倫道夫·史密斯 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司