具有分离器的电潜泵系统技术方案

一种从井筒14开采流体并将水与流体分离的系统和方法。该系统包括具有泵26和位于泵26的排出端处的分离器系统36的电潜泵系统10，泵26具有叶轮501‑n和导流器521‑n。分离器系统10包括螺旋流动路径64和路径下游的分离腔室68。引导流体通过螺旋流动路径64离心地将水与流体分离。因此，当流体从螺旋流动路径64流入分离腔室68时，水迁移到分离腔室68的外半径。分离出的水流动通过分离腔室68的外侧壁上的端口41，并且流体的较低密度部分流动通过靠近分离腔室68的中间部分的端口72。

Electric Submersible Pump System with Separator

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有分离器的电潜泵系统
本公开涉及使用电潜泵系统从井筒开采流体并且利用离心分离从采出液中分离水的系统和方法。
技术介绍
电潜泵(“ESP”)系统部署在一些开采烃的井筒中，以提供人工升举来将流体输送到地面。ESP系统有时也用于将流体从井场输送到其他设备或设施以进行进一步处理。流体通常由烃和水组成。安装时，典型的ESP系统在生产油管的钻柱底部处悬挂在井筒中。有时，ESP系统直接插入在生产油管中。除了泵之外，ESP系统通常还包括用于驱动泵的电动马达，以及用于使马达中的压力与环境压力相等的密封段。离心泵通常具有沿着泵的长度同轴地布置在壳体中的交替的叶轮和导流器(diffuser)的堆叠体。叶轮均附接到与电动机联接的轴上，旋转轴和叶轮迫使流体通过螺旋围绕叶轮和导流器的堆叠体的通道。采出液在被迫通过泵中的螺旋路径的同时被加压。加压流体从泵排出并进入生产油管，然后将流体输送到地面，以便在下游分配以进行处理。通常，采出液包含水，并且水在井下或地面上与采出液分离。通常将分离的水注回地层，在地层中，该水可用于压力平衡储层或地层。用于井下使用的分离单元有时采用设置在腔室中的旋转叶片以将水与采出液分离。此外，已知的井下使用系统增加了ESP系统的长度，这增加了将ESP系统部署到具有偏离部分的侧向井筒或井筒中的难度。此外，通过添加这些分离系统，增加了ESP系统的重量和资金成本。
技术实现思路
本文公开了一种用于从井开采流体的系统的实例，该系统包括：壳体，其选择性地设置在所述井中；分离腔室，其设置在所述壳体中；叶轮，其设置在所述壳体中并且能选择性地围绕轴线旋转；以及流体通道，其径向延伸通过所述叶轮，所述叶轮具有与所述分离腔室流体连通的排出端，并且所述流体通道沿着基本垂直于与所述叶轮的外半径相切的线的路径延伸，从而当已经离开所述流体通道的流体进入所述分离腔室时，流体被分离，使得靠近所述分离腔室的外半径的流体组分的密度大于远离所述分离腔室的外半径的流体的密度。该系统还可以包括隔板和螺旋流动路径，所述隔板在所述叶轮和所述分离腔室之间，所述螺旋流动路径可以形成为穿过所述隔板，所述流体通道的所述排出端通过所述螺旋流动路径与所述分离腔室流体连通。所述螺旋流动路径的半径可任选地随着远离所述流体通道的所述排出端而减小。在实例中，所述叶轮是上叶轮，其中，所述系统还包括限定堆叠体的叶轮和导流器，并且所述流体通道中的流体在所述堆叠体中被加压。在一个实施例中，流体从所述堆叠体中的叶轮以与离开所述上叶轮的流体排出口的流体倾斜的角度排出。可以包括靠近分离腔室的外半径的端口，并且通过该端口排出流体的较高密度组分。较高密度组分可任选地包括水。所述系统可任选地包括靠近所述分离腔室的内半径的端口，流体的较低密度组分通过所述端口排出。较低密度组分可包括液态烃。本文描述了一种用于从井开采流体的另一示例性系统，并且该系统包括：叶轮和导流器的堆叠体，其具有流体入口和流体排出口；分离腔室，其选择性地接纳从所述堆叠体排出的流体；以及用于增大所述分离腔室中的流体的旋流速度的装置，使得流体的较高密度组分朝向所述分离腔室的外半径离心分离，并且流体的较低密度组分远离所述分离腔室的外半径。所述装置可以包括螺旋通道，所述螺旋通道具有与所述流体排出口连通的入口以及与所述分离腔室流体连通的出口。所述螺旋通道可以包括随着距所述流体排出口的轴向距离的增加而减小的半径。所述装置可以包括上叶轮，所述上叶轮设置在所述堆叠体的靠近所述分离腔室的端部上，并且流体的流动路径设置在所述上叶轮上，所述流动路径沿着从所述上叶轮的入口到所述上叶轮的外半径的基本笔直路径延伸。本文还描述了一种从井开采流体的方法的实例，并且该方法包括：接纳原生流体，所述原生流体包括较高密度组分和较低密度组分，并且从地下地层开采得到；对所述原生流体进行加压，以限定加压流体；以及通过引导所述加压流体通过螺旋通道使得所述流体遵循自由涡流路径，将所述较高密度组分与所述较低密度组分分离。所述方法还包括沿着基本笔直路径从叶轮径向向外排出所述加压流体。较高密度组分可以包括水，并且该水可以注入到地下地层中。较低密度组分可以包括液态烃，液态烃可以被引导至井的开口。附图说明已经陈述了本专利技术的一些特征和益处，当结合附图进行描述时，其他特征和益处将变得显而易见，在附图中：图1是部署在井筒中的ESP系统的实例的局部侧剖视图。图2是与图1的ESP系统一起使用的泵的一部分的侧剖视图。图2A是图1的ESP系统的替代实例的一部分的侧剖视图。图3A和图3B是与图2的泵一起使用的叶轮的轴向示意图。图4是在分离腔室中循环的流体的示意性实例，并且分离腔室是图1的ESP系统的一部分。虽然将结合优选实施例描述本专利技术，但是应该理解，并不是要将本专利技术限于该实施例。相反，旨在覆盖如可以包括在由所附权利要求限定的本专利技术的精神和范围内的所有替代、修改和等同物。具体实施方式现在将在下文中参考附图(其示出了实施例)更全面地描述本公开的方法和系统。本公开的方法和系统可以为许多不同的形式，并且不应该被解释为限于本文阐述的所示实施例，相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且将其范围完全传达给本领域技术人员。相同的附图标记始终表示相同的元件。在实施例中，术语“约”的使用包括引用量值的+/-5％。在实施例中，术语“基本上”的使用包括引用量值的+/-5％。应进一步理解，本公开的范围不限于所示和所述的构造、操作、精确材料或实施例的确切细节，因为修改和等同物对于本领域技术人员而言将是显而易见的。在附图和说明书中，已经公开了说明性实施例，并且虽然采用了特定术语，但它们仅用于一般性和描述性的意义，而不是用于限制的目的。图1中的局部侧剖视图示出了部署在生产油管12上和井筒14内的电潜泵(“ESP”)系统10的一个实例。井筒14被示出与地下地层16相交，并且井筒14衬有套管18。穿孔20从井筒14径向向外突出，穿过套管18，并进入地层16，使得可以利用ESP系统10开采地层16内的流体。流体FC被示出从穿孔20流入井筒14，并被引导朝向ESP系统10。在实例中，流体FC是原生流体，并且包括液态烃、水、烃类气体、圈闭在地下地层内的其他物质或它们的组合。此外，在该实例中，封隔器22布置在ESP系统10和套管18之间的环形空间24中，使得井筒14中的流体FC被转移到ESP系统10，在ESP系统10处，流体FC被加压，然后被传输到生产油管12中。ESP系统10包括由马达28驱动的泵26，其中轴30将马达28的输出部连接到泵26。密封段32被示出设置在泵26和电动机28之间，并且包括在密封段32和电动机28之间连通的介电流体。密封段32选择性地将介电流体加压到ESP系统10的环境压力，使得ESP系统10内的密封件不会受到大的压差。在所示实例中，泵26、密封段32和马达28均具有大致圆筒形构造。从穿孔20开采出的流体FC被示出流向形成在泵26上的入口34，在泵26处，流体FC被加压，使得可以向井上输送流体FC。在通过泵26加压之后，流体FC被引导到泵26的排出端处的分离器系统36，使得从地层16开采出的流体FC内的不同密度的流体可以彼此分离。因此，在一个实例中，一些分离出的流体被引导通过生产油管12到达井口组件3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从井14开采流体的系统10，包括：壳体44，其选择性地设置在所述井14中；分离腔室68，其设置在所述壳体44中；叶轮，其设置在所述壳体44中并且能选择性地围绕轴线AX旋转；以及其特征在于，流体通道56，其径向延伸通过所述叶轮，具有与所述分离腔室68流体连通的排出端，并且沿着基本垂直于与所述叶轮的外半径相切的线的路径延伸，从而当已经离开所述流体通道56的流体进入所述分离腔室68时，流体被分离，使得靠近所述分离腔室68的外半径的流体组分的密度大于远离所述分离腔室68的外半径的流体的密度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.11 US 15/403,6421.一种用于从井14开采流体的系统10，包括：壳体44，其选择性地设置在所述井14中；分离腔室68，其设置在所述壳体44中；叶轮，其设置在所述壳体44中并且能选择性地围绕轴线AX旋转；以及其特征在于，流体通道56，其径向延伸通过所述叶轮，具有与所述分离腔室68流体连通的排出端，并且沿着基本垂直于与所述叶轮的外半径相切的线的路径延伸，从而当已经离开所述流体通道56的流体进入所述分离腔室68时，流体被分离，使得靠近所述分离腔室68的外半径的流体组分的密度大于远离所述分离腔室68的外半径的流体的密度。2.根据权利要求1所述的系统10，其特征还在于隔板66和螺旋流动路径64，所述隔板66在所述叶轮和所述分离腔室68之间，所述螺旋流动路径64形成为穿过所述隔板66，所述流体通道56的所述排出端通过所述螺旋流动路径64与所述分离腔室68流体连通。3.根据权利要求2所述的系统10，其特征在于，所述螺旋流动路径64的半径随着远离所述流体通道的所述排出端而减小。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统10，其特征在于，所述叶轮包括上叶轮54，其中，所述系统10还包括限定堆叠体48的叶轮501-n和层流器521-n，并且所述流体通道中的流体在所述堆叠体48中被加压。5.根据权利要求4所述的系统10，其特征在于，流体从所述堆叠体48中的叶轮501-n以与离开所述上叶轮54的流体排出口的流体倾斜的角度排出。6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统10，其特征还在于靠近所述分离腔室68的外半径的端口41，流体的较高密度组分通过所述端口排出。7.根据权利要求6所述的系统10，其特征在于，所述较高密度组分包括水。8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统10，其特征还在于靠近所述分离腔室68的内半径的端口72，流体的较低密度组分通过该端口排...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·肖，奇德雷姆·伊诺克·额济姆，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA