泵制造技术

本发明专利技术提供一种泵，包括泵入口、泵出口、至少两个带螺纹转子和压力控制阀，压力控制阀能够控制流体从泵出口再循环到泵入口。压力控制阀可为控制阀。本发明专利技术还提供一种多级泵组件，包括串联布置的至少两个泵，其中，泵中的至少一个是前面提到的泵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多级泵组件和将流体从第一位置泵送到第二位置的方法
本专利技术涉及特别是用于在诸如油气井的井中使用的多级旋转螺杆泵组件。
技术介绍
在油气生产行业中，有时使用泵来协助从井中产生流体是合乎需要的。例如，在旧井周围的地层中的压力可能不足以将地层流体提升到表面。在另一种情形中，可将重流体引入到井中，以使地层流体停止在井中向上流动。为了使井恢复生产，必须使用泵来从井中提升“压井”重流体。诸如双螺杆泵或三螺杆泵的旋转螺杆泵是正移位泵，其使用旋转螺杆来对流体加压。旋转螺杆泵因其泵送多相流体的能力而闻名。另外，已知为了产生高压差，可对泵构造多个泵送级。总的泵压差是单独的级压差的总和。类似地，可对压缩机构造多个压缩机级，以便在气体中产生高压。多级泵一般具有扫过体积相等的泵送级，然而多级压缩机一般具有扫过体积减小的压缩级。扫过体积表示在例如多个螺杆泵的情况下，在螺杆完整地旋转一次期间从级排出口排出的流体的体积。多级泵和多级压缩机之间存在区别，这是因为液体是几乎不可压缩的，然而气体是可压缩的。在US6413065中公开了一种多级双螺杆泵。该文献提出了多级井下泵，其具有串联连接的多个双螺杆泵送模块。US7093665公开了另一种井下多级双螺杆泵。该文献讨论了关于US6413065中描述的泵组件的问题。据说，在流体中的液体含量低，气体含量高的情况下，存在的液体量不足以有效地密封螺杆螺纹和转子壳体之间的间隙。因此，泵无法保持横跨泵的压差，并且泵损失效率。接着，US7093665公开了一种使诸如US6413065中描述的井下泵的井下泵适合在气体含量高的井中使用的方法。在一个实施例中，提供液阱和补充液体通道，以捕捉多级双螺杆泵的出口附近的液体的一部分，并且使其回到多级双螺杆泵的进口。照这样，可加强双重泵送螺杆周围的液体密封。在我们的未决的国际专利申请WO2010/092320中还描述了一种多级泵组件。在该组件中，提供了多个构件，其包括多个预组装泵模块，该多个预组装泵模块包括至少一个双螺杆泵模块。还提供了用于容纳构件的伸长套管，以及可与伸长套管的一部分附连或接合的固定器件。固定器件能够操作来将构件不动地固持在套管内。这些泵布置未解决当使用该类型的泵在多相流体中产生高压(这在油气井泵送应用中通常是合乎需要的)时引起的又一个问题。由于气体的可压缩性，流体从多级泵组件中的一个泵级输送到随后的泵级所处的速率小于随后的泵试图将流体抽吸到其进口中所处的速率。因此，最后的泵级开始“吸”前面的泵级，并且横跨最后的泵级的压差增大。实际上，横跨泵级的压差从第一泵到最后的泵增大。在泵的最后一级中发生高比例的压力生产。因此，泵的该区域可变得极其热，从而缩小运行间隙，并且有卡住的风险。因此，当泵送流体中的气体百分比高时，多级旋转螺杆泵变得效率非常低。现有技术的泵不解决该问题，并且因此可遭受当泵送流体为多相流体时，最后的泵级执行功中的大部分所引起的过热和卡住的问题。多级泵可设计得更像压缩机，其级的扫过体积逐渐减少。这种多级泵将针对特定的气体-液体比来修整其级。为了说明这一点，考虑在100℃下产生流体且具有以下成分的油井：油：2000bbls/天(318m3/天)水：2000bbls/天(318m3/天)气体：1000bbls/天(159m3/天)。考虑四级泵组件，其具有以下压力要求：进口压力：1000psig(6.89MPa)排出口压力：3000psig(20.7MPa)。为了在泵组件的四个级之间分摊功，各个级将必须对流体加压500psig(3.45MPa)(忽略液压马力的流体收缩作用)。为此，多级泵将必须具有扫过体积为下者的级：级1总进口体积：5000bbls/天(795m3/天)假设通过泵有可忽略的温升，液体是不可压缩的，并且气体相当于理想气体。因此，对于气体分数：进口压力=1000psig(6.89MPa)=1014.7psia(7.00MPa绝对压力)进入气体体积=1000bbls/天(159m3/天)排出口压力=1500psig(10.3MPa)=1514.7psia(10.4MPa绝对压力)，排出气体体积=1014.7×1000/1514.7=669.9bbls/天(107m3/天)总排出体积=4669.9bbls/天(742m3/天)(即，液体加排出气体)级2总进口体积=4669.6bbls/天(742m3/天)进口压力=1500psig(10.3MPa)=1514.7psia(10.4MPa)进入气体体积=669.9bbls/天(107m3/天)排出口压力=2000psig(13.8MPa)=2014.7psia(13.9MPa)排出气体体积=1514.7×669.9/2014.7=503.6bbls/天(80.1m3/天)总排出体积=4503.6bbls/天(716m3/天)级3总进口体积=4503.6bbls/天(716m3/天)进口压力=2000psig(13.8MPa)=2014.7psia(13.9MPa)进入气体体积=503.6bbls/天(80.1m3/天)排出口压力=2500psig(17.2MPa)=2514.7psia(17.3MPa)排出气体体积=2014.7×503.6/2514.7=403.5bbls/天(64.2m3/天)总排出体积=4403.5bbls/天(700m3/天)级4总进口体积=4403.5bbls/天(700m3/天)进口压力=2500psig(17.2MPa)=2514.7psia(17.3MPa)进入气体体积=403.5bbls/天(64.2m3/天)排出口压力=3000psig(20.7MPa)排出气体体积=2514.7×403.5/3014.7=336.6bbls/天(53.5m3/天)总排出体积=4336.6bbls/天(689m3/天)因此，对于这些井流体和泵送条件，完全匹配的泵将需要扫过体积为下者的转子组：第一级：5000.0bbls/天(795m3/天)第二级：4669.6bbls/天(742m3/天)第三级：4503.6bbls/天(716m3/天)第四级：4403.5bbls/天(700m3/天)在该示例中，气体仅构成进入泵进口中的总流体体积的20%，并且压力升高较适中，但理想扫过转子体积差大于第一级与最后的级之间的10%。这突出了气体-液体比可具有的显著影响。但是，关于针对泵级具有减少的扫过体积的多级泵组件，存在重要问题，这是因为如果井流体气体-液体比改变，则泵级快速变得与气体-液体比失配。如果气体的体积增加，则遍及泵的各个级试图抽吸比前面的级可输送的更多的流体。后面的级有效地吸前面的级，并且前面的级因此可贡献较少有效功。这与上面针对恒定体积多级泵所描述的情形相同。另一方面，如果气体的体积减小，则从最初的级排出的流体体积将高于随后的级提取的流体体积。在级之间的流体的压力将快速上升，从而使泵以液压的方式锁定或释放壳体或密封件。当从含有地下烃的地层中泵出流体时，与用来对多相流体加压的多级泵相关联的该问题特别难以解决，这是因为烃液体是挥发性的，其包含处于溶解状态的气体，并且取决于存贮器的压力，该烃液体可进一步包含一定比例的游离气体。实际上，烃存贮器可最初产生作为液体的油，但随本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泵，包括泵入口、泵出口、至少两个带螺纹转子和压力控制阀，所述压力控制阀能够控制流体从所述泵出口再循环到所述泵入口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.20 EP 11250542.51.一种多级泵组件，包括串联布置的至少两个泵，其中，至少第二泵和各个随后的泵包括泵入口、泵出口、至少两个带螺纹转子和压力控制阀，所述压力控制阀能够控制流体从所述泵出口再循环到所述泵入口，且其中，所述压力控制阀适于控制通过其中的流体流的速率，使所述速率与由使用中的泵所泵送的流体的气体-液体比成比例。2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述压力控制阀是适于逐渐和不断地调节该阀的开启程度的控制阀。3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，进一步包括将所述泵出口连接到所述泵入口上的管道，并且再循环流体可在使用中流过所述管道。4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述压力控制阀完全或部分地位于所述管道内，或者在所述管道的一端或另一端附近。5.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，进一步包括在所述泵出口中的凹部，以允许液体而非气体在使用中从所述带螺纹转子位于其中的封罩流到所述管道。6.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述压力控制阀是如下压力控制阀：其响应所述泵出口和所述泵入口之间的绝对压差，使得当所述泵出口和所述泵入口之间的所述绝对压差达到阈值水平时，所述阀容许流体流过其中。7.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述压力控制阀是如下压力控制阀：其响应所述泵出口处的压力与所述泵入口处的压力之间的比，使得当所述泵出口处的压力与所述泵入口处的压力之间的所述比达到阈值时，所述阀容许流体流过其中。8.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述阀包括具有入口面和出口面的活塞，所述入口面的表面积大于所述出口面的表面积，并且所述入口面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ丹尼，
申请(专利权)人：英国石油勘探运作有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB