利用超声波进行固体堆积物去除的电动潜油泵制造技术

一种用于为井筒流体提供人工举升且具有固体堆积物去除能力的系统，包括：泵(18)，其浸没在井筒流体中且与在井筒内延伸的管状构件(20)流体连通。泵被定向为选择性地增加从井筒朝向地表行进的井筒流体的压力。电机(22)位于井筒内，用于为泵(18)提供动力。密封组件具有连接到电机的第一侧和连接到泵的第二侧，其中泵、电机和密封组件一起形成潜油泵管柱。超声波装置(40，42)连接到潜油泵管柱且能用于产生压力波。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用超声波进行固体堆积物去除的电动潜油泵专利技术人：J·肖拉斐尔·阿道弗·拉斯特拉兰德尔·谢普勒
本公开涉及油气开发作业中使用的电动潜油泵，并且更具体地涉及具有超声波清洁能力的电动潜油泵。
技术介绍
在油气开发中，常见的做法是使用电动潜油泵浦系统(ESP)作为人工举升的主要形式。ESP操作面临的挑战是在ESP管柱(string)上(包括在电机外壳、泵进口、诸如叶轮和扩散器等的泵级以及泵排出口上)的固体沉淀和沉积。固体组合物可能包括诸如CaCO3、CaSO4、SrSO4和CaMg(CO3)2等的一种或更多种水垢，以及锈蚀产物。固体的沉积可能会造成由电机高温和过载引起的ESP跳闸增加。由于泵中堆积的水垢和锈蚀物迫使电机更加努力地工作并超过其设计额定值，可能会发生电机电短路。此外，因为需要足够流量的采出流体经过电机以进行冷却，所以泵流路的固体堵塞以及围绕电机外部堆积的固体导致电机内部热量快速上升、绝缘击穿以及电短路。由于轴的转动受到堆积在轴与径向轴承之间的固体的限制，所以一些ESP井在关闭之后无法重启，因此需要油井维修来换掉ESP。为了增加ESP的可靠性和运行寿命，通常使用连续的化学剂注入来处理CaCo3垢，但是用这种系统改造现有的ESP井需要高的资金支出以及运营费用上的增加，再加上引入了对于无人平台的新的安全性担忧。
技术实现思路
本文所公开的系统和方法描述了一种电动潜油泵系统，其与相关联的超声波组件一起被输送到井下，以防止、去除或至少减少在潜油泵管柱中(包括在泵进口、泵级和泵排出口中以及在电机的外部和诸如Y形工具等的可选流路中)的固体堆积物。超声波组件可以延长ESP的运行寿命并增加烃产量。在本公开的实施例中，一种用于为井筒流体提供人工举升且具有固体堆积物去除能力的系统包括：泵，其浸没在井筒流体中且与在井筒内延伸的管状构件流体连通。泵被定向为选择性地增加从井筒朝向地表行进的井筒流体的压力。电机位于井筒内，用于为泵提供动力。密封组件具有连接到电机的第一侧和连接到泵的第二侧，其中泵、电机和密封组件一起形成潜油泵管柱。超声波装置连接到潜油泵管柱且能用于产生压力波。在可选实施例中，超声波装置包括超声波发生器和超声波换能器。超声波换能器可以被固定到潜油泵管柱的外径处或者可以位于潜油泵管柱的内部空间内。超声波发生器和超声波换能器可以是超声波装置的一部分，超声波装置与潜油泵管柱串联连接。Y形工具可以连接到潜油泵管柱，并且超声波换能器可以与潜油泵管柱一起集成在Y形工具上。在其它可选实施例中，电力电缆可以从地表延伸、连接到潜油泵管柱并且与超声波装置电连接。电力电缆也可以与电机电连接。作为可选方案，系统可以包括连接到超声波装置的发电机，发电机从如下源产生超声波装置的电力供应：所述源选自井筒内的热量、井筒内的压力以及井筒内的振动所构成的组。在本公开的可选实施例中，一种用于为井筒流体提供人工举升且具有固体堆积物去除能力的系统包括：潜油泵管柱，其被定向为选择性地增加从井筒穿过在井筒内延伸的管状构件朝向地表行进的井筒流体的压力。潜油泵管柱包括：泵，其浸没在井筒内的井筒流体中；电机，其机械连接到泵；和密封组件，其位于泵与电机之间。超声波发生器连接到潜油泵管柱。超声波换能器连接到超声波发生器。超声波换能器能用于在系统内生成压力波，从而利用超声空化选择性地轰击潜油泵管柱。在可选实施例中，超声波换能器可以以20kHz至400kHz的频率操作。超声波换能器可以包括沿着潜油泵管柱间隔开的各换能器的网络。超声波换能器可以被定向为将压力波引向如下部分：所述部分选自所述泵的进口、所述泵的级、所述泵的排出口、所述电机的外部、Y形工具或其组合所构成的组。控制系统可以与超声波发生器通信并且使超声波发生器在操作状态与非操作状态之间选择性地切换。在本公开的又一可选实施例中，一种用于为井筒流体提供人工举升且提供固体堆积物去除的方法包括：提供泵、电机和密封组件，电机为泵提供动力，并且密封组件具有连接到电机的第一侧和连接到泵的第二侧，其中，泵、电机和密封组件一起形成潜油泵管柱。将超声波发生器和超声波换能器连接到潜油泵管柱。将泵浸没在井筒流体中，以增加从井筒穿过在井筒内延伸的管状构件朝向地表行进的井筒流体的压力。利用超声波发生器生成电脉冲，并将电脉冲提供给超声波换能器。利用超声波换能器将压力波在井筒流体内引向潜油泵管柱。在可选实施例中，将超声波换能器连接到潜油泵管柱的步骤可以包括将超声波换能器固定到潜油泵管柱的外径处，或者将超声波换能器固定到潜油泵管柱的内部空间。作为可选方案，将超声波发生器和超声波换能器连接到潜油泵管柱的步骤可以包括将超声波装置与潜油泵管柱串联连接。利用超声波换能器将压力波在井筒流体内引向潜油泵管柱的步骤可以包括将压力波引向如下部分：所述部分选自泵的进口、泵的级、泵的排出口、电机的外部、Y形工具或其组合所构成的组。可以利用发电机产生超声波发生器的电力供应，发电机从如下源产生电力：所述源选自井筒内的热量、井筒内的压力以及井筒内的振动所构成的组。作为可选方案，可以利用电力电缆为超声波发生器提供电力，电力电缆从地表延伸、连接到潜油泵管柱并且与超声波发生器电连接。附图说明为了可以详细地理解获得本公开的上述特征、方面和优点以及将变得明显的其它方面的方式，可以参考在形成本说明书的一部分的附图中示出的本公开的实施例对上面简要概括的本公开的更具体的描述。然而，需要注意的是，附图仅示出了本公开的优选实施例，并且因此不应被视为限制本公开的范围，因为本公开可以允许其它等效实施例。图1是根据本公开实施例的具有模块化超声波组件的电动潜油泵系统的示意性正视图。图2是根据本公开实施例的具有集成化超声波组件的电动潜油泵系统的示意性正视图。图3是根据本公开实施例的具有Y形工具与超声波组件的电动潜油泵系统的示意性正视图。具体实施方式现在将参考示出本公开的实施例的附图更全面地描述本公开的实施例。然而，本公开的系统和方法可以以许多不同的形式来体现，并且不应该被解释为限于在本公开中阐述的所示实施例。而是，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。相似的数字始终指代相似的元件，并且如果使用了撇号标记，则其表示备选实施例或位置中的类似元件。在以下讨论中，阐述了很多具体细节来提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。另外，对于绝大部分来说，关于井钻、储层测试、完井等的细节已被省略，因为这样的细节对于获得对本公开的完整理解而言并不认为是必需的，并且被认为是在相关领域的技术人员的技能之内。参见图1，井10可以具有延伸到地表14的井筒12。井10可以是海上井或陆基井，并且可以用于从地下油气储层中采出烃。可以将潜油泵管柱16置于井筒12内。如本文所讨论的，潜油泵管柱16可以为井筒流体提供人工举升并且具有固体堆积物去除能力。潜油泵管柱16可以是电动潜油泵组件并且可以包括泵18。泵18例如可以是旋转泵，诸如离心泵。泵18可选地可以是具有在弹性定子内旋转的螺旋转子的螺杆泵，或者是用于与电动潜油泵组件一起使用的本领域已知的其它类型的泵。在图1的实例中，使用一个泵18，并且在图2的实例中，使用两个泵1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于为井筒流体提供人工举升且具有固体堆积物去除能力的系统，所述系统包括：泵，其浸没在所述井筒流体中且与在井筒内延伸的管状构件流体连通，所述泵被定向为选择性地增加从所述井筒朝向地表行进的所述井筒流体的压力；电机，其位于所述井筒内，用于为所述泵提供动力；密封组件，其具有连接到所述电机的第一侧和连接到所述泵的第二侧，其中所述泵、所述电机和所述密封组件一起形成潜油泵管柱；以及超声波装置，其连接到所述潜油泵管柱且能用于产生压力波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.22 US 15/004,3041.一种用于为井筒流体提供人工举升且具有固体堆积物去除能力的系统，所述系统包括：泵，其浸没在所述井筒流体中且与在井筒内延伸的管状构件流体连通，所述泵被定向为选择性地增加从所述井筒朝向地表行进的所述井筒流体的压力；电机，其位于所述井筒内，用于为所述泵提供动力；密封组件，其具有连接到所述电机的第一侧和连接到所述泵的第二侧，其中所述泵、所述电机和所述密封组件一起形成潜油泵管柱；以及超声波装置，其连接到所述潜油泵管柱且能用于产生压力波。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述超声波装置包括超声波发生器和超声波换能器。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述超声波换能器位于以下位置之一处：在所述潜油泵管柱的内部空间内；以及被固定到所述潜油泵管柱的外径处。4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述超声波装置与所述潜油泵管柱串联连接。5.根据权利要求1或2所述的系统，进一步包括连接到所述潜油泵管柱的Y形工具，并且其中所述超声波换能器与所述潜油泵管柱一起集成在所述Y形工具上。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，进一步包括电力电缆，所述电力电缆从所述地表延伸、连接到所述潜油泵管柱并且与所述超声波装置电连接。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述电力电缆与所述电机电连接。8.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，进一步包括连接到所述超声波装置的发电机，所述发电机从如下源产生所述超声波装置的电力供应：所述源选自所述井筒内的热量、所述井筒内的压力以及所述井筒内的振动所构成的组。9.一种用于为井筒流体提供人工举升且具有固体堆积物去除能力的系统，所述系统包括：潜油泵管柱，其被定向为选择性地增加从井筒穿过在所述井筒内延伸的管状构件朝向地表行进的所述井筒流体的压力，所述潜油泵管柱包括：泵，其浸没在所述井筒内的所述井筒流体中；电机，其机械连接到所述泵；以及密封组件，其位于所述泵与所述电机之间；超声波发生器，其连接到所述潜油泵管柱；超声波换能器，其连接到所述超声波发生器；并且其中，所述超声波换能器能用于在所述系统内生成压力波，从而利用超声空化选择性地轰击所述潜油泵管柱。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述超声波换能器以20kHz至400kHz的频率操作。11.根据权利要求9或10所述的系统，其中，所述超声波...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·肖，拉斐尔·阿道弗·拉斯特拉，兰德尔·谢普勒，
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