用于防止井筒泵的结垢的被诱发的气蚀制造技术

井下开采组件包括：井下泵，该井下泵可以在井筒中被定位在井下位置处；和气蚀室，该气蚀室在井筒中位于井下泵的入口的上游。气蚀室可以在由井下泵沿井身上行方向泵送的井筒流体中诱发气蚀以防止在井下泵上结垢。

Cavitation induced by scaling in wellbore pumps

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于防止井筒泵的结垢的被诱发的气蚀优先权申明本申请要求2016年12月14日提出申请的题为“InducedCavitationToPreventScalingOnWellborePumps”的美国申请No.62/434,158和于2017年11月30日提出申请的题为“INDUCEDCAVITATIONTOPREVENTSCALINGONWELLBOREPUMPS”的美国申请No.15/827,733的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
本说明书涉及例如使用诸如井筒泵等辅助装置来开采井筒。
技术介绍
在烃开采中，烃从钻入到地质地层中的井筒被开采。有时，储层的自然压力不能使烃从井筒流出。当发生这种情况时，通常在井筒中安装人工升举设备和系统，例如电潜泵(ESP)。
技术实现思路
本说明书描述了与防止井筒泵上的结垢有关的技术。在第一示例性实施方式中，井下开采组件包括井下泵，该井下泵被配置成在井筒中被定位在井下位置处。该系统包括在井筒中位于井下泵的入口的上游的气蚀室。在可与第一示例性实施方式结合的方面中，气蚀室被配置成在流动通过井下泵的流体中诱发气蚀。流体包括结垢产物，气蚀使结垢产物从流体中沉淀析出。在可与任何其他方面结合的另一方面中，气蚀室附接到井下泵的入口。在可与任何其他方面结合的另一方面中，气蚀室的内表面被配置成防止被沉淀析出的结垢产物堵塞。在可与任何其他方面结合的另一方面中，气蚀室包括化学涂层，该化学涂层被配置成防止被沉淀析出的结垢产物堵塞。在可与任何其他方面结合的另一方面中，气蚀室包括机械清洁器，该机械清洁器被配置成防止被沉淀析出的结垢产物堵塞。在可与任何其他方面结合的另一方面中，气蚀室包括超声波清洁器，该超声波清洁器被配置成防止被沉淀析出的结垢产物堵塞。在可与任何其他方面结合的另一方面中，气蚀室包括旋转气蚀器，该旋转气蚀器被配置成通过在流体内旋转而在流体中诱发气蚀。在可与任何其他方面结合的另一方面中，旋转气蚀器被配置成联接到井下泵的旋转轴。在可与任何其他方面结合的另一方面中，旋转气蚀器被配置成被动地自由转动，其中流体流导致所述自由转动。在可与任何其他方面结合的另一方面中，气蚀室包括超声波换能器，该超声波换能器被配置成通过向流体中发射超声频率而在流体中诱发气蚀。在可与任何其他方面结合的另一方面中，超声波换能器被配置成产生从40kHz至10MHz的频率。在可与任何其他方面结合的另一方面中，超声波换能器具有20KW的最大功率输出。在可与任何其他方面结合的另一方面中，气蚀室包括激光发射器，该激光发射器被配置成通过将激光发射到流体内而在流体中诱发气蚀。在可与任何其他方面结合的另一方面中，激光发射器发射脉冲激光。在可与任何其他方面结合的另一方面中，激光发射器发射连续激光。在可与任何其他方面结合的另一方面中，激光发射器表面包括表面涂层或超声波换能器，该表面涂层或超声波换能器被配置成防止沉淀析出的结垢产物附着到激光发射器表面。在可与任何其他方面结合的另一方面中，气蚀室包括电弧发射器。在可与任何其他方面结合的另一方面中，电弧发射器被配置成在流体的流动路径中产生电弧。在可与任何其他方面结合的另一方面中，电弧发射器具有9000V的最大额定电压。在可与任何其他方面结合的另一方面中，电弧发射器被配置成产生脉冲电弧。在可与任何其他方面结合的另一方面中，电弧发射器被配置成产生连续电弧。在可与任何其他方面结合的另一方面中，该系统包括被配置成向气蚀室提供电力的电力供给系统。在可与任何其他方面结合的另一方面中，电力供给系统被配置成为井下泵提供电力。在第二示例性实施方式中，井流体被容纳在位于井下泵的井下泵入口上游的气蚀室中。井流体包括结垢产物。在气蚀室内的井流体内诱发气蚀以在气蚀室内沉淀析出结垢产物。在可与第二示例性实施方式结合的方面中，气蚀室被定位在井流体的流动路径内。在可与任何其他方面结合的另一方面中，沉淀析出的结垢产物被摄取到井下泵入口中。在可与任何其他方面结合的另一方面中，气蚀室包括旋转气蚀器。为了在流体内诱发气蚀，旋转气蚀器在气蚀室内转动。在可与任何其他方面结合的另一方面中，旋转气蚀器联接到井下泵的井下泵轴。井下泵轴旋转以使旋转气蚀器旋转。在可与任何其他方面结合的另一方面中，井筒流体流使旋转气蚀器旋转。在可与任何其他方面结合的另一方面中，超声波换能器被配置成在流体中诱发气蚀。在可与任何其他方面结合的另一方面中，超声波换能器被配置成产生具有40KHz-10MHz频率的声波。在可与任何其他方面结合的另一方面中，超声波换能器具有20KW的最大额定功率。在可与任何其他方面结合的另一方面中，激光发射器被配置成通过利用激光发射器产生激光束来在流体内诱发气蚀。在可与任何其他方面结合的另一方面中，激光束是脉冲激光。在可与任何其他方面结合的另一方面中，电弧被配置成在流体内诱发气蚀。在可与任何其他方面结合的另一方面中，电弧具有9000V的最大电压。在第三示例性实施方式中，井筒开采系统包括被配置成位于井筒内的电潜泵。该系统包括气蚀室，该气蚀室被配置成被定位在电潜泵的入口的上游的井筒流动路径内。气蚀室被配置成在流体中诱发气蚀并在泵的上游沉淀析出结垢产物。在附图和以下具体实施方式中阐述了本说明书中所述的主题的一个或多个实施方式的细节。本主题的其他特征、方面和优点将从具体实施方式、说明书附图和权利要求书变得显而易见。附图说明图1示出了示例性井下开采组件的示意图；图2示出了具有旋转气蚀器的示例性气蚀室的示意图；图3示出了具有换能器的示例性气蚀室的示意图；图4示出了具有电极的示例性气蚀室的示意图；图5A和5B示出了具有激光发射器的示例性气蚀室的示意图；以及图6示出了用于在井下泵入口的上游造成井下气蚀的示例性方法的流程图。各附图中相同的附图标记和名称表示相同的元件。具体实施方式存在与烃开采相关联的井下积垢的挑战。结垢问题是三阶段处理的结果：成核、沉淀析出和附着到设备。当结垢离子的浓度超过开采流体中的矿物垢的溶解度极限时，可能发生成核。成核是由几个带相反电荷的结垢离子对组成的子颗粒或离子簇的生成物。这些簇形成于在大体积流体中或形成于诸如沙粒、粘土、金属表面或其他结垢晶体的基底上。一旦形成，则随着更多离子或更多离子簇变得附着到生长的晶体表面，簇可以沿着明确定义的晶面生长。一旦晶体足够大，则晶体就不能保持悬浮状态并且将从流体中脱落。从流体中掉出的晶体与在金属表面上形成和生长的晶体结合，可以导致积垢。垢增长可以继续，从而逐渐从溶液中去除结垢离子，直到结垢离子的浓度降至饱和以下。通常在开采流体中与烃一起被开采出的采出液含有作为溶解离子的溶解的矿物质。操作条件(例如，压力、温度、pH值、流动搅拌或流动限制)的变化可能会影响溶解固体的溶解度。操作压力可能会影响碳酸钙矿物的溶解度，该碳酸钙矿物可以使垢形成为鳞片、霰石和球霰石-具有相同化学成分(CaCO3)的不同晶体结构，特别是在开采流体中存在CO2和H2S的情况下。随着压力下降，采出液中的CO2浓度可能由于CO2蒸发或向烃相的迁移而降低。这增加了水的pH值，降低了矿物质的溶解度，并导致有利于碳酸盐垢的形成的热力学平衡变化。大多数矿物质(例如硫酸钙(CaSO4)、硫酸锶(SrSO4)和硫酸钡(BrSO4))的溶解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下开采组件，包括：井下泵，所述井下泵被配置成在井筒中被定位在井下位置处；和气蚀室，所述气蚀室在所述井筒中位于所述井下泵的入口的上游。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.14 US 62/434,158;2017.11.30 US 15/827,7331.一种井下开采组件，包括：井下泵，所述井下泵被配置成在井筒中被定位在井下位置处；和气蚀室，所述气蚀室在所述井筒中位于所述井下泵的入口的上游。2.根据权利要求1所述的井下开采组件，其中，所述气蚀室被配置成在流动通过所述井下泵的流体中诱发气蚀，所述流体包括结垢产物，所述气蚀使所述结垢产物从所述流体中沉淀析出。3.根据权利要求1所述的井下开采组件，其中，所述气蚀室附接到所述井下泵的入口。4.根据权利要求1所述的井下开采组件，其中，所述气蚀室的内表面被配置成防止被沉淀析出的所述结垢产物堵塞。5.根据权利要求1所述的井下开采组件，其中，所述气蚀室包括化学涂层，所述化学涂层被配置成防止被沉淀析出的所述结垢产物堵塞。6.根据权利要求1所述的井下开采组件，其中，所述气蚀室包括机械清洁器，所述机械清洁器被配置成防止被沉淀析出的所述结垢产物堵塞。7.根据权利要求1所述的井下开采组件，其中，所述气蚀室包括超声波清洁器，所述超声波清洁器被配置成防止被沉淀析出的所述结垢产物堵塞。8.根据权利要求1所述的井下开采组件，其中，所述气蚀室包括旋转气蚀器，所述旋转气蚀器被配置成通过在流体内旋转而在所述流体中诱发气蚀。9.根据权利要求8所述的井下开采组件，其中，所述旋转气蚀器被配置为联接到所述井下泵的旋转轴。10.根据权利要求8所述的井下开采组件，其中，所述旋转气蚀器被配置成被动地自由转动，其中所述流体流引起所述自由转动。11.根据权利要求1所述的井下开采组件，其中，所述气蚀室包括超声波换能器，所述超声波换能器被配置成通过将超声频率发射到流体中而在所述流体中诱发气蚀。12.根据权利要求11所述的井下开采组件，其中，所述超声波换能器被配置为产生从40kHz至10MHz的频率。13.根据权利要求11所述的井下开采组件，其中，所述超声波换能器具有20KW的最大功率输出。14.根据权利要求1所述的井下开采组件，其中，所述气蚀室包括激光发射器，所述激光发射器被配置成通过将激光发射到流体中而在所述流体中诱发气蚀。15.根据权利要求14所述的井下开采组件，其中，所述激光发射器发射脉冲激光。16.根据权利要求14所述的井下开采组件，其中，所述激光发射器发射连续激光。17.根据权利要求14所述的井下开采组件，其中，激光发射器表面包括表面涂层或超声波换能器，所述表面涂层或所述超声波换能器被配置成防止沉淀析出的所述结垢产物附着到所述激光发射器表面。18.根据权利要求1所述的井下开采组件，其中，所述气蚀室包括电弧发射器。19.根据权利要求18所述的井下开采组件，其中，所述电弧发射器被配置成在所述流体的流动路径中产生电弧。20.根据权利要求18所述的井下开采组件，其中，所述电弧发射器具有9000V的最大额定电压。21.根据权利要求18所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖瑾江，
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