[发明专利]用于防喷管部署的紧凑型电缆悬置泵系统

说明书

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及一种用于防喷管部署的紧凑型电缆悬置泵系统。

背景技术

在石油工业中，使用电动潜水泵(ESP)来开采高流量井已经有几十年的历史。这些泵的材料和设计增强了系统在不需要干预的情形下使用更长时期的能力。这些系统通常部署在采油管柱上，其中电力电缆通过诸如金属带或金属的电缆保护件之类的机械装置紧固至采油管。更换设备而进行的油井干预需要操作人员拉动采油管柱和电力电缆，并需要油井维修钻井装置和安全地卷绕电缆的专用卷绕机。行业内已经尝试寻找对这种部署方法的可行替代方法，特别是在成本显著增加的海上位置和偏远位置。存在电缆插入到螺旋形管中的受限制的部署，其中利用螺旋形管来支撑设备和电缆的重量，尽管此系统被认为是相对于接头连接式采油管的改进，但是螺旋形管单元的成本、可靠性和可用性抑制了其在更广范围内的使用。

当前的对潜水泵部署和收回的干预方法需要通过将重液(又称作压井液)注射到井孔中以抵消流动压力的油井控制，因此减低了井控制的失败几率。部署在高流量井中的一般的电动潜水泵系统需要较高的马力以驱动泵，这致使在总长度方面，系统长度超过200英尺。这些系统的长度使得所述单元不能够通过高压防喷管收回以进行陆地和海上安装，这是由于这种防喷管会超出油井维修钻井装置的桅杆高度。

发明内容

本发明的实施方式总体上涉及一种用于防喷管部署的紧凑型电缆悬置泵系统。在一种实施方式中，一种将泵系统安装到活跃井孔中或从活跃井孔收回泵系统的方法包括将防喷管连接至活跃井孔的采油树、以及使用防喷管将泵系统的一个或多个井下部件从井孔中升起或将泵系统的一个或多个井下部件下降至井孔中。

在另一实施方式中，一种从活跃井孔中收回泵系统的方法包括：使防喷管的上部密封件与部署电缆接合；将防喷管连接至活跃井孔的采油树；使用部署电缆将送入工具部署到树中；使送入工具与泵系统的悬置器接合；将送入工具和泵悬置器升起至防喷管中；使防喷管的下部密封件与泵系统的泵电缆接合；使上部密封件与部署电缆分离；将送入工具和泵悬置器升起至防喷管之外；使上部密封件与泵电缆接合；使下部密封件与泵电缆分离；将泵系统的井下部件升起到防喷管中；关闭防喷管的阀；使上部密封件与泵电缆分离；以及将井下部件升起至防喷管之外。

在另一实施方式中，一种改装采油树以与泵系统相适应的方法包括：将水下隔水管连接至井孔的采油树；通过隔水管从树收回第一采油管悬置器；用第二管悬置器更换第一管悬置器，第二管悬置器具有沿第二管悬置器的内表面设置的电气接口；以及将电动潜水泵组件(ESP)安装到树和井孔中。ESP的泵悬置器与电气接口接合。该方法还包括通过经由电气接口将电力从树供应到泵系统的泵电缆来操作ESP。

在另一实施方式中，一种泵系统包括：高速电动潜水马达，所述高速电动潜水马达能够操作成使驱动轴旋转；高速泵，所述高速泵旋转地连接至驱动轴并且包括具有一个或多个螺旋叶片的转子；隔离装置，所述隔离装置能够操作成膨胀以与采油管柱接合，由此将泵的入口与泵的出口流体隔离并且将马达和泵旋转地连接至套管柱；电缆，所述电缆具有两个或少于两个导体并且具有足以支撑马达、泵、隔离装置和电源转换模块(PCM)的强度；以及所述PCM，所述PCM操作成从电缆接收DC电源信号并将第二电源信号供应到马达。

在另一实施方式中，潜水泵具有一个或多个泵级。每个泵级包括管状外壳以及设置在外壳中的心轴。心轴包括能够相对于所述外壳旋转的转子。所述转子具有叶轮部、轴部、以及沿所述叶轮部延伸的一个或多个螺旋叶片。心轴还包括扩散器。扩散器连接至所述外壳，扩散器使轴部延伸穿过扩散器，并且扩散器具有能够操作成消除通过叶轮部泵送的流体的漩涡的一个或多个叶片。每个泵级还包括流体通道。流体通道形成在外壳与心轴之间并且具有喷嘴段、喉段、以及扩散器段。

在另一实施方式中，一种水下采油树包括：头部，所述头部具有穿过头部的孔以及穿过头部的壁形成的采油通道；井口连接器；以及采油管悬置器，所述采油管悬置器定位在头部内并紧固到头部。采油管悬置器具有提供头部与管悬置器之间的电气连接的外部电气接口、用于提供与电动潜水泵组件的泵悬置器的电气连接的内部电气接口、在接口之间延伸的一个或多个引线、穿过采油管悬置器的孔、以及穿过采油管悬置器的壁形成的采油通道。管悬置器被定位成使得管悬置器的采油通道与头部的采油通道对齐。

附图说明