[发明专利]用于为气井排水的线缆悬置的紧凑型泵送系统

说明书

技术领域

本发明的实施方式总体上涉及一种用于为气井排水的线缆悬置的紧凑型泵送系统。

背景技术

随着天然气井成熟，由于在储层上产生背压的环形管中积累有水，因此很多天然气井都会经历产量的降低。天然气工业已使用不同的技术来缓解该问题，然而，大多数技术都不能解决经济上的困难，因为这些技术都需要例如将管状柱抽出的干预方式。

发明内容

本发明的实施方式总体上涉及用于为气井排水的线缆悬置的紧凑型泵送系统。在一个实施方式中，从储层中取出水的方法包括利用线缆将泵送系统配置到井孔中的靠近储层的位置。泵送系统包括多段式马达、隔离装置和泵。方法还包括将来自表面的电力信号经由线缆供给到马达，并且相继地使马达的各个段运行以模拟多相马达，从而驱动泵并使管状柱中的液面降低到靠近储层的水平面。

在另一实施方式中，泵送系统包括能够操作成使驱动轴旋转的可潜水多段式电动马达。每个段递增地定向成使得该段能够操作成模拟多相马达。泵送系统还包括旋转地连接到驱动轴的泵；能够操作成接合管状柱的隔离装置，从而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到管状柱上；以及线缆，线缆具有两个或少于两个的导体以及足以支承马达、泵和隔离装置的强度，并且线缆与马达电气连接。

在另一实施方式中，马达包括两个段或更多段，每个段包括可潜水管状壳体和设置在壳体内的定子芯。定子芯具有一个或多个叶片并且每个叶片具有围绕该叶片缠绕的绕组。马达还包括设置在壳体内的转子，该转子包括轴和转子芯，转子芯具有两个或多个叶片。每个段递增地定向成使得该段能够操作成模拟多相马达。

附图说明

为了更加详细地理解本发明的上述特征的方式，将参照实施方式对在上文中作了简要概述的本发明做出更具体的描述，其中一些实施方式在附图中示出。然而，要指出的是，附图仅示出了本发明的典型实施方式，因此不应视为是对其范围的限制，因为本发明可以容许其他同样有效的实施方式。

图1A示出了根据本发明的一个实施方式的配置在井孔中的诸如电动可潜水泵送系统之类的泵送系统。图1B示出了根据本发明的另一实施方式的配置在井孔中的电动可潜水泵送系统。

图2A是电力线缆的分层视图。图2B是电力线缆的端视图。

图3A是马达的去掉了壳体的外部视图。图3B是图3A的部分放大图。图3C是多段式马达50模拟多相马达的运行的示意图。图3D是定子的横截面视图。图3E是转子的横截面视图。

图4A是泵的泵级的横截面视图。图4B是泵的泵级的心轴的外部视图。

具体实施方式

图1A示出了根据本发明的一个实施方式的配置在井孔5中的泵送系统，例如电动可潜水泵送系统（ESP）1。井孔5从地表面20或海底（未示出）钻到含烃（即，天然气100g）储层25中。套管柱10c伸入井孔5中并且用水泥（未示出）嵌在其中。套管柱10c已被穿孔30以提供储层25与套管柱10的孔之间的流体连通。井口15安装在套管柱10c的端部上。出口管线35从井口15延伸到例如分离器的生产设备（未示出）。生产管状柱10t伸入井孔5中并且自井口15悬置。设置有生产封隔器85，以将管状柱10t与套管柱10c之间的环形空间与储层25隔离。储层25可以自发生产，直到气体100g的压力不再足以将液体——例如水100w——输送到表面。水100w的水平面开始在生产管10t中逐渐升高，从而将液体静压施加在储层25上并减少气体100g从储层25中流出。

图1B示出了根据本发明的另一实施方式的配置在井孔5中的泵送系统ESP1。在该实施方式中，代替安装生产管，使用套管柱10c来从储层25中产生流体。在该方案中，隔离装置70可以设置为靠在套管柱10c上并且泵65可以经由套管柱10c的孔将水100w排放到表面20。

ESP1可以包括表面控制器45、电动马达50、电力转换模块（PCM）55、密封段60、泵65、隔离装置70、线缆头75和电力线缆80。各个井下部件50-75的壳体可以例如利用法兰连接或螺纹连接而纵向地并且旋转地进行连接。井下部件的壳体可以由耐腐蚀金属或合金制成，例如镀锌钢、不锈钢或者镍基合金。由于井下部件50-75可以配置在生产管10t内，因此部件50-80可以是紧凑的，例如具有小于或等于2英寸或7/4英寸（取决于生产管10t的内径）的最大外径。