[发明专利]井的提升系统

说明书

一般，流体的开采，诸如石油都是从地下予钻的或天然形成的油孔内通过在地下流体贮存层所维持的压力下提升出，也可以通过天然或人工地在地下流体贮存层附近注入流体，例如水来提升。另外一办法是通过把泵放入井孔的排液管的下端来回收流体。如果流体贮层内不能形成自然产生的压力，那么只有通过注入例如水来提高这地区压力，但所加压力分散在整个地下，故不能有效地把流体引出井孔，因此系统效率低下。把泵放入井孔下方也是低效的，因为泵必须传送流体中以固体颗粒形式的脏物，而此种固体颗粒会磨损泵，最坏情况甚至会堵塞泵。而所采的流体通常会存在二相包括以不定比例分配的气态和液态产品，而泵很难对付这类混合物。机械泵又往往搅拌液态油并与存在其内的水形成乳化液，这要花很长时间才能把油和水重新分开。井下泵价格昂贵并且由于泵的运动部件难于用手伸到，故维修费用也高。

根据本发明，从钻孔提升地下流体或物资的方法包含有把水压入在钻孔中的第一导管与所开采的物资接触，从而该物资就被水带走并通过在钻孔的第二导管向上送到一分离器，在分离器内水和所采物资至少部分分离。

借助上述方法，所采流体就能很容易从井下回收，特别像油和天然气。往往会从水中浮起，而所带的水易于从油和气中分开。所采流体中的气泡毫无困难地留在其内。油和水的乳化就最小，这样油、气和水在地面上就能用短的停留时间比较简单地进行初步分离，例如一沉淀槽或回旋分离系统，虽然此法并未像井下泵传送所采流体那样有效，但避免了使用井下泵所产生的上述问题故交替使用认为是有利的。

水可来自水源，也就是可以是除去空气的水从而避免空气溶于水的问题，据信在一典型情况下，借助一提供约2500磅/英寸²压力的离心泵就能把足够的水压入钻孔下。

水从油和天然气中完全分离是不必要的，因为至少部分分离的水可安置成通过一封闭回路并再压入第一导管而下，这也就把空气溶于水的问题缩得最小。

虽然此方法对于从油井中回收所开采的流体是特别有价值的，据信还有其他应用，诸如从开掘钻孔的钻管的底部回收像钻屑这样的物资，此物资最好用位于钻孔下的流化装置把它带走，第一和第二导管分别来回把此物资导入流化装置中和从中导出。流化装置是由连到第一导管的供给管和连到第二导管的排出管组成且排出管位于供给管内，排出管的未端一直延伸出供给管的端头。该流化装置工作时，通过供给管喷出的水就驱动所采的物资，因此该物资就 被驱动并通过排出管从中心处上升，由流体带动流出地面。如果水在离开供给管时以旋转状安排，那么就会增强流态化效应。例如由于第一导管以切向引入供给管或借助在供给管内的螺旋叶片，按此原理工作的流化装置在我们的美国专利US-A-4978251中已公开。

本发明还包括一从地下钻孔中提升物资的系统，该系统有一安置在钻孔下的流化装置，包括在一端头有一出口并连到第一导管的供给管，第一导管从一泵伸下并穿过钻孔，在压力作用下供应流体到供给管以及一排出管位于供给管之内且其一端有一位于流体供给管出口之外的入口，此排出管也穿过钻孔向上伸出地面连到一分离器，该分离器至少部分分离流体和所采物资。

按照本发明所建造的油井和相关设备的实例将在附图中加以详细图示说明。

附图中：

图1是一表示基本部件的方块图;

图2是一通过一流化装置的纵向剖视图。

如图1所示，在地面4钻下一井3并可有一井壳5，所开采的流体6采自井底，在适合的管道安置中要伸向井底，一供给管7和一排出管8都在井底互相连接到流化装置A。图2所示的剖面图中，流化装置有一柱形壳体9，管8的下端穿过壳体9而延伸。管7导入一围绕壳体9顶部的歧管10，该歧管有一进入管8和壳体9之间的环形空间的切向入口11而该环形空间就形成一供给管SD。管8的下端形成一排出管DD并以张开部分12收尾。或者代替切向入口11，可以在管8和壳体9之间的环形空间内设置附加的叶片，为了使通过供给管排出的水旋转。

在使用中，用位于装置A下方的密封垫13来隔开空间，在泥浆管，钻井平台或地面上的泵P₁把排除空气的水从一贮存容器G压入位于井下的管7且通过供给管SD去驱动或带动所采的流体6，随后，该所采流体6向上流过排出管DD和管8被带到一沉淀室B。在沉淀室内，油、气和水以及任何固体杂质会分成各自的层面。一装置C把井内带有大量水分的流体中分出水分，再转到一装置E，在E装置内少量油从水中除去，油可通过一阀门V₁来清除废料或通过一泵P₂经管路14再循环到贮存容器G之前先进入一装置F，这样流体就能脱气和脱油。装置C也允许气体从流体中分出以及把固体沉淀排出，从第一阶段C再转到第二阶段D。如果需要取得出口质量的原油还要进一步处理所述流体，在任一装置内都可注入化学药品以增强系统的效率。