專(zhuān)利名稱(chēng)：用于一種直接驅(qū)動(dòng)泵的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于一種直接驅(qū)動(dòng)泵的一種系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法被用于移動(dòng)多種液體和/或似液體。本發(fā)明還涉及用于安裝一個(gè)直接驅(qū)動(dòng)泵的一種系統(tǒng)和方法，該直接驅(qū)動(dòng)泵是例如用于從深井中對(duì)高體積進(jìn)行提升。背景當(dāng)前用于深井泵送的系統(tǒng)涉及電動(dòng)水下泵(“ESP”)或齒輪離心泵(“GSP”)。這樣的泵是目前用作高速率油井中的人工提升的主要方法，其中一個(gè)多級(jí)離心泵位于井下。例如，在一種ESP系統(tǒng)中，一個(gè)井下電動(dòng)機(jī)對(duì)泵進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)，其電功率通過(guò)從表面延伸至電動(dòng)機(jī)的井下位置的纜線(xiàn)而供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)。例如，在一種GSP系統(tǒng)中，泵是通過(guò)從表面延伸至位于井下的一個(gè)增速傳動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)桿柱(rod string)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。該增速傳動(dòng)系統(tǒng)用于將這種桿柱相對(duì)慢的轉(zhuǎn)動(dòng)增大至一種泵所需要的快得多的轉(zhuǎn)動(dòng)。在這個(gè)實(shí)例中，該桿柱是由在表面處的原動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。在目前的系統(tǒng)中，這種人工提升系統(tǒng)傾向于是有些麻煩的。例如，在目前人工提升系統(tǒng)的安裝中，一個(gè)300至400英尺的人工泵以組件形式被安裝在多個(gè)10英尺的區(qū)段中。同樣，在管路或管道的一個(gè)特定區(qū)段的維修中，在能夠進(jìn)行任何維修之前必須一次移除整個(gè)區(qū)段的泵。圖IA和圖IB示出了示例性的線(xiàn)軸泵。圖IA示出了具有水潤(rùn)滑的軸承的一種線(xiàn)軸泵。在圖IA中，該驅(qū)動(dòng)軸直接在生產(chǎn)管道或柱管中延伸。與圖IB中所示實(shí)例不同，這個(gè)泵不使用油管。替代的是，在圖IA中，驅(qū)動(dòng)軸被多個(gè)水潤(rùn)滑的軸承和附接在柱管上的多個(gè)軸承保持器定位在該柱管的中心。由于在水中使用，此類(lèi)軸承典型地是由橡膠制成。該泵的推力連同該驅(qū)動(dòng)軸本身的重量由位于表面處的止推軸承所支撐。圖IB示出了具有一個(gè)油管和多個(gè)油潤(rùn)滑的軸承的一種線(xiàn)軸泵。在圖IB中，一個(gè)油潤(rùn)滑的驅(qū)動(dòng)軸在該油管、或油充滿(mǎn)的管形殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)軸由固定地附接在油管上的軸承來(lái)支撐，例如青銅軸襯。取決于該驅(qū)動(dòng)軸的預(yù)期轉(zhuǎn)速，這些軸襯在yhr油管上并且沿著該驅(qū)動(dòng)軸間隔開(kāi)例如5英尺至10英尺。在這個(gè)實(shí)例中，這種鋼的泵軸形成了青銅軸襯的軸頸。該泵的推力連同該驅(qū)動(dòng)軸本身的重量由表面處的止推軸承來(lái)支撐。因此，該油管可以通過(guò)沿其長(zhǎng)度均勻間隔開(kāi)的彈性體定心器而被在該柱管內(nèi)定位在中心，如圖IB中所示。
在圖IA和圖IB中，為了適當(dāng)支撐該驅(qū)動(dòng)軸存在一個(gè)要求的軸承間隔。這樣的間隔影響在安裝中使用的管形件的構(gòu)型。例如，在圖IA所示的水潤(rùn)滑的系統(tǒng)中，如果這些驅(qū)動(dòng)軸軸承被要求為每10英尺一個(gè)，則所使用的柱管是成10英尺的區(qū)段。這些軸承保持器在這些柱管連接處固定在該柱管上。例如，在圖IB所示的油潤(rùn)滑的系統(tǒng)中，如果這些驅(qū)動(dòng)軸軸承被要求為每10英尺一個(gè)，則所使用的油管是成10英尺的區(qū)段。這些軸襯在這些殼體連接處固定在該驅(qū)動(dòng)軸殼體上。在這兩個(gè)實(shí)例中，這些泵系統(tǒng)能以類(lèi)似的方式進(jìn)行安裝。例如，如果這種軸承間隔被認(rèn)為是10英尺的話(huà)，則包括該柱管、油管以及驅(qū)動(dòng)軸在內(nèi)的所有組件是成長(zhǎng)度為10英尺的區(qū)段。因此，當(dāng)該泵被下放到井中時(shí)，這些驅(qū)動(dòng)軸、軸承以及柱管或油管的10英尺區(qū)段中的每一個(gè)都必須被安裝在多個(gè)10英尺的區(qū)段中。
因此，就存在需要來(lái)較不麻煩地安裝、拆卸和維修泵系統(tǒng)，用于油和水潤(rùn)滑系統(tǒng)二者。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖IA示出了具有水潤(rùn)滑的軸承的一種線(xiàn)軸泵。圖IB示出了具有油潤(rùn)滑的軸承的一種線(xiàn)軸泵。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的一種直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)示例性實(shí)施方案。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的一種帶有驅(qū)動(dòng)管的驅(qū)動(dòng)桿的一個(gè)示例性實(shí)施方案。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的一種不帶有驅(qū)動(dòng)管的驅(qū)動(dòng)桿的一個(gè)示例性實(shí)施方案。圖5A示出了用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的截面圖。圖5B示出了圖5A中所示用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的俯視圖。圖5C示出了圖5A中所示用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的正視圖。圖6A示出了用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的截面圖。圖6B示出了圖6A中所示用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的俯視圖。圖6C示出了圖6A中所示用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的正視圖。圖7A示出了用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的截面圖。圖7B示出了圖7A中所示用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的俯視圖。圖7C示出了圖7A中所示用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的正視圖。圖8A示出了用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的截面圖。圖SB示出了圖8A中所示用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的俯視圖。圖SC示出了圖8A中所示用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的正視圖。圖9A示出了用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的截面圖。圖9B示出了圖9A中所示用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的俯視圖。
圖9C示出了圖9A中所示用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的直接驅(qū)動(dòng)泵的一個(gè)穩(wěn)定器實(shí)施方案的正視圖。

圖10示出了根據(jù)本發(fā)明所述的一種帶有驅(qū)動(dòng)管的直接驅(qū)動(dòng)泵井底組件的一個(gè)實(shí)
施方案。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明所述的一種不帶有驅(qū)動(dòng)管的直接驅(qū)動(dòng)泵井底組件的一個(gè)實(shí)施方案。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明所述的一種頂部開(kāi)孔的驅(qū)動(dòng)管的一個(gè)實(shí)施方案。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明所述的一種用于安裝直接驅(qū)動(dòng)泵的示例性方法。詳細(xì)說(shuō)明
本發(fā)明的實(shí)施方案提供了一種較容易安裝和維護(hù)的、在油和水泵系統(tǒng)中使用的人工提升泵。更確切地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施方案可以用于油、水或其他流體/準(zhǔn)流體的深井泵送。本發(fā)明的實(shí)施方案提供了一種深井泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)與當(dāng)前的泵系統(tǒng)所允許的相比可以在更大的深度處和/或以更大的轉(zhuǎn)速來(lái)使用。例如，水井傾向于是直徑較大的，例如10英寸至大于16英寸。因此，可用于水井中的農(nóng)業(yè)離心泵要求大直徑的泵轉(zhuǎn)子，這導(dǎo)致了每級(jí)壓力的大大增加。即，每級(jí)壓力與轉(zhuǎn)子直徑的平方、以及轉(zhuǎn)速的平方是成比例的。給定了水井的這種大的直徑以及典型地淺的深度，水井渦輪泵典型地以約1200RPM與1800RPM之間的速度運(yùn)行。相對(duì)而言，油井趨向于使用約5. 5英寸或7英寸的內(nèi)徑為約4. 6英寸至6英寸的生產(chǎn)套管。因此，可獲得的離心泵要求小直徑的泵轉(zhuǎn)子，從而提供了每級(jí)壓力的小的增大。這種每級(jí)壓力的小的增大導(dǎo)致該泵必須以高速(例如約3500RPM)運(yùn)行。即使在這樣高的速度下，由于每級(jí)壓力的這種小的增大以及油井的典型地深的深度，為了將產(chǎn)生的流體帶到表面或其他希望的位置可能要求多達(dá)250或更多的級(jí)。如果此類(lèi)用于油生產(chǎn)的泵在農(nóng)用泵的典型速度(例如用于水井)下運(yùn)行，則為了將產(chǎn)生的流體帶到表面或其他希望的位置可能要求約1000級(jí)或更多，這將高不可及地昂貴并且在該系統(tǒng)上將有很大磨損。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，農(nóng)用泵和油泵系統(tǒng)的此類(lèi)限制因素和費(fèi)用得以減輕或減少。本發(fā)明的實(shí)施方案提供了一種泵的安裝，其中與目前的泵系統(tǒng)所允許的相比可以安裝更大段的泵。例如，在農(nóng)用泵和油泵中，通過(guò)固定在管式驅(qū)動(dòng)軸殼體(即油管)或柱管上的軸承來(lái)穩(wěn)定該驅(qū)動(dòng)軸。使這些區(qū)段中的每個(gè)都是相同長(zhǎng)度的，這樣使得在將泵安裝到井中時(shí)可以將軸承在這些管區(qū)段的聯(lián)接處固定在柱管或油管上。在一種油潤(rùn)滑的軸承系統(tǒng)中，青銅軸襯被附接到這些油管上，其中一個(gè)剛質(zhì)驅(qū)動(dòng)軸形成了軸頸。在一種水潤(rùn)滑的軸承系統(tǒng)中，用軸承保持器將橡膠軸承保持在柱管中心。該驅(qū)動(dòng)軸延伸穿過(guò)該橡膠軸承并且裝有一個(gè)用作軸頸的不銹鋼套管。在農(nóng)用泵(例如水泵)以及油泵系統(tǒng)中，軸承分別固定在柱管或油管上。因此，如以上討論的，此類(lèi)可獲得的系統(tǒng)的安裝要求組裝多個(gè)泵系統(tǒng)區(qū)段(每個(gè)10英尺)。本發(fā)明的實(shí)施方案提供了對(duì)更大泵系統(tǒng)區(qū)段(例如25英尺段、60英尺段以及更多)的安裝。本發(fā)明的實(shí)施方案提供了一種高體積的人工提升系統(tǒng)，即直接驅(qū)動(dòng)泵(“DDP”)，其中通過(guò)一個(gè)從表面延伸至井下泵的桿柱來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)多級(jí)井下離心泵。該桿柱在表面(例如地表高度)處由一個(gè)原動(dòng)機(jī)(例如電動(dòng)機(jī))來(lái)驅(qū)動(dòng)。例如，該電動(dòng)機(jī)能以3500RPM的泵工作速度來(lái)驅(qū)動(dòng)該桿柱。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，這個(gè)速度可以減小或增大，這取決于所需的情況。本發(fā)明的實(shí)施方案提供了靠近地間隔開(kāi)的軸承來(lái)提供該驅(qū)動(dòng)柱(drive string)的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施方案中，這些單獨(dú)的軸承附接在該驅(qū)動(dòng)柱上、并且沒(méi)有固定到生產(chǎn)套管或驅(qū)動(dòng)管上。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種直接驅(qū)動(dòng)泵送系統(tǒng)220的一個(gè)實(shí)施方案。在圖2中，顯示了一個(gè)電動(dòng)機(jī)200通過(guò)多個(gè)油管懸掛器以及至少一個(gè)止推軸承201而連接在該泵的剩余元件上。在一個(gè)實(shí)施方案中，電動(dòng)機(jī)200是一個(gè)以全部泵速度驅(qū)動(dòng)該桿柱的電動(dòng)機(jī)。替代地，電動(dòng)機(jī)200是以例如3500RPM轉(zhuǎn)動(dòng)的直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。替代地，該電動(dòng)機(jī)200具有低的輸出RPM，即，低于3500RPM，但具有增速能力的齒輪驅(qū)動(dòng)。在這個(gè)實(shí)施方案中，由位于泵與連接至泵的流動(dòng)管線(xiàn)203之間的壓力調(diào)整器202來(lái)監(jiān)控該泵系統(tǒng)的壓力。當(dāng)該驅(qū)動(dòng)管與該生產(chǎn)管道之間的壓差超過(guò)一個(gè)預(yù)定的設(shè)定值時(shí)該壓力調(diào)整器202打開(kāi)。一個(gè)井頭204將井套管連接到該泵系統(tǒng)的上部，該泵系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)200和流動(dòng)管線(xiàn)203。在保護(hù)性井套管205內(nèi)部，有一個(gè)生產(chǎn)管道或管路207并且容納了一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿柱206。該泵系統(tǒng)的下部包括一個(gè)接收件和一個(gè)或多個(gè)止推軸承208。在一個(gè)實(shí)施方案中，支撐了這些驅(qū)動(dòng)桿的重量的止推軸承208位于該表面驅(qū)動(dòng)頭(drive head)中。由于高的轉(zhuǎn)速，桿柱206配備有沿著桿柱的整個(gè)長(zhǎng)度靠近地間隔開(kāi)的多個(gè)穩(wěn)定器或軸承以確保穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng)。在此示出了此類(lèi)穩(wěn)定器的一些示例實(shí)施方案。產(chǎn)油層212區(qū)域(即，水或油和其他液體/似液體所在的地方)中的井殼體中的穿孔209允許該液體或似液體進(jìn)入井套管中用于通過(guò)具有一個(gè)泵入口 211的泵210進(jìn)行泵送直至表面或其他希望的位置。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案所述的一種具有驅(qū)動(dòng)管301的驅(qū)動(dòng)桿304的一個(gè)實(shí)施方案。例如，在更大尺寸的生產(chǎn)管道中，驅(qū)動(dòng)桿柱304以及穩(wěn)定器305在被稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)管301的一個(gè)小直徑的管式殼體中轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)管301在生產(chǎn)管道302內(nèi)部延伸。為了穩(wěn)定該驅(qū)動(dòng)管301，驅(qū)動(dòng)管穩(wěn)定器303在生產(chǎn)管道302與驅(qū)動(dòng)管301之間被間隔開(kāi)。在驅(qū)動(dòng)管301本身之內(nèi)，驅(qū)動(dòng)桿柱304由多個(gè)驅(qū)動(dòng)桿穩(wěn)定器305支撐到驅(qū)動(dòng)管301上。圖4示出了一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿柱402被直接包在生產(chǎn)管道401中的一個(gè)實(shí)施方案。在這樣的情況下，驅(qū)動(dòng)桿柱402由多個(gè)驅(qū)動(dòng)桿穩(wěn)定器403支撐到生產(chǎn)管道401上。這樣一個(gè)實(shí)施方案可以在較小直徑的生產(chǎn)管道的情況下使用，其中不足以和/或不需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)管。圖5、圖6和圖7示出了用于根據(jù)本發(fā)明所述的一種不使用驅(qū)動(dòng)管的直接驅(qū)動(dòng)泵實(shí)施方案的軸承組件或穩(wěn)定器的多個(gè)實(shí)施方案。在這些實(shí)施方案中的每一個(gè)實(shí)施方案之中，軸承組件包括附接在一個(gè)桿體上的軸襯，其中一個(gè)軸承安裝在一個(gè)殼體(例如，一種塑料或其他類(lèi)型的殼體)中，該殼體與該生產(chǎn)管道的內(nèi)徑緊密配合。該殼體、因此還有該軸承，仍然相對(duì)于該管道是固定的，其中該桿柱在該軸承中轉(zhuǎn)動(dòng)。圖5示出了一種陶瓷-聚合物合金軸承的示例實(shí)施方案。在圖5A中，一個(gè)聚合物殼體和軸承500位于一個(gè)陶瓷軸襯501附近，該陶瓷軸襯501位于該驅(qū)動(dòng)桿502上。在圖5B中，示出了該聚合物殼體和軸承500圍繞該陶瓷軸襯501。在聚合物殼體500外部可得到一個(gè)生成的流動(dòng)區(qū)域。在圖5C中，示出了該組件的一個(gè)正視圖，其中在生產(chǎn)管道503內(nèi)部，使用了一個(gè)夾持帶504來(lái)保持該環(huán)繞了驅(qū)動(dòng)桿502的一個(gè)部分的這個(gè)殼體500。圖6示出了一種非腐蝕性軸承的示例實(shí)施方案。在圖6A中，一個(gè)聚合物殼體和軸承600位于一個(gè)模制停止件601 (例如一個(gè)模制的塑料停止件)附近，該模制停止件601位于該驅(qū)動(dòng)桿602上。在圖6B中，示出了該聚合物殼體和軸承600圍繞這該驅(qū)動(dòng)桿602。在聚合物殼體600外部可得到一個(gè)生成的流動(dòng)區(qū)域。在圖6C中，示出了該組件的一個(gè)正視圖，其中在生產(chǎn)管道603內(nèi)部，使用了一個(gè)夾持帶604來(lái)保持該環(huán)繞了驅(qū)動(dòng)桿602的一個(gè)部分的這個(gè)殼體600。A圖7示出了一種陶瓷軸承的示例實(shí)施方案。在圖7A中，一個(gè)塑料殼體和軸承700位于一個(gè)陶瓷軸襯701附近，該陶瓷軸襯701位于該驅(qū)動(dòng)桿702上。在圖7B中，示出了該塑料殼體和軸承700圍繞這個(gè)陶瓷軸襯701。在塑料殼體700外部可得到一個(gè)生成的流動(dòng)區(qū)域。在圖7C中，示出了該組件的一個(gè)正視圖，其中在生產(chǎn)管道703內(nèi)部，使用了一個(gè)夾持帶704來(lái)保持該環(huán)繞了驅(qū)動(dòng)桿702的一個(gè)部分的這個(gè)殼體700。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，要使用的軸承材料取決于在井內(nèi)的軸承位置處所預(yù)期的磨損和側(cè)向荷載。例如，在由于井孔偏差而預(yù)期會(huì)有高的側(cè)向荷載的地方，可以使用陶 瓷的或甚至碳化物的軸承?；蛘呃?，在預(yù)期會(huì)有不大的側(cè)面荷載的地方，可以使用更簡(jiǎn)單并且更便宜的聚合物合金軸承。該軸承殼體材料可以是塑料、尼龍、聚合物合金，或一些其他強(qiáng)力的、化學(xué)惰性的材料。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，可以使用不同類(lèi)型的軸承?？梢愿鶕?jù)預(yù)期的荷載、泵的深度、驅(qū)動(dòng)管的使用、以及其他考慮因素來(lái)確定使用哪種軸承類(lèi)型。在圖5至9中，這些軸承在軸承殼體周?chē)峁┝黧w流動(dòng)方面不相同。例如，當(dāng)不使用驅(qū)動(dòng)管時(shí)，這些軸承被暴露于生產(chǎn)流體流中，因此應(yīng)該將對(duì)于軸承殼體與生產(chǎn)管道內(nèi)側(cè)之間的流動(dòng)而言開(kāi)放的區(qū)域最大化以便減小在流體流經(jīng)這些軸承時(shí)的壓力損失。例如見(jiàn)圖5至圖7。或者例如，在使用了驅(qū)動(dòng)管時(shí)，該管中的流體是幾乎不動(dòng)的，并且這些軸承殼體僅需要進(jìn)行足夠地刻槽以便允許貫穿該驅(qū)動(dòng)柱的低速率流通。例如見(jiàn)圖8和圖9。圖8和9示出了用于根據(jù)本發(fā)明所述的一種具有驅(qū)動(dòng)管的直接驅(qū)動(dòng)泵實(shí)施方案的多個(gè)軸承組件或穩(wěn)定器的實(shí)施方案。在這些實(shí)施方案中的每一個(gè)實(shí)施方案之中，軸承組件包括附接在一個(gè)桿體上的軸襯，其中一個(gè)軸承安裝在一個(gè)殼體(例如，一種塑料或其他類(lèi)型的殼體)中，該殼體與該驅(qū)動(dòng)管殼體的內(nèi)徑緊密配合。該殼體、因此還有該軸承，仍然處于相對(duì)于該驅(qū)動(dòng)管殼體是固定的，其中該桿柱在該軸承中轉(zhuǎn)動(dòng)。圖8示出了一種陶瓷-聚合物合金軸承的示例實(shí)施方案。在圖8A中，一個(gè)聚合物殼體和軸承800位于一個(gè)陶瓷軸襯801附近，該陶瓷軸襯801位于該驅(qū)動(dòng)桿802上。一個(gè)驅(qū)動(dòng)管805環(huán)繞這個(gè)組件。在圖SB中，生產(chǎn)管道803環(huán)繞著驅(qū)動(dòng)管805，該驅(qū)動(dòng)管環(huán)繞著該軸承組件。在圖8C中，示出了該組件的一個(gè)正視圖，其中在驅(qū)動(dòng)管805內(nèi)，使用了一個(gè)夾持帶804來(lái)保持該環(huán)繞了驅(qū)動(dòng)桿802的一個(gè)部分的這個(gè)殼體800。圖9示出了一種陶瓷軸承的示例實(shí)施方案。在圖9A中，一個(gè)塑料殼體和軸承900位于一個(gè)陶瓷軸襯901附近，該陶瓷軸襯或軸承901位于該驅(qū)動(dòng)桿902上。一個(gè)驅(qū)動(dòng)管905環(huán)繞這個(gè)軸承組件。在圖9B中，示出了該生產(chǎn)管道903環(huán)繞著驅(qū)動(dòng)管905，該驅(qū)動(dòng)管環(huán)繞著該軸承組件。在圖9C中，示出了該組件的一個(gè)正視圖，其中在驅(qū)動(dòng)管905內(nèi)部，使用了一個(gè)夾持帶904來(lái)保持該環(huán)繞了驅(qū)動(dòng)桿902的一個(gè)部分的這個(gè)殼體900。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，該軸承組件或構(gòu)型提供了這些管形件和該驅(qū)動(dòng)柱可以單獨(dú)地并且順序地運(yùn)行，而不是如目前可得的泵系統(tǒng)中同時(shí)地進(jìn)行。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，該軸承組件允許單獨(dú)區(qū)段的管和驅(qū)動(dòng)柱遠(yuǎn)遠(yuǎn)更長(zhǎng)，因?yàn)檫@些軸承沒(méi)有附接在這些管形件的連接器上。因此，這些連接器可以大大更寬地間隔開(kāi)，而不必為了之前所必須的軸承放置而進(jìn)行調(diào)整。因此，這允許了對(duì)泵系統(tǒng)的相對(duì)更容易的服務(wù)和維修。例如，當(dāng)該泵要求服務(wù)時(shí)，這些驅(qū)動(dòng)桿和/或管形件能一次性以大的長(zhǎng)度(例如幾英尺、100英尺的長(zhǎng)度等)從井中拉出并隨后返回井中。進(jìn)一步，在一個(gè)實(shí)施方案中，這些管道連接器是帶螺紋的，而不是具有凸緣連接物，例如像圖IA和IB中所示，因此大大改進(jìn)了密封完整性和安裝速度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，將此類(lèi)軸承組件安裝在一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿上允許這些軸承按照井中的條件所要求的最佳地定位。例如，這樣的條件可能包括桿的張力以及井中的可能的側(cè)面荷載，例如，由于井孔偏差。在一個(gè)實(shí)例中，一個(gè)驅(qū)動(dòng)柱的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性是隨桿張力變化的。即，張力越高，桿的旋轉(zhuǎn)越穩(wěn)定。然而，在井底靠近泵處，該桿可能具有小的張力。因此，在泵在井中的這個(gè)位置處，軸承間距需要在空間上更靠近以便確保穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng)。同樣地，在沿孔朝表面向上前進(jìn)時(shí)，桿的張力隨著有效懸吊在下方的桿的重量的增大而增大。因此，這些軸承的間距在這個(gè)范圍內(nèi)可以增大。即，在桿張力最大處，沿著驅(qū)動(dòng)桿的相對(duì)軸承間距可以最寬并且仍然是足夠有效的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，一種優(yōu)化的驅(qū)動(dòng)桿柱 具有根據(jù)桿張力所決定的要求來(lái)間隔開(kāi)的軸承。在實(shí)際情況下，油井或水井通常既不是完全直的也不是豎直的。因此，在具有小直徑的管道內(nèi)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)桿可能由于井方向的偏差而被迫使至側(cè)面，從而在位于這個(gè)偏差范圍內(nèi)和/或附近的軸承上造成側(cè)向荷載。這些驅(qū)動(dòng)桿軸承主要被設(shè)計(jì)為保持桿柱穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)并且正常地預(yù)期它們僅暴露于小的側(cè)向荷載中。然而，如果預(yù)期側(cè)面荷載由于井孔偏差而異常高，則可以在預(yù)期有高的側(cè)面荷載的那些區(qū)域內(nèi)安裝針對(duì)側(cè)面荷載阻力所設(shè)計(jì)的特殊軸承，如圖5至圖9所示的陶瓷軸承。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，由于泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)而需要較容易的維護(hù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，不必去除其他部件就可以移除這一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)桿。這樣允許較容易的“調(diào)諧”或調(diào)整該泵系統(tǒng)用于正在改變/已經(jīng)改變的操作條件、或用于正常維護(hù)。例如，如果改變了一種操作條件如泵速度，則可以用具有更有用的軸承類(lèi)型、構(gòu)型和/或分布的其他的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)桿來(lái)替換這個(gè)或這些驅(qū)動(dòng)桿。例如，如果增大泵速度來(lái)增大液體產(chǎn)量，則可以用具有不同軸承分布的、針對(duì)更高的轉(zhuǎn)速所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)桿來(lái)容易地替換這些驅(qū)動(dòng)桿。同樣，如果在一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)桿中出現(xiàn)失效，則可以迅速地在井下運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)替換的驅(qū)動(dòng)桿從而最小化停工時(shí)間。本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案提供了在更大深度處的泵送。目前可獲得的線(xiàn)軸泵系統(tǒng)典型地具有小于1500英尺的壓頭揚(yáng)量、并且因此延伸至小于1000英尺的深度。較短長(zhǎng)度的管道和驅(qū)動(dòng)軸導(dǎo)致這些部件的一種少量的伸展，例如由于操作過(guò)程中水柱重量和/或泵推力。這樣的伸展允許將驅(qū)動(dòng)軸的支撐推力軸承定位在表面處。例如見(jiàn)圖IA和圖1B，如以上描述的。這允許對(duì)這些部件的相對(duì)長(zhǎng)度進(jìn)行小的手動(dòng)調(diào)整，這樣使得泵葉輪(既扭轉(zhuǎn)地又軸向地固定附接在驅(qū)動(dòng)軸上)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，給定了這些部件的允許的更大深度以及因此更大的流體靜力學(xué)力，則在附接了泵的生產(chǎn)管道與這些驅(qū)動(dòng)桿和/或驅(qū)動(dòng)管之間存在遠(yuǎn)遠(yuǎn)更大的相對(duì)移動(dòng)，從而允許更靈活的手動(dòng)調(diào)整范圍。在圖10中，示出了根據(jù)本發(fā)明所述的具有驅(qū)動(dòng)管的直接驅(qū)動(dòng)泵井底組件的一個(gè)實(shí)施方案。在這樣一個(gè)實(shí)施方案中，可以將該泵驅(qū)動(dòng)軸止推軸承直接置于該泵的正上方或下方。該泵驅(qū)動(dòng)軸和多個(gè)轉(zhuǎn)子由這個(gè)或這些驅(qū)動(dòng)桿1000通過(guò)一個(gè)花鍵連接或花鍵桿連接件1005來(lái)驅(qū)動(dòng)，該連接件允許生產(chǎn)管道與這個(gè)或這些驅(qū)動(dòng)桿1000之間顯著的相對(duì)的豎直移動(dòng)而同時(shí)允許該泵驅(qū)動(dòng)軸和多個(gè)轉(zhuǎn)子仍然相對(duì)于泵本體是軸向地固定的。在一個(gè)實(shí)施方案中，有一個(gè)另外的位于表面處的止推軸承來(lái)應(yīng)對(duì)該驅(qū)動(dòng)柱的重量。例如見(jiàn)圖2。在圖10中，生產(chǎn)管道1003環(huán)繞著驅(qū)動(dòng)管1001，該驅(qū)動(dòng)管環(huán)繞著驅(qū)動(dòng)桿1000。多個(gè)穩(wěn)定器1002被定位在驅(qū)動(dòng)桿1000上并且間隔開(kāi)以支持它。在驅(qū)動(dòng)管1001本身之內(nèi)有一個(gè)底部驅(qū)動(dòng)管排放孔1004。圖10進(jìn)一步示出了一個(gè)密封孔驅(qū)動(dòng)管連接1006、刺入式接收件1007、刺入式接收件排放口 1008、止推軸承1009、泵1010、以及泵入口 1011之間的關(guān)系和相對(duì)位置。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)類(lèi)似于圖10所示的實(shí)施方案，除了不具有驅(qū)動(dòng)管1001。在這個(gè)實(shí)施方案中，仍然采用一個(gè)花鍵連接1105。進(jìn)一步，示出了使用一個(gè)止推軸承l(wèi)ioi，例如聚晶金剛石(pro)止推軸承，它位于泵下方且在泵入口上方。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的具有頂部開(kāi)孔的驅(qū)動(dòng)管的一個(gè)實(shí)施方案。圖12示出了 該泵系統(tǒng)的恰在井頭1201下方的一個(gè)放大的區(qū)段。一個(gè)井套管1208環(huán)繞了生產(chǎn)管道1200，該生產(chǎn)管道1200環(huán)繞著驅(qū)動(dòng)管1203。該驅(qū)動(dòng)管1203被示出為在其上部區(qū)域內(nèi)具有多個(gè)排放口 1202以便允許流體流動(dòng)。由于位于驅(qū)動(dòng)管1203內(nèi)的驅(qū)動(dòng)桿1204在運(yùn)行過(guò)程中移動(dòng)，這些驅(qū)動(dòng)桿穩(wěn)定器1205被定位在該桿上并且支撐該桿。在該實(shí)施方案的操作過(guò)程中，流體在生產(chǎn)管道1200中、在驅(qū)動(dòng)管1203內(nèi)流動(dòng)并且從驅(qū)動(dòng)管1203朝表面向上移動(dòng)。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)這些軸承可以使用不同的潤(rùn)滑劑。例如，在具有一個(gè)大的生產(chǎn)殼體或管道的實(shí)施方案中，可以使用一個(gè)具有更小直徑的驅(qū)動(dòng)管來(lái)包蓋該驅(qū)動(dòng)桿?？梢詫⒃擈?qū)動(dòng)管定中心在該生產(chǎn)管道內(nèi)并且用于實(shí)質(zhì)性保護(hù)該驅(qū)動(dòng)桿免于可能在產(chǎn)生的流體流束中發(fā)生的腐蝕和垢沉積。在這樣一個(gè)實(shí)施方案中，必須對(duì)軸承的潤(rùn)滑進(jìn)行選擇使之不會(huì)負(fù)面地影響該系統(tǒng)的其他部件，例如部件之間的密封性等等。例如，在一些系統(tǒng)中，使用油作為潤(rùn)滑劑。在這樣的系統(tǒng)中，一種油潤(rùn)滑劑在較淺的深度處可能是有用的。然而，在相對(duì)更大的深度處使用油潤(rùn)滑劑可能在生產(chǎn)管道中產(chǎn)生的流體與驅(qū)動(dòng)管中的油之間造成密封問(wèn)題。這樣的問(wèn)題可能是由于該潤(rùn)滑油與產(chǎn)生的井流體(例如，典型地是水)之間的密度差而產(chǎn)生的。例如，在深的深度(例如6000英尺)處，具有0. 9的比重的潤(rùn)滑油柱體與具有I. 0的比重的水之間的壓力差在6000英尺的深度處幾乎為260psi。并且在一個(gè)泵送系統(tǒng)中，如果要將產(chǎn)生的流體與該潤(rùn)滑油保持是分離的，則在油填充的驅(qū)動(dòng)管底部的這些密封件必須對(duì)抗3500RPM時(shí)的這個(gè)260psi壓力差而密封。這種壓力情況可能提出潛在的操作困難。替代地，可以將表面處的油柱增壓至260psi，這樣使得該油柱與產(chǎn)生的流體柱的井底壓力是相等的、或幾乎相等的，從而在這些密封件上減輕壓力差。這個(gè)替代方案也提出了操作困難。例如，如果在表面生產(chǎn)壓力中并且在井關(guān)閉和啟動(dòng)過(guò)程中存在任何變化，則需要針對(duì)井底生產(chǎn)壓力中的預(yù)期變化來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)管中的表面壓力進(jìn)行調(diào)整。在另一個(gè)替代方案中，可以使用與水具有相似密度的一種油潤(rùn)滑劑，這樣使得這兩個(gè)柱中的靜液壓力在井底是大約相等的。這也提出了困難，即這樣的油是合成的并且因此高不可及地貴。在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，這些困難被克服。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中一個(gè)水潤(rùn)滑的驅(qū)動(dòng)軸提供了油潤(rùn)滑的系統(tǒng)的益處，而沒(méi)有操作困難、潤(rùn)滑劑成本和/或壓力平衡的問(wèn)題。該水潤(rùn)滑的系統(tǒng)包括在小直徑的驅(qū)動(dòng)管內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸，并且配備有靠近地間隔開(kāi)的軸承以提供旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，如在此討論的。在一個(gè)實(shí)施方案中，該驅(qū)動(dòng)管沒(méi)有與產(chǎn)生的流體密封隔離。產(chǎn)生的流體填充了該驅(qū)動(dòng)管并且用作軸承潤(rùn)滑劑。在這樣一個(gè)使用水作為潤(rùn)滑劑的實(shí)施方案中，可以使用針對(duì)水潤(rùn)滑而設(shè)計(jì)的軸承。此類(lèi)軸承可以使用陶瓷、碳化物的設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)為聚合物合金軸承，這取決于荷載和磨損要求，如在此討論的。如圖12中所示，將驅(qū)動(dòng)管在表面處開(kāi)孔至生產(chǎn)流動(dòng)管線(xiàn)以便排出在該管中收集的油或氣體、并且允許對(duì)沿驅(qū)動(dòng)管向上的流動(dòng)速率進(jìn)行控制。在一個(gè)實(shí)施方案中，將驅(qū)動(dòng)管開(kāi)孔進(jìn)入井頭下方的生產(chǎn)管道中，從而允許產(chǎn)生的流體沿驅(qū)動(dòng)管連續(xù)向上流動(dòng)。這可以改進(jìn)潤(rùn)滑和/或改進(jìn)這些軸承的冷卻。在一個(gè)實(shí)施方案中，用產(chǎn)生的流體來(lái)填充驅(qū)動(dòng)管可以提供成本以及可靠性?xún)蓚€(gè)益處。在這個(gè)實(shí)施方案中，在泵組件處的這些驅(qū)動(dòng)軸密封件是不需要的。而是，使用一個(gè)軸襯(例如碳化物)將該軸在驅(qū)動(dòng)管的底部定中心。該驅(qū)動(dòng)管在底部被開(kāi)孔以允許產(chǎn)生的流體自由移動(dòng)進(jìn)入該驅(qū)動(dòng)管中，從而保證這些驅(qū)動(dòng)軸軸承一直浸沒(méi)在流體中。在一個(gè)實(shí)施方案中，如果產(chǎn)生的流體是腐蝕性的或易于積垢，則可以使用生產(chǎn)管線(xiàn)開(kāi)孔的選擇，因?yàn)榭梢詫?duì)沿驅(qū)動(dòng)管向上的流動(dòng)速率進(jìn)行密切控制從而使驅(qū)動(dòng)管中的流體是基本上不動(dòng)的。因此，大大減少了在驅(qū)動(dòng)柱和/或軸承上腐蝕或積垢的任何可能。在這樣一個(gè)實(shí)施方案中，在缺乏 連續(xù)移動(dòng)時(shí)，在生成的不動(dòng)的水柱中任何剩余的垢和腐蝕性組分將具有極小的作用。在一個(gè)實(shí)施方案中，該驅(qū)動(dòng)管開(kāi)放至泵出口，因此當(dāng)它完全被液體充滿(mǎn)時(shí)，管中表面處的壓力將等于泵出口壓力減去靜態(tài)液體柱所施加的靜液壓力。在生產(chǎn)管道出口處在表面處的壓力將等于泵出口壓力減去靜態(tài)液體柱所施加的靜液壓力減去由于生產(chǎn)管道中流體流動(dòng)造成的摩擦壓降。因此，只要在管道中存在流動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)管頂部處的壓力就將大于表面生產(chǎn)管道壓力，其差是流動(dòng)摩擦所造成的壓降。這個(gè)差可以用來(lái)清除將自然地累積在驅(qū)動(dòng)管頂部處的氣體。因?yàn)樵擈?qū)動(dòng)管對(duì)于井的生產(chǎn)流體是開(kāi)放的，所以在生產(chǎn)過(guò)程中一些氣體和/或油可以沿該驅(qū)動(dòng)管向上遷移。最后，這些油和/或氣體將完全替換了驅(qū)動(dòng)管中的水。如果氣體填充了該管的即使一部分，這種情況更嚴(yán)重，因?yàn)樯喜康妮S承可能變得缺乏液體潤(rùn)滑劑，從而導(dǎo)致最終的軸承失效。在一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)驅(qū)動(dòng)管可以裝有通向生產(chǎn)管道出口的排放管線(xiàn)，并且該管線(xiàn)可以裝備有一個(gè)壓力調(diào)節(jié)器，該壓力調(diào)節(jié)器在驅(qū)動(dòng)管與生產(chǎn)管道之間的壓力差超過(guò)設(shè)定值時(shí)打開(kāi)。在油和/氣體可能累積在驅(qū)動(dòng)管中的情況下，該壓力調(diào)節(jié)器的壓力設(shè)定值可能需要在考慮高于這個(gè)預(yù)期的摩擦損失壓降之后進(jìn)行設(shè)定，這樣使得該閥門(mén)僅在發(fā)生這樣的累積之后打開(kāi)。因此，隨著油和氣體在驅(qū)動(dòng)管頂部累積，可以將該受壓力調(diào)節(jié)的閥設(shè)置為周期性地打開(kāi)以便從管中排出一些油和氣體，從而保持驅(qū)動(dòng)管內(nèi)的恒定量的水，這樣使得這些軸承一直得到潤(rùn)滑。在并不非常關(guān)注腐蝕或積垢的一個(gè)實(shí)施方案中，則可以使用這個(gè)驅(qū)動(dòng)管排放的實(shí)施方案。在這個(gè)實(shí)施方案中，該驅(qū)動(dòng)管在底部開(kāi)孔，但存在一個(gè)恰在井頭下方進(jìn)入生產(chǎn)管道中的另外的驅(qū)動(dòng)管排放口(如圖12)。在生產(chǎn)操作過(guò)程中，由于生產(chǎn)管道中的高的流動(dòng)速率，在井底與表面之間的生產(chǎn)管道中可能存在顯著的摩擦壓降。因此，表面處的驅(qū)動(dòng)管內(nèi)部的流體壓力比相鄰的生產(chǎn)管道中的更大。這個(gè)差可以用來(lái)迫使低速流體沿驅(qū)動(dòng)管向上流動(dòng)并從頂部排放口中流出，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的流體沿驅(qū)動(dòng)管向上的持續(xù)循環(huán)，潤(rùn)滑并冷卻這些軸承。進(jìn)入該驅(qū)動(dòng)管的任何油和/或氣體還將穿過(guò)頂部排放孔，從而消除了造成缺乏足夠潤(rùn)滑劑的氣體累積機(jī)會(huì)，如以上所說(shuō)明的。
在這些實(shí)施方案中，通過(guò)水的恒定流動(dòng)提供了穩(wěn)定器軸承的有效冷卻和潤(rùn)滑。例如見(jiàn)圖12。這樣的冷卻和潤(rùn)滑在有偏差的井的情況下可能是關(guān)鍵的，因?yàn)檫@些穩(wěn)定器軸承由于該驅(qū)動(dòng)柱的彎曲而經(jīng)歷更重的側(cè)面荷載。在一個(gè)實(shí)施方案中，這種生產(chǎn)管線(xiàn)排放也可以提供產(chǎn)生的流體沿驅(qū)動(dòng)管向上的連續(xù)流動(dòng)以便一同冷卻位于該區(qū)域內(nèi)的軸承。進(jìn)一步地，這種生產(chǎn)管線(xiàn)排放可以提供的是，通過(guò)僅打開(kāi)一個(gè)控制閥來(lái)允許希望量的液體沿驅(qū)動(dòng)管向上連續(xù)流動(dòng)并進(jìn)入生產(chǎn)流動(dòng)管線(xiàn)中以便連續(xù)地清除在驅(qū)動(dòng)管中累積的任何油和/或氣體。本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案有利于更容易地安裝一個(gè)井泵。圖13示出了安裝直接驅(qū)動(dòng)泵的一種示例方法，該直接驅(qū)動(dòng)泵具有如圖2和圖7中所示實(shí)施方案的一個(gè)驅(qū)動(dòng)管以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿?？傮w上，在油田操作中，使用井服務(wù)裝備將一個(gè)泵組件安裝在一個(gè)井中。該井服務(wù)裝備具有一個(gè)鐵架塔、多個(gè)絞車(chē)、以及允許管形件伸入并拉出的輔助設(shè)備以及其在井中使用的其他設(shè)備。該井底組件(包括一個(gè)多級(jí)泵、止推軸承、以及驅(qū)動(dòng)桿和驅(qū)動(dòng)管接收件)通過(guò)一種連接(例如螺紋連接)附接到一個(gè)長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道1301上。該長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道典型地包括兩節(jié)管道，每個(gè)長(zhǎng)度為30英尺，并且通過(guò)例如一種螺紋連接連接在一起，由此形成一截約60英尺長(zhǎng)的管道。將該泵組件以及單截管道通過(guò)該井服務(wù)裝備下放進(jìn)入到井1302中約60英尺，并且將該管道緊固在井頭1303中。將另一截60英尺的管道通過(guò) 例如一種螺紋連接而附接1304到被緊固在井頭中的這截管道上并且將其附接到該井底組件上。將整個(gè)組件下放1305另外60英尺并且將另一截附接到該生產(chǎn)管道上。這個(gè)過(guò)程繼續(xù)直至該井底組件位于井1306中所希望的深度處并且將該生產(chǎn)管道緊固在井頭中。接下來(lái)，將由多個(gè)60英尺的截段(通過(guò)螺紋連接而連接的兩個(gè)30英尺的節(jié))構(gòu)成的、具有更小直徑的驅(qū)動(dòng)管插入到生產(chǎn)管道1307中并且將延伸到底部，其方式與將生產(chǎn)管道和井底組件延伸并固定在井頭1308中的類(lèi)似。該驅(qū)動(dòng)柱管配備有多個(gè)定心器來(lái)使之同中心地定位在該生產(chǎn)管道中，例如參見(jiàn)圖2和圖3。該驅(qū)動(dòng)柱還在底部配備有一個(gè)靠近地配合的凸形刺入式構(gòu)件，該構(gòu)件裝進(jìn)該井底組件中的驅(qū)動(dòng)管密封孔接收件中。這個(gè)密封孔組件將該驅(qū)動(dòng)管定位為使得它在該井底組件內(nèi)圍繞該驅(qū)動(dòng)桿接收件居中(例如參見(jiàn)圖10)，同時(shí)還允許該驅(qū)動(dòng)管與井底組件之間的相對(duì)的豎直移動(dòng)。然后使成50至70英尺的截段的帶有多個(gè)穩(wěn)定器的多個(gè)驅(qū)動(dòng)桿延伸在該驅(qū)動(dòng)管內(nèi)部，其方式與延伸驅(qū)動(dòng)管的方式1309類(lèi)似。這些驅(qū)動(dòng)桿典型地是25英尺或30英尺長(zhǎng)，并且通過(guò)多個(gè)螺紋連接件彼此附接。將該驅(qū)動(dòng)桿柱伸至底部并將花鍵桿連接件刺入井底組件中的驅(qū)動(dòng)桿刺入式接收件中。例如見(jiàn)圖10。這種花鍵連接允許該桿旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)該離心泵但提供了這些驅(qū)動(dòng)桿與該井底組件之間的相對(duì)的豎直移動(dòng)。不使用驅(qū)動(dòng)管的直接傳動(dòng)泵以同樣的方式進(jìn)行安裝。不同之處在于在直接傳動(dòng)泵中不安裝驅(qū)動(dòng)管。而是，在將井底組件和生產(chǎn)管道柱伸至適當(dāng)?shù)纳疃炔⒕o固在井頭中之后直接將該驅(qū)動(dòng)桿柱伸入。然后安裝驅(qū)動(dòng)頭，使得該驅(qū)動(dòng)桿可以由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)(例如見(jiàn)圖2)，由此驅(qū)動(dòng)井底組件1310中的多級(jí)離心泵。將該表面流動(dòng)管線(xiàn)附接到井頭1311上并使泵準(zhǔn)備好以供運(yùn)行。然后可以使用該表面流動(dòng)管線(xiàn)來(lái)將該泵所提升的井流體輸送至任何希望的位置，例如附近的儲(chǔ)存容器等等。應(yīng)理解的是存在如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可能很清楚的本發(fā)明及其不同方面的其他變體和修改的實(shí)施方式，并且本發(fā)明不受在此說(shuō)明的具體實(shí)施方案的限制。以上說(shuō)明的特征和實(shí)施方案可以或可以不互相組合。特此做出的考慮是覆蓋了落入在此披露和提出權(quán)利要求的基本的主要原理的范圍之內(nèi)的任何以及全部的修改、變體、組合或等效物。
權(quán)利要求
1.一種直接驅(qū)動(dòng)泵系統(tǒng)，包括 一個(gè)井套管，該井套管是該直接驅(qū)動(dòng)泵系統(tǒng)的殼體； 一個(gè)泵，該泵具有位于該井套管的一個(gè)下端的一個(gè)泵入口； 一個(gè)生產(chǎn)管道； 一個(gè)驅(qū)動(dòng)柱桿，該驅(qū)動(dòng)柱桿位于該生產(chǎn)管道內(nèi)； 一個(gè)穩(wěn)定器和一個(gè)軸承中的至少一個(gè)，一個(gè)穩(wěn)定器和一個(gè)軸承中的該至少一個(gè)被布置在該驅(qū)動(dòng)柱桿上并且對(duì)該驅(qū)動(dòng)柱桿起支撐作用以便確保該泵運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)； 其中，在井下位于該井套管中的該泵驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)柱桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)從而促使加壓的井流體從該泵朝表面向井上流動(dòng)以供生產(chǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的泵系統(tǒng)，其中，一個(gè)穩(wěn)定器和一個(gè)軸承中的該至少一個(gè)沿著該驅(qū)動(dòng)柱桿的整個(gè)長(zhǎng)度被靠近地間隔開(kāi)以便確保該驅(qū)動(dòng)柱桿運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的泵系統(tǒng)，其中，一個(gè)穩(wěn)定器和一個(gè)軸承中的該至少一個(gè)是軸承組件、軸襯、安裝在殼體中的軸承、安裝在塑料殼體中的軸承、陶瓷聚合物合金軸承、陶瓷軸襯、非腐蝕性軸承、以及陶瓷軸承中的至少一個(gè)。
4.如權(quán)利要求2所述的泵系統(tǒng)，其中，該流體圍繞該生產(chǎn)管道的一個(gè)外表面流動(dòng)通過(guò)。
5.如權(quán)利要求2所述的泵系統(tǒng)，包括 一個(gè)驅(qū)動(dòng)管，該驅(qū)動(dòng)管位于該生產(chǎn)管道內(nèi)；以及 至少一個(gè)定心器； 其中，該至少一個(gè)定心器與該驅(qū)動(dòng)管相關(guān)聯(lián)并且支撐該驅(qū)動(dòng)管，使得該驅(qū)動(dòng)管保持很好地位于該生產(chǎn)管道中心，并且該驅(qū)動(dòng)柱桿以及其穩(wěn)定器位于該驅(qū)動(dòng)管內(nèi)。
6.如權(quán)利要求2所述的泵系統(tǒng)，其中，該流體圍繞該驅(qū)動(dòng)管的一個(gè)外表面流動(dòng)通過(guò)。
7.如權(quán)利要求I所述的泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于一個(gè)井泵與一個(gè)生產(chǎn)流動(dòng)管線(xiàn)之間的一個(gè)壓力調(diào)節(jié)器， 其中，當(dāng)該驅(qū)動(dòng)管與該生產(chǎn)管道之間的壓差超過(guò)一個(gè)預(yù)定的設(shè)定值時(shí)該壓力調(diào)節(jié)器打開(kāi)。
8.如權(quán)利要求I所述的泵，進(jìn)一步包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)以便驅(qū)動(dòng)該泵從而驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)柱桿，其中，該電動(dòng)機(jī)是用以下速度之一有效地驅(qū)動(dòng)該桿柱的一個(gè)電動(dòng)機(jī)，即具有增速能力齒輪驅(qū)動(dòng)的一個(gè)低RPM工作速度，以及約3500RPM的泵工作速度。
9.如權(quán)利要求I所述的泵，其中，該泵提供了井流體的一個(gè)高體積人工提升系統(tǒng)。
10.一種用于將直接驅(qū)動(dòng)泵安裝在井中的方法，包括 將一個(gè)井底組件連接到一個(gè)第一長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道上； 將該井底組件和該第一長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道下放到一個(gè)井中； 將該生產(chǎn)管道緊固在一個(gè)井頭中； 將一個(gè)額外長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道連接到該第一長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道上； 將該額外長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道下放進(jìn)入該井中； 將一個(gè)第一長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)管下放到這些生產(chǎn)管道長(zhǎng)度內(nèi)部； 將該第一長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)管緊固到該井頭上； 將一個(gè)額外長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)管連接到該第一長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)管上； 將該額外長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)管下放到這些生產(chǎn)管道長(zhǎng)度內(nèi)部；將一個(gè)第一長(zhǎng)度的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿下放到該驅(qū)動(dòng)管內(nèi)部，該至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿具有用于在該對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)管中支撐該驅(qū)動(dòng)桿的至少一個(gè)穩(wěn)定器； 將一個(gè)額外長(zhǎng)度的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿連接到該第一長(zhǎng)度的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿上； 將該額外長(zhǎng)度的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿下放到該驅(qū)動(dòng)管內(nèi)部；并且 將一個(gè)驅(qū)動(dòng)頭附接到該生產(chǎn)管道、驅(qū)動(dòng)管、以及驅(qū)動(dòng)桿上使得這些長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)桿能夠由一個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)以便在該井底組件中驅(qū)動(dòng)該泵。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，將更多長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道順次地附接到該額外長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道上直到該井底組件在該井中達(dá)到一個(gè)所希望的深度并且這些長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道被緊固到該井頭上， 將更多長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)管順次地附接到該額外長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)管上直到在該井中達(dá)到一個(gè)所希望的深度并且這些長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)管被固定到該井頭上，并且 將更多長(zhǎng)度的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿順次地附接到該額外長(zhǎng)度的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿上直到在該井中達(dá)到一個(gè)所希望的深度并且這些長(zhǎng)度的該至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿被多個(gè)穩(wěn)定器支撐在該驅(qū)動(dòng)管中。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，該井底組件包括一個(gè)多級(jí)泵、一個(gè)止推軸承、一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿、以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)管接收件。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，至少兩個(gè)長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)管、至少兩個(gè)長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道、以及至少兩個(gè)長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)桿中的至少一個(gè)通過(guò)一種螺紋連接來(lái)配合。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，每個(gè)對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度是兩個(gè)30英尺的區(qū)段，這兩個(gè)區(qū)段被連接在一起并且作為一個(gè)單一的長(zhǎng)度被下放到該井中。
15.如權(quán)利要求14所述的方法,其中，該長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)桿柱在一端包括一個(gè)花鍵桿連接件并且在另一端包括一個(gè)刺入式接收件，這樣使得當(dāng)該第一長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)桿柱的該花鍵桿連接件遇到該額外長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)桿柱的該刺入式接收件時(shí)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，將一個(gè)表面流動(dòng)管線(xiàn)附接到該井頭上。
17.一種用于將直接驅(qū)動(dòng)泵安裝在井中的方法，包括 將一個(gè)井底組件連接到一個(gè)第一長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道上； 將該井底組件和該第一長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道下放到一個(gè)井中； 將該生產(chǎn)管道緊固在一個(gè)井頭中； 將一個(gè)額外長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道連接到該第一長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道上； 將該額外長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道下放進(jìn)入到該井中； 將一個(gè)第一長(zhǎng)度的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿下放到該生產(chǎn)管道內(nèi)部，該至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿具有用于在該對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的生產(chǎn)管道中支撐該驅(qū)動(dòng)桿的至少一個(gè)穩(wěn)定器； 將一個(gè)額外長(zhǎng)度的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿連接到該第一長(zhǎng)度的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿上； 將該額外長(zhǎng)度的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)桿下放到該生產(chǎn)管道內(nèi)部；并且將一個(gè)驅(qū)動(dòng)頭附接到該生產(chǎn)管道以及驅(qū)動(dòng)桿上使得這些長(zhǎng)度的驅(qū)動(dòng)桿能夠由一個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)以便在該井底組件中驅(qū)動(dòng)該泵。
全文摘要
提供了用于將流體和/或準(zhǔn)流體從一個(gè)位置泵送到另一個(gè)位置的直接驅(qū)動(dòng)泵的一種系統(tǒng)和方法。在該直接驅(qū)動(dòng)泵中，考慮到不同的操作因素如荷載、路徑、壓力和張力而任選地將多個(gè)軸承或軸襯間隔開(kāi)。進(jìn)一步，多個(gè)軸承或軸襯連接到該驅(qū)動(dòng)柱上，因此有助于更有效的安裝和拆卸。這些軸承或軸襯沒(méi)有被固定到生產(chǎn)套管或驅(qū)動(dòng)管上。在多個(gè)實(shí)施方案中，該驅(qū)動(dòng)管可以被開(kāi)孔，并且可以將生產(chǎn)流體用作這些系統(tǒng)軸承的一種潤(rùn)滑劑。
文檔編號(hào)E21B43/00GK102741498SQ201080034115
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者威廉·布魯斯·莫羅, 雷蒙德·維藤 申請(qǐng)人:哈里埃技術(shù)有限公司