[发明专利]人工提升工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于引入到井眼或套管中并沉入井流体中的人工提升工具。该人工提升工具在纵向方向上从适于连接到钢丝绳的顶侧端部向底侧端部延伸。该工具包括马达单元和泵单元。此外，本发明涉及一种生产井，其中人工提升工具被沉入井流体中；还涉及用于在井内提供人工提升的人工提升工具的应用、以及涉及用于在井内提供人工提升的方法。

背景技术

在油气开采期间，由于高的流体静压力，对井内开采进行辅助有时是必要的。如果井本身不能产生足够的压力来驱使油或气到达地表，或者有意地使井被损毁了，则可以使用工具来将井流体提升到井的上部部分。这些工具通常称做人工提升工具。

通过将泵工具沉入井中，可以使用泵来提高压力或者可能重启废井。该泵工具在井中形成插塞件或密封件并且将井流体从插塞件的一侧泵送到另一侧。泵工具必须提供必要的压力以克服泵上方的井流体的静压力。

人工提升工具在恶劣或“脏”的环境中操作并且泵送含有污染物的井流体和腐蚀性流体。为了使该工具可以操作更长的时间，这些污染物不在泵中聚集并且防止井流体进入泵的至关重要的部件是非常关键的。

发明内容

本发明的目的是完全或部分克服现有技术的上述缺点和不足。更具体地，目的是提供一种改进的人工提升工具，其防止污染物尤其在工具的泵送部件和轴承/支承部件中聚集。

本发明的又一个目的是提供一种人工提升工具，其中由于可以以较大的容差来应用工具的不同部件、特别是泵送部件——即，这些部件可以以较低的精度进行生产——从而方便了这些部件的装配。

上述目的以及从下面的描述中将变得显而易见的许多其他目的、优点和特征一起通过根据本发明的技术方案实现，该技术方案涉及用于引入井眼或套管中并沉入井流体中的人工提升工具，该人工提升工具在纵向方向上从适于连接到钢丝绳的顶侧端部向底侧端部延伸，该工具包括：

-马达单元，该马达单元包括提供转矩输出的转矩元件，

-泵单元，该泵单元关于所述顶侧端部定位在马达单元下方，该泵单元包括：

-壳体，该壳体在纵向方向上延伸并且具有上部部段和下部部段，

-泵轴，该泵轴一体连接到马达单元的转矩元件并且穿过所述壳体的上部部段和下部部段延伸，

-至少一个泵级，该至少一个泵级连接到所述泵轴并且包括转子和定子，

-定位在所述下部部段中的至少一个入口，以及

-定位在壳体的外表面上的封隔器单元，该封隔器单元适于在位于该人工提升工具与井眼或套管的侧面之间的环形空间中提供圆周方向上的密封件，

其中，在泵单元的上部部段中布置有适于吸收轴向和径向力的第一主轴承，泵轴与该第一主轴承连接，从而使作用在泵轴上的轴向力主要由第一主轴承获得；所述泵轴基本上自所述第一主轴承进行悬置。

由此提供了一种泵单元，该泵单元包括不需要支承在该泵单元的下部部段中的泵轴。对轴进行支承会引起轴弯曲的风险，这导致轴承中的更大的磨损。此外，提供了一种更简单的人工工具设计。

在一个实施方式中，圆周方向上的密封件可以将井眼或套管分成上部部段和下部密封部段。

通过将井眼或套管分成上部部段和下部密封部段，可以迫使井流体仅通过人工工具的泵单元进入。

泵级可以与泵轴连接并且经由泵轴自第一主轴承进行悬置。

该人工提升工具还可包括流体连接到第一主轴承的补偿器泵，以便对第一主轴承增压以获得至少基本上等于井流体压力的压力。

通过对第一主轴承增压，可以阻止井流体中的污染物进入并污染第一主轴承而妨碍其合适地起作用。

在一个实施方式中，补偿器泵可以关于顶侧端部布置在泵单元上方。

此外，补偿器泵可以布置在马达单元上方，以对马达单元和主轴承进行补偿并且在马达单元中获得至少基本上等于井流体压力的压力。

此外，泵级可以包括安装在转子和/或定子上的导流件，以提供最佳的流动。

另外，导流件和转子的叶片可以形成多个腔室。

此外，导流件可以焊接在转子和/或定子上。

该导流件防止来自于井流体的污染物、残留物、水垢等在泵单元中的聚集以及后续的堵塞，从而提高了泵单元的效率。此外，在转子和/或定子上安装导流件可允许泵元部件的容差的减小。

泵单元可以包括多级离心泵。

此外，泵单元可以包括八个泵级。

该人工提升工具还可以包括第二主轴承，其定位在泵单元的下部部段中并且适于主要吸收径向力，泵轴连接到该第二轴承。