[发明专利]带井下排液操作中防气体干扰的隔离装置的流动控制系统

说明书

一种流动控制系统包括泵，其安置在井孔中用以从井孔排出液体。隔离装置安置成与井孔相通以在排出液体的过程中基本上防止在泵处出现气流。

本申请是申请日为2008年8月1日、申请号为200880109864.X、发明名称为“带井下排液操作中防气体干扰的隔离装置的流动控制系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及开采地下沉积物，尤其涉及用于控制井中液体聚集的方法和系统。

背景技术

气井，尤其是开采煤层甲烷气的井，可能会遭遇大型井下水侵，这种水必须通过抽吸而去除以确保适当的气体（燃气）生产。抽吸系统必须设计成确保泵能够有效地从井去除所产生的水。一种设计准则考虑到了气体干扰涌流。当流入泵的吸入口的气体干扰泵的容积效率时，气体干扰就产生了。为了避免气体干扰竖井的问题，泵常被安置在位于开采流体进入井的位置下方的集水坑或鼠洞（小井孔）中。在这种配置下，重力分离允许密度较小的气态物质上升，而密度较大的液体下降到鼠洞中以便由泵排出。

大多数井下泵系统被设计成只在液态下操作。参看图1，当液体112和气体114在井110中共同产生时，抽吸设备118应当构造成使得只有液体被引入泵118的端口122。当两相流体进入泵时，气体将会挤走等量的液体，从而导致泵容积效率不足。利用气体的可压缩性质，可导致额外的问题，即会导致抽吸设备中出现气锁。此外，由于流经泵的润滑和冷却液的逐渐减少，导致磨损增大而降低泵寿命。

在水平井中，利用天然重力来分离气体和液体越来越困难。如果泵安置于井的水平部分中，重力分离流体是不可能的。参看图2，有时井210中具有大致水平部分214和大致竖直部分218，沿着大致水平部分214和大致竖直部分218之间的弯曲段226某个点钻设出集水坑或鼠洞。通常，鼠洞222靠近井的大斜度部分或竖直部分钻设。泵230安置在鼠洞222内并且可以由布置在井210的表面238的马达234驱动。马达234利用驱动轴或管柱242为泵230提供动力。泵230允许液体从鼠洞222排出，并且由于重力分离，鼠洞222中的液体通常不夹带气体。尽管在这一位置可能能够成功分离气体和液体，但产层会暴露于附加流体压头压力，这是因为必须在水平孔所产生的压力之上建立鼠洞节点竖直流体柱压头H。在一些涉及压力敏感结构的情况下，这与在装有这些结构中最小化流体压头的目标相冲突。备选地，鼠洞230可以靠近井的小斜度部分或水平部分钻设；然而，随着鼠洞的斜度偏离竖直方向，液体-气态分离效率下降。这样，气体干扰可能仍会阻碍由泵开采液体，这会导致液面升高并且产生对产层不良的热量。

发明内容

从气体开采井中排出液体时遇到的问题可以通过这里描述的示例性实施方式的系统和方法来解决。在一个实施方式中，流动控制系统被提供，其包括安置在井孔中的螺杆泵。螺杆泵包括转子，其由定子容置。转子在定子中旋转，用以从井孔排出液体，并且转子能够在脱开位置、第一接合位置和第二接合位置之间轴向移动。推杆被构造成当转子处在第一和第二接合位置以及位于第一和第二接合位置之间时接收转子。密封元件被安置在井孔中并且操作性地连接着推杆，以使得当转子处在第一接合位置时密封元件位于非密封位置、当转子处在第二接合位置时密封元件位于密封位置。密封元件的非密封位置允许井孔中的流体流经密封元件，而密封位置实质上防止井孔中的流体流经密封元件。

根据另一实施方式，流动控制系统被提供。流动控制系统包括泵，其安置在井孔中，用以从井孔排出液体。隔离装置安置在泵的下方位置处，并且可在井孔中在密封位置和非密封位置之间膨胀。在密封位置，隔离装置在排出液体的过程中实质上减少出现在泵处的气流。