[发明专利]油田泵组件和井维护作业的方法

说明书

本申请是申请日为2008年4月28日，申请号为200810094822.5的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本申请所描述的实施例涉及用于向油田中的井输送各种油田流体的油田泵。尤其是，这里描述了采用直线电机(LEM)的油田泵的实施例。用LEM代替曲轴或液压驱动技术的出现可以降低设备部件的数量，从而降低用于油田中的泵组件的维护费用。LEM的出现还可提高由泵组件提供的流体输送的精度以及对该流体输送的控制。

背景技术

钻井、完井和操作油气井要使用各种大型设备。因此，井作业可能在主要设备费用和设备维护方面的花费自然较高。此外，在许多情况下，不管花多少费用，常规的大型设备都可能会提供很不精确的输出。

作为大型油田设备的示例，油田常常应用到许多曲轴驱动的容积泵。容积泵可以是非常大的设备，其具有在曲轴的驱动下朝向腔体和远离腔体移动的柱塞，以在腔体上显著产生高压或低压。对于高压场合这是一种好的选择。实际上，在要产生超过几千英镑每平方英寸(PSl)的流体压力的情况下，一般要使用曲轴驱动的容积泵。曲轴驱动的容积泵可用于大型作业中，例如固井、挠性管作业、水射流切割或地下岩石的水力压裂等。地下岩石的水力压裂例如常常需要在10,000到15,000PSI的压力下泵入含有磨料的流体，以在地下岩石中产生“裂缝”，从而促进油气从岩石孔隙中释放出来以进行开采。上述曲轴驱动的容积泵易于满足这种压力和大型应用场合。

如上所述，曲轴驱动的容积泵可包括各种设备部件，这些设备部件必须得到维护以确保所进行的油田作业的连续效果。这些设备部件可包括相关的发动机、传动系统(transmission)、曲轴、传动线路(driveline)和其它部件，这些部件工作在约1,500Hp到约4,000Hp之间。不幸的是，由于这种大型设备具有许多在泵结构中发挥作用的设备部件，因此从泵获得可靠精度的输出水平可能是困难的。可以采用补偿这种不精确性的技术。例如，曲轴驱动泵的作业可以在比所需要的更高的输出水平下进行，且比所需要的持续更长的时间，以确保为给定的作业提供最小的输出水平。然而，以这种方式补偿这种泵的不精确输出会导致泵输出的浪费和泵部件的过早磨损。

为了解决曲轴驱动泵输出的固有不精确性，在油田应用允许的情况下，在油田可由液压驱动泵代替曲轴驱动泵。这种泵的液压性质可以提供上述曲轴驱动泵所不能获得的精确度的泵输出。例如，代替采用大曲轴可旋转地致动柱塞的直线运动，液压驱动泵可包括由更严密被控的水力驱动的柱塞，其中水力直接作用于柱塞。因此，可更为精确地控制液压驱动泵的输出。

不幸的是，采用液压驱动泵可能会显著地增加泵送应用中所用的设备和部件的种类。也就是说，在曲轴驱动泵的情况下，原动机(prime mover)可联接到引导上述曲轴运动的传动系统(transmission)。然而，在液压驱动泵的情况下，原动机可能要联接到多个液压泵，采用所述多个液压泵驱动液压驱动泵或增压器。其它的泵可在它们之间设置它们自己的液压管线。此外，所有这些设备和部件(例如，液压管线和另外的阀)必须要得到维护，以实现通过使用液压驱动泵而获得的输出精度得以改进的好处。也就是说，为了获得改进的输出精度，可能需要主要设备费用和设备维护方面的额外花费。

发明内容

在一个实施例中，本发明是一种油田泵组件，所述泵组件设置于油田，并包括相对于腔体往复运动的柱塞。往复运动可用于引导油田流体离开泵组件并进入油田的井。柱塞可联接到直线电机，从而为往复运动供给动力。

附图说明

图1为使用曲轴泵组件的油田固井作业现有技术应用的局部概略透视图；

图2为使用直线电机(LEM)的泵组件的图1所示油田固井作业的局部概略透视图；

图3为具有联接到LEM的流体端的LEM泵组件的实施例的侧透视图；

图4为图3所示LEM泵组件的侧截面图；

图5为采用图3所示流体端的叠加LEM泵组件的实施例的侧透视图；

图6为采用图3所示流体端的多输出LEM泵组件的实施例的侧透视图。

具体实施方式