用于電可潛泵的在前方展開的傳感陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及井下栗送系統(tǒng)的領(lǐng)域，且更具體而言，涉及優(yōu)化以用于在偏斜井眼中使用的傳感陣列。
【背景技術(shù)】
[0002]可潛栗送系統(tǒng)通常展開到井中，以從地下儲藏器回收石油流體。通常，可潛栗送系統(tǒng)包括多個構(gòu)件，包括電動馬達(dá)，該電動馬達(dá)聯(lián)接至一個或更多個栗組件。生產(chǎn)管柱連接至栗組件，以將井眼流體從地下儲藏器輸送至地面上的儲存設(shè)施。
[0003]隨著鉆探技術(shù)的進(jìn)步，如今可能精確地鉆探具有多種水平偏斜的井。水平的井在非常規(guī)的頁巖田中是特別普遍的，其中，豎直深度的范圍可直到大約10，000英尺，其中橫向區(qū)段(lateral sect1n)延伸直到8，000英尺。在這些高度偏斜的井中，完全地展開常規(guī)電可潛栗(ESP)可能是困難或者不可能的。ESP通常在距橫向區(qū)段一些距離處安裝在井的豎直區(qū)段中。
[0004]ESP在偏斜的井中的目前的展開并不是高度成功的。通常，大的氣體段塞積聚在井的橫向區(qū)段中，且然后移動到ESP中。大的氣囊可導(dǎo)致ESP停止生產(chǎn)，且可能過熱。對于解決氣體段塞問題的以往的嘗試還沒有產(chǎn)生期望的結(jié)果。因此一直需要改進(jìn)的ESP設(shè)計，其對在偏斜的井眼中經(jīng)歷的氣體段塞問題更有抵抗力。其針對本發(fā)明所涉及的現(xiàn)有技術(shù)中的這些和其他缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明包括電可潛栗送系統(tǒng)，該電可潛栗送系統(tǒng)具有電動馬達(dá)、由該電動馬達(dá)驅(qū)動的栗組件、和傳感器模塊。傳感器模塊優(yōu)選地包括可分離的傳感器陣列，該可分離的傳感器陣列可從傳感器模塊選擇性地釋放。在優(yōu)選的實施例中，可分離的傳感器陣列包括自推進(jìn)的傳感器陣列車輛，該車輛具有驅(qū)動馬達(dá)、由該驅(qū)動馬達(dá)驅(qū)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、和傳感器陣列。
[0006]在另一方面中，目前優(yōu)選的實施例包括用于優(yōu)化電可潛栗送系統(tǒng)的性能的方法。本方法包括將傳感器模塊連接在電可潛栗送系統(tǒng)內(nèi)和將電可潛栗送系統(tǒng)安裝至井眼中的步驟。本方法以將可分離的傳感器陣列從傳感器模塊展開到井眼中和利用該可分離的傳感器陣列測量井眼狀態(tài)來繼續(xù)。最后，本方法包括從可分離的傳感器陣列輸出井眼狀態(tài)信號的步驟。井眼狀態(tài)信號可用于自動地調(diào)節(jié)電可潛栗送系統(tǒng)的性能，和提供接近電可潛栗送系統(tǒng)的環(huán)境狀態(tài)中的變化的預(yù)報預(yù)測。
【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)優(yōu)選實施例構(gòu)造的電可潛栗送系統(tǒng)的側(cè)立視圖。
[0008]圖2是圖1的電可潛栗送系統(tǒng)的立體圖。
[0009]圖3是圖2的電可潛栗送系統(tǒng)的傳感器殼體和馬達(dá)的部分截面圖。
[0010]圖4是傳感器陣列車輛的第一優(yōu)選實施例的側(cè)立視圖。
[0011 ]圖5是傳感器陣列車輛的第二優(yōu)選實施例的側(cè)立視圖。
[0012]圖6是傳感器陣列車輛的第三優(yōu)選實施例的側(cè)立視圖。
[0013]圖7是根據(jù)優(yōu)選實施例構(gòu)造的電可潛栗送系統(tǒng)的側(cè)立視圖，其示出在前方展開位置中的傳感器陣列車輛。
【具體實施方式】
[0014]如在本文中使用的，用語“石油”廣泛地指所有礦物烴類，諸如粗制油、氣體、和油和氣體的組合。而且，如在本文中使用的，用語“兩相”指包括氣體和液體的混合物的流體。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白的是，在井下環(huán)境中，兩相流體還可攜帶固體和懸浮液。因此，如在本文中使用的，用語“兩相”不排除包含液體、氣體、固體、或其他中間形式的物質(zhì)的流體。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，圖1示出附接至生產(chǎn)管柱102的可潛栗送系統(tǒng)100。栗送系統(tǒng)100和生產(chǎn)管柱102配置在井眼104中，鉆探井眼104以用于生產(chǎn)諸如水或石油的流體。井眼104包括豎直區(qū)段104a和橫向區(qū)段104b。生產(chǎn)管柱102將栗送系統(tǒng)100連接至地面設(shè)施。盡管栗送系統(tǒng)100主要設(shè)計為栗送石油產(chǎn)物，但將理解的是，本發(fā)明還可用于移動其他流體。還將理解的是，井眼104的說明僅是例示性的，且目前優(yōu)選的實施例將在具有不同深度和構(gòu)造的井眼中具有功用。
[0016]栗送系統(tǒng)100優(yōu)選地包括功率線纜106、栗組件108、馬達(dá)組件110、密封區(qū)段112、和傳感器陣列殼體114的一些組合。栗組件108優(yōu)選地構(gòu)造為由馬達(dá)組件110驅(qū)動的多級離心栗。馬達(dá)組件110優(yōu)選地構(gòu)造為三相電動馬達(dá)，該三相電動馬達(dá)響應(yīng)于選定頻率下的電流的施加而使輸出軸旋轉(zhuǎn)。在特別優(yōu)選的實施例中，馬達(dá)組件110由位于地面上的可變速度驅(qū)動件116驅(qū)動。功率通過功率線纜106而從可變速度驅(qū)動件116傳導(dǎo)至馬達(dá)組件110。
[0017]密封區(qū)段112相對于由栗組件106產(chǎn)生的機(jī)械推力防護(hù)馬達(dá)組件110，且在操作期間提供馬達(dá)潤滑劑的膨脹。盡管示出了僅一個各構(gòu)件，但將理解的是，在適合的時候可連接更多個。例如，在許多應(yīng)用中，期望使用串聯(lián)馬達(dá)組合、多個密封區(qū)段和多個栗組件。還將理解的是，栗送系統(tǒng)100可包括對于當(dāng)前的說明而言不必要的額外的構(gòu)件，諸如護(hù)罩和氣體分離件。
[0018]為了在本文中公開，用語“上游”和“下游”可用于指構(gòu)件或構(gòu)件的部分相對于從井目艮104生產(chǎn)的流體的總體流的相對位置?！吧嫌巍敝冈趶木?04生產(chǎn)流體時與“下游”位置或構(gòu)件相比被更早經(jīng)過的位置或構(gòu)件。用語“上游”和“下游”不一定取決于構(gòu)件的相對豎直定向或位置。將理解的是，栗送系統(tǒng)100中的構(gòu)件中的許多是基本上圓柱形的，且具有公共的縱向軸線和從該中心軸線延伸至外周緣的半徑，該縱向軸線延伸穿過伸長的圓柱體的中心?？申P(guān)于栗送系統(tǒng)100中的分立構(gòu)件內(nèi)的徑向位置來描述物體和運(yùn)動。
[0019]盡管參考電可潛栗送系統(tǒng)描述了優(yōu)選實施例，但將理解的是，優(yōu)選實施例及其變型可在其他生產(chǎn)系統(tǒng)中具有功用，其他生產(chǎn)系統(tǒng)包括但不限于基于地面的離心和正排量栗送系統(tǒng)。傳感器模塊114可展開在各種應(yīng)用中，以對下游設(shè)備提供變化的井眼狀態(tài)的預(yù)報預(yù)測。
[0020]現(xiàn)在轉(zhuǎn)至圖2和3，在其中分別示出栗送系統(tǒng)100的近視立體圖，和傳感器模塊114的部分截面圖。傳感器模塊114包括連接至馬達(dá)組件110的近端118和位于栗送系統(tǒng)100的終端處的遠(yuǎn)端120。傳感器模塊114包括遠(yuǎn)端120處的機(jī)動化艙122和外殼體124。機(jī)動化艙122可被選擇性地且可控制地操作，以打開和關(guān)閉。在目前優(yōu)選的實施例中，機(jī)動化艙122包括鉸接至外殼體124的兩個門126a、126b。
[0021]傳感器模塊114連接至馬達(dá)組件110且包括穿透件128。穿透件128提供密封的通道，該密封的通道用于將電氣線路和其他管道從馬達(dá)組件110運(yùn)送到傳感器模塊114。在特別優(yōu)選的實施例中，馬達(dá)殼體110相對于傳感器模塊114氣密地密封，以防止馬達(dá)殼體110內(nèi)的馬達(dá)潤滑劑的污染。
[0022]傳感器模塊114還包括控制板130、臍帶132、臍帶卷軸134和傳感器陣列車輛136?？刂瓢?30構(gòu)造成對傳感器陣列車輛136提供功率，且處理、調(diào)整、和傳送由傳感器陣列車輛136產(chǎn)生的信號。電功率和信號傳送經(jīng)由臍帶132在控制板130與傳感器陣列車輛136之間傳導(dǎo)。在特別優(yōu)選的實施例中，臍帶132包括由多層絕緣體防護(hù)的一個或更多個電導(dǎo)體。優(yōu)選的電絕緣體可包括例如聚醚醚酮(PEEK)。外部防護(hù)層可包括絲網(wǎng)護(hù)套。臍帶132優(yōu)選地儲存、展開、且縮回在有動力的卷軸134上。卷軸134可以選擇性地被操作，以展開或縮回臍帶132，同時測量從卷軸134放卷的臍帶的長度。
[0023]臍帶132附接至傳感器陣列車輛136。傳感器陣列車輛136優(yōu)選地包括電動馬達(dá)138、底盤140、驅(qū)動機(jī)構(gòu)142、和傳感器陣列144。電動馬達(dá)138將由臍帶132提供的電力轉(zhuǎn)換成傳遞至驅(qū)動機(jī)構(gòu)142的運(yùn)動。驅(qū)動機(jī)構(gòu)142使傳感器陣列車輛136沿井眼104選擇性地移動。傳感器陣列144包括選定的傳感器封裝件，該傳感器封裝件優(yōu)選地包括多個傳感器。適合的傳感器包括溫度傳感器、光、視覺傳感器、照相機(jī)、位置傳感器、壓力傳感器、振動傳感器、氣體檢測傳感器和氣體含量分析器。
[0024]傳感器中的各個構(gòu)造成產(chǎn)生代表所測得狀態(tài)的信號。測量信號然后通過臍帶132傳送至控制板130。測量信號然后從傳感器模塊114傳送至馬達(dá)組件110。從馬達(dá)組件110，信號被依靠馬達(dá)功率線纜106或依靠專用的數(shù)據(jù)傳送線運(yùn)送至地面。備選地，從傳感器陣列144輸出的信號通過井眼104無線地傳送至馬達(dá)組件110或可變速度驅(qū)動件116和其他地面設(shè)施。
[0025]轉(zhuǎn)到圖4-6、在其中示出傳感器陣列車輛136的目前優(yōu)選的實施例。在圖4中描繪的實施例中，驅(qū)動機(jī)構(gòu)142包括無端軌道146，該無端軌道146由傳送器輪148旋轉(zhuǎn)。在圖5中描繪的實施例中，驅(qū)動機(jī)構(gòu)142包括一系列的有齒輪150。在圖6中描繪的實施例中，驅(qū)動機(jī)構(gòu)142包括旋轉(zhuǎn)螺旋推進(jìn)器(rotary auger) 152，該旋轉(zhuǎn)螺旋推進(jìn)器152沿井眼104拉傳感器陣列車輛136。旋轉(zhuǎn)螺旋推