專利名稱：原油開采裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的用于從地層泵送原油的裝置，尤其是涉及這樣一種裝置，即這種裝置減少或者消除了所不希望的氣體進入泵柱的現象。
背景技術：
傳統的原油開采裝置，在地層中的一個井筒內設置一個井下泵，通過抽吸使原油穿過一個正好位于泵入口的孔眼抽出。經過該孔眼的原油和任何鹽水或者氣體被抽到井下泵內并經由泵進入泵柱內。然后，上升至泵柱的天然氣被發送到一個電池艙，在這里，天然氣或者被排放到大氣中或者燃燒。假如開采了足夠的天然氣，天然氣就可以被收集起來用于分配或者用于給驅動泵的發動機提供能量。
當該氣體上升至泵柱內時，它將膨脹并能產生足夠的壓力以推動位于膨脹氣之上的油柱流出井口。一旦該膨脹氣柱代替了泵柱中的油，給泵柱提供能量的往復運動的光桿就不能與散熱油接觸。結果，光桿就會變得很熱，并且光桿的磨損率就極大地增加。
因而，目前就需要一種改進的原油開采裝置，它能夠減少或者消除天然氣進入泵柱內。
發明內容
作為總的介紹，圖中所示的原油開采裝置包括一個井下泵，該井下泵具有一個泵入口和一個泵出口。設置一個延伸部，其基本上在泵入口下面延伸，該延伸部設有一個延伸部入口。由泵泵送的所有流體通過該延伸部入口，而且該延伸部入口位于由泵所形成的井筒中原油的最低水平面之下。為此，該延伸部入口保持沉沒在匯集于井筒中的原油之中，并且防止氣體進入泵或者泵柱。氣體使井筒的環空增壓，氣體可以容易地從井筒環空被收集或者被排放。
圖1是根據本發明一個優選實施例的一種原油開采裝置的橫截面圖，其中泵柱塞處于一個較低位置。
圖2是圖1所示實施例的一個橫截面圖，其中泵柱塞處于一個較高位置。
具體實施例方式
現在參見附圖，圖1示出了一種原油開采裝置10的全圖，其被設置在一個形成于一地層14中的井筒12中。該地層14包括一個產油帶16，來自該產油帶16的原油80和天然氣82進入井筒12中。一個井口19位于地面上，而且一根生產油管20的管柱從該井口19垂懸下來。
該生產油管20在其下端安裝有一個井下泵22，該井下泵包括一個泵體24和一個柱塞26。在此實施例中，泵體24被成形為一根管，其被下放到井筒12中，而柱塞26被成形為一根管，其被同軸地安裝在泵體24中。
所述井下泵22包括一個泵入口28，該入口位于由泵體24所承載的一個下止回閥30處。井下泵22還包括一個泵出口32，該出口位于由柱塞26所承載的一個上止回閥36處。柱塞26被一個往復運動的光桿38攜帶，該光桿38穿過井口19而伸出。一臺發動機(未示出)使該光桿38往復運動，從而推動泵柱塞26在泵體24內交替地向上和向下移動。當柱塞26在泵體24內向下移動時，下止回閥30關閉，上止回閥36開啟，則位于止回閥30、36之間的原油就通過上止回閥36進入由上止回閥36之上的生產油管20所限定的泵柱40內。
當柱塞26被光桿38提升時，上止回閥36關閉而下止回閥30開啟。該上升的柱塞26將泵柱40內的油提升并將油在原油出口42排出以用于收集和分配。該上升的柱塞26還將原油通過下止回閥30抽入泵體24。
上述元件12至42可以用任何合適的技術來實現。比如，所述生產油管20可以由任何合適的管子形成，無論是連續的還是分段的。假如是分段的，則生產油管20可以用任何想要的方式被連接在一起，比如采用螺紋連接、焊接連接以及類似方式。同樣，井下泵22可以采用任何想要的形式，它不局限于圖中所示的單一實例。如果需要，也可以采用其它類型的井下泵，比如，包括螺桿泵和電泵。
根據本發明，原油開采裝置10還包括一個延伸部60，其在泵入口28之下延伸。該延伸部60包括一個延伸部入口62，在本實例中它被設置在接近延伸部60的底部。該延伸部60在延伸部入口62的最上部與泵入口28之間沒有孔口。該延伸部入口62可以采用多種形式，并可以包括任何想要的組合形式，即具有一個開口的下端和/或具有在延伸部60側壁上的穿孔。
在此實例中，延伸部60采用一種管的形式，它從生產油管20或者選擇地從泵體24上懸垂下來。不是在所有實施例中該延伸部60都需要被直接密封到泵體24上，假如需要，該延伸部60可以被其它的井下結構支撐，比如套管21。
如圖2所示，延伸部入口62的最上部位于一個水平面L1上，而井下泵22位于一個最低的井內液面降低水平面L2上，即可以獲得當前盛行的井筒環空壓力P和原油密度D。如圖2所示，該最低井內液面降低水平面L2位于水平面L1之上，因而井下泵22不能夠將井筒12中的原油80抽到一個足夠低的水平面以允許氣體82進入延伸部入口62的任何部位。這樣，就防止氣體82進入延伸部60、泵入口28、或者泵柱40。為此，光桿38被保持在一恒定的油浴中，因而防止過熱。而且，由于氣體82被防止進入泵柱40，氣體82使井筒環空18增壓，因而實現從環空18回收氣體。被回收的氣體可以被聚集以用于給推動光桿38往復運動的發動機提供能量或者用于分配。
如上所述，當柱塞26被提升時，井下泵22抽取原油80，原油80經過下止回閥30。由井下泵22所得到的最小井內液面降低水平面是作用在原油80上的環空18內的氣體壓力P以及原油80的密度D的一個函數。特別是，在上止回閥36與最小井內液面降低水平面L2之間的最大垂直距離大約等于P/D。當柱塞26往復運動時，對于泵出口32的所有位置，在泵出口32與延伸部入口62的最上部之間的高度H被保持在一個大于P/D的值上。請注意在本實例中，當柱塞26往復運動時，泵出口32向上和向下移動，而上述值H被相對于柱塞26的最低位置并從而是泵出口32的最低位置進行測量。
在大多數情況下，所述壓力P不小于大氣壓力(14.7磅/平方英寸或者1030g/cm2)，密度D不大于水的密度(0.036Ib/in3或者1g/cm3)，因而高度H大于34英尺(10.3m)。比如，在所述密度D是水的密度的0.8倍的情況下，高度H大于42英尺(13m)。因而，高度H可以大于34、40或者45英尺(10，12或者14m)。高度H甚至也可以采用更大的值。比如，對于一個5000英尺(1525m)的井而言，假如井筒被氣體增壓到壓力P大于最小壓力10、50或者100磅/平方英寸(700、3500或者7000g/cm2)，然后，高度H應當分別大于85、200和300英尺(30、61和91m)。
如上所述，所述延伸部60防止井下泵22將原油80向下抽到一個水平面，在該水平面，任何的延伸部入口62被直接暴露在位于原油80之上的井筒中的氣體82中。這就防止在泵的運行中將任何大量體積的氣體引入延伸部60、井下泵22和泵柱40。當然，原油80可以包含溶解的或者懸浮的氣體，它們可能與原油80一起進入延伸部60，但是這種溶解的或者懸浮的氣體不是一種能夠有害地影響光桿冷卻的大量體積的氣體。
上面已經對本發明可以采用的諸多形式中的幾種形式進行了詳細的描述。為此，此詳細描述只是作為示例性實例而不是局限。只有下面的權利要求書，包括所有等同情形，才限定了本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種原油開采裝置，包括一井下泵，該井下泵包括一個泵入口和一個泵出口，所述井下泵成形為可插入接近一個產油帶的地層中的一個井筒內，所述井下泵運行時將油從該產油帶向上泵送；一延伸部，其與所述井下泵相連接，并且當處于運行位置時從所述泵入口向下延伸，所述延伸部包括一個延伸部入口，該延伸部入口總是與泵出口間隔至少約34英尺的距離，所述延伸部在泵入口與延伸部入口之間沒有孔口，從而，被井下泵所泵送的流體在進入泵之前被從延伸部入口向上抽到泵入口。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述井下泵包括一個鄰近于泵出口的上止回閥和一們近于泵入口的下止回閥。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中，所述延伸部入口與泵出口垂直相距至少約40英尺。
4.根據權利要求1所述的裝置，其中，還包括一段生產油管，其與井下泵連接并從泵出口向上延伸；以及一根往復運動的桿，其設置在所述生產油管內并被連接到井下泵上用以給井下泵提供能量。
5.一種原油開采裝置，其被安裝在一個位于地層中的井筒中，該地層穿過一個產油帶，所述開采裝置包括一段生產油管，其被設置在所述井筒中；一井下泵，其由所述生產油管承載并被設置在所述井筒中，所述泵包括一個泵入口和一個泵出口，所述泵出口與一個由所述生產油管確定的泵柱形成流體連通；一延伸部，其從所述泵入口向下延伸，所述延伸部包括一個延伸部入口，在泵運行期間該延伸部入口與所述泵出口相間隔至少約34英尺，所述延伸部在泵入口與延伸部入口之間沒有孔口，從而，被井下泵所泵送的油在進入泵之前被從延伸部入口向上抽到泵入口。
6.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述井下泵包括一個鄰近于泵出口的上止回閥和一個鄰近于泵入口的下止回閥。
7.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述延伸部入口與泵出口垂直相距至少約40英尺。
8.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述裝置還包括一根往復運動的桿，其被設置在所述泵柱內并與所述井下泵連接用以給井下泵提供能量。
9.根據權利要求5所述的裝置，其中，所述井筒包括一個井筒環空，其圍繞井下泵延伸，所述井筒環空包括一些具有密度D g/cm3的油和一種位于油上方的具有壓力P g/cm2的氣體，其中，所述延伸部入口與泵出口相間隔一個最小垂直距離H cm，而且H大于P/D，以便由延伸部防止井下泵以一種足夠將井筒環空中的油抽到一個允許大量體積的氣體進入延伸部入口的水平面的速率而泵送油，因而防止大量體積的氣體進入泵入口和泵柱。
10.根據權利要求8所述的裝置，其中，所述井筒包括一個井筒環空，其圍繞井下泵延伸，所述井筒環空包括一些具有密度D g/cm3的油和一種位于油上方的具有壓力P g/cm2的氣體，其中，所述延伸部入口與泵出口相間隔一個最小垂直距離H cm，而且H大于P/D，以便由延伸部防止井下泵以一種足夠將井筒環空中的油抽到一個允許大量體積的氣體進入延伸部入口的水平面的速率而泵送油，因而防止大量體積的氣體進入泵入口和泵柱。
11.一種原油開采裝置，其被安裝在一個位于地層中的井筒中，該地層穿過一個產油帶，所述開采裝置包括一段生產油管，其被設置在所述井筒中；一井下泵，其由所述生產油管承載并被設置在所述井筒中，所述泵包括一個泵入口和一個泵出口，所述泵出口與一個由所述生產油管確定的泵柱形成流體連通；一延伸部，其從所述泵入口向下延伸，所述延伸部在泵入口與延伸部入口之間沒有孔口，從而，被井下泵所泵送的油在進入泵之前被從延伸部入口向上抽到泵入口；一根往復運動的桿，其被設置在所述泵柱內并與所述井下泵連接用以給井下泵提供能量；所述井筒包括一個井筒環空，其圍繞井下泵延伸，所述井筒環空包括一些具有密度D g/cm3的油和一種位于油上方的具有壓力P g/cm2的氣體，其中，所述延伸部入口與泵出口相間隔一個最小垂直距離H cm，而且H大于P/D，以便由延伸部防止井下泵以一種足夠將井筒環空中的油抽到一個允許大量體積的氣體進入延伸部入口的水平面的速率而泵送油，因而防止大量體積的氣體進入泵入口和泵柱。
12.一種原油開采裝置，其被安裝在一個位于地層中的井筒中，該地層穿過一個產油帶，所述開采裝置包括一段生產油管，其被設置在所述井筒中；一井下泵，其由所述生產油管承載并被設置在所述井筒中，所述泵包括一個泵入口和一個泵出口，所述泵出口與一個由所述生產油管確定的泵柱形成流體連通；一延伸部，其從所述泵入口向下延伸，所述延伸部包括一個延伸部入口，并且在泵入口與延伸部入口之間沒有孔口，從而，被井下泵所泵送的油在進入泵之前被從延伸部入口向上抽到泵入口；所述延伸部入口全部位于一個水平面L1之下；所述井下泵運行時將所述環空中的油抽到一個最低水平面L2，其中L2位于L1之上，以便由延伸部防止井下泵以一種足夠允許大量體積的氣體進入延伸部入口的速率泵送油，因而防止大量體積的氣體進入泵入口和泵柱。
全文摘要
一種原油開采裝置(10)包括一井下泵(22)和一在井下泵(22)下面延伸的延伸部(60)。該延伸部(60)具有一個延伸部入口(62)，該入口位于由井下泵(22)所確定的最低井內液面降低水平面(L2)的下面。被井下泵(22)泵送的所有流體通過延伸部入口(62)進入延伸部(60)，并且通過將延伸部入口(62)設置在由井下泵(22)確定的所述最低井內液面降低水平面(L2)的足夠的下方，就防止被增壓的氣體(82)進入延伸部(60)、泵(22)或位于泵(22)之上的泵柱(40)。這樣，就防止氣體(82)置換泵柱(40)中的油(80)，因而使光桿(38)保持充分的冷卻，而且氣體(82)被限制進入井筒環空(18)，在這里它能容易地被回收或者排放。
文檔編號E21B43/00GK1507530SQ02809079
公開日2004年6月23日 申請日期2002年4月22日 優先權日2001年4月30日
發明者詹姆斯B·蒂本, 詹姆斯B 蒂本 申請人:麥-D 漢-D 公司