用于井下流体过滤的设备、系统和方法技术方案

一种用于井下流体净化的采液系统，该采液系统包括被定位在井孔内的过滤组件。该过滤组件具有流体过滤器和紧密联接到该过滤器的第一泵。此外，该系统还包括延伸轴，该延伸轴从第一泵延伸到邻近地表定位的旋转动力源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年12月10日提交的专利技术名称为“用于井下流体过滤的设备、系统和方法(Apparatus,Systems,and Methods for Downhole Fluid Filtration)”的美国临时专利申请No.61/914,225的权益，该美国临时专利申请的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文。本申请还要求2014年9月25日提交的专利技术名称为“用于井下流体过滤的设备、系统和方法(Apparatus,Systems,and Methods for Downhole Fluid Filtration)”的美国临时专利申请No.62/055,035的权益，该美国临时专利申请的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文。关于联邦资助的研究或开发的声明不适用。
本公开总的来说涉及提高水的纯度。更明确地说，本公开涉及用于将来自地下的水净化或脱盐的设备和系统。再明确地说，本公开涉及可用于对来自地层中的井眼的水进行回收和净化的过滤设备和系统。
技术介绍
各种类型的过滤器可用于通过从水中去除悬浮物质或溶解物质来提高从地层内的区域中获取的水的质量。举例来说，反渗透(RO)膜技术用于从微咸水源和咸水源中去除盐分以产生净化的淡水。RO工艺需要高压泵送，而高压泵送消耗了非常多的能量。RO工艺将来自给水源的盐集中到需要丢弃的较浓液流中。在典型的系统中，通过高压泵
来升高咸/微咸给水(feed water)的压力，并将该咸/微咸给水(feed water)输送到具有RO膜的过滤器。该泵增大了给水的压力，以使得RO膜两侧的前向压力超过该膜两侧的自然反渗透压力。该反渗透压力是因为RO膜的一侧的咸水与RO膜的另一侧的淡水之间的盐浓度差导致的。该反渗透压力用于迫使淡水去往(或返回)给水侧。然而，当使用泵对咸水加压并将该咸水进给到所述膜时，来自泵的升高的压力导致水分子克服反渗透压力而穿过该膜并作为渗透液抵达该膜的低压的淡水侧。在此工艺中，盐分子与所述给水的一部分一起被保留在该膜的高压侧，从而形成从过滤器的浓缩流体出口离开的浓缩渗余物流。压力控制装置(例如，背压调节器或背压调节阀)被联接到过滤器的浓缩流体出口，以允许所述泵形成压力并支配或至少部分影响该浓缩流体出口的流率。以此方式，该背压调节器影响回收率，该回收率是来自过滤器的渗透液或净化水的回收速率与向过滤器供应的给水的供应速率之比。对于开采烃类的油井来说，在一些情形下可通过将水注入到通常接近产油井的第二井或井眼中来实现提高的石油采收率。水被注入到开采区中或者与该开采区流体连通的区域中，以增大开采区中的孔隙压力并使更多的烃类流到油井中。
技术实现思路
在一个实施例中，通过一种用于井下流体净化的采液系统(fluid production system)来解决本领域中的这些需求和其它需求。在一个实施例中，该系统包括过滤组件，该过滤组件被构造成设置在井孔内并具有过滤器，该过滤器包括流体入口、渗透液出口和浓缩流体出口；并且还具有第一泵，该第一泵被紧密联接到过滤器而与其流体连通。该第一泵包括吸入端口和排出端口。此外，所述系统还包括延伸轴，该延伸轴从第一泵延伸到邻近地表设置的旋转动力源。此外，还公开了一种用于减少流体中含有的溶解成分量的方法。
在一个实施例中，该方法包括：(a)将过滤组件设置在第一井孔中；其中，该过滤组件包括膜过滤器、与该过滤器的第一端口紧密联接的第一泵、以及与该过滤器的浓缩流体出口紧密联接的第二泵。此外，该方法还包括：使第一泵运行，以使流体从地层的流体供应区移动穿过过滤组件而去除不需要的成分，从而产生净化的渗透液流。此外，该方法还包括：产生离开该过滤组件的浓缩流体流。此外，该方法还包括：使第二泵运行，以实现渗透液流的流率与浓缩流体流的流率之间的恒定比率；以及，将浓缩流体流弃置在地层内的选定的排出区中。在一个实施例中，用于将来自地下源的水脱盐的采液系统包括：过滤组件，该过滤组件被构造成安装在第一井孔内。该过滤组件包括：膜过滤器，该膜过滤器包括流体入口、渗透液出口和浓缩流体出口。此外，该过滤组件还包括：第一泵，该第一泵具有排出端口和吸入端口，该吸入端口被联接到渗透液出口而与其流体连通；以及第二泵，该第二泵具有联接到浓缩流体出口而与其流体连通的吸入端口。因此，本文所述的实施例包括希望解决与某些现有装置、系统和方法相关的各种缺点的特征和特性的组合。对于本领域的技术人员来说，在阅读具体实施方式之后并通过参照附图，上文所述的各种特征和特性以及其它方面将是显而易见的。附图说明为了详细描述所公开的实施例，现在将参照附图，其中：图1是根据本文所述原理的采液系统的一个实施例的局部剖面前视图，该采液系统具有布置在井孔中且能够降低水的含盐量的过滤组件或脱盐组件。图2是根据本文所述原理的图1的过滤组件或脱盐组件的截面前视图。图3是示出了根据本文所公开的原理的、用于减小流体中含有的溶解成分量的方法的流程图；并且图4是布置在井孔中的采液系统的另一实施例的局部剖面前视图。根据本文所述的原理，该系统能够降低水的含盐量并能够为附近的采油井提供提高的石油采收率。以下描述示范了本公开的某些实施例。本领域的技术人员应理解，以下描述具有广泛应用，并且，对任何实施例的论述意在示范该实施例，并非旨在以任何方式暗示本公开(包括权利要求书)的范围仅限于该实施例。附图不必按比例绘制。可能放大比例地示出或以某种示意性形式示出本文所公开的某些特征和组件，并且为了清楚和简明起见，可能未示出常规元件的一些细节。在一些附图中，为了使附图更清楚和简明，可省略一个或多个组件或组件的一个或多个方面，或所述组件或方面可不具有标识别处标识的特征或组件的附图标记。此外，在本说明书(包括附图)内，相似或相同附图标记可用于标识共用或类似的元件。术语“包含”和“包括”在本文中(包括权利要求书中)是以开放的方式使用的，因此应解释为意指“包括，但不限于”。并且，术语“联接”意指间接或直接连接。因此，如果第一组件被联接到第二组件，那么所述组件之间的连接可以是通过两个组件的直接接合，或通过经由其它中间组件、装置和/或连接而实现的间接来连接。表述“基于”意指“至少部分基于”。因此，如果X基于Y，那么X可基于Y和任何数量的其它因素。此外，如本文(包括权利要求书)所使用的，术语“轴向”通常意指沿着给定轴线或平行于给定轴线，而术语“径向”通常意指垂直于该轴线。举例来说，轴向距离是指沿着给定轴线或平行于给定轴线而测量的距离，并且径向距离是指垂直于该轴线而测量的距离。此外，在本说明书和权利要求书中对相对方向或相对位置的任何参考将是出于阐明的目的而作出的，其实例包括“顶部”、“底部”、“朝上”、“向上”、“左”、“向左”、“朝下”、“下”、“顺时针”等。举例来说，物体或特征的相对方向或相对位置与如图所示或所描述的定向相关。如果从另一定向观察物体，那么可适合使用替代术语来描述方向或位置。关于井眼或井孔，“朝上”、“上”、“向上”或“上游”意指朝向井眼表面，而“朝下”、“下”、“向下”或“下游”意指朝向井孔的末端，而与井孔的定向无关。如本文(包括权利要求书)所使用的，术语“纯”、“净化”及类似术语应该是指从源流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于井下流体净化的采液系统，所述系统包括：过滤组件，所述过滤组件被构造成布置在井孔内并具有：过滤器，所述过滤器包括流体入口、渗透液出口和浓缩流体出口；和第一泵，所述第一泵被紧密联接到所述过滤器而与其流体连通，所述第一泵具有吸入端口和排出端口；以及延伸轴，所述延伸轴从所述第一泵延伸到邻近地表设置的旋转动力源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.10 US 61/914,225;2014.09.25 US 62/055,0351.一种用于井下流体净化的采液系统，所述系统包括：过滤组件，所述过滤组件被构造成布置在井孔内并具有：过滤器，所述过滤器包括第一端、与所述第一端相反的第二端、流体入口、处于所述第一端处的渗透液出口、以及处于所述第二端处的浓缩流体出口；第一泵，所述第一泵邻近所述过滤器的所述第一端并紧密联接到所述过滤器的所述第一端而与其流体连通，所述第一泵具有吸入端口和排出端口；第二泵，所述第二泵邻近所述过滤器的所述第二端并紧密联接到所述过滤器的所述第二端而与其流体连通；以及延伸轴，所述延伸轴从所述第一泵延伸到邻近地表设置的旋转动力源。2.根据权利要求1所述的采液系统，其中，所述过滤器包括反渗透膜，并且其中，所述过滤器的所述第一端包括所述渗透液出口，且所述过滤器的所述第二端包括所述浓缩流体出口。3.根据权利要求1所述的采液系统，其中，所述第二泵包括被紧密联接到所述过滤器的所述浓缩流体出口而与其流体连通的吸入端口。4.根据权利要求3所述的采液系统，其中，用于所述第一泵的所述旋转动力源包括第一马达，所述第一马达被联接到所述延伸轴并电联接到第一马达控制器；其中，所述第二泵包括潜水式电动马达，所述潜水式电动马达被电联接到第二马达控制器。5.根据权利要求1所述的采液系统，其中，所述第一泵包括具有第一转子和第一定子的螺杆泵；其中，所述第二泵包括具有第二转子和第二定子的螺杆泵；其中，所述第二转子由延伸穿过所述过滤器的互连轴联接到所述第一转子；并且其中，所述第二转子和所述第二定子是所述第一转子和所述第一定子的镜像设计，从而将所述第一泵构造成在相对于所述井孔而言的第一方向上移动流体，并且将所述第二泵构造成在相对于所述井孔而言的第二方向上移动流体，所述第二方向与所述第一方向相反。6.根据权利要求3所述的采液系统，其中，所述第一泵和所述第二泵被构造成具有恒定的泵送比。7.根据权利要求6所述的采液系统，其中，所述系统还包括互连轴，所述互连轴延伸穿过所述过滤器并将所述第一泵的驱动轴联接到所述第二泵的驱动轴，从而将上述两个泵构造成以相同的旋转速度运行。8.根据权利要求3所述的采液系统，其中，所述第一泵的所述吸入端口被紧密联接到所述过滤器的所述渗透液出口而与其流体连通。9.根据权利要求8所述的采液系统，还包括：开采管道，所述开采管道具有第一端以及从所述第一端移位的管道渗透液排出端口；其中，所述第一端被构造成联接到所述过滤组件的第一泵的所述排出端口而与其流体连通；其中，所述第一端与所述管道渗透液排出端口之间的距离小于所述过滤组件的选定深度，从而将所述管道渗透液排出端口构造为处于地下。10.根据权利要求3所述的采液系统，其中，所述第二泵被构造成由与所述井孔流体连通的两个或更多个地层区之间的流体压差驱动，以便从所述流体压差中回收能量。11.一种用于减少流体中含有的溶解成分量的方法，所述方法包括：将过滤组件设置在第一井孔中；其中，所述过滤组件包括：膜过滤器；第一泵，所述第一泵邻近所述过滤器的第一端且被紧密联接到处于所述过滤器的所述第一端处的所述过滤器的第一端口；以及第二泵，所述第二泵邻近所述过滤器的第二端且被紧密联接到处于所述过滤器的所述第二端处的所述过滤器的浓缩流体出口；使所述第一泵运行，以使流体从地层的流体供应区移动穿过所述过滤组件而去除不需要的成分，从而产生净化的渗透液流；产生离开所述过滤组件的浓缩流体流；使所述第二泵运行，以实现所述渗透液流的流率与所述浓缩流体流的流率之间的恒定比率；以及将所述第一井孔内的所述浓缩流体流弃置在地层内的选定的排出区中。12.根据权利要求11所述的方法，还包括：维持...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·E·沃尔夫，罗伯特·尤金·梅班三世，
申请(专利权)人：国民油井华高有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US