用于电潜泵的井筒碎屑处理器制造技术

用于减小进入地下井中的电潜泵组件(其具有碎屑处理组件)的碎屑的尺寸的系统和方法包括处理器壳体，处理器壳体具有内孔和位于内孔的内表面上的壳体切割轮廓。切割刀片固定至处理器壳体的内孔内的旋转轴，切割刀片与壳体切割轮廓的第一部分对齐。磨机固定至旋转轴，磨机与壳体切割轮廓的第二部分对齐。由磨机的外表面和内孔的内表面限定环形研磨空间，环形研磨空间的径向尺寸沿下游方向减小。

Wellbore Debris Processor for ESP

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电潜泵的井筒碎屑处理器相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月12日提交的名称为“WellboreDebrisHandlerforElectricSubmersiblePumps”的共同未决的美国临时申请序列号62/432,953的优先权和权益，出于任何目的上述申请的全部公开内容通过引用整体并入本文。
本公开总体上涉及电潜泵，并且具体地涉及用于电潜泵组件的碎屑处理。
技术介绍
从缺乏足够内部压力进行自然生产的井筒生产烃流体的一种方法是利用人工举升方法，例如电潜泵(ESP)。被称为生产管柱(string)的一系列管或管道将潜油泵装置悬挂在靠近生产地层的井筒底部附近。潜油泵装置可操作以取回生产区流体，向流体施加更高压力并将加压的生产区流体排放到生产管中。由压力差驱动的加压井筒流体朝向表面上升。在生产操作期间，大于ESP进口筛端口的碎屑和异物往往会对上游部件(诸如电机和保护器)造成严重的侵蚀磨损并且造成进口筛端口的堵塞。侵蚀导致壳体强度减弱并增加系统故障的风险。堵塞端口的累积效应是流入泵的流量减少，因此向表面的生产减少。随着更多碎屑继续覆盖进口筛，当进入端口被阻塞时以致达到没有流量进入ESP的程度。此时，进口筛壁受到的压碎压力等于进口设定深度处的相应静压。最终，这种高压导致筛坍塌或塌陷。筛塌陷进一步加速了甚至更大尺寸的异物迁移到泵叶轮中，导致叶轮入口和运行间隙的完全阻塞。根据筛阻塞的阶段，上述问题的后果可能是灾难性的。例如，在生产流量减小时的筛堵塞的早期阶段，可能使得流量降低到低于冷却电机所需的最小值。结果，电机温度随着流量的减小而上升到电机将发生烧坏和ESP故障的程度。另一方面，如果在电机故障之前筛已经坍塌，则泵叶轮入口和运行间隙被阻塞，增加了泵热量产生并且发生高电机负荷，这也导致电机烧坏。在任何一种情况下，这些故障都会导致延期生产，并且需要钻探设备来修井，这最终会导致更高的现场资产运营成本。
技术实现思路
本文公开的实施例提供了一种电潜泵组件，其包括安装在ESP上游的碎屑处理器，以大幅度减小碎屑尺寸，使得碎屑可以与产生的流体混合并穿过泵，从而提高ESP可靠性和运行寿命并降低现场操作成本。本文所述的系统和方法使泵堵塞最小化或防止泵堵塞，从而增加泵的寿命，这在上游油田、中游油砂、重油或焦油砂操作中特别有用。在本公开的一个实施例中，用于减小进入地下井中的电潜泵组件的碎屑尺寸的碎屑处理组件包括处理器壳体，处理器壳体是具有内孔的大致管状构件。壳体切割轮廓位于处理器壳体的内孔的内表面上。切割刀片固定至处理器壳体的内孔内的旋转轴，切割刀片与壳体切割轮廓的第一部分对齐。磨机固定至处理器壳体的内孔内的旋转轴，磨机与壳体切割轮廓的第二部分对齐。由磨机的外表面和内孔的内表面限定环形研磨空间，环形研磨空间的径向尺寸沿下游方向减小。在替代实施例中，磨机可具有位于磨机的外表面上的一系列磨机切割机轮廓。该系列磨机切割机轮廓可包括较长的齿和较短的齿，较长的齿在外表面的上游区域具有较长的径向尺寸，而较短的齿在外表面的下游区域具有较短的径向尺寸。该系列磨机切割机轮廓可以由选自由如下构成的组的硬质材料形成：多晶金刚石复合片、碳化硅、碳化钨和氮化硼。磨机可具有磨机的位于系列磨机切割机轮廓下游的外表面上的磨机研磨轮廓。在其他替代实施例中，磨机的外表面可具有截头圆锥形状。切割刀片和磨机可沿旋转轴轴向间隔开。处理器壳体可包括进口孔，进口孔不设置筛构件。处理器壳体出口可以与磨机的下游端轴向间隔开。在本公开的替代实施例中，用于从地下井生产烃的电潜泵组件包括电机、泵和位于电机和泵之间的密封部分。碎屑处理组件位于泵的上游，碎屑处理组件包括处理器壳体，处理器壳体是具有内孔的大致管状构件。碎屑处理组件还包括：壳体切割轮廓，其位于处理器壳体的内孔的内表面上的；和切割刀片，其固定至处理器壳体的内孔内的旋转轴，切割刀片与壳体切割轮廓的第一部分对齐。碎屑处理组件还包括磨机，磨机固定至处理器壳体的内孔内的旋转轴，磨机与壳体切割轮廓的第二部分对齐。碎屑处理组件还包括环形研磨空间，环形研磨空间由磨机的外表面和内孔的内表面限定，环形研磨空间的径向尺寸沿下游方向减小。在替代实施例中，碎屑处理组件可位于电机的上游。可以定位下封隔器以防止井筒流体向下游行进通过碎屑处理组件外部的电潜泵组件。处理器壳体可以在地下井内静态旋转(rotationallystatic)。磨机的外表面可具有截头圆锥形状。在本公开的另一个替代实施例中，一种用于减小进入地下井中的电潜泵组件(其具有碎屑处理组件)的碎屑的尺寸的方法包括提供处理器壳体，处理器壳体为具有内孔的大致管状构件，并且处理器壳体具有位于处理器壳体的内孔的内表面上的壳体切割轮廓。旋转处理器壳体的内孔内的轴以使固定至旋转轴的切割刀片旋转，并使固定至旋转轴的磨机旋转。切割刀片与壳体切割轮廓的第一部分对齐，并且磨机与壳体切割轮廓的第二部分对齐。由磨机的外表面和内孔的内表面限定环形研磨空间，环形研磨空间的径向尺寸沿下游方向减小。在其他替代实施例中，磨机可具有位于磨机外表面上的一系列磨机切割机轮廓，该系列磨机切割机轮廓包括较长的齿，较长的齿在外表面的上游区域具有较长的径向尺寸，并且该系列磨机切割机轮廓还包括较短的齿，较短的齿在外表面的下游区域具有较短的径向尺寸，该方法还包括随着碎屑沿磨机轴向移动，利用壳体切割轮廓和系列磨机切割机轮廓使碎屑的尺寸逐渐减小。在替代实施例中，该方法可以包括用磨机的磨机研磨轮廓来研磨碎屑，磨机研磨轮廓位于磨机切割机轮廓的下游。随着切割刀片和磨机的旋转运动，碎屑可径向向外移动，使得碎屑与壳体切割轮廓接触。可以将碎屑处理组件的输出流引导至电潜泵组件的泵。可以将输入流引导至电潜泵组件的泵和电机上游的碎屑处理组件中。附图说明为了可以详细地理解和获得本公开实施例的上述特征、方面和优点以及将变得明显的其它方面的方式，可以参考在形成本说明书的一部分的附图中示出的本公开的实施例对上面简要概括的本公开的更具体的描述。然而，需要注意的是，附图仅示出了本公开的优选实施例，并且因此不应被视为限制本公开的范围，因为本公开可以允许其它等效实施例。图1是根据本公开的实施例的具有电潜泵组件的地下井的示意性剖视图。图2是根据本公开的实施例的具有电潜泵组件的地下井的示意性剖视图。图3是根据本公开的实施例的具有电潜泵组件的地下井的示意性剖视图。图4是根据本公开的实施例的电潜泵组件的碎屑处理器的示意性剖视图。具体实施方式现在将在下文中参考示出本公开的实施例的附图更全面地描述本公开的实施例。然而，本公开的系统和方法可以以许多不同的形式来体现，并且不应该被解释为限于在本公开中阐述的所示实施例。而是，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。相似的数字始终指代相似的元件，并且如果使用了撇号标记，则其表示替代实施例或位置中的类似元件。在以下讨论中，阐述了很多具体细节来提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域技术人员明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。另外，对于绝大部分来说，关于井钻、储层测试、完井等的细节已被省略，因为这样的细节对于获得对本公开的完整理解而言并不认为是必需的，而是被认为在相关领域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碎屑处理组件，其用于减小进入地下井中的电潜泵组件的碎屑的尺寸，所述碎屑处理组件包括：处理器壳体，所述处理器壳体是具有内孔的大致管状构件；壳体切割轮廓，其位于所述处理器壳体的所述内孔的内表面上；切割刀片，其固定至所述处理器壳体的所述内孔内的旋转轴，所述切割刀片与所述壳体切割轮廓的第一部分对齐；磨机，其固定至所述处理器壳体的所述内孔内的所述旋转轴，所述磨机与所述壳体切割轮廓的第二部分对齐；以及环形研磨空间，所述环形研磨空间由所述磨机的外表面和所述内孔的内表面限定，所述环形研磨空间的径向尺寸沿下游方向减小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.12 US 62/432,953;2017.07.19 US 15/654,1421.一种碎屑处理组件，其用于减小进入地下井中的电潜泵组件的碎屑的尺寸，所述碎屑处理组件包括：处理器壳体，所述处理器壳体是具有内孔的大致管状构件；壳体切割轮廓，其位于所述处理器壳体的所述内孔的内表面上；切割刀片，其固定至所述处理器壳体的所述内孔内的旋转轴，所述切割刀片与所述壳体切割轮廓的第一部分对齐；磨机，其固定至所述处理器壳体的所述内孔内的所述旋转轴，所述磨机与所述壳体切割轮廓的第二部分对齐；以及环形研磨空间，所述环形研磨空间由所述磨机的外表面和所述内孔的内表面限定，所述环形研磨空间的径向尺寸沿下游方向减小。2.根据权利要求1所述的碎屑处理组件，其中，所述磨机具有一系列位于所述磨机外表面上的磨机切割机轮廓。3.根据权利要求2所述的碎屑处理组件，其中，所述系列磨机切割机轮廓包括较长的齿，所述较长的齿在外表面的上游区域具有较长的径向尺寸，并且所述系列磨机切割机轮廓还包括较短的齿，所述较短的齿在外表面的下游区域具有较短的径向尺寸。4.根据权利要求2或3所述的碎屑处理组件，其中，所述系列磨机切割机轮廓由选自由如下构成的组的硬质材料形成：多晶金刚石复合片、碳化硅、碳化钨和氮化硼。5.根据权利要求2-4中任一项所述的碎屑处理组件，其中，所述磨机具有磨机研磨轮廓，所述磨机研磨轮廓位于所述磨机的所述系列磨机切割机轮廓下游的外表面上。6.根据权利要求1-5中任一项所述的碎屑处理组件，其中，所述磨机的所述外表面具有截头圆锥形状。7.根据权利要求1-6中任一项所述的碎屑处理组件，其中，所述切割刀片和所述磨机沿所述旋转轴轴向间隔开。8.根据权利要求1-7中任一项所述的碎屑处理组件，其中，所述处理器壳体包括进口孔，所述进口孔不设置筛构件。9.根据权利要求1-8中任一项所述的碎屑处理组件，其中，所述处理器壳体出口与所述磨机的下游端轴向间隔开。10.根据权利要求1-9中任一项所述的碎屑处理组件，其中，所述碎屑处理组件具有径向取向的进口和轴向取向的排出口。11.根据权利要求1-10中任一项所述的碎屑处理组件，其中，所述碎屑处理组件具有轴向取向的进口和径向取向的排出口。12.一种用于从地下井生产烃的电潜泵组件，所述电潜泵组件包括：电机、泵和位于所述电机和所述泵之间的密封部分；碎屑处理组件，其位于所述泵的上游，所述碎屑处理组件包括：处理器壳体，所述处理器壳体是具有内孔的大致管状构件；壳体切割轮廓，其位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·肖，奇德雷姆·伊诺克·额济姆，兰德尔·艾伦·谢普勒，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯,SA