本發(fā)明專利技術提供了通過在管子(200)的一端操作脈沖發(fā)生器(100)來通過管子(200)泵送流體的方法，脈沖發(fā)生器(100)使移動構件以小于3Hz的頻率往復運動以在流體中產生壓波，這使得在管子(200)的另一端的脈沖轉換器(300)允許流體流入到管子(200)中。此外，公開了用于在泵送方法中使用的脈沖發(fā)生器(100)，以及包括此脈沖發(fā)生器(100)的泵系統(tǒng)。所述脈沖發(fā)生器(100)包括：連接器(10)，其用于使脈沖發(fā)生器(100)與管子(200)連接，其中，將通過管子(200)泵送流體；往復運動地可操作的移動構件(30，32，34)，其用于在待泵送的流體中產生壓力波，所述移動構件(30，32，34)布置在腔體(20)中；排放端口(42)，其用于排放泵送的流體；以及傳送通道(40)，其用于將泵送的流體從連接器(10)傳送到排放端口(42)；以及，返回通道(50)，其用于使通過傳送通道(40)傳送的流體返回到腔體(20)移動構件(30，32，34)靠近連接器(10)布置在腔體(20)中使得面向連接器(10)。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】泵送流體的方法、用于該方法的脈沖發(fā)生器、以及包括該脈沖發(fā)生器的泵系統(tǒng)
本本專利技術涉及泵送流體的方法，在此方法中使用的脈沖發(fā)生器，以及包括此脈沖發(fā)生器的泵系統(tǒng)。
技術介紹
US2009/0000790A1公開了包括連接到柔性驅動桿的一端的電機與連接到柔性驅動桿的另一端的活塞的短沖程活塞泵。活塞與柔性驅動桿布置在管子中，并且當活塞在管子中上下移動時活塞適于向管子上方傳送流體。 為了通過柔性驅動桿分配，已知利用脈沖發(fā)生器來在包含流體的管子的一端產生壓力波，其前進到在管子的另一端的脈沖轉換器以使脈沖轉換器允許流體流動到管子中。脈沖轉換器可以包括彈簧加載的止回閥，當壓力波在管子的另一端處反射時該止回閥打開，并且然后再次關閉。由此，每次脈沖轉換器被壓力波致動，流動通過脈沖轉換器進入到管子中的增量流體體積，被朝向其中安裝脈沖發(fā)生器的管子的端部泵送，并且經由排放端口排放。 US2355618A利用具有振動活塞的聲學發(fā)生器來產生壓力波與致動脈沖轉換器。活塞的振動頻率被調節(jié)為保持管子內的液柱中的基本共振的情形，并且相對于在活塞振動中的活塞的狀態(tài)調節(jié)排放閥的打開的時間間隔與定時以確保最佳結果。為了防止“氣鎖”建議彎曲管子的上部并且將排放管連接到彎曲部分的最上端，由此隨著排放的流體從主要流體柱移除可能已經從其中分離的任何氣體。 US4460320A試圖通過共振定時解決此問題，這些問題如同在US2355618A中公開的泵那樣使現(xiàn)有技術泵保持遠離在一般泵送應用中在商業(yè)上變得成功。US4460320A提出利用聲壓波發(fā)生器，其具有通過在環(huán)狀構造中沖擊液體在液體中產生聲壓波的特定活塞。除了產生聲壓波以外，活塞的往復運動交替地打開與關閉排放端口。 W02006/062413A公開了具有帶有止回閥的活塞的波發(fā)生器，所述活塞在管子內部以5mm范圍內的小幅度以及10Hz的范圍內的高頻率振蕩，以致使在活塞的下游側的流體將被供給以來自活塞的高能脈沖。在另一個實施方式中，通過將振蕩隔膜附接到管子的周邊而產生壓力波。
技術實現(xiàn)思路
將要通過本專利技術解決的問題是提供利用壓力波泵送流體的方法，這對于使流體從水井與油井的人工提升以及用于氣井中以便氣井疏水是實用的。另一個目的是提供用于此方法中的脈沖發(fā)生器，以及包括該脈沖發(fā)生器的泵系統(tǒng)。 在本專利技術的第一方面，提供了通過操作脈沖發(fā)生器通過管子泵送流體的方法，其中，脈沖發(fā)生器具有移動構件，該移動構件設置在管子的一端并且往復運動以在流體中產生壓力波，壓力波使得設置在管子的另一端的脈沖轉換器允許流體流入到管子中。移動構件以小于3Hz的頻率往復運動。該頻率優(yōu)選地在2.5到0.5Hz的范圍內，更優(yōu)選地對于具有50到500m的深度的淺井來說在2.0到0.6Hz的范圍內。例如，對于具有約750m的深度的井來說該頻率可以是0.8到0.4Hz。期望的是對于甚至更深的井來說優(yōu)選的頻率0.1Hz0 就關于隨著深度的增加頻率降低的原因來說，對此的簡要解釋是波長隨著深度的增加而增加，并且要求達到脈沖轉換器的波傳播時間成比例地增加。理論上，流體是不可壓縮的并且其應該不能在流體中形成壓縮波。然而，在實際生活中，流體含有一定量的空氣或氣體這使得液體足夠彈性以形成壓縮波。在流體中的空氣或氣體量對于每個井來說都是獨特的。多個參數(shù)如管子長度、在泵送操作開始以前填充在管子中的流體中的空氣量、當泵在操作中時通過脈沖轉換器進入管子中的空氣量、井產生的氣體量、流體粘度、以及流體溫度起作用。 低至上面限定的頻率通過避免摩擦損失以及由振動、噪音等造成的損失增加了總泵送效率。頻率如此低以至于將不存在共振。 由于摩擦損失低并且不存在關于共振、振動、噪音等的特定問題，根據(jù)本專利技術的方法允許使用具有比由人工提升的其它已知泵要求的直徑更小的管子，例如具有不大于2英寸(5.1cm)、1.5英寸(3.8cm)、1英寸(2.5cm)或者更小的內徑的管子。這降低了鉆取的成本以及由于較小執(zhí)行的全井設施成本以及殼體與管子的成本。然而，本專利技術的應用不限于更小的管子尺寸。在當需要較大的流速時的情形中可以使用較大的管子尺寸。 管子可以分支成多個管柱，每個管柱都具有設置在其另一端處并且安裝在相應井中的脈沖轉換器。在此情形中，能夠通過一個并且相同的脈沖發(fā)生器從不同井泵送流體從而進一步增加了總泵送效率。此布置被認為是不能通過現(xiàn)今使用中的任何已知泵實現(xiàn)的本專利技術的特定特征。 此外，多個脈沖發(fā)生器中的每個都可以連接到相應的管子。在此情形中，如果通過一個并且相同的驅動裝置同步地操作脈沖發(fā)生器，可以進一步增加總的泵送效率。 本專利技術的方法可以有利地用于從水井或油井泵送流體，或者在氣井中用于氣井疏水。 當根據(jù)本專利技術的方法被用于將流體從諸如水井、油井、或者氣井的地下源泵送到表面高度時，進行鉆孔并且將表面殼體插入到鉆孔中直到到達地下源，管子插入到在前端具有脈沖轉換器的封裝孔中，并且表面定位的脈沖發(fā)生器連接到管子的后端并且操作。由于管子尺寸可以較小，因此可以降低鉆取成本。這使得根據(jù)本專利技術的方法有益，但是不限于以低速率鉆井并且通過使流速下降延長了現(xiàn)有井的使用壽命，這是不能通過現(xiàn)有技術方法經濟地利用的。另一個應用本專利技術的領域是從氣井泵送水，即氣井疏水。后者尤其地相關因為在大多數(shù)情形中需要將低流速的水向上泵送并且使用較小的管子直徑可以降低泵送操作的成本，因為利用具有較小內徑的管子，例如I英寸(2.5cm)、3/4英寸(1.9cm)或者1/2(1.3cm)。 如果此方法利用多個管柱或管子，便能夠從不同的井泵送流體。 在本專利技術的第二方面中，提供了用于在本專利技術的方法中使用的脈沖發(fā)生器。脈沖發(fā)生器包括:用于使脈沖發(fā)生器與將通過其泵送流體的管子連接的連接器；用于在將要泵送的流體中產生壓力波的可往復運動地操作的移動構件，其被靠近連接器布置在腔體中使得面向連接器；用于排放泵送的流體的排放端口 ；用于將泵送的流體從連接器傳送到排放端口的傳送通道；用于使通過傳送通道傳送的流體返回到腔體的返回通道。 在本專利技術的脈沖發(fā)生器中，脈沖發(fā)生器的移動構件靠近連接器布置在腔體中使得面向連接器。當產生壓力波時這使損失最小化。此外，脈沖發(fā)生器具有允許流體從腔體循環(huán)通過傳送通道返回到腔體的返回通道。這補償了在抽吸沖程過程中移動構件的移動，由此減小了用于操作與避免氣蝕需要的能量。除了降低能量消耗與避免氣蝕以外，利用產生的流體循環(huán)通過傳送通道降低了操作成本，由于這不需要特別地用于此目的的用于供給流體的其它流體箱體。 流體循環(huán)通過傳送與返回通道的另一個方面是通過提供壓力調節(jié)閥(控制閥)能夠在兩個通道中保持較高的壓力(反壓)。壓力調節(jié)閥布置在傳送通道中以便控制通過傳送通道泵送的流體的流速與壓力。控制通過傳送通道的流速與壓力在由移動構件產生的壓力波的幅度以及降低能量消耗上具有積極效果。此外，減少了氣體到脈沖轉換器中的流入。 可以通過使傳送通道與移動構件中的每個都設有止回閥(第一止回閥與第二止回閥)來確保流體從腔體通過傳送通道與返回通道返回到腔體的循環(huán)。在此情形中，移動構件可以是經由隔膜密封到腔體的壁的圓盤狀構件或活塞。在另選構造中，移動構件是柱塞并且傳送通道與返回通道的每個都設有止回閥(第一止本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種通過操作脈沖發(fā)生器(100)通過管子(200)泵送流體的方法，其中，所述脈沖發(fā)生器(100)具有移動構件(30，32，34)，所述移動構件設置在所述管子(200)的一端處并且往復運動以在流體中產生壓力波，壓力波使得設置在所述管子(200)的另一端的脈沖轉換器(300)允許流體流動到管子(200)中，其特征在于所述移動構件(30，32，34)在小于3Hz的頻率下往復運動。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.04.05 EP 12163347.31.一種通過操作脈沖發(fā)生器(100)通過管子(200)泵送流體的方法，其中，所述脈沖發(fā)生器(100)具有移動構件(30，32，34)，所述移動構件設置在所述管子(200)的一端處并且往復運動以在流體中產生壓力波，壓力波使得設置在所述管子(200)的另一端的脈沖轉換器(300)允許流體流動到管子(200)中，其特征在于所述移動構件(30，32，34)在小于3Hz的頻率下往復運動。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述移動構件(30，32，34)以從2.5Hz到0.5Hz范圍內的頻率往復運動。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述移動構件(30，32，34)以不大于1.0Hz的頻率往復運動。4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的方法，其中，所述管子(200)具有不大于2英寸(5.1)，優(yōu)選地不大于1.5英寸(3.8cm)，更優(yōu)選地不大于1英寸(2.5cm)的內徑。5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的方法，其中，所述管子(200)分支成多個管柱(210)，每個管柱(210)都具有設置在其另一端的脈沖轉換器(300)并且安裝在相應井中。6.根據(jù)上述權利要求1-5中任一項所述的方法，其中，所述多個脈沖發(fā)生器(100)連接到相應管子(200)，并且同步地操作所述脈沖發(fā)生器(100)。7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的方法，所述方法用于從水井或油井泵送流體，或者在氣井中用于氣井疏水。8.一種用于根據(jù)權利要求1-7中任一項所述方法的脈沖發(fā)生器(100)，其包括: 連接器(10)，其用于使所述脈沖發(fā)生器(100)與管子(200)連接，其中，將通過管子(200)泵送流體； 往復運動地可操作的移動構件(30，32，34)，其用于在待泵送的流體中產生壓力波，所述移動構件(30，32，34)布置在腔體(20)中； 排放端口(42)，其用于排放泵送的流體；以及 傳送通道(40)，其用于將所述泵送的流體從所述連接器(10)傳送到所述排放端口(42)， 其特征在于，返回通道(50)，其用于使通過所述傳送通道(40)傳送的流體返回到所述腔體(20)， 其中，所述移動構件(30，32，34)靠近所述連接器(10)布置在...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：穆罕默德·薩戈夫，彼得·格魯比耶，
申請(專利權)人：維爾京群島SPP有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：維爾京群島;VG
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