[發明專利]泵送流體的裝置和方法

有效

• 申請號: 200680054428.8
• 申請日: 2006-12-07
• 公開（公告）號: CN101432522A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: R·厄克特
• 申請（專利權）人: 國民油井華高有限合伙公司
• 主分類號: F04B17/04
• 分類號: F04B17/04;F04B23/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 趙培訓

技術領域

本發明涉及用于泵送鉆井流體的裝置和方法。該鉆井流體可以載 有固體。

背景技術

在油、氣井結構的井筒鉆井中，鉆頭布置在鉆柱的端部，該鉆頭 旋轉以在地層中鉆出井筒。已知為“鉆井泥漿”的鉆井流體通過鉆柱 泵送到鉆頭以潤滑鉆頭。該鉆井泥漿還用于攜帶鉆頭產生的鉆屑和其 他固體通過形成在鉆柱和井筒之間的環形空間到達地面。通過使用鉆 井流體的流動和/或鉆井流體的壓力驅動或激活馬達或井底工具，該鉆 井泥漿還可以用于驅動井底鉆井馬達和控制井底工具。鉆井泥漿的密 度受到精密的控制，以防止井筒坍塌，并確保鉆井最好地進行。鉆井 泥漿的密度影響鉆頭穿透地層的速率。通過調節鉆井泥漿的密度，穿 透速率在可能使井筒坍塌的損害處改變。一般使用的鉆井流體或者是 水基的，或者是油基的流體。它們還可以包含不同的添加物，這些添 加物提供想要的粘性、潤滑特性、熱、防腐蝕和其他性能特性。該鉆 井泥漿還可以包括損耗流轉材料。該損耗流轉材料在鉆井泥漿中流轉， 經過任何多孔區域。鉆井流體流過多孔地層時，其攜帶的損耗流轉材 料堵塞多孔區域。這樣，鉆井泥漿包含昂貴的合成油基潤滑劑，因此 通常回收并再利用用過的鉆井泥漿，但是這要求從鉆井泥漿中移除固 體。這通過處理鉆井流體實現。該處理的第一部分是從載有固體的鉆 井泥漿中分離固體。這至少部分地通過振蕩分離器實現，例如那些公 開在US5265730、WO96/33792和WO98/16328中的泥漿振動篩。此 外，諸如離心分離機和水力旋流器地處理設備可以用于進一步清潔含 固體的泥漿。固體覆蓋在污物和殘留物中。干凈的泥漿然后保留在泥 漿罐或其他容器中。當需要時，該干凈的泥漿從泥漿罐抽出并再通過 鉆柱，重復該循環。泥漿泵可以用于從地面泵送鉆井泥漿通過鉆柱， 通過或在鉆頭附近出來，并通過環形空間向上回到井的頂部。

某些現有已知的泥漿泵具有相對復雜和相對重型的驅動系統，其 具有典型的連桿、偏心軸和多個旋轉軸承，并且許多這些部件要求持 續地潤滑。某些現有的“三重”系統具有相對較大的占據空間。

現有技術中公開了很多種鉆井系統、裝置和方法，包括但是不限 于美國專利6944547、6918453、6802378、6050348、5465799、4995465、 4854397和3658138號中所公開的，所有這些專利為所有目的完全結 合于此?，F有技術中公開了許多用于鉆井操作的鉆井流體泵(“泥漿 泵”)和泵系統，例如但是不限于那些公開在美國專利6257354、 4295366、4527959、5616009、4242057、4676724、5823093、5960700、 5059101、5253987號和2004年4月28日提交的序列號為10/833921 的美國申請中的泵和系統(所有所述美國參考文獻為所有目的完全結 合于此)。

泥漿泵傳統地由直流電機驅動。交流電機由于它們產生極高轉矩 的能力在近年來變得更加受歡迎。

發明內容

根據本發明，提供用于泵送流體的裝置，該裝置包括具有入口和 出口的泵送部、用于通過入口吸入流體并將流體泵出出口的軸，和用 于驅動該軸往復運行的動力部，其特征在于：該動力部包括永磁線性 馬達，用于驅動所述軸往復運行。

優選地，所述泵送部是單作用的。有利地，所述泵送部是雙作用 的。優選地，所述裝置進一步包括控制系統。優選地，所述控制系統 維持來自并通過入口和/或出口的恒定流率。優選地，所述控制系統維 持通過入口和/或出口流出的流體常壓。

優選地，所述永磁線性馬達由基本平坦的支承件支撐，從而所述 軸基本水平地往復運行。有利地，所述永磁線性馬達被支撐為使得所 述軸基本豎向地往復運行。

優選地，所述裝置包括至少一個另外的具有永磁線性馬達的泵送 部。有利地，所述裝置還包括至少多個另外的泵送部，所述多個另外 地泵送部中的每個具有永磁線性馬達。有利地，每個永磁線性馬達由 基本平坦的支承件支撐，使得每個所述馬達的軸基本水平地往復運行。 優選地，每個永磁線性馬達被支撐為使得每個所述馬達的軸基本豎向 地往復運行。根據本發明的裝置可以具有一個、二個到十個、或更多 個泵送部，每個泵送部具有永磁線性馬達。

本發明還提供泥漿泵，包括有泵送部和動力部，該動力部包括永 磁線性馬達。優選地，該泥漿泵是用于泵送鉆井流體的，該鉆井流體 可能載有固體，例如鉆井鉆屑。鉆井流體一般指的是泥漿或鉆井泥漿。