[发明专利]用于向井下输送缆线的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及地下沉淀物的回收，更具体地，涉及用于从井中移除所产生的流体的方法和系统。

背景技术

水平煤层气井特别容易受到在井筒中存在和聚集的固体颗粒所引起的生产问题的影响。例如，在水平煤层气井的寿命期间，能够随着瓦斯和水一同产生许多吨的小煤颗粒(术语为细煤粉)。在井的早期阶段，这些固体颗粒通常对生产过程不会形成多少问题。高流率的水和气体在井筒内产生足够大的速度使得固体颗粒保持夹带在生产流体中并且朝向安装在井里的泵送设备移动。在泵的入口，固体颗粒再次保持夹带在液相中并且被从井中抽出。

在煤层气井寿命的后期阶段，细煤粉可能就开始对生产造成问题了。仅仅气体流是不可能沿着井筒带走固体颗粒的，这将导致那些滞留的固体颗粒沉淀在井筒的小角度波状起伏里。这些固体颗粒最终会形成气流流动的限制，并且会导致产量下降。此外，那些沉淀在泵的入口附近的固体颗粒可能阻塞泵的入口，因而降低泵从井筒中排除水的能力。

井孔稳定性问题也能够对井的生产问题产生影响。在某些情况下，井筒可能倒塌并且会在井筒中沉淀大块，中块和小片的煤。立方形的煤粒能够很容易地在井筒内形成桥进而限制井筒内流体的流动。这种限制能够进一步引起夹带固体颗粒的沉淀。

参考图1所示，井100包括井筒105，井筒105具有大致垂直部分110和大致水平部分115。井筒105从地表面120延伸到位于地表面120下面的地层123。泵125位于井下的大致水平部分115内并且通过传输缆线126电连接到位于地表面120的供电电源128。泵125设置成移除由地层123产生的液体127(例如水)。液体通过管线(tubing string)130被抽吸到地表面120的贮水器133。为了说明前面提到过的例子，井100可以是钻入煤地层的煤层气井。固体颗粒(例如煤)的沉淀物135可能聚集在井筒内并且能阻塞泵125的入口。

一种已经用来克服固体颗粒在井中沉淀问题的方法包括在井的某点处注入附加流体，水或气体，由此增加流体流动速度。然而，流体流动速度的增加会以附加压力的形式恶化生产地层。还有，生产设备必须处理附加体积的注入的流体。另一种用来清除井筒的系统是使用搅动装置在井孔里纵向移动。这个系统在搅动作用方面是有效的，但是，突然增大的固体颗粒可能会引起设备卡住并且使得整套机械设备不可使用。这两个系统所具有的低效和问题都被这里所描述的具体实施方式的系统和方法解决了。

从井中移除聚集的固体颗粒的水出现了与井下的泵的使用有关的其他问题。由于必须要处理给泵的马达提供电力的泵的缆线使得泵的安装和移除变得复杂。在泵的安装期间，输电缆线首先接(splice)在马达的导线上。然后当泵下放到井中时将缆线附接到排出管。可以使用多种方法将缆线附接到管件上，包括夹具，粘合剂和特制的附接装置。

当泵安装到井中时，泵的缆线受到由于地表面磨损和破碎而易于毁坏的风险。当泵迅速经过井的偏斜部分时，风险显著增大。经常使用扁平的钢包缆线来减小这些风险；然而，这种特殊的缆线价格昂贵并且只提供降低风险的增加等级。

发明内容

现有的向井下输送电力的方法以及固体颗粒移除的方法所出现的问题都由这里的例示性具体实施方式所描述的系统和方法解决了。在一个具体实施方式中，提供了一种用于给井中的井下位置提供电力的系统。所述系统包括定位于井中的泵和管线，所述管线与泵流体连通以接收从所述泵中排出的液体。所述系统还包括插塞、接收器和与电源连通的电缆线。所述插塞包括与所述电缆线电连通的至少一个导电体，并且还包括适于装配到所述管线中的插塞壳体。所述插头壳体包括允许流体流过插头壳体的通道，和与插头壳体的通道可操作地关联的止回阀。所述止回阀限制流体向井下方向流过所述通道并且允许流体向井上方向流过所述通道。所述接收器定位于所述井下位置并且包括接收器壳体和与所述泵电连通的至少一个导电体。当所述接收器壳体和插头壳体接合时，所述接收器的至少一个导电体适于与所述插塞的至少一个导电体电连通。所述接收器壳体还包括与所述管线和泵流体连通的通道。