[发明专利]锚固在连续油管中的电潜泵电缆

说明书

一种用于将动力电缆(40)部署在连续油管(34)内的系统包括：动力电缆(40)，其能操作成向电潜泵提供动力，动力电缆(40)能延伸穿过连续油管(34)。多个锚固组件(42)沿着动力电缆(40)的长度间隔开，每个锚固组件(42)固定至动力电缆(40)并具有夹持元件(44)。夹持元件(44)能响应于施加的刺激而在缩回位置与展开位置之间移动，其中，夹持元件(44)的尺寸设计成当夹持元件(44)处于展开位置时与连续油管(34)的内径表面(38)接合。

发明人：兰德尔·谢普勒(Randall SHEPLER)

J·肖(Jinjiang XIAO)

技术领域

本公开总体涉及电潜泵电缆，并且更具体地涉及具有电缆的电潜泵在连续油管内的无钻机部署。

背景技术

电潜泵(“ESP”)系统部署在一些采出烃的井筒中，以提供将流体输送到地面的人工举升。典型为液体的流体由液态烃和水组成。当安装时，典型的ESP系统在采油管的管柱底部处悬挂在井筒中。除了包括泵之外，ESP系统一般还包括以电为动力的电动机以及密封部分。泵通常是离心泵或正排量泵中的一种。

当ESP出故障时，使用修井机拉出油管，并更换掉出故障的ESP。修井机的成本很高，尤其是在海上。还有，钻机的等待时间可长达6至12个月，导致采出显著延期。

正在开发允许利用动力电缆将ESP无钻机部署在采油管内的技术。当ESP出故障时，可以使用连续油管或线缆单元(wireline unit)拉出并更换掉出故障的ESP，而将采油管留在原位。在一些无钻机ESP系统中，动力电缆必须具有足够的机械强度来承载电缆自身以及ESP系统的重量，并且还必须具有承受用于系统取回的拉力的强度。动力电缆还必须能够承受侵蚀和腐蚀，因为它在含有H2S、CO2以及具有高浓度氯化物的水的采出流体中操作。为了提供足够的电流来驱动ESP的电动机，动力电缆的导体可能像AWG#2一样大。然而，动力电缆需要在尺寸上尽可能紧凑。采出流体在采油管的内径与动力电缆的外径之间的环形空间中采出。具有足够强度以支撑和取出ESP的大直径动力电缆将减小流动区域、增加摩擦并因此将增加使流体举升到地面所需的电动机的尺寸。

发明内容

本文公开的实施例描述了用于将ESP动力电缆锚固在连续油管内使得动力电缆由连续油管支撑并保护免受腐蚀环境的影响的系统和方法。本公开的系统和方法使用能够在刺激下经历体积或形状改变的材料，以将动力电缆锚固在连续油管内。

在本公开的实施例中，一种用于将动力电缆部署在连续油管内的系统包括：动力电缆，其能操作成向电潜泵提供动力，动力电缆能延伸穿过连续油管。多个锚固组件沿着动力电缆的长度间隔开，每个锚固组件固定至动力电缆并具有夹持元件。夹持元件能响应于施加的刺激而在缩回位置与展开位置之间移动，其中，夹持元件的尺寸设计成当夹持元件处于展开位置时与连续油管的内径表面接合。

在替代实施例中，锚固组件可以包括外接在动力电缆上的开口轴环，从而将锚固组件固定至动力电缆。作为替代方案，锚固组件可以直接粘合至动力电缆，从而将锚固组件固定至动力电缆。夹持元件可以包括可膨胀弹性体，并且施加的刺激可以是介电油。可膨胀弹性体可以粘合至外接在动力电缆上的开口轴环，从而将锚固组件固定至动力电缆。

在其它替代实施例中，夹持元件可以包括形状记忆聚合物，并且施加的刺激可以是温度改变、电场、磁场或光。作为替代方案，夹持元件可以包括双向形状记忆效应材料，并且施加的刺激可以是温度改变。

在另外其它替代实施例中，锚固组件具有致动器，致动器能操作成响应于施加的刺激而使夹持元件在缩回位置与展开位置之间移动。致动器可以由形状记忆合金形成，并且施加的刺激可以是温度改变、电场、磁场或光。致动器可以定向成在沿着动力电缆的轴线的方向上扩展和收缩，以使夹持元件在缩回位置与展开位置之间径向移动。