專利名稱：利用浮力球降低立管中流體靜壓的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地，本發(fā)明涉及海底油井和氣井。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于降低海底油井和氣井中鉆井液的密度的泵。
背景技術(shù)：
當(dāng)進(jìn)行海底油井和氣井鉆探時(shí)，典型地將一個(gè)中空的圓柱形管(通常稱為立管)從海面向海底插入海中。鉆桿柱以及鉆井液(通常稱為鉆探泥漿，或泥漿)可能會(huì)置于該圓柱形管的中空部分中。這段流體的柱通常稱為泥漿柱。通常，鉆探泥漿的密度超過(guò)海水密度的高達(dá)50％。
在深水層中，由鉆探泥漿對(duì)海底施加的壓力顯著大于海水對(duì)海底施加的壓力。這個(gè)更高的鉆探泥漿壓力能使延伸到海面以下的井身破裂。如果發(fā)生這種情況，鉆井工作就不得不停止，直到井被密封，典型地采用套管進(jìn)行密封。對(duì)深水井而言，經(jīng)常會(huì)發(fā)生套管柱的脫出，這是因?yàn)槊總€(gè)隨后的套管柱必須套入前一個(gè)套管柱的內(nèi)側(cè)。
為解決這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)產(chǎn)生了各種方法，包括在海底安裝泵，將鉆探泥漿抽到海面上，從而降低其表面壓力。另一個(gè)方法是向泥漿柱中注入更輕的材料從而形成一種密度比鉆探泥漿的密度更低的混合物，以降低鉆探泥漿的密度。浮力球已經(jīng)被方便地用于這種方法，因?yàn)樗鼈兛梢匀菀椎夭捎酶邚?qiáng)度、低密度的材料制成，這些材料在降低鉆探泥漿密度的同時(shí)還可以經(jīng)受高壓。
為了有效地降低泥漿密度，需要將這些球抽到海底靠近鉆孔表面的泥漿柱的下端，并注入泥漿柱中。然而，常規(guī)的泵不能提供將相對(duì)大的球抽到海底所需的力量。因此，必須使用小球。但是小球不能如大球那樣有效地降低鉆探泥漿的密度。此外，一旦這些球返回到泥漿柱的上端，則必須將它們從鉆探泥漿中分離，使鉆探泥漿和球都能夠再利用。而從鉆探泥漿中分離大球要比分離小球容易得多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的典型的實(shí)施例包括一種用于向油井或氣井中注入浮力球的泵系統(tǒng)，其包括盛放多個(gè)浮力球的進(jìn)料器；和靠近該進(jìn)料器的、具有第一和第二可轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子的球泵，其中該第一輪子具有多個(gè)凹槽和該第二輪子具有相應(yīng)的多個(gè)凹槽，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子時(shí)，使得該第一和第二輪子的凹槽暫時(shí)結(jié)合形成多個(gè)袋孔，其中當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)第一和第二輪子時(shí)，每個(gè)袋孔接受從進(jìn)料器排出的多個(gè)浮力球中的一個(gè)，然后將其推出。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，用于向油井或氣井中注入浮力球的泵系統(tǒng)還包括具有近端和遠(yuǎn)端的輸送管，其中，輸送管的近端與球泵的出口連接，輸送管的遠(yuǎn)端與油井或氣井的下端相連接；和與該輸送管流體連通的第二泵。
本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例包括一種用于向油井和氣井中注入浮力球的泵系統(tǒng)，其包括盛放多個(gè)浮力球的進(jìn)料器；靠近該進(jìn)料器的正排量式球泵，該球泵具有第一和第二反向轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子，其中該第一輪子具有多個(gè)通常為半球形的凹槽和該第二輪子具有相應(yīng)的多個(gè)通常為半球形的凹槽，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子時(shí)，使得該第一和第二輪子的凹槽暫時(shí)結(jié)合形成多個(gè)通常為球形的袋孔，其中當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)第一和第二輪子時(shí)，每個(gè)袋孔接受從進(jìn)料器排出的多個(gè)浮力球中的一個(gè)，然后將其推出；具有近端和遠(yuǎn)端的輸送管，其中，輸送管的近端與球泵的出口連接，輸送管的遠(yuǎn)端與油井或氣井的下端相連接；和與該輸送管流體連通的第二泵。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例包括一種降低油井或氣井中鉆井液密度的方法，該方法包括運(yùn)送多個(gè)浮力球到進(jìn)料器中；提供靠近該進(jìn)料器的球泵，該球泵向多個(gè)浮力球施加第一力，其中球泵與輸送管的近端連接，該輸送管的遠(yuǎn)端與接近鉆井液的油井或氣井的部分的下端連接；提供與輸送管的近端流體連通的第二泵，第二泵向多個(gè)浮力球施加第二力，其中該第一和第二力使浮力球注入到鉆井液中，以降低鉆井液的密度。


參考以下詳細(xì)描述同時(shí)結(jié)合附圖進(jìn)行考慮，將更好的理解本發(fā)明的這些及其他特征和優(yōu)點(diǎn)。其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的泵系統(tǒng)的示意圖；圖2A是圖1的泵系統(tǒng)的球泵的示意圖；圖2B是圖2A的球泵的俯視圖；圖3是圖1的泵系統(tǒng)的示意圖，其中增加了一個(gè)流體容積式泵；和圖4是圖1的泵系統(tǒng)的示意圖，其中增加了一個(gè)空氣壓縮泵。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明針對(duì)的是一個(gè)向油井或氣井14中注入浮力球12的泵系統(tǒng)10。在一個(gè)實(shí)施例中，該泵系統(tǒng)10用于海底油井或氣井14中。在鉆探海底油井或氣井14時(shí)，典型地將一個(gè)中空的圓柱(通常稱為立管17)插入海中，使立管17從海底18的鉆孔表面延伸到接近或高于海面的位置。一個(gè)鉆桿柱20以及鉆井液(通常稱為鉆探泥漿22或泥漿)可置于該立管17的中空部分。這個(gè)流體柱通常稱作泥漿柱16。
如上所述，通常期望降低鉆探泥漿22的密度以降低鉆探泥漿22導(dǎo)致井身19破裂的可能性。本發(fā)明的泵系統(tǒng)10通過(guò)將密度至少小于鉆探泥漿22的浮力球12泵入泥漿柱16中來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
浮力球12可以用任何合適的材料來(lái)制備。這樣的材料能夠經(jīng)受約500psi到約5000psi范圍的壓力，并且所具有的密度至少小于鉆探泥漿22的密度。例如，鉆探泥漿22典型的密度是在約9ppg到約16ppg的范圍中，而本發(fā)明的每個(gè)浮力球12典型的密度范圍是在3ppg到5ppg之間。在一個(gè)實(shí)施例中，浮力球12采用多孔塑料材料制成，比如聚苯乙烯。在另一個(gè)實(shí)施例中，浮力球12采用中空的金屬材料制成，比如鋼。
在圖1所描繪的實(shí)施例中，浮力球12例如通過(guò)一個(gè)進(jìn)料器26被輸送到一個(gè)球泵(sphere pump)24中。該進(jìn)料器26可以是通常用于許多大體積進(jìn)料系統(tǒng)的圓錐形的震動(dòng)進(jìn)料器。該進(jìn)料器保證使浮力球12適當(dāng)?shù)剡M(jìn)入到球泵24中。
如圖2A所示，球泵24可以包括一個(gè)緊靠進(jìn)料器26設(shè)置的入口28，該入口具有一個(gè)直徑略大于浮力球12直徑的通道29。該入口通道29將浮力球12輸送到球泵24的一個(gè)輪子部分。該輪子部分包括一個(gè)第一輪子30和一個(gè)第二輪子32。輪子30和32的每一個(gè)包括多個(gè)凹槽，即，第一輪子30包括多個(gè)凹槽33，第二輪子32包括多個(gè)凹槽34。
如圖2B所示，球泵24可以包括一個(gè)傳動(dòng)軸35，并且輪子30和32的每一個(gè)可以包括一個(gè)匹配齒輪或同步齒輪，比如一個(gè)第一同步齒輪36和一個(gè)第二同步齒輪38。在所描繪的實(shí)施例中，該傳動(dòng)軸35與第二同步齒輪38連接，該第二同步齒輪38與第一同步齒輪36相嚙合，使得傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)齒輪36和38，也因此驅(qū)動(dòng)輪子30和32。優(yōu)選地，同步齒輪36和38可被定向?yàn)槭顾鼈兡軌虮舜朔聪蜣D(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果引起輪子30和32也彼此反向轉(zhuǎn)動(dòng)。
此外，同步齒輪36和38可具有一定數(shù)量和尺寸的嚙合齒，并定向以確保第一輪子的多個(gè)凹槽33中的每一個(gè)都與第二輪子的多個(gè)凹槽34中的相應(yīng)的凹槽對(duì)準(zhǔn)。這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子30和32時(shí)，每一對(duì)對(duì)準(zhǔn)的凹槽就形成一個(gè)袋孔(pocket)，多個(gè)凹槽33和34就形成多個(gè)袋孔40。
在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)凹槽33和34中的每一個(gè)通常是半球形的，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子30和32時(shí)，每一對(duì)對(duì)準(zhǔn)的凹槽就形成一個(gè)通常為球形的袋孔。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，該球形袋孔可以具有與浮力球12的直徑大致相同的直徑。優(yōu)選地，浮力球12具有相對(duì)大的直徑。例如，浮力球12可以具有范圍在約1英寸到約3英寸的直徑。雖然其它尺寸的球徑也可用于本發(fā)明的泵系統(tǒng)10，但是與相對(duì)小的浮力球相比，大浮力球具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，一旦浮力球12返回到泥漿柱16的上端，在重新利用泥漿22和浮力球12二者之前需要將它們從泥漿22中分離出來(lái)。將泥漿22與大球分離要比將泥漿22與小球分離更容易。另外，小球在降低泥漿22的密度上并不像大球那樣有效。
在一個(gè)實(shí)施例中，輪子30和32的外徑大約比浮力球12的直徑大10倍，并且在輪子30和32的外徑上形成等間隔的多個(gè)凹槽33和34。例如，可在輪子30和32的外徑上形成間隔排列的多個(gè)凹槽33和34，使在輪子30和32上相鄰的凹槽間存在一個(gè)最小間距41。這就產(chǎn)生一個(gè)正排量式泵(positivedisplacement pump)，其意味著浮力球12以與驅(qū)動(dòng)軸35的速度成正比的速度通過(guò)該泵。
球泵24可以包括一個(gè)出口42，該出口具有一個(gè)直徑比浮力球12的直徑略大的通道44。如圖1所描繪的，泵系統(tǒng)10還可以包括一個(gè)具有一個(gè)近端47和一個(gè)遠(yuǎn)端48的輸送管46。該輸送管46以其近端47與球泵出口42連接，以其遠(yuǎn)端48與泥漿柱16的下端50連接。
輸送管46將浮力球12從球泵24引導(dǎo)到泥漿柱16的下端50。在所描述的實(shí)施例中，輸送管46是一個(gè)具有內(nèi)徑略大于浮力球12直徑的中空的圓柱形管。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在操作泵系統(tǒng)10的過(guò)程中，浮力球12由進(jìn)料器26被輸送到球泵入口28。球泵入口28緊鄰于分別包括多個(gè)凹槽33和34的輪子30和32。將多個(gè)第一輪子凹槽33與多個(gè)第二輪子的凹槽34對(duì)準(zhǔn)，形成多個(gè)袋孔40，其中輪子30和32每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈都使每個(gè)袋孔接受多個(gè)浮力球12中的一個(gè)。輪子30和32的轉(zhuǎn)動(dòng)向其接受的每個(gè)浮力球12施加一個(gè)泵出的力，因此將浮力球12從袋孔中推出，進(jìn)入球泵24的出口42并進(jìn)入輸送管46。該輸送管46將浮力球12從球泵24導(dǎo)入到泥漿柱16的下端50。浮力球12進(jìn)入泥漿柱16，例如穿過(guò)泥漿柱開(kāi)口51與鉆探泥漿22混合，以降低泥漿柱16中的鉆探泥漿22的密度。
一旦進(jìn)入泥漿柱16，浮力球12就在鉆探泥漿22中從泥漿柱16的下端50上浮到泥漿柱16的上端52。泥漿柱16的上端52可以包括一個(gè)泥漿流返回管54，該管具有一個(gè)泥漿通道56和一個(gè)球通道58。該泥漿流返回管54將鉆探泥漿22和浮力球12引導(dǎo)到泥漿通道56的上面。泥漿通道56可以包括一個(gè)篩網(wǎng)60，該篩網(wǎng)60具有尺寸至少小于浮力球12直徑的開(kāi)口。泥漿通道篩網(wǎng)60允許鉆探泥漿22、鉆頭屑和/或其他鉆探碎屑通過(guò)，進(jìn)入泥漿通道56，而阻止浮力球12進(jìn)入泥漿通道56。泥漿通道56將鉆探泥漿22和任何通過(guò)泥漿通道篩網(wǎng)60的其他物質(zhì)輸送到一個(gè)泥漿凈化系統(tǒng)(未示出)，該系統(tǒng)通過(guò)從鉆探泥漿22中除去鉆頭屑和/或其他鉆探碎屑來(lái)“凈化”泥漿22。“凈化過(guò)的”鉆探泥漿22隨后被再循環(huán)到泥漿柱16中。
由于浮力球12不能穿過(guò)泥漿通道篩網(wǎng)60，泥漿流返回管54引導(dǎo)浮力球12越過(guò)泥漿通道篩網(wǎng)60進(jìn)入球通道58。球通道58則引導(dǎo)浮力球12進(jìn)入進(jìn)料器26。進(jìn)料器26引導(dǎo)浮力球12進(jìn)入球泵24，球泵24以上述同樣的方式使浮力球12再循環(huán)進(jìn)入到泥漿柱16中。
如圖3和4所示，除了以上描述的以外，泵系統(tǒng)10可以包括一個(gè)第二泵。例如，在圖3中該第二泵是一個(gè)流體容積式泵(fluid displaeement pump)62，在圖4中該第二泵是一個(gè)空氣壓縮泵64。
與球泵24施加給浮力球12的泵出力相對(duì)抗的是在泥漿柱16的開(kāi)口51處的鉆探泥漿22施加給浮力球12的浮力。該第二泵用于協(xié)助球泵24克服這些浮力，使從球泵24輸送出來(lái)的浮力球12通過(guò)輸送管46，并進(jìn)入到泥漿柱16中。
如圖3所示，流體容積式泵62與輸送管46相連接。該流體容積式泵62通過(guò)向輸送管46中注入一種流體，如水或海水，協(xié)助球泵24克服鉆探泥漿22施加在浮力球12上的浮力。被注入的流體在浮力球12上施加一個(gè)力，以協(xié)助正從球泵24輸送出來(lái)的浮力球12穿過(guò)輸送管46并進(jìn)入泥漿柱16。其中，流體容積式泵62可以是各種常規(guī)的水泵中的任何一種。
在所描繪的實(shí)施例中，輸送管46還包括至少一個(gè)密封裝置。例如，輸送管46可以包括一個(gè)設(shè)置在輸送管46近端47的第一密封裝置66，和設(shè)置在輸送管46遠(yuǎn)端48的第二密封裝置68。密封裝置66和68可以通過(guò)任何適當(dāng)?shù)姆绞?，例如模塑，附著在輸送?6的內(nèi)徑上。
如橡膠材料之類(lèi)的具有徑向彈性屬性的材料可用于制成密封裝置66和68，這類(lèi)材料的內(nèi)徑小于浮力球12的外徑，這樣當(dāng)浮力球12的外徑與密封裝置66和68相接觸時(shí)，在浮力球12的外徑四周產(chǎn)生不透水的密封。優(yōu)選地，每個(gè)密封裝置66和68通常是圓柱形的并且足夠長(zhǎng)，這樣總有至少一個(gè)浮力球12處于密封裝置66和68中以形成不透水的密封。例如，每個(gè)密封裝置66和68的長(zhǎng)度可在大約1個(gè)浮力球直徑到大約3個(gè)浮力球直徑的范圍內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，流體容積式泵62與輸送管46的近端47連接，遠(yuǎn)離第一密封裝置66。在這種情況下，該第一密封裝置66防止從流體容積式泵62噴射出的流體就近越過(guò)該第一密封裝置66，而是將噴射出的流體向遠(yuǎn)端的方向引向泥漿柱16的下端50。這使噴射出的流體在浮力球12上施加一個(gè)向遠(yuǎn)端方向的力，并與浮力球12一起向下移動(dòng)到輸送管46的遠(yuǎn)端。在一個(gè)實(shí)施例中，輸送管46包括一個(gè)在輸送管46遠(yuǎn)端48的篩管段70，鄰近第二密封裝置68。該篩管段70具有至少小于浮力球12直徑的開(kāi)口，使噴射出的流體通過(guò)該篩管段70流出，而阻止浮力球12通過(guò)。第二密封裝置68可以設(shè)置在輸送管46的遠(yuǎn)端48，遠(yuǎn)離篩管段70。該第二密封裝置68將來(lái)自鉆探泥漿22的壓力封賭在輸送管46之外。
如圖4所示，空氣壓縮泵64與輸送管46相連接。該空氣壓縮泵64通過(guò)向輸送管46中注入壓縮的空氣，協(xié)助球泵24克服鉆探泥漿22施加在浮力球12上的浮力。被注入的壓縮空氣在浮力球12上施加一個(gè)力，以協(xié)助正從球泵24輸送出來(lái)的浮力球12穿過(guò)輸送管46并進(jìn)入泥漿柱16?？諝鈮嚎s泵64可以是各種常規(guī)的空氣壓縮泵中的任何一種。在所描繪的實(shí)施例中，輸送管46包括至少一個(gè)密封裝置，例如上述的第一密封裝置66。如上所述，該第一密封裝置66可以設(shè)置在輸送管46的近端47。
在一個(gè)實(shí)施例中，空氣壓縮泵64連接在輸送管46的近端47，遠(yuǎn)離第一密封裝置66。在這種情況下，該第一密封裝置66防止由空氣壓縮泵64噴出的壓縮空氣就近越過(guò)第一密封裝置66，而是將噴出的壓縮空氣向遠(yuǎn)端方向引向泥漿柱16的下端50。這使噴出的壓縮空氣在浮力球12上施加一個(gè)向遠(yuǎn)端方向的力，并與浮力球12一起向下移動(dòng)到輸送管46的遠(yuǎn)端。
參考本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了以上的描述。本發(fā)明所屬技術(shù)和領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在沒(méi)有有意背離本發(fā)明的原則、精神和范圍時(shí)，對(duì)所描述的結(jié)構(gòu)和操作方法的改動(dòng)和變化是能夠?qū)嵤┑?。因此，不?yīng)當(dāng)將上面的描述僅僅看作是關(guān)于所描述的和在附圖中所顯示的精確的結(jié)構(gòu)，而應(yīng)該看作是與下面的權(quán)利要求相一致，并用來(lái)支持這些權(quán)利要求，這些權(quán)利要求將具有其最充分的和最公平的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于向油井或氣井中注入浮力球的泵系統(tǒng)，包括盛放多個(gè)浮力球的進(jìn)料器；和靠近所述進(jìn)料器的、具有第一和第二可轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子的球泵，其中所述第一輪子具有多個(gè)凹槽和所述第二輪子具有相應(yīng)的多個(gè)凹槽，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子時(shí)，使得所述第一和第二輪子的凹槽暫時(shí)結(jié)合形成多個(gè)袋孔，其中當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)第一和第二輪子時(shí)，每個(gè)袋孔接受從所述進(jìn)料器排出的多個(gè)浮力球中的一個(gè)，然后將其推出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其中所述球泵是正排量式泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其中所述多個(gè)第一和第二輪子凹槽的每一個(gè)通常是半球形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其中所述多個(gè)袋孔的每一個(gè)通常是球形的，所述袋孔的直徑與浮力球的直徑大致相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其中所述第一和第二輪子具有使所述第一和第二輪子反向轉(zhuǎn)動(dòng)的匹配齒輪，使得多個(gè)第一和第二輪子的凹槽被對(duì)準(zhǔn)以形成多個(gè)袋孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括具有近端和遠(yuǎn)端的輸送管，其中輸送管的近端與球泵的出口相連接，輸送管的遠(yuǎn)端與油井或氣井的下端相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與所述輸送管流體連通的流體容積式泵，其中所述流體容積式泵將流體噴射到所述輸送管中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的泵系統(tǒng)，其中所述輸送管在其近端具有通常為圓柱形的第一密封裝置和在其遠(yuǎn)端具有通常為圓柱形的第二密封裝置，其中每個(gè)密封裝置是徑向彈性的，并且每個(gè)密封裝置的直徑小于浮力球的直徑，這樣在每個(gè)浮力球移動(dòng)通過(guò)每個(gè)密封裝置期間，在每個(gè)浮力球周?chē)纬刹煌杆拿芊狻?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的泵系統(tǒng)，其中所述流體容積式泵與輸送管的近端流體連通，遠(yuǎn)離第一密封裝置，其中輸送管包含具有多個(gè)開(kāi)口的篩管段，所述篩管段設(shè)置在輸送管的遠(yuǎn)端，鄰近第二密封裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的泵系統(tǒng)，進(jìn)一步包括與所述輸送管流體連通的空氣壓縮泵，其中所述空氣壓縮泵將壓縮的空氣噴入到所述輸送管中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的泵系統(tǒng)，其中所述輸送管在其近端具有徑向彈性的、通常為圓柱形的密封裝置，所述密封裝置的直徑小于浮力球的直徑，這樣在每個(gè)浮力球通過(guò)所述密封裝置期間，在每個(gè)浮力球的周?chē)纬刹煌杆拿芊狻?br> 12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的泵系統(tǒng)，其中所述空氣壓縮泵與所述輸送管的近端流體連通，遠(yuǎn)離徑向彈性的密封裝置。
13.一種用于向油井或氣井中注入浮力球的泵系統(tǒng)，包括盛放多個(gè)浮力球的進(jìn)料器；靠近所述進(jìn)料器的、具有第一和第二可轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子的球泵，其中所述第一輪子具有多個(gè)凹槽和所述第二輪子具有相應(yīng)的多個(gè)凹槽，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子時(shí)，使得所述第一和第二輪子的凹槽暫時(shí)結(jié)合形成多個(gè)袋孔，其中當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)第一和第二輪子時(shí)，每個(gè)袋孔接受從所述進(jìn)料器排出的多個(gè)浮力球中的一個(gè)，然后將其推出；具有近端和遠(yuǎn)端的輸送管，其中輸送管的近端與球泵的出口相連接，輸送管的遠(yuǎn)端與油井或氣井的下端相連接；和與所述輸送管流體連通的第二泵。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的泵系統(tǒng)，其中所述球泵是正排量式泵。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的泵系統(tǒng)，其中多個(gè)第一和第二輪子的凹槽的每一個(gè)通常是半球形的，并且其中多個(gè)袋孔的每一個(gè)通常是球形的，所述袋孔的直徑與浮力球的直徑大致相等。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的泵系統(tǒng)，其中所述第二泵是將流體噴射到所述輸送管中的流體容積式泵。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的泵系統(tǒng)，其中所述輸送管在其近端具有通常為圓柱形的第一密封裝置和在其遠(yuǎn)端具有通常為圓柱形的第二密封裝置，其中每個(gè)密封裝置是徑向彈性的，并且每個(gè)密封裝置的直徑小于浮力球的直徑，這樣在每個(gè)浮力球移動(dòng)通過(guò)每個(gè)密封裝置期間，在每個(gè)浮力球周?chē)纬刹煌杆拿芊狻?br> 18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的泵系統(tǒng)，其中所述流體容積式泵與所述輸送管的近端流體連通，遠(yuǎn)離第一密封裝置，其中輸送管包含具有多個(gè)開(kāi)口的篩管段，所述篩管段設(shè)置在輸送管的遠(yuǎn)端，鄰近第二密封裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的泵系統(tǒng)，其中所述第二泵是將壓縮的空氣噴入到所述輸送管中的空氣壓縮泵。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的泵系統(tǒng)，其中所述輸送管在其近端具有徑向彈性的、通常為圓柱形的密封裝置，所述密封裝置的直徑小于浮力球的直徑，這樣在每個(gè)浮力球通過(guò)所述密封裝置期間，在每個(gè)浮力球的周?chē)纬刹煌杆拿芊狻?br> 21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的泵系統(tǒng)，其中所述空氣壓縮泵與所述輸送管的近端流體連通，遠(yuǎn)離徑向彈性的密封裝置。
22.一種用于向油井或氣井中注入浮力球的泵系統(tǒng)，包括盛放多個(gè)浮力球的進(jìn)料器；靠近所述進(jìn)料器的、具有第一和第二反向轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子的正排量式球泵，其中所述第一輪子具有多個(gè)通常為半球形的凹槽和所述第二輪子具有相應(yīng)的多個(gè)通常為半球形的凹槽，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子時(shí)，使得所述第一和第二輪子的凹槽暫時(shí)結(jié)合形成多個(gè)通常為球形的袋孔，其中當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)第一和第二輪子時(shí)，每個(gè)袋孔接受從所述進(jìn)料器排出的多個(gè)浮力球中的一個(gè)，然后將其推出；具有近端和遠(yuǎn)端的輸送管，其中輸送管的近端與球泵的出口相連接，輸送管的遠(yuǎn)端與油井或氣井的下端相連接；和與所述輸送管流體連通的第二泵。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的泵系統(tǒng)，其中多個(gè)袋孔的每一個(gè)的直徑與浮力球的直徑大致相等。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的泵系統(tǒng)，其中所述的第二泵是將流體噴射到所述輸送管中的流體容積式泵。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的泵系統(tǒng)，其中所述輸送管在其近端具有通常為圓柱形的第一密封裝置和在其遠(yuǎn)端具有通常為圓柱形的第二密封裝置，其中每個(gè)密封裝置是徑向彈性的，并且每個(gè)密封裝置的直徑小于浮力球的直徑，這樣在每個(gè)浮力球移動(dòng)通過(guò)每個(gè)密封裝置期間，在每個(gè)浮力球周?chē)纬刹煌杆拿芊狻?br> 26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的泵系統(tǒng)，其中所述流體容積式泵與所述輸送管的近端流體連通，遠(yuǎn)離第一密封裝置，其中輸送管包含具有多個(gè)開(kāi)口的篩管段，所述篩管段設(shè)置在所述輸送管的遠(yuǎn)端、鄰近第二密封裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的泵系統(tǒng)，其中所述第二泵是將壓縮的空氣噴入到所述輸送管中的空氣壓縮泵。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的泵系統(tǒng)，其中所述輸送管在其近端具有徑向彈性的、通常為圓柱形的密封裝置，所述密封裝置的直徑小于浮力球的直徑，這樣在每個(gè)浮力球通過(guò)所述密封裝置期間，在每個(gè)浮力球的周?chē)纬刹煌杆拿芊狻?br> 29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的泵系統(tǒng)，其中所述空氣壓縮泵與所述輸送管的近端流體連通，遠(yuǎn)離徑向彈性的密封裝置。
30.一種降低油井或氣井中鉆井液的密度的方法，包括將多個(gè)浮力球輸送到進(jìn)料器中；提供靠近所述進(jìn)料器的球泵，所述球泵對(duì)多個(gè)浮力球施加第一力，其中所述球泵與輸送管的近端相連接，所述輸送管的遠(yuǎn)端與接近鉆井液的油井或氣井部分的下端相連接；提供與輸送管的近端流體連通的第二泵，所述第二泵對(duì)多個(gè)浮力球施加第二力，其中所述第一和第二力將浮力球注入到鉆井液中以降低鉆井液的密度。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述第二泵將流體噴射到輸送管中，使得所述流體對(duì)浮力球施加所述第二力。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述第二泵將壓縮的空氣噴入到輸送管中，使得所述壓縮空氣對(duì)浮力球施加所述第二力。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述輸送管包括在其近端的、通常為圓柱形的第一密封裝置和在其遠(yuǎn)端的、通常為圓柱形的第二密封裝置，其中每個(gè)密封裝置是徑向彈性的，并且每個(gè)密封裝置的直徑小于浮力球的直徑，這樣在每個(gè)浮力球移動(dòng)通過(guò)每個(gè)密封裝置期間，在每個(gè)浮力球周?chē)纬刹煌杆拿芊狻?br> 34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中輸送管在其近端具有徑向彈性的、通常為圓柱形的密封裝置，所述密封裝置的直徑小于浮力球的直徑，這樣在每個(gè)浮力球移動(dòng)通過(guò)每個(gè)密封裝置期間，在每個(gè)浮力球周?chē)纬刹煌杆拿芊狻?br> 35.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述球泵包括第一和第二可轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子，其中所述第一輪子具有多個(gè)凹槽和所述第二輪子具有相應(yīng)的多個(gè)凹槽，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子時(shí)，使得所述第一和第二輪子的凹槽暫時(shí)結(jié)合形成多個(gè)袋孔，每個(gè)袋孔對(duì)所述浮力球施加所述第一力。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中多個(gè)第一和第二輪子凹槽的每一個(gè)通常是半球形的，并且其中多個(gè)袋孔的每一個(gè)通常是球形的，所述袋孔的直徑與浮力球的直徑大致相等。
全文摘要
一種用于向油井或氣井(14)中注入浮力球(12)的泵系統(tǒng)(10)，其具有盛放多個(gè)浮力球(12)的進(jìn)料器(26)；和具有第一和第二可轉(zhuǎn)動(dòng)輪子(30、32)的、靠近進(jìn)料器(26)的球泵(24)，其中該第一輪子(30)具有多個(gè)凹槽(33)、該第二輪子(32)具有相應(yīng)的多個(gè)凹槽(34)，這樣當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)輪子(30、32)時(shí)，該第一和第二輪子的凹槽(33、34)暫時(shí)結(jié)合形成多個(gè)袋孔(40)，其中當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)第一和第二輪子(30、32)時(shí)，每個(gè)袋孔(40)接受從進(jìn)料器(26)排出的多個(gè)浮力球(12)中的一個(gè)，然后將其排出。
文檔編號(hào)E21B43/12GK1650090SQ02829425
公開(kāi)日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2002年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月27日
發(fā)明者喬治·波亞德杰夫 申請(qǐng)人:華科I/P有限公司