用于井下流體過濾的設備、系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于井下流體凈化的采液系統(tǒng)，該采液系統(tǒng)包括被定位在井孔內的過濾組件。該過濾組件具有流體過濾器和緊密聯(lián)接到該過濾器的第一泵。此外，該系統(tǒng)還包括延伸軸，該延伸軸從第一泵延伸到鄰近地表定位的旋轉動力源。
【專利說明】用于井下流體過濾的設備、系統(tǒng)和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年12月10日提交的發(fā)明名稱為“用于井下流體過濾的設備、系統(tǒng)和方法(Apparatus，Systems ,and Methods for Downhole Fluid Filtrat1n)，，的美國臨時專利申請N0.61/914，225的權益，該美國臨時專利申請的全部內容出于所有目的以引用的方式并入本文。本申請還要求2014年9月25日提交的發(fā)明名稱為“用于井下流體過濾的設備、系統(tǒng)和方法(Apparatus,Systems，and Methods for Downhole Fluid Filtrat1n)，，的美國臨時專利申請N0.62/055，035的權益，該美國臨時專利申請的全部內容出于所有目的以引用的方式并入本文。
[0003]關于聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)的聲明
[0004]不適用。
技術領域
[0005]本公開總的來說涉及提高水的純度。更明確地說，本公開涉及用于將來自地下的水凈化或脫鹽的設備和系統(tǒng)。再明確地說，本公開涉及可用于對來自地層中的井眼的水進行回收和凈化的過濾設備和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0006]各種類型的過濾器可用于通過從水中去除懸浮物質或溶解物質來提高從地層內的區(qū)域中獲取的水的質量。舉例來說，反滲透(RO)膜技術用于從微咸水源和咸水源中去除鹽分以產生凈化的淡水。RO工藝需要高壓栗送，而高壓栗送消耗了非常多的能量。RO工藝將來自給水源的鹽集中到需要丟棄的較濃液流中。在典型的系統(tǒng)中，通過高壓栗來升高咸/微咸給水(feed water)的壓力，并將該咸/微咸給水(feed water)輸送到具有RO膜的過濾器。該栗增大了給水的壓力，以使得RO膜兩側的前向壓力超過該膜兩側的自然反滲透壓力。該反滲透壓力是因為RO膜的一側的咸水與RO膜的另一側的淡水之間的鹽濃度差導致的。該反滲透壓力用于迫使淡水去往(或返回)給水側。然而，當使用栗對咸水加壓并將該咸水進給到所述膜時，來自栗的升高的壓力導致水分子克服反滲透壓力而穿過該膜并作為滲透液抵達該膜的低壓的淡水側。在此工藝中，鹽分子與所述給水的一部分一起被保留在該膜的高壓側，從而形成從過濾器的濃縮流體出口離開的濃縮滲余物流。壓力控制裝置(例如，背壓調節(jié)器或背壓調節(jié)閥)被聯(lián)接到過濾器的濃縮流體出口，以允許所述栗形成壓力并支配或至少部分影響該濃縮流體出口的流率。以此方式，該背壓調節(jié)器影響回收率，該回收率是來自過濾器的滲透液或凈化水的回收速率與向過濾器供應的給水的供應速率之比。
[0007]對于開采烴類的油井來說，在一些情形下可通過將水注入到通常接近產油井的第二井或井眼中來實現(xiàn)提高的石油采收率。水被注入到開采區(qū)中或者與該開采區(qū)流體連通的區(qū)域中，以增大開采區(qū)中的孔隙壓力并使更多的烴類流到油井中。

【發(fā)明內容】

[0008]在一個實施例中，通過一種用于井下流體凈化的采液系統(tǒng)(fluidproduct1nsystem)來解決本領域中的這些需求和其它需求。在一個實施例中，該系統(tǒng)包括過濾組件，該過濾組件被構造成設置在井孔內并具有過濾器，該過濾器包括流體入口、滲透液出口和濃縮流體出口；并且還具有第一栗，該第一栗被緊密聯(lián)接到過濾器而與其流體連通。該第一栗包括吸入端口和排出端口。此外，所述系統(tǒng)還包括延伸軸，該延伸軸從第一栗延伸到鄰近地表設置的旋轉動力源。
[0009]此外，還公開了一種用于減少流體中含有的溶解成分量的方法。在一個實施例中，該方法包括:(a)將過濾組件設置在第一井孔中；其中，該過濾組件包括膜過濾器、與該過濾器的第一端口緊密聯(lián)接的第一栗、以及與該過濾器的濃縮流體出口緊密聯(lián)接的第二栗。此夕卜，該方法還包括:使第一栗運行，以使流體從地層的流體供應區(qū)移動穿過過濾組件而去除不需要的成分，從而產生凈化的滲透液流。此外，該方法還包括:產生離開該過濾組件的濃縮流體流。此外，該方法還包括:使第二栗運行，以實現(xiàn)滲透液流的流率與濃縮流體流的流率之間的恒定比率;以及，將濃縮流體流棄置在地層內的選定的排出區(qū)中。
[0010]在一個實施例中，用于將來自地下源的水脫鹽的采液系統(tǒng)包括:過濾組件，該過濾組件被構造成安裝在第一井孔內。該過濾組件包括:膜過濾器，該膜過濾器包括流體入口、滲透液出口和濃縮流體出口。此外，該過濾組件還包括:第一栗，該第一栗具有排出端口和吸入端口，該吸入端口被聯(lián)接到滲透液出口而與其流體連通；以及第二栗，該第二栗具有聯(lián)接到濃縮流體出口而與其流體連通的吸入端口。
[0011]因此，本文所述的實施例包括希望解決與某些現(xiàn)有裝置、系統(tǒng)和方法相關的各種缺點的特征和特性的組合。對于本領域的技術人員來說，在閱讀【具體實施方式】之后并通過參照附圖，上文所述的各種特征和特性以及其它方面將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0012]為了詳細描述所公開的實施例，現(xiàn)在將參照附圖，其中:
[0013]圖1是根據(jù)本文所述原理的采液系統(tǒng)的一個實施例的局部剖面前視圖，該采液系統(tǒng)具有布置在井孔中且能夠降低水的含鹽量的過濾組件或脫鹽組件。
[0014]圖2是根據(jù)本文所述原理的圖1的過濾組件或脫鹽組件的截面前視圖。
[0015]圖3是示出了根據(jù)本文所公開的原理的、用于減小流體中含有的溶解成分量的方法的流程圖；并且
[0016]圖4是布置在井孔中的采液系統(tǒng)的另一實施例的局部剖面前視圖。根據(jù)本文所述的原理，該系統(tǒng)能夠降低水的含鹽量并能夠為附近的采油井提供提高的石油采收率。
[0017]以下描述示范了本公開的某些實施例。本領域的技術人員應理解，以下描述具有廣泛應用，并且，對任何實施例的論述意在示范該實施例，并非旨在以任何方式暗示本公開(包括權利要求書)的范圍僅限于該實施例。
[0018]附圖不必按比例繪制?？赡芊糯蟊壤厥境龌蛞阅撤N示意性形式示出本文所公開的某些特征和組件，并且為了清楚和簡明起見，可能未示出常規(guī)元件的一些細節(jié)。在一些附圖中，為了使附圖更清楚和簡明，可省略一個或多個組件或組件的一個或多個方面，或所述組件或方面可不具有標識別處標識的特征或組件的附圖標記。此外，在本說明書(包括附圖)內，相似或相同附圖標記可用于標識共用或類似的元件。
[0019]術語“包含”和“包括”在本文中(包括權利要求書中)是以開放的方式使用的，因此應解釋為意指“包括，但不限于”。并且，術語“聯(lián)接”意指間接或直接連接。因此，如果第一組件被聯(lián)接到第二組件，那么所述組件之間的連接可以是通過兩個組件的直接接合，或通過經(jīng)由其它中間組件、裝置和/或連接而實現(xiàn)的間接來連接。表述“基于”意指“至少部分基于”。因此，如果X基于Y，那么X可基于Y和任何數(shù)量的其它因素。
[0020]此外，如本文(包括權利要求書)所使用的，術語“軸向”通常意指沿著給定軸線或平行于給定軸線，而術語“徑向”通常意指垂直于該軸線。舉例來說，軸向距離是指沿著給定軸線或平行于給定軸線而測量的距離，并且徑向距離是指垂直于該軸線而測量的距離。
[0021]此外，在本說明書和權利要求書中對相對方向或相對位置的任何參考將是出于闡明的目的而作出的，其實例包括“頂部”、“底部”、“朝上”、“向上”、“左”、“向左”、“朝下”、“下”、“順時針”等。舉例來說，物體或特征的相對方向或相對位置與如圖所示或所描述的定向相關。如果從另一定向觀察物體，那么可適合使用替代術語來描述方向或位置。關于井眼或井孔，“朝上”、“上”、“向上”或“上游”意指朝向井眼表面，而“朝下”、“下”、“向下”或“下游”意指朝向井孔的末端，而與井孔的定向無關。
[0022]如本文(包括權利要求書)所使用的，術語“純”、“凈化”及類似術語應該是指從源流體移除至少一種不需要的成分的一部分或全部以產生具有較少的該成分的產物流體。在一些情形下，不需要的成分存在于“凈化”的產物流體內，或可在“凈化”的產物流體檢測到；而在其它情形下，不需要的成分不存在于“凈化”的產物流體內，或不可在“凈化”的產物流體檢測到。上述不需要的成分例如可以是溶解的鹽或未溶解的顆粒。凈化的產物流體可具有濃度與源流體中相同的另一不需要的成分。
[0023]如本文(包括權利要求書)所使用的，術語“緊密聯(lián)接”用于指示兩個特征被聯(lián)接在一起且設置成彼此相距50英尺以內。在本公開的范圍內，本文被描述為緊密聯(lián)接的成對特征中的至少一些將在一些實施例中具有以下關系中的一種:兩個特征相互重疊;兩個特征相互鄰接或觸碰;兩個特征相互鄰近;或兩個特征直接相互附接一一因為這些關系存在于50英尺的距離以內。
【具體實施方式】
[0024]本文公開了被構造成凈化流體(例如來自地層中的井孔的微咸水)的采液系統(tǒng)的各種實施例。在一個實施例中，該采液系統(tǒng)包括:具有膜過濾技術的過濾組件或脫鹽組件，該組件被構造成定位在井內而與流體供應區(qū)流體連通并具有流體入口、滲透液出口和濃縮流體出口。在一些實施例中，該脫鹽組件還包括兩個栗。所述栗中的一個栗被聯(lián)接到滲透液出口，以將凈化水或已處理水驅動到預期位置，例如，向上到井外，或地層中的存儲區(qū)。另一個栗被聯(lián)接到濃縮流體出口，以將濃縮流體驅動到地層中的排出流體區(qū)。在一個實施例中，這兩個栗被構造成相對于彼此維持恒定的栗送比(pumping rat1)。在一些實施例中，栗送比是可調的，從而針對可選的一段時間或可選的一組情形是恒定的。本文所公開的采液系統(tǒng)的一些實施例被安裝在鄰近第二井眼的第一井眼中并參與提高石油采收率。
[0025]參照圖1，示出了采液系統(tǒng)50，該采液系統(tǒng)50從可獲得的流體中去除不需要的成分。采液系統(tǒng)50被定位在從地表54向下延伸到流體供應區(qū)56附近的井眼或井孔52中且朝向流體排出區(qū)58，該流體供應區(qū)56可以是給水源。采液系統(tǒng)50能夠降低從供應區(qū)56接收的水的礦物含量，例如，降低鹽分。從供應區(qū)56接收的水將被稱為進給流或給水103，并且可表征為咸水、微咸水、污水、非凈水或非飲用水，這些水中的任一種都可能具有可在給水103中溶解、懸浮或以其它方式夾帶的不需要的成分。因此，在圖1中，采液系統(tǒng)50被構造或布置成接收地下水作為進給流103，因此也可稱為采水系統(tǒng)(water product1n system)。井孔52包括縱向軸線53，該縱向軸線53在井孔53的整個長度上與井孔53的中心大致對準。雖然被示出為豎直的，但通常，井孔52和井孔軸線53可具有大致豎直的部分或大致水平的部分，并且可在各個部分之間具有彎曲的部分。至少在此情形下，排出區(qū)58位于比供應區(qū)56低的高度處。管狀套管60(它例如可以是金屬管)被定位并通過水泥固定在井孔52中。套管60在對應于供應區(qū)56的位置處具有第一組穿孔62并在對應于排出區(qū)58的位置處具有第二組穿孔64。這些穿孔62、64分別在套管60的中央通道與區(qū)56、58之間提供流體連通。
[0026]采水系統(tǒng)50包括開采管道70、從井孔52外延伸到開采管道70中的延伸軸75、設置在地表54上方或鄰近地表54的地表設備80、以及過濾組件，在此實施例中，該過濾組件是脫鹽組件100。脫鹽組件100被密封地聯(lián)接到開采管道70的下端和延伸軸75的下端，并且在低于地表的選定深度處定位在套管60和井孔52內。開采管道70包括處于套管60和井孔52內的下端71、可在地表上方延伸的上端73。上端73終止于滲透液排出端口 72處。排出端口 72通往便于釋放已處理水流或清潔水流105的位置，該已處理水流或清潔水流105還將被稱為滲透液流105。地表設備80包括旋轉動力源(它是馬達82)、軸承84和本領域中已知的其它設備。軸75還可被稱為桿柱，并且聯(lián)接在脫鹽組件100與馬達82之間以傳遞旋轉動力。在圖1中，馬達82被定位在開采管道70外和井孔52外，并且，不透流體的軸承84允許軸75延伸到開采管道70中而不存在流體的漏失。在圖1中，包括滲透液排出端口 72的開采管道70的上部可視為地表設備80的一部分。
[0027]該過濾組件(S卩，脫鹽組件100)包括三個流體端口:環(huán)形給水入口 102，該環(huán)形給水入口 102被定位成朝向組件100的上端；已處理水出口或滲透液出口 104，其位于組件100的上端處；以及濃縮流體出口 106，其位于組件100的下端處。采水系統(tǒng)50被構造成從供應區(qū)56獲取給水103，將給水103的一部分凈化為已處理水或滲透液105，將已處理的滲透液輸送到地表上方，并且將濃縮流體流107輸送到排出區(qū)58。在套管60內，脫鹽組件100將給水103與濃縮流體流107隔離。
[0028]在一些實施例中，井孔52和套管60被視為采水系統(tǒng)50的元件。在一些情形下或在一些實施例中，在井孔52的至少一部分中不存在套管60或水泥。舉例來說，在一些情形下，采水系統(tǒng)50被安裝成在該采水系統(tǒng)、流體供應區(qū)或排出區(qū)附近不具有套管和水泥的井孔中運行。
[0029]現(xiàn)參照圖2，脫鹽組件100包括:過濾器110;兩個栗150、160，這兩個栗150、160分別緊密聯(lián)接到過濾器110的一端處的端口而與其流體連通;排出聯(lián)接器170，該排出聯(lián)接器170布置在過濾器110與栗160之間；互連軸180，該互連軸180穿過過濾器110的中心而延伸到栗150、160;以及充填構件190，該充填構件190用于將井孔52或套管60內的兩個流體區(qū)分離并密封并且用于穩(wěn)定組件100的位置。井孔52或套管60內的流體供應區(qū)65布置在充填構件190上方且可與供應區(qū)56流體連通，并且可被指定為供應區(qū)56的一部分。井孔52或套管60內的流體排出區(qū)66布置在充填構件190下方且與排出區(qū)58流體連通，并且可被指定為排出區(qū)58的一部分。
[0030]在此實施例中，過濾器110是膜過濾單元，其具有膜135，進給流的被凈化部分可穿過該膜135。總的來說，過濾器110是細長的，并且是大致圓柱形的。更具體來說，在此實施例中，膜135是螺旋纏繞反滲透(RO)膜。因此，圖1中的過濾器110也可稱為反滲透過濾器。脫鹽組件100的一些實施例包括與過濾器110串行地流體聯(lián)接的額外的一個或多個不同的過濾器或過濾元件。
[0031]互連軸180聯(lián)接栗150、160的驅動軸以使它們同時旋轉，并且，延伸軸75將這兩個栗的驅動軸聯(lián)接到旋轉動力源，該旋轉動力源被示出為單個源并且是馬達82(圖1)。在此實施例中，栗150、160是正排量栗，更具體來說，是螺桿栗。栗150、160被構造成通過互連軸180在相同方向182上以相同的操作速度旋轉，但被構造成在相反方向上從過濾器110栗送流體。取決于栗150、160的設計，當從地表觀察時，旋轉方向182可被選擇和建立為順時針或逆時針。在一些實施例中，栗150、160是往復栗或另一適當類型的正排量栗，該另一適當類型的正排量栗可包括例如齒輪栗或旋轉凸輪栗。作為正排量栗，每一個栗150、160具有規(guī)定的每循環(huán)排量體積特性。因為栗150、160是正排量栗并且由互連軸180聯(lián)接，所以栗150、160被構造成以恒定的栗送比運行，更具體來說，以固定的栗送比運行。“固定的栗送比”意指:除非該設備的布置改變(例如栗150、160被替換為另一栗)，否則，滲透液流105的流率與濃縮流體流107的流率之比通過該設備的布置而被規(guī)定為恒定且不變的。因此，在正常運行期間，穿過滲透液栗150的給水1 3的百分比是恒定的，并且穿過濃縮流體栗160的給水1 3也是恒定的。作為濃縮流體流107穿過栗160的給水103的百分比被設定或建立得足夠高，以避免膜135的污染。
[0032]通常，反滲透過濾器110包括大致居中的縱向軸線111、第一端或上端112、沿著軸線111與上端112相反的第二端或下端114、在端部112、114之間軸向延伸的管狀外套管115、也在端部112、114之間軸向延伸的內管道120、布置在內管道120與外套管115之間的螺旋纏繞反滲透膜135、以及多個流體端口。RO膜135可包括例如兩個RO膜片，這兩個RO膜片結合在一起以在它們之間形成第一流動通道或一系列互連的流動路徑。當以螺旋圖案纏繞時，第二流動通道由RO膜片的外表面產生。反滲透過濾器110可根據(jù)常規(guī)設計來制造或可針對特定應用來專門制造。
[0033]過濾器110的內管道120與軸線111同心地對準，并且包括處于過濾器上端112處的第一端或上端122、處于過濾器下端114處的第二端或下端123、位于外套管115內且由RO膜135圍繞的可滲透壁部分124、中央流動通道126、以及密封地聯(lián)接到下端123的端蓋128。與軸線111對準的通孔129穿過端蓋128而延伸且密封地接收互連軸180。在圖2中，管道120的上端122軸向延伸超出外套管115的上端，并且下端123與外套管115的下端大致齊平。
[0034]過濾器110的流體端口包括:環(huán)形給水入口濾網(wǎng)142，其在過濾器上端112處位于內管道120與外套管115之間；已處理水或滲透液出口端口 144，其位于內管道120的上端122處；以及環(huán)形的濃縮流體出口濾網(wǎng)146，其在過濾器下端114處位于內管道120與外套管115之間。過濾器的入口濾網(wǎng)142對應于脫鹽組件100的給水入口 102。
[0035]繼續(xù)參照圖2，滲透液栗150包括處于栗150的下端處的入口或吸入端口 152、處于栗150的上端處的排出端口 153、轉子154和定子156。吸入端口 152緊密聯(lián)接到過濾器110的內管道120的上端122，并且排出端口 153緊密聯(lián)接到開采管道70的下端71而在兩者之間流體連通。在一個實施例中，栗吸入端口 152直接附接到過濾器110，且排出端口 153直接附接到管道下端71，這兩個直接聯(lián)接各自通過密封構件(未示出)來增強。栗150被構造成:當栗150通過延伸軸75在方向182上旋轉時(S卩，當轉子154相對于定子156在方向182上旋轉時)，栗150使流體穿過開采管道70而軸向向上移動。
[0036]第二螺桿栗160包括處于栗160的上端處的入口或吸入端口 162、處于栗160的下端處的排出端口 163、轉子164和定子166。吸入端口 162緊密聯(lián)接到排出聯(lián)接器170且緊密聯(lián)接到過濾器110的出口濾網(wǎng)146而與其流體連通。在一個實施例中，栗吸入端口 162直接附接到排出聯(lián)接器170，該排出聯(lián)接器170可視為其將附接到的過濾器110的構件。吸入端口 162與過濾器110之間的這種直接附接通過密封構件(未示出)來增強。栗160被構造成:當栗160通過互連軸180而在方向182上旋轉時(S卩，當轉子164相對于定子166而在方向182上旋轉時)，栗160使?jié)饪s流體流107朝向排出區(qū)58軸向向下移動。因此，栗150、160在相同方向182上旋轉。在此實施例中，濃縮流體栗160的轉子和定子對164、166被構造為是滲透液栗150的轉子和定子對154、156的鏡像設計。舉例來說，如果轉子和定子對154、156被設計為右旋對，那么，轉子和定子對164、166就被設計為左旋對，以相對于井孔軸線53實現(xiàn)相反的流動方向。
[0037]排出聯(lián)接器170將栗160固定地聯(lián)接到過濾器110，從而在兩者之間提供流體連通。排出聯(lián)接器170包括第一端或上端172、第二端或下端或排出端173、處于上端172處的環(huán)形入口 174、在端部172、173之間延伸的截頭圓錐外殼175、在端部172、173之間延伸的聯(lián)接器軸176、以及處于上端172處的旋轉密封件178。排出聯(lián)接器170的所述部件沿著過濾器軸111同心地對準。上端172聯(lián)接到過濾器110的下端114，從而針對外套管115進行密封。以此方式，環(huán)形入口 174鄰近濃縮流體出口濾網(wǎng)146定位以與其流體連通。排出聯(lián)接器170的下端173在吸入端口 162處聯(lián)接并密封到濃縮流體栗160。旋轉密封件178定位在上端172處，并且針對RO過濾器內管道120的端蓋128而進行密封。聯(lián)接器軸176在下端173處聯(lián)接到栗160的轉子164。軸176延伸穿過旋轉密封件178并由旋轉密封件178密封，從而在過濾器110的下端114聯(lián)接到互連軸180，如通過端蓋128中的通孔129促進。旋轉密封件178允許軸176、180相對于過濾器110和聯(lián)接器170的外殼175而旋轉，同時抑制中央流動通道126與排出聯(lián)接器170之間的流體連通。
[0038]充填構件190包括外充填構件198，該外充填構件198周向圍繞具有軸向延伸的流動通路196的管狀本體構件194。外充填構件198被構造成穩(wěn)定脫鹽組件100的位置以避免相對于井孔52或套管60移動(即，避免豎直平移、水平平移、旋轉或振動)。出于此目的，外充填構件198在本體構件194的外周與井孔套管60的內表面之間徑向延伸。充填構件190被定位在給水入口 102與濃縮流體出口 106之間，以將井孔套管60內的多個流體區(qū)分離并密封。在圖2的實例中，本體構件194的上端密封地聯(lián)接到栗160的排出端口 163。
[0039]現(xiàn)參照圖1和圖2，下文是采水系統(tǒng)50和脫鹽組件100的示范性運行模式。在運行期間，來自供應區(qū)56的給水103穿過穿孔62進入井孔套管60，從而在充填構件190上方在井孔套管60內限定給水區(qū)。給水103圍繞脫鹽組件100，與給水入口 102連通，并且通過栗150、160的作用而被吸入到過濾器110和RO膜中。給水103的第一部分穿過RO膜135的壁，從而變成滲透液或已處理水流且留下至少一些鹽或其它成分。滲透液流105繼續(xù)穿過滲透壁部124且進入內管道120的中央流動通道126中。滲透液流105被從過濾器110的滲透液出口端口 144吸取到栗150中，并且從滲透液出口 104排出到開采管道70中，從而被推向地表。給水103的第二部分繼續(xù)穿過膜135的流動通道，而不穿過膜135的壁。第二部分攜帶有從現(xiàn)已分離的滲透液流105剩余的鹽或其它成分。因此，給水103的此第二部分變成濃縮流體流107，該濃縮流體流107也可稱為滲余物(reject)流。濃縮流體流107穿過出口濾網(wǎng)146而離開過濾器110，進入排出聯(lián)接器170，且被進一步吸取到下栗160中。栗160將濃縮流體流107排出穿過充填構件190且穿過構件190的底部(在此實施例中，它是脫鹽組件100的底部)處的濃縮流體出口 106。充填構件190在井孔套管60內將位于構件190上方的給水區(qū)與位于構件190下方的濃縮流體區(qū)分離。在穿過出口 106之后，濃縮流體流107穿過套管60向下行進，通過所述穿孔64離開并進入地層內的排出區(qū)58。
[0040]仍參照圖1，在至少一種運行模式中，采水系統(tǒng)50的脫鹽組件100僅通過馬達82經(jīng)由延伸軸75而供應的機械能來驅動。在簡單實施例中，脫鹽組件100不從地表設備80接收其它能量，并且不蓄意與地表設備80通信信息信號。組件100的一些其它實施例包括與地表設備80交換電力或數(shù)據(jù)信號的儀器或控制設備。儀器可包括例如壓力傳感器、pH計、溫度感測元件、流量計、水質傳感器或栗操作傳感器。
[0041]圖3示出了根據(jù)本文所述原理的用于減小流體中含有的溶解成分量的方法300。在框302中，該方法300包括:將過濾組件設置在第一井孔中。該過濾組件包括膜過濾器、緊密聯(lián)接到該過濾器的第一端口而與其流體連通的第一栗、以及緊密聯(lián)接到該過濾器的濃縮流體出口而與其流體連通的第二栗?？?04包括:使第一栗運行，以使流體從地層的流體供應區(qū)移動穿過該過濾組件而去除不需要的成分，從而產生凈化的滲透液流?？?06包括:產生離開該過濾組件的濃縮流體流?？?08包括:使第二栗運行，以實現(xiàn)滲透液流的流率與濃縮流體流的流率之間的恒定比率?？?10包括:將濃縮流體流棄置在地層內的選定的排出區(qū)中。方法300的一些實施例包括將滲透液流的至少一部分輸送到地層內的選定的可滲透存儲區(qū)。方法300的各種實施例可包括基于本說明書(包括附圖)所呈現(xiàn)的構思中的任一個的額外操作。
[0042]在方法300的至少一些實施方案中，所述過濾器是能夠降低流體流的鹽分的反滲透(RO)過濾器，該RO過濾器包括過濾器入口端口、用于降低了鹽分的水的滲透液出口端口、以及濃縮流體出口端口。所述滲透液栗包括密封地聯(lián)接到滲透液出口的栗入口，并且，所述濃縮流體栗包括密封地聯(lián)接到濃縮流體出口的栗入口。在方法300的至少一些實施方案中，這兩個栗是正排量栗，并且被聯(lián)接到共用的驅動軸以同時旋轉。作為實例，脫鹽組件100可用作方法300的過濾組件。作為實例，方法300的操作可涉及采水系統(tǒng)50。在一些情形下，該方法可包括將排出區(qū)選擇為與第二井孔的烴類開采區(qū)流體連通的區(qū)。
[0043]現(xiàn)參照圖4，從流體進給流中去除不需要的成分的采液系統(tǒng)350被示出為定位在第一井眼或井孔352中，該第一井眼或井孔352從地表54延伸穿過流體供應區(qū)356(其可以是水源)且向下到排出區(qū)358或穿過排出區(qū)358。采液系統(tǒng)350還通過鄰近烴類開采井360而參與提高石油采收率，該烴類開采井360具有開采井孔362，該開采井孔362延伸到與流體排出區(qū)358流體連通的烴類開采區(qū)370中。在至少一些情形下，烴類開采區(qū)370是排出區(qū)358的延伸。
[0044]井孔352還延伸穿過另一可滲透區(qū)359，該可滲透區(qū)359適合用作滲透液(S卩，較清潔的已處理水)的存儲區(qū)。采液系統(tǒng)350被構造成且能夠去除或至少降低從供應區(qū)356接收的給水103的礦物含量，例如鹽分。因此，采液系統(tǒng)350也可稱為采水系統(tǒng)350。井孔352包括縱向軸線353，該縱向軸線353通常在井孔353的整個長度上與井孔353的中心對準。雖然被示出為豎直的，但通常，井孔352和井孔軸線353可具有大致豎直的、大致水平的或傾斜的各個部分，并且可在這些各個部分之間具有彎曲的部分。在圖4中，排出區(qū)358位于比供應區(qū)356低的高度處，并且存儲區(qū)359位于比其它區(qū)356、358都高的高度處。
[0045]例如可以是金屬管的管狀套管60被定位并通過水泥固定在井孔352中。套管60在對應于供應區(qū)356的位置處具有第一組穿孔62，在對應于排出區(qū)358的位置處具有第二組穿孔64并在對應于存儲區(qū)359的位置處具有第三組穿孔66。穿孔62、64、66分別在套管60的中央通道與區(qū)356、358、359之間提供流體連通。
[0046]繼續(xù)參照圖4，除了第二井孔362之外，烴類開采井360還包括栗送單元364、存儲罐366以及延伸穿過井孔362以在開采區(qū)370與地表之間的多個區(qū)之間進行隔離的套管368。取決于這些區(qū)的水平范圍，井孔362可延伸穿過區(qū)356、359。井360被構造成從區(qū)358提取開采流體369。舉例來說，在開采區(qū)370中，套管368被穿孔。開采流體369可包括混有水和其它物質的烴類。
[0047]與采水系統(tǒng)50相同，采水系統(tǒng)350包括過濾組件，在此實施例中，該過濾組件是在低于地表的選定深度處定位在井孔352內的脫鹽組件400，并且，系統(tǒng)350包括在井孔內從脫鹽組件400向上延伸的開采管道70。脫鹽組件400包括過濾器110、在過濾器110的一端處分別緊密聯(lián)接到出口的兩個正排量栗450、460、以及在流體區(qū)356、368之間布置在井孔套管60內的充填構件190。充填構件190將井孔352或套管60內的兩個流體區(qū)分離并密封，從而將流體供應區(qū)356和穿孔62分離而不與排出區(qū)358及穿孔64流體連通。充填構件190還穩(wěn)定該單元400的位置。在一個實施例中，膜過濾器110是如上所述的反滲透(RO)過濾器。脫鹽組件400還包括三個流體端口:環(huán)形給水入口 102，其被定位成朝向該單元400的上端；已處理水出口或滲透液出口 104，其對應于栗450的排出而位于組件100的上端處；以及濃縮流體出口106，其鄰近充填構件190而位于單元400的下端處。與采水系統(tǒng)50中一樣，在系統(tǒng)350中，給水入口 102也對應于過濾器110的入口濾網(wǎng)142。脫鹽組件400的一些實施例包括與過濾器110串行地流體聯(lián)接的、額外的一個或多個不同的過濾器或過濾元件。
[0048]栗450(兩個栗中的靠上方的栗)是滲透液栗，該滲透液栗的吸入端口在過濾器110的上端處被緊密聯(lián)接到滲透液出口 144而與其流體連通，并且其排出出口被緊密聯(lián)接到開采管道70的下端71而與其流體連通。在一個實施例中，栗450直接附接到過濾器110，并且直接附接到開采管道70，這兩個聯(lián)接各自通過密封構件(未示出)來增強。栗460(兩個栗中的靠下方的栗)是濃縮流體栗，該濃縮流體栗的吸入端口在過濾器110的下端處被緊密聯(lián)接到濃縮流體出口 146而與其流體連通。舉例來說，在一個實施例中，栗460可認為是通過附件而附接到過濾器110，該附件可能包括排出聯(lián)接器170且可能包括密封構件。
[0049]每個栗450、460包括潛水式電動馬達，該潛水式電動馬達被聯(lián)接到適當?shù)睦鯔C構，例如，與栗150、160類似的具有轉子和定子的螺桿栗或用于往復運動的活塞-缸組合件。在圖4中，至少栗450或栗460的旋轉速度可通過栗450、460的構造或通過馬達控制器的構造來改變。滲透液栗450被構造成在過濾器110的上端處從已處理水端口 144抽吸凈化的滲透液流105，并將其相對于井孔軸線353豎直向上推動而穿過穿孔66并進入到存儲區(qū)359中。濃縮流體栗460的吸入端口在過濾器110的下端處聯(lián)接到濃縮流體出口 146，并且被構造成從過濾器110抽吸濃縮流體流107，并將其相對于井孔軸線353豎直向下排出而穿過濃縮流體出口 106并進入到排出區(qū)358中。
[0050]作為正排量栗，每個栗150、160具有規(guī)定的每循環(huán)排量體積特性。因此，栗450、460被構造成當二者各自以恒定速度運行時相對于彼此具有恒定的栗送比。然而，因為栗450、460是電驅動的且在運行期間針對可變、可獨立控制的速度而構造，這兩個栗的栗送比可由馬達控制器調整。栗送比可以被動態(tài)地調整，或者，栗送比可設置為選定的值，從而針對可選的一段時間或可選的一組情形而保持恒定且稍后可進行調整。一些其它實施例使用僅針對恒定速度而構造的正排量栗450、460，從而產生固定的栗送比。當使用恒定或固定的栗送比時，滲透液流105的與濃縮流體流107的流率之比是穩(wěn)定的。在一些實施中，栗450可以是與栗460不同類型或構造的栗。
[0051 ] 采水系統(tǒng)350還包括在區(qū)356、359之間布置在套管60中的第二充填構件390、在區(qū)359上方布置在套管60中的第三充填構件395、以及從栗450、460穿過充填構件390、395而向上延伸到地表設備380的電纜375。第三充填構件395比第二充填構件390軸向更接近井眼352的上端。充填構件390、395密封第三組穿孔66且因此將存儲區(qū)359密封而不與套管60的其它部分(包括與供應區(qū)356流體連通的第二組穿孔64)流體連通。開采管道70延伸穿過第二充填構件390，從而使其外表面被充填構件390密封。開采管道70終止于充填構件390與395之間，從而在管道70的上端處形成地下滲透液排出端口 72而與第三組穿孔66和存儲區(qū)359流體連通?；蛘撸_采管道70可聯(lián)接到充填構件390的下端并終止于充填構件390的下端處，并且充填構件390的上端形成地下滲透液排出端口 72。對于任一個實施例，充填構件390在開采管道70與套管60或井孔52之間進行密封，從而局部地防止流體穿過開采管道70與套管60之間的環(huán)形空間軸向流動。開采管道70的下端71與滲透液排出端口之間的距離小于過濾組件400的選定深度。第三組穿孔66也可稱為采水系統(tǒng)350的地下滲透液排出端口。滲透液排出端口 72和穿孔66與脫鹽組件400的滲透液出口 104流體連通，并一起形成用于將處理水即滲透液流105輸送到存儲區(qū)359的路徑。
[0052]第二充填構件390穩(wěn)定或保持該開采管道70和脫鹽組件400在套管60和井孔352內的位置。第三充填構件395密封套管60且因此密封井孔52，因而充填構件395被構造成防止構件395上方的套管60的部分與構件395下方的套管60的部分之間流體連通。充填構件395密封地接收電纜375，并且可穩(wěn)定電纜375的位置。采水系統(tǒng)350的部件(例如充填構件390、395、套管60和脫鹽組件400)中的任一個與充填構件190可通過本領域中已知的任何方式安裝、緊固在井孔352中或從井孔352移除。
[0053]仍參照圖4，地表設備380包括電聯(lián)接到電源384的配電箱382。電源384可以是到電力線路的連接或任何類型的現(xiàn)場發(fā)電機，例如，包括柴油發(fā)電機、太陽能系統(tǒng)、天然氣渦輪機或燃料電池。配電箱382可包括例如馬達控制器模塊、數(shù)據(jù)獲取模塊、操作分析模塊、存儲器模塊、通信模塊、診斷模塊或其它模塊以及各種功能性的設備。在各種實施例中，變頻驅動器(Vro)可用作栗450的馬達或栗460的馬達的馬達控制器。在一個實施例中，配電箱382包括用于與外部通信系統(tǒng)無線通信的天線386，外部通信系統(tǒng)例如包括計算機網(wǎng)絡或移動電子裝置。電纜375電聯(lián)接配電箱382和栗450、460的驅動馬達，以傳輸電力和數(shù)據(jù)。在各種實施例中，電纜375包括用于與各種傳感器進行數(shù)據(jù)和電力通信的額外導體，其中傳感器可聯(lián)接到脫鹽組件400的其它組件，例如是被構造成指示過濾器110何時積垢的壓力傳感器或本文所述的其它傳感器中的任一個。
[0054]在采液系統(tǒng)350的運行期間，在靜水壓力或孔隙壓力輔助的一些情形下，通過栗450、460的作用，來自供應區(qū)356的給水103穿過穿孔62而進入井孔套管60并被抽取到過濾器110中。給水103的第一部分穿過RO膜過濾器110的內壁，從而留下至少一些鹽或其它成分且變成滲透液或已處理水流105，該滲透液或已處理水流105被引到栗450中并穿過地下滲透液排出出口72、66而輸送到存儲區(qū)359中。栗450的電力使用情況可由配電箱382中的操作模塊監(jiān)測，并且可用于估計滲透液流105到存儲區(qū)359中的流量?；诖鎯^(qū)359的已知的或測量的地質特性，栗450或栗460的速度可被調制(S卩，被調整)，以實現(xiàn)適用于存儲區(qū)359的流105的流率。栗450、460的此種控制可通過配電箱382中的模塊來實現(xiàn)。在一些實施例中，可包括流量傳感器和壓力傳感器，例如，以監(jiān)測和支配滲透液流105到存儲區(qū)359中的流量。
[0055]遵循離開過濾器110的第二路徑，給水103的第二部分繼續(xù)攜帶有從現(xiàn)已分離的滲透液流105剩余的鹽或其它成分且變成濃縮流體流或滲余物流107。濃縮流體流107被抽取到下栗460中且穿過流體出口 106排出，從而穿過穿孔64行進并進入到地層內的排出區(qū)358中。至少在一些情形下，滲余物流107的流動增大了井孔352周圍的排出區(qū)358的孔隙壓力，從而導致流體遠離井孔352的凈流動，并且增大開采流體369從開采區(qū)370到井孔362中且最終到開采井360的罐366中的流量。開采流體369的增大的流量即提高的油采收率效果。
[0056]采水系統(tǒng)50的脫鹽組件400由通過電纜375供應的電能驅動。在簡單實施例中，脫鹽組件400不蓄意與地表設備80通信其它信息信號。單元400的一些其它實施例包括與地表設備80交換電力或數(shù)據(jù)信號的儀器或控制設備，如上文關于采水系統(tǒng)100所述的。
[0057]此處，將考慮根據(jù)本公開的采液系統(tǒng)或過濾組件的額外實施例和可能的運行條件。
[0058]再次參照圖1，如果供應區(qū)56中的水或井孔52或套管60中的流體(例如，給水103)蔓延到組件100的滲透液出口 104上方，那么，所得的靜水壓頭可幫助驅動給水103穿過脫鹽組件100，從而輔助產生滲透液流105。在一些實施例中或針對一些操作條件，供應區(qū)56與排出區(qū)58之間的流體壓差可幫助驅動給水103穿過脫鹽組件100，從而減少或消除馬達82針對栗150、160的對能量的使用。舉例來說，該壓差可以是因為供應區(qū)56中的流體的孔隙壓力所引起的。在圖1中，區(qū)56、58之間的高度差由于靜水壓頭而形成壓差。此外，在正常操作期間，濃縮流體流107將具有比來自區(qū)56的給水103高的密度，并且在一些情形下，濃縮流體流107將具有比可占據(jù)排出區(qū)58的地下水高的密度，每一情形都進一步促使流107向下移動。在一些實施例中，濃縮流體栗160被構造成通過與井孔52流體連通的地層區(qū)56、58之間的壓差來驅動，并且流體栗160因此可回收勢能。當可用時，所回收的能量可例如驅動或幫助驅動滲透液栗150。類似地，圖4的采液系統(tǒng)350的一些實施例或一些運行條件可由于供應區(qū)356與過濾器出口 104之間或區(qū)356、358之間的壓差而產生類似的益處。在一些實施例中，栗460被構造成通過井孔325中的壓差來驅動，從而充當發(fā)電機以減少或消除對來自電力供應器384的能量的凈使用，并且在一些情形下，栗460所回收的能量可驅動滲透液栗450。
[0059]在一些實施例中，齒輪箱被聯(lián)接在互連軸180與栗150、160之間，并且該齒輪箱建立栗的差速比，或使一個栗在另一栗的相反方向上旋轉。在兩個栗(例如，栗150、160)被構造成在相反方向上旋轉的實施例中，栗150、160的轉子和定子對再次被選擇為相對于彼此實現(xiàn)恒定的、固定的栗送比，如上所述。在這些實施例中，這兩個栗的轉子和定子對可以是右旋對或左旋對。
[0060]仍參照圖1，一些實施例還可包括除RO過濾器110之外的另一類型的過濾器，以實現(xiàn)多級過濾。舉例來說，能夠移除固體顆粒的預處理過濾器可在RO過濾器110之前在流動路徑中流體聯(lián)接。為了實現(xiàn)另一期望過濾效果，一些其它實施例包括另一類型的過濾器作為過濾器110，而不包括RO過濾器。其它類型的過濾器或過濾技術包括例如微濾處理模塊、納濾處理模塊、燭臺式過濾器和簡單纖維過濾器。這些類別中的一些的功能或定義可重疊。一些實施例包括被構造成產生包括較低的鹽濃度或選定的鹽濃度的軟化或清潔的鹵水產物，即具有較少污染的基于水的流體的過濾器。在鉆探泥漿中使用軟化的鹵水產物在鉆探穿過各種地層或至少穿過具有黏土的地層時是有利的。鉆探泥漿中的淡水可導致黏土膨脹并抓住鉆管或鉆頭，而至少在一些情形下，適當選擇的軟化的鹵水產物不導致黏土膨脹。使用納濾處理模塊而不使用RO過濾器是可并入在采水系統(tǒng)50的過濾組件中以產生軟化的鹵水產物的過濾技術的實例。所得的過濾組件可具有類似于脫鹽組件100的構造，不同之處在于將RO過濾器替換為納濾處理模塊。
[0061]取決于所選擇的栗的類型，在一些實施例中，止回閥與開采管道70被串行地定位以防止在這兩個栗不運行時、已處理水穿過脫鹽組件100、400而回流。參照圖2，在一些實施例中，脫鹽組件100的互連軸180穿過過濾器110的端蓋128且穿過旋轉密封件178，從而被旋轉密封件178密封，并且延伸到濃縮流體栗160的轉子164，而不將單獨的聯(lián)接器軸176包括在排出聯(lián)接器170中。
[0062]雖然本公開已主要描述從地層內的區(qū)獲取的給水的凈化，但在各種實施例中，可使用其它流體源。該工藝的其它潛在的進給流體或進給流包括例如地面水(即，位于地表上方的水)或來自工業(yè)工藝的工藝廢水流。雖然本公開已主要將鹽組份作為進給流中的污染物來描述，但可移除的其它潛在污染物包括各種有機物以及各種無機化合物。在各種實施例中，可移除的污染物的實例包括醇和糖。
[0063]在一些實施例中，該過濾組件(例如脫鹽組件100)被定位在地面上方，并且被構造成接收工藝廢水流，產生具有提高的純度的水的滲透液流105，并將濃縮流體流栗送到處置井中。在一些實施例中，濃縮流體流可以是期望的產物，并且此產物可例如被進給到被構造成回收鹽漿料或固體鹽的工藝。
[0064]基于本文中的教導，可以組合一個所描述的實施例的一個或多個特征與另一所描述的實施例的一個或多個特征，以形成采液系統(tǒng)的又一實施例。舉例來說，如圖1針對采液系統(tǒng)50所示的，將清潔的流體流105回收到地面上方的位置可由具有脫鹽組件400的實施例實施。作為另一實例，參照圖4，雖然將采液系統(tǒng)350描述為具有脫鹽組件400，而脫鹽組件400具有由電纜375聯(lián)接到地表設備380的電驅動栗450、460，但將水存儲在地下儲層359中或為附近的井362提供提高石油采收率的一些實施例包括聯(lián)接到地面上方的馬達82的軸驅動式脫鹽組件100。一些實施例將水存儲在地下儲層359中，而不參與提高石油采收率。
[0065]參照圖1和圖4的特征，在一些實施例中，采液系統(tǒng)包括如圖1所示的延伸軸75，該延伸軸75從滲透液栗150延伸到鄰近地表設置的旋轉動力源。該旋轉動力源包括例如聯(lián)接到延伸軸的馬達82以及電聯(lián)接到馬達82的馬達控制器。類似于圖4，該采液系統(tǒng)還包括濃縮流體栗460，該濃縮流體栗460包括電聯(lián)接到單獨的馬達控制器或第一馬達控制器中的另一模塊的潛水式電動馬達。
[0066]在一些實施例中，栗150、160中的一個或兩個并非正排量栗。在一些實施例中，栗450、460中的一個或兩個并非正排量栗。舉例來說，栗150、160、450、460可以是垂直渦輪栗，而不是正排量栗。當栗150、160并非正排量栗時，具有共用旋轉速度的栗450、460之間的栗送比可基于井孔中和井孔周圍各位置處的壓力和流量狀況而變化。例如，栗450、460之間的栗送比可由馬達控制器動態(tài)地維持，該馬達控制器聯(lián)接到監(jiān)測每個栗的排出的流量計。栗450、460之間的栗送比可以是恒定的，或可基于目標參數(shù)或操作條件來調整。在調整之后，可在一段時間內或無限期地維持新的恒定栗送比。對于任何實施例來說，可出于降低過濾器膜上的固體沉積、結垢的可能性的目的來調整栗送比，或如果認為較不可能出現(xiàn)此結垢，則可在相反方向上調整栗送比，以增大回收率。
[0067]如圖2和圖4所示，脫鹽組件100、400不具有聯(lián)接到濃縮流體出口 106、146以支配濃縮流體流107的流率的壓力控制裝置，例如，背壓調節(jié)器、可調整閥門或孔口，該濃縮流體流107的流率影響回收率，S卩，滲透液流105的流率與給水1 3的流率之比。實際上，濃縮流體栗160、460分別支配穿過濃縮流體出口 106、146的濃縮流體流107的流率。因此，濃縮流體栗影響或調制過濾器110和脫鹽組件100、400的回收率。更全面地說，濃縮流體栗160與滲透液栗150之間或濃縮流體栗460與滲透液栗450之間的栗送比至少部分調制或支配過濾器110的回收率。一些其它實施例包括壓力控制裝置，該壓力控制裝置流體被聯(lián)接(即，聯(lián)接而流體連通)到濃縮流體出口 146、106以至少部分調制或支配回收率。
[0068]在一些實施例中，類似于采水系統(tǒng)350的采水系統(tǒng)被構造成選擇性地將滲透液流105排出到存儲區(qū)359中或選擇性地將滲透液流105輸送到另一位置，例如地表上方。此實施例可包括穿過第三充填構件395的開采管道70的延伸部，該管道70具有處于充填構件395、390之間的滲透液第一排出端口 72 (如同圖4中)以及地表上方的滲透液第二排出端口 72 (如同圖1中)。聯(lián)接到管道70的閥門選擇性地允許滲透液流105穿過第一排出端口 72或穿過第二排出端口 72，或允許滲透液流105的一部分穿過第一排出端口 72和第二排出端口 72中的每一個。
[0069]如圖4中針對采水系統(tǒng)350所示，因此，也針對采水系統(tǒng)50的一些實施例所示，開采管道70在下端71與滲透液排出端口 72之間的距離小于過濾組件100的選定深度，從而當所述系統(tǒng)在選定深度處安裝在井孔中時，將管道滲透液排出端口 72構造為處于地下。
[0070]雖然圖1示出了位于比系統(tǒng)100的供應區(qū)56低的高度處的排出區(qū)58，但在一些其它實施方案或實施例中，排出區(qū)58可位于比供應區(qū)56高的高度處。在系統(tǒng)350的各種其它實施方案或實施例中，區(qū)356、358、359的相對高度可與圖4所示的不同。
[0071]雖然已示出且描述示范性實施例，但本領域的技術人員可在不偏離本文的范圍或教導的情況下對實施例進行修改。本文所述的實施例僅僅是示范性的，而不是限制性的。本文所述的系統(tǒng)、設備和過程的許多變化和修改是可能的，并且處于本公開的范圍內。因此，保護范圍不限于本文所述的實施例，而是僅由隨附權利要求書限制，而權利要求書的范圍應包括權利要求書的主題的所有等同物。在書面描述或附圖內包括任何特定方法步驟或操作未必指示特定步驟或操作對于該方法來說是必要的。除非另有明確陳述，否則可按任何次序執(zhí)行方法的描述或方法權利要求中所列出的步驟或操作，并且在一些實施方案中，可并行地而不是串行地執(zhí)行方法步驟或操作中的兩個或更多個。
【主權項】
1.一種用于井下流體凈化的采液系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 過濾組件，所述過濾組件被構造成布置在井孔內并具有: 過濾器，所述過濾器包括流體入口、滲透液出口和濃縮流體出口；和 第一栗，所述第一栗被緊密聯(lián)接到所述過濾器而與其流體連通，所述第一栗具有吸入端口和排出端口；以及 延伸軸，所述延伸軸從所述第一栗延伸到鄰近地表設置的旋轉動力源。2.根據(jù)權利要求1所述的采液系統(tǒng)，其中，所述過濾器包括反滲透膜。3.根據(jù)權利要求1所述的采液系統(tǒng)，其中，所述過濾組件還包括:第二栗，所述第二栗具有吸入端口，所述吸入端口被緊密聯(lián)接到所述過濾器的所述濃縮流體出口而與其流體連通。4.根據(jù)權利要求3所述的采液系統(tǒng)，其中，用于所述第一栗的所述旋轉動力源包括第一馬達，所述第一馬達被聯(lián)接到所述延伸軸并電聯(lián)接到第一馬達控制器； 其中，所述第二栗包括潛水式電動馬達，所述潛水式電動馬達被電聯(lián)接到第二馬達控制器。5.根據(jù)權利要求4所述的采液系統(tǒng)，其中，所述第一栗和所述第二栗被構造成具有恒定的栗送比。6.根據(jù)權利要求3所述的采液系統(tǒng)，其中，所述第一栗和所述第二栗被構造成具有恒定的栗送比。7.根據(jù)權利要求6所述的采液系統(tǒng)，其中，所述第一由互連軸連接在一起，所述互連軸將上述兩個栗構造成以相同的旋轉速度運行。8.根據(jù)權利要求3所述的采液系統(tǒng)，其中，所述第一栗的所述吸入端口被緊密聯(lián)接到所述過濾器的所述滲透液出口而與其流體連通。9.根據(jù)權利要求8所述的采液系統(tǒng)，還包括:開采管道，所述開采管道具有第一端以及從所述第一端移位的管道滲透液排出端口； 其中，所述第一端被構造成聯(lián)接到所述過濾組件的第一栗的所述排出端口而與其流體連通； 其中，所述第一端與所述管道滲透液排出端口之間的距離小于所述過濾組件的選定深度，從而將所述管道滲透液排出端口構造為處于地下。10.根據(jù)權利要求3所述的采液系統(tǒng)，其中，所述第二栗被構造成由與所述井孔流體連通的兩個或更多個地層區(qū)之間的流體壓差驅動，以便從所述流體壓差中回收能量。11.一種用于減少流體中含有的溶解成分量的方法，所述方法包括: 將過濾組件設置在第一井孔中；其中，所述過濾組件包括膜過濾器、與所述過濾器的第一端口緊密聯(lián)接的第一栗、以及與所述過濾器的濃縮流體出口緊密聯(lián)接的第二栗； 使所述第一栗運行，以使流體從地層的流體供應區(qū)移動穿過所述過濾組件而去除不需要的成分，從而產生凈化的滲透液流； 產生離開所述過濾組件的濃縮流體流； 使所述第二栗運行，以實現(xiàn)所述滲透液流的流率與所述濃縮流體流的流率之間的恒定比率；以及 將所述濃縮流體流棄置在地層內的選定的排出區(qū)中。12.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括: 維持所述滲透液流的流率與所述濃縮流體流的流率之間的恒定比率。13.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括: 將所述排出區(qū)選擇為與第二井孔的烴類開采區(qū)流體連通的區(qū)。14.根據(jù)權利要求11所述的方法，還包括: 將所述滲透液流的至少一部分輸送到地層中的選定的可滲透存儲區(qū)。15.一種使來自地下水源的水脫鹽的采液系統(tǒng)，所述采液系統(tǒng)包括: 過濾組件，所述過濾組件被構造成安裝在第一井孔內，所述過濾組件包括: 膜過濾器，所述膜過濾器包括流體入口、滲透液出口和濃縮流體出口 ； 第一栗，所述第一栗具有排出端口和吸入端口，所述吸入端口被聯(lián)接到所述滲透液出口而與其流體連通；以及 第二栗，所述第二栗具有被聯(lián)接到所述濃縮流體出口而與其流體連通的吸入端口。16.根據(jù)權利要求15所述的采液系統(tǒng)，還包括: 延伸軸，所述延伸軸從所述第一栗朝向地表延伸； 第一馬達，所述第一馬達被鄰近地表設置并聯(lián)接到所述延伸軸；以及 第一馬達控制器，所述第一馬達控制器被電聯(lián)接到所述第一馬達； 其中，所述第二栗包括電聯(lián)接到第二馬達控制器的潛水式電動馬達。17.根據(jù)權利要求15所述的采液系統(tǒng)，其中，所述第一栗和所述第二栗是正排量栗，所述過濾組件還包括: 互連軸，所述互連軸將上述兩個栗聯(lián)接在一起，從而將所述兩個栗構造成以相同的旋轉速度運行并實現(xiàn)恒定的栗送比。18.根據(jù)權利要求15所述的采液系統(tǒng)，還包括: 馬達，所述馬達被聯(lián)接到所述兩個栗中的至少一個栗；以及 馬達控制器，所述馬達控制器被電聯(lián)接到所述馬達； 其中，所述馬達控制器被構造成為所述第一栗和所述第二栗實現(xiàn)恒定的栗送比。19.根據(jù)權利要求15所述的采液系統(tǒng)，還包括: 開采管道，所述開采管道具有第一端以及從所述第一端移位的管道滲透液排出端口；其中，所述第一端被構造成聯(lián)接所述第一栗的所述排出端口而在二者之間實現(xiàn)流體連通；第一充填構件，所述第一充填構件被聯(lián)接到所述膜過濾器且具有與所述第二栗及所述過濾器的所述濃縮流體出口流體連通的流動通路； 第二充填構件，所述第二充填構件被構造成在所述開采管道與所述第一井孔之間進行密封； 第三充填構件，所述第三充填構件從所述第二充填構件移位且被構造成密封所述第一井孔； 其中，所述第二充填構件被布置在所述第一充填構件與所述第三充填構件之間;并且其中，所述管道滲透液排出端口布置在所述第二充填構件與所述第三充填構件之間，從而將所述管道滲透液排出端口構造為處于地下。20.根據(jù)權利要求15所述的采液系統(tǒng)，還包括:第一井孔，所述第一井孔具有井孔軸線，并且延伸到地層中的可滲透流體供應區(qū)中且延伸到地層中的從所述供應區(qū)軸向移位的可滲透流體排出區(qū)中； 開采管道，所述開采管道被聯(lián)接成與所述第一栗的所述排出端口流體連通，并且朝向地表軸向延伸；以及 充填構件，所述充填構件被聯(lián)接到所述膜過濾器且在所述流體供應區(qū)與所述流體排出區(qū)之間密封地布置在所述井孔中； 其中，所述過濾組件被布置在所述第一井孔內； 其中，所述過濾器的所述流體入口與所述流體供應區(qū)流體連通； 其中，所述過濾器的所述濃縮流體出口與所述流體排出區(qū)流體連通。21.根據(jù)權利要求20所述的采液系統(tǒng)，其中，所述第一井孔還延伸到第三可滲透區(qū)中，所述第三可滲透區(qū)適于存儲來自所述滲透液出口的流體； 其中，所述開采管道包括與所述第三可滲透區(qū)流體連通的管道滲透液排出端口。22.根據(jù)權利要求20所述的采液系統(tǒng)，還包括:第二開采井孔，所述第二開采井孔延伸到地層內的烴類開采區(qū)； 其中，所述開采區(qū)與所述流體排出區(qū)流體連通。
【文檔編號】E21B43/00GK105960507SQ201480072890
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2014年12月10日
【發(fā)明人】馬克·E·沃爾夫, 羅伯特·尤金·梅班三世
【申請人】國民油井華高有限公司