(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生産ゾーンへのアクセスと、廃棄ゾーンへのアクセスとを有する井戸から生産流体を移
動する方法であって、
前記生産ゾーンと前記廃棄ゾーンとを隔離するステップと、
プランジャのストロークの間に、生産流体を前記生産ゾーンから生産システムに移動さ
せるステップと、
生産流体を前記生産ゾーンから生産システムに移動させる前記ステップと同じストロー
クの間に、廃棄流体を前記廃棄ゾーンに移動させるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記生産ゾーンおよび前記廃棄ゾーンを隔離するステップは、パッカーによってなされ
ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記生産流体を系統的に逆流させるステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記
載の方法。
【請求項４】
前記逆流させるステップはスクリーンフィルタを用いることを特徴とする請求項３に記
載の方法。
【請求項５】
前記廃棄の速度および前記生産の速度を調節するステップを更に含むことを特徴とする
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記廃棄の速度および前記生産の速度を調節するステップは、生産流体から分離された、前記プランジャを動かす動力流体又は廃棄流体を溜め置くためのタンク内の廃棄流体の量に基づくことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プランジャのストロークの間に、生産流体を前記生産ゾーンから生産システムに移
動させるステップは、
ダウンホール装置を少なくとも部分的に井戸内に配置するステップと、
前記ダウンホール装置のプランジャを第１の方向に移動させ、生産流体を生産ゾーンか
ら生産システム内に移動させるステップと、
前記ダウンホール装置の前記プランジャを第２の方向に移動させ、生産流体を前記生産
ゾーンから前記生産システム内に移動させるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ダウンホール装置の前記プランジャは往復運動をし、このダウンホール装置の各ス
トロークにおいて前記生産流体の生産を行なうことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記プランジャのストロークの間に、生産流体を前記生産ゾーンから生産システムに移
動させるステップは、
一または複数のプランジャとパイプとを含むダウンホール装置を少なくとも部分的に井
戸内に配置するステップと、
前記ダウンホール装置内で前記一または複数のプランジャを動かす動力流体を用いるス
テップと、
生産流体を前記井戸の地表に移動させるステップと、
前記ダウンホール装置にまたはこのダウンホール装置の近くにバルブを配置するステッ
プと、を含んで成り、
前記バルブは前記井戸の地表でまたはこの井戸の地表の近くで開放可能に駆動され、これにより、前記井戸を通して前記パイプを除去するときに前記動力流体が前記バルブを通して放出されるように前記井戸から前記パイプを除去するときに前記パイプ内に含まれる動力流体を放出することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記バルブはＬ字型のバルブであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記井戸から除去された前記パイプはドライパイプであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ダウンホール装置は、このダウンホール装置の底部に台座継手を用いて前記井戸内に配置されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１記載の方法を実施する装置であって、
廃棄ゾーンから生産ゾーンを隔離する装置は、穴内の一のゾーンを穴内の別のゾーンから隔離もしくは分離するパッカーであり、
プランジャのストロークの間に、生産流体を前記生産ゾーンから生産システムに移動させるステップを実施する装置は、一または複数のプランジャとパイプと含む、少なくとも部分的に井戸内にあるダウンホール装置と、前記ダウンホール装置内で前記一または複数のプランジャを動かす動力流体と、前記井戸の地表に移動される生産流体と、前記ダウンホール装置にまたはこのダウンホール装置の近くに設置され、前記井戸から前記パイプを除去するときに前記パイプ内に含まれる前記動力流体を放出するためのバルブと、から成り、
前記生産流体を前記生産ゾーンから生産システムに移動させる前記ステップと同じストロークの間に、廃棄流体を前記廃棄ゾーンに移動させるステップを実施する装置は、前記一または複数のプランジャであって、該プランジャが、このプランジャのストロークの間に、前記生産ゾーンからの生産流体を生産システムに移動させ、同じストロークの間に、前記廃棄流体を前記廃棄ゾーンに移動させることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記生産流体を逆流させるためのスクリーンフィルタを更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記スクリーンフィルタは、前記ダウンホール装置の下端に位置することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記プランジャは往復運動をし、前記ダウンホール装置の各ストロークにおいて前記生産流体の生産を行なうことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記プランジャは、第１の方向に移動され、これによって生産流体を生産ゾーンから生産システム内に移動させ、前記プランジャは、第２の方向に移動され、これによって生産流体を前記生産ゾーンから前記生産システム内に移動させることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記バルブはＬ字型のバルブであることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
前記井戸から除去された前記パイプはドライパイプであることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項２０】
前記ダウンホール装置の底部に取り付けられた台座継手を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００８年６月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／１３３，３７３号（液体用ロッドポンプ）および２００８年１１月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／１９９，８５３号（液体用ロッドポンプ）の優先権を主張し、これらの明細書および特許請求の範囲は本願に援用される。
【０００２】
本発明の実施形態は、地下液体の汲み上げおよび回収に関し、より詳細には、サッカーロッドを使用することなく液体の汲み上げを促進するための液圧原理の利用に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
現在、石油産業において、より深い井戸を汲み上げ、より多くの量を生産し、傾斜した掘削からおよび屈曲した井戸から流体を回収することができるポンプのニーズがある。現在の技術は、電源として太陽エネルギーおよび風力エネルギーを用いて５００フィートを越えて水を吸い上げるという課題を解決していない。更に、この処理を助けるためにポンプ装置を追加して用いることなく不要な流体を廃棄することに関して問題もある。本発明の実施形態は、前記ニーズの全てを満たすことができ、かつエネルギー効率も向上している。
【０００４】
現在の石油産業において、深い井戸のための主なポンプのタイプは、ポンプジャッキ（ｐｕｍｐｊａｃｋ）に依存しており、これは、２０世紀の始めから当該産業において用いられているものである。先行技術では下げ穴においてポンプに圧力を伝達するために流体も用いられてきた。
【０００５】
現在、水平掘削がブームとなっており、このタイプの掘削においてポンプジャッキまたはサッカーロッドポンプは効率的ではない。表面からダウンホール装置まで機械的に連結しているため、ポンプジャッキは正確な移動距離で固定され、水平姿勢においてまたは屈曲した井戸においてロッドを往復運動させることが困難なことがある。本発明の実施形態は、各ポンプにおいてその移動距離およびサイクルを様々に変更することができ、ロッドの磨耗をなくし、効率を向上させ、下りポンプにおける磨耗を減少させる。
【０００６】
現在の技術は、逆流濾過システムを有さず、ポンプが逆流できないためメンテナンスの問題が生じる。
【０００７】
更に、現在の技術は、修理するためにポンプおよび配管（チューブ）を全て引き上げる必要があり、かつ流体を排出する能力を持たないため、穴からロッドおよび配管を引き上げるときに潜在的な環境問題を生じる。
【０００８】
よって、エネルギー効率のニーズ、水平ポンプのより楽な手段のニーズ、および不要な流体を一のゾーンから廃棄すると共に有益な流体を異なるゾーンから汲み上げる能力のニーズといった、産業ニーズを満たす構成をなす発明のニーズがある。更に、太陽エネルギーおよび／または風力を動力とするポンプによって現在よりも高く流体を吸い上げることができるポンプのニーズがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の実施形態は、現在の流体吸い上げ技術（特にサッカーロッドポンプ）よりも優れたポンプを提供する。好ましくは本発明の実施形態は、サッカーロッドの使用または地表におけるポンプジャッキの使用を必要としない。更に、実施形態はメンテナンス費用が少なくてすみ、なぜなら、これらは流体によって駆動されることができ、移動するときに機械部品が中央に保持されたままであるからであり、よって、特にオフセット井において、可動部の磨耗が少ない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の方法は、生産ゾーンへのアクセスと、廃棄ゾーンへのアクセスとを有する井戸から生産流体を移動する方法であって、前記生産ゾーンと前記廃棄ゾーンとを隔離するステップと、プランジャのストロークの間に、生産流体を前記生産ゾーンから生産システムに移動させるステップと、生産流体を前記生産ゾーンから生産システムに移動させる前記ステップと同じストロークの間に、廃棄流体を前記廃棄ゾーンに移動させるステップと、を含む。
また、上記本発明の方法を実施する装置は、廃棄ゾーンから生産ゾーンを隔離する装置は、穴内の一のゾーンを穴内の別のゾーンから隔離もしくは分離するパッカーであり、プランジャのストロークの間に、生産流体を前記生産ゾーンから生産システムに移動させるステップを実施する装置は、一または複数のプランジャとパイプと含む、少なくとも部分的に井戸内にあるダウンホール装置と、前記ダウンホール装置内で前記一または複数のプランジャを動かす動力流体と、前記井戸の地表に移動される生産流体と、前記ダウンホール装置にまたはこのダウンホール装置の近くに設置され、前記井戸から前記パイプを除去するときに前記パイプ内に含まれる前記動力流体を放出するためのバルブと、から成り、前記生産流体を前記生産ゾーンから生産システムに移動させる前記ステップと同じストロークの間に、廃棄流体を前記廃棄ゾーンに移動させるステップを実施する装置は、前記一または複数のプランジャであって、該プランジャが、このプランジャのストロークの間に、前記生産ゾーンからの生産流体を生産システムに移動させ、同じストロークの間に、前記廃棄流体を前記廃棄ゾーンに移動させることを特徴とするものである。
本発明の実施形態は、配管（好ましくは約２〜５インチの配管、より好ましくは約２イ
ンチ３／８または２インチ７／８）を備えるダウンホール装置を用いる従来の油田装置に
取り付けることができる。より細い配管（好ましくは０．２５〜２インチの配管、より好
ましくは管内径が約１インチまたはそれ以下（可撓性管もしくは硬質管））が、生産用の
環状領域を作るためにより大きな配管に挿入される。好ましくは、ダウンホール装置は従
来の精密公差の筒体（バレル）およびプランジャを用いており、上方へのアンバランスを
有し、これによりダウンホール装置は往復運動をしないときにそのストロークの頂部に留
まることができる。ポンプジャッキとは異なり、このポンプ技術によって、ダウンホール
装置が長く遅いストロークまたは短く速いストロークでポンプすることができる。流体置
換コンセプトを用いることによって、本発明のダウンホール装置は地表からこのダウンホ
ール装置の１対１の置換比率を必要としない。
【００１１】
好ましくは、本発明の実施形態はエネルギー効率が公知のポンプに比して約４０パーセント向上している。
【００１２】
本発明の一実施形態は、従来のポンプシステムに比して、エネルギーを節約し、より軽量で、メンテナンスが少なくて済む、改良されたポンプシステムを提供する。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、一の地下ゾーンからポンプすると同時に異なる地下ゾーン内に不要の流体を廃棄するポンプシステム設計を提供する。
【００１４】
本発明の更なる実施形態は、従来のフィルタが詰まったり流体のポンプが枯渇したりすることを防ぐ、逆流濾過システムを提供する。
【００１５】
好ましくは、本発明の実施形態は、地表とダウンホール装置との間で機械的動作のないポンプシステムを備えており、生産ゾーンの効率を最高にするための井戸の斜めの掘削の新興成長市場を支持する。
【００１６】
本発明の別の実施形態は、ポンプを止めたりポンプをタイマーに配置したりすることなく、地表から調節することができる容量可変のポンプシステムを提供する。容量可変のポンプは世界の僻地にある揚水ポンプ用に特に有用である。
【００１７】
本発明の更なる実施形態は、ポンプのストロークの双方向を利用することによって、小さいエネルギーで大量にポンプすることができる大容量ポンプシステムを提供し、これにより、効率を上げ、太陽エネルギーおよび／または風力エネルギーによって動力を得ることができる。
【００１８】
本発明の更なる別の実施形態は、処理中にドライストリング（流体を含有しない配管）を引き上げる方法を含むことが好ましい。
【００１９】
本発明の一実施形態は、生成ゾーンへのアクセスと廃棄ゾーンへのアクセスとを有する井戸から生産流体を移動するための方法である。この方法は、生産ゾーンと廃棄ゾーンとを互いから隔離するステップと、プランジャのストロークの間に生産流体を生産ゾーンから生産システムに移動させるステップと、これと同じストロークの間に廃棄流体を廃棄ゾーン内に移動させるステップとを含む。これら２つのゾーンはパッカーを用いて隔離されている。この実施形態は、微粒子がシステム内に入り込まないようにスクリーンフィルタを用いて生産流体を体系的に逆流するステップも含む。廃棄速度および生産速度も調整することができる。この調整は、パワー／廃棄流体タンク内の廃棄流体の体積に基づくことが好ましい。
【００２０】
本発明の別の実施形態は、生産ゾーンおよび廃棄ゾーンへのアクセスを備える井
戸から生産流体を除去するための装置である。この装置は、廃棄ゾーンから生産ゾーンを
分離するためのパッカーと、（プランジャの）ストロークの間に生産ゾーンから生産シス
テムに生産流体を移動させるプランジャを含む。このプランジャはこのプ
ランジャの同じストロークの間に廃棄流体を廃棄ゾーン内にも移動させる。よって、生産
流体はプランジャの同じストロークにおいて廃棄される。この実施形態は、流れの中に微
粒子が入らないことを確実にするために生産流体を逆流するためのスクリーンフィルタを
任意で含むことができる。
【００２１】
本発明の更なる実施形態は、井戸から流体を移動する方法である。この方法は、ダウンホール装置を少なくとも部分的に井戸内に配置するステップと、前記ダウンホール装置のプランジャを第１の方向に移動させ、生産流体を生産ゾーンから生産システム内に移動させるステップと、前記ダウンホール装置の前記プランジャを第２の方向に移動させ、生産流体を前記生産ゾーンから前記生産システム内に移動させるステップと、を含む。ダウンホール装置の前記プランジャは往復運動をし、このダウンホール装置の各ストロークにおいて前記生産流体の生産を行なう。
【００２２】
本発明の一実施形態は井戸から流体を移動するシステムを含む。このシステムは、部分的に井戸内に配置されたダウンホール装置と、このダウンホール装置内に配置されたプランジャと、を含んでおり、前記プランジャは第１の方向に移動され、これによって生産流体を生産ゾーンから生産システム内に移動させ、前記プランジャは第２の方向に移動され、これによって生産流体を前記生産ゾーンから前記生産システム内に移動させる。この実施形態において、前記プランジャは往復運動をし、前記ダウンホール装置の各ストロークにおいて前記生産流体の生産を行なう。
【００２３】
本発明の別の実施形態は井戸から流体を移動する方法である。この方法は、一または複数のプランジャとパイプと含むダウンホール装置を少なくとも部分的に井戸内に配置するステップと、前記ダウンホール装置内で前記一または複数のプランジャを動かす動力流体を用いるステップと、生産流体を前記井戸の地表に移動させるステップと、前記ダウンホール装置にまたはこのダウンホール装置の近くにバルブを配置するステップと、を含んでおり、前記バルブは前記井戸の地表でまたはこの井戸の地表の近くで開放可能に駆動され、これにより、前記井戸を通して前記パイプを除去するときに前記動力流体が前記バルブを通して放出されるように前記井戸から前記パイプを除去するときに前記パイプ内に含まれる動力流体を放出する。この実施形態においてバルブはＬ字型のバルブである。好ましくは、井戸から除去された前記パイプはドライパイプである。この実施形態のダウンホール装置は、このダウンホール装置の底部に台座継手を用いて前記井戸内に配置される。
【００２４】
本発明の更に別の実施形態は井戸から流体を移動する装置である。この装置は、一または複数のプランジャとパイプと含む、少なくとも部分的に井戸内にあるダウンホール装置と、前記ダウンホール装置内で前記一または複数のプランジャを動かす動力流体と、前記井戸の地表に移動される生産流体と、前記ダウンホール装置にまたはこのダウンホール装置の近くに設置されたバルブと、を含んでおり、前記バルブは前記井戸か前記パイプを除去するときに前記パイプ内に含まれる前記動力流体を放出する。この実施形態においてバルブはＬ字型のバルブである。好ましくは、井戸から除去された前記パイプはドライパイプである。任意で、台座継手が前記ダウンホール装置の底部に取り付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す側面図であり、ここでは、パルサー装置は一の井戸に連結されており、この装置は流体を地表に移動させ、ダウンホール装置を下方に移動させるものである。
【図２】図２は、本発明の一実施形態を示す側面図であり、ここでは、パルサー装置は、複数の井戸のそれぞれにおいてダウンホール装置をこのパルサー装置内のピストンのストローク往路および復路において下方に移動させるものである。
【図３】図３は、本発明の一実施形態によるダウンホールポンプを示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による流体の生産／廃棄のためのパルサーおよびパワーパックユニットを示す側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施形態による生産ゾーンの下方に位置する廃棄ゾーンを伴う生産／廃棄ダウンホール装置を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の別の実施形態による生産ゾーンの上方にある廃棄ゾーンを伴う生産／廃棄ダウンホール装置を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による、混ざった流体を用いるパルサー装置と、新規なピストン構造を介して余分な流体を放出するパワーパック装置とを示す断面図である。
【図７】図７は、図６に示されたパルサー装置の拡大図である。
【図８】図８は、本発明の一実施例によるダウンホール二重生産ポンプ装置を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の目的、利点、新規な特徴、更に用途の範囲が、添付の図面と共に以下の詳細な説明に記載され、当業者にとって明らかになるであろう。本発明は添付の特許請求の範囲に特に記載した手段および組合せによって具現することができる。
【００２７】
添付の図面は本発明の一または複数の実施形態を示すものであり、詳細な説明と共に本発明の原理を説明するものである。図面は、本発明の一または複数の好適な実施形態を例示する目的のためのみであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００２８】
明細書および特許請求の範囲において用いられる、「パワーパック」は、流体のためのポンプ動作を少なくとも部分的に提供することができる、あらゆる装置、方法、機器、システムまたはこれらの組合せを意味する。
【００２９】
明細書および特許請求の範囲において用いられる、「パルサー」は、流体を移動することができる、あらゆる装置、方法、機器、システムまたはこれらの組合せ等を意味する。
【００３０】
明細書および特許請求の範囲において用いられる、パイプおよび配管は広い意味で用いることを意図しており、金属、複合材料、合成材料、樹脂およびこれらの組み合わせ等を含む（しかしこれらに限定されない）、流体の流路を少なくとも一時的に提供することができる任意の材料から形成される、パイプ、配管、チャネル、導管、これらの束および組合せ等を含む（しかしこれらに限定されない）、流体を移動させることができる、あらゆる装置、方法、機器、システムまたはこれらの組合せ等を含むことを意図する。
【００３１】
明細書および特許請求の範囲において用いられる、「ダウンホール装置（ｄｏｗｎｈｏｌｅ  ｕｎｉｔ）」は、穴内に少なくとも一部が配置される、装置、方法、機器、システムまたはこれらの組合せ等を意味する。
【００３２】
明細書および特許請求の範囲において用いられる、「プランジャ」は、流体に圧力を加えることができる、装置、方法、機器、システムまたはこれらの組合せ等を意味する。
【００３３】
明細書および特許請求の範囲において用いられる、「シーケンスシステム」は、一の圧力センサもしくは一連の圧力センサを含む（しかしこれらに限定されない）、パルサーを駆動させることができる装置、方法、機器、システムまたはこれらの組合せ等を意味する。
【００３４】
明細書および特許請求の範囲において用いられる、「生産システム」は、タンク、表面、パイプ、熱交換器、ポンプおよびこれらの組合せを含む（しかしこれらに限定されない）、生産流体を保管または更に処理することができる装置、方法、機器、システムまたはこれらの組合せ等を意味する。
【００３５】
明細書および特許請求の範囲において用いられる、「パッカー」は広い意味で用いることを意図しており、穴内の一のゾーンを穴内の別のゾーンから隔離もしくは分離することができるあらゆる装置、方法、機器、システムまたはこれらの組合せ等を意味する。例えば、パッカーは、井戸内の生産ゾーンを廃棄ゾーンから隔離することができる。
【００３６】
クローズドシステム（閉じられたシステム）
図１を参照すると、地表にあるパワーパック１０は、作動流体のクローズドシステムであることが好ましい。この作動流体は液圧ポンプ１４からの力をパルサー１８に伝達させるために用いられ、これらの両方は井戸の表面にあるいは表面近くにあることが好ましい。好適な一実施形態において、作動流体は、動力流体と混じり合わない。動力流体はパルサー１８からのエネルギーを伝達し、ダウンホール装置２００に下降圧力を加える（図２を参照）。この実施形態において、作動流体は生産流体とも混じり合わない。生産流体は、本発明の実施形態を用いて、地下層から地表に汲み上げられる生産物である。動力流体もクローズドシステムであることが好ましい。この動力流体は実際にダウンホール装置２００を移動させ、一実施形態においてはほぼ水からなる。水は実質的に非圧縮性であるため、圧力が直にダウンホール装置２００に非常に高効率でかつ圧縮がほとんどなく伝達される。予期せぬ流体の損失が生じた場合、動力流体ピストン４０がリセットポジションに戻ることで真空状態を作り、動力管２０４内の流体の間隙を埋める。
【００３７】
図１は、本発明の一実施形態を示しており、地表の流体を移動させかつダウンホール装置２００に往復運動をさせるパルサー装置１８と、パワーパック１０とを備えるものである。
【００３８】
図１は、パワーパック１０を示しており、モータ１２（好ましくは標準的な電気モータ）を備えることが好ましいものである。モータ１２は、一般的な交流（ＡＣ）もしくは直流（ＤＣ）モータでよく、太陽熱発電や風力発電や手動発電の用途が可能である。モータ１２は、リザーバタンク１６に支持される流体ポンプ１４に固定されている。リザーバタンク１６は、作動流体で満たされており、パルサー装置１８のために流体駆動を提供する。パルサー装置１８はクローズドシステムであることが好ましく、これにより作動流体は動力流体または生産流体と混ざり合うことがない。ライン２０はリザーバタンク１６に固定されており、リザーバタンク１６からの作動流体を、エンドキャップ２８を用いて密閉された液圧シリンダ２４に移動する。液圧ピストン２２は、液圧シリンダ２４に収容されている。リザーバタンク１６および液圧シリンダ２４は作動流体を保持し、必要な高圧下で動作可能な任意の適切な材料から作ることができる。液圧バルブシステム２６は、パルサー１８を駆動させ、このパルサー１８は連結軸３０を前後に繰り返し往復させる。バルブシステム２６は、クローズドパワーシステムにおいて様々な圧力によって制御されることが好ましく、ダウンホール装置２００からの上昇した圧力によって駆動される。図２に例示されるように、ダウンホール装置２００は、下部プランジャ２３４が底付きするまでその全長に亘って移動することが好ましく、これにより動力管２０４内の圧力を増加させる。そして圧力の上昇はシーケンスシステムを移動させる。そしてこのシーケンスシステムは液圧バルブシステム２６を介して作動流体の流れを起こし、地表の液圧ピストン２２の方向を逆転させる。シーケンスシステムは電気式、機械式、またはこれらの組合せであってよい。
【００３９】
モータ１２は、液圧ポンプ１４を駆動する力を提供することが好ましく、油圧ポンプ１４は作動流体を液圧シリンダ２４内に汲み上げ、次に液圧シリンダ２４は圧力を液圧ピストン２２に伝達する。液圧ピストン２２が動き、連結軸３０を介して力を伝達することが好ましい。軸３０は中央カップリング３２を通して移動する。中央カップリング３２は、これらの二つの領域間の圧力差を保持するように設計される任意の適切な材料から作られるシールパック（ｓｅａｌ−ｐａｃｋ）で密閉されることが好ましい。連結軸３０は、動力流体シリンダ３４および液圧シリンダ２４の両方に固定されていることが好ましい。連結軸３０は駆動することが好ましく、液圧ピストン２２が動力流体シリンダ３４に向かって移動し始めるにつれて、動力管２０４内の圧力を増加させる。動力流体のためのエンドキャップ３６は、動力流体シリンダ３４内の圧力が液圧シリンダ２４に向かって押し戻されるのを防ぎ、これにより全ての圧力を下方向へ集まるようにする。通気６３８は動力流体シリンダ３４を通気可能にし、動力管２０４が圧力を増したときに動力流体ピストン４０がロックされるのを防ぐ。圧力がダウンホール装置２００に伝達されて上部プランジャ２１６（図２を参照）に加えられ、この上部プランジャ２１６は井戸の下方向に移動を開始する。プランジャ２１６、２２２および２３４が下方向に押されると、その圧力によって生産流体が環状領域２１０に押し上げられ、リザーバタンク１６内の閉じられた筐体内に移動される。次に生産流体はリザーバタンク１６内の第２の筐体内に置かれた作動流体のための冷却装置として用いられ、これにより作動流体を冷却する。この生産流体は更に作動流体によって暖められ、生産流体の下流での処理および分離を容易にする。作動流体および生産流体はリザーバタンク１６内で互いから隔離されることが好ましい。生産流体はリザーバタンク１６を通して貯蔵タンク（図示せず）に移動する。
【００４０】
図２は、パルサー装置１８（図１を参照）に接続されたダウンホール装置２００を含む本発明の一実施形態を示している。
【００４１】
本発明の一実施形態において、図２に示されるように、リリーフバルブ２０２は好ましくはＬ字型バルブであって、ダウンホール装置２００の頂部と動力管２０４の基部との間の動力管内に設けられている。ダウンホール装置２００が地表に引き上げられるとき（例えば、補修が必要な場合に）、リリーフバルブ２０２は動力流体を動力管２０４から排出することができる。リリーフバルブ２０２によって、補修要員がウェットストリングではなくドライストリング（流体を含まないパイプ）を引き上げることが可能となる。ドライストリングを引き上げることができるため、地表に動力流体の流出を防ぐことができる。好ましくは、リリーフバルブ２０２は、最初は閉じられた状態にあり、ひねられると動力管２０４が上方に摺動し、動力管２０４を穴の外へ引っ張り上げる。動力管２０４は引き上げられるときに通気２０６および２０８を通過し、この通気２０６および２０８は動力流体を排出し、よって「ドライ」ストリングを引っ張り上げる。一実施形態において、パイプを除去するとき、補修要員はウェットストリングを引き上げない。
【００４２】
環状領域２１０は、地表まで生産流体を通すための領域である。ダウンホール装置２００は、ダウンホール装置２００の底部にて台座継手２１２で取り付けられることが好ましい。台座継手２１２はダウンホール装置２００の頂部にも取り付けることができ、これによりダウンホール装置２００を台座継手２１２から懸架することができる。環状領域２１０は動力管２０４と外部配管２１４との間の領域を含む。ダウンホール装置２００が台座継手２１２に取り付けられると、生産流体は環状領域２１０に留まり、あるいは、ダウンホール装置２００が台座継手２１２から取り外された場合は、生産流体は地層に放出される。
【００４３】
ダウンホール装置２００はパルサー装置１８からの圧力を上部プランジャ２１６上に受けることが好ましい。圧力が上部プランジャ２１６に与えられると、上部プランジャ２１６は下方向に移動し、連結軸２１８ならびにプランジャ２２２および２３４も同様に移動する。プランジャ２１６はシリンダ２２０によって適所に保持されることが好ましい。上部プランジャ２１６上に与えられる圧力は、プランジャ２２２を駆動するように変換される。プランジャ２２２は圧力のバランスをとるためのものであることが好ましい。ダウンホール装置２００は静止しているときは、下方向に生じる力よりも上方向に生じる力のほうが大きく、なぜなら、地下層領域２２４はダウンホール装置２００よりも圧力が小さく、ダウンホール装置２００上に上方向へのアンバランスが生じるからである。従って、地表からのエネルギーのみでプランジャ２１６，２２２および２３４を下方向へ移動するのに十分である。プランジャ２２２の頂部は通気２２６を通して地層に露出されていることが好ましい。カップリング２２８はシリンダ２２０を密閉し、これによりプランジャ２２２の頂部で圧力差が生じる。プランジャ２２２の頂部が地層に露出される一方、プランジャ２２２の底部は通気開口２３０を介して環状領域２１０に露出されており、これにより流体圧力を分離するためにカップリング２３２を用いて上方向の圧力を生じさせる。カップリング２３２は、地下層に露出される領域２２４内で圧力が均質化されるのを防ぐように設計される。プランジャ２３４の頂部は地層に露出され、プランジャ２３４の底部は生産流体に露出され、生産流体をバルブ２３６の外にそして環状領域２１０の上方に移動させるために用いられる。生産流体は生産チャンバ２３８の内外に移動することが好ましい。バルブ２３６はチャンバ２３８と環状領域２１０との間の一方向チェックバルブを含むことが好ましく、ここで生産流体はチャンバ２３８から環状領域２１０に移動することができることが好ましい。更にバルブ２４０は、チャンバ２３８内にある生産流体が地下層に逆戻りすることを防ぐ一方向チェックバルブを含む。ダウンホール装置２００が下方に移動するとき、下方向への圧力がバルブ２３６を開き、これにより環状領域２１０の上方に生産流体を送出する。ダウンホール装置２００が戻り方向に移動するとき、流体が濾過システム２４２を介して濾過された後に上方向への力が弁２４０を開け、生産流体を地下層からチャンバ２３８内に受け入れる。
【００４４】
濾過システム２４２は、ダウンホール装置２００の底部に取り付けられたメッシュスクリーンフィルタを備えることが好ましい。濾過システム２４２は、ダウンホール装置２００の上部チャンバが地下層に連通しているため、詰まることはない。この連通によって、流体がダウンホール装置２００の内外に出入りすることが可能となる。ダウンホール装置２００からの下方向への圧力は、チャンバ２３８からの流体の外方向への力を生じさせ、フィルタ周囲に集まり得る異物を吹き飛ばし、上部チャンバ２２４および２４４内の未濾過の流体の流れがダウンホール装置２００に入ることを防ぐ。
【００４５】
複数の井戸
図３を参照すると、本発明の一実施形態は、パワーパック３００およびパルサー３１２を備えている。ダウンホール装置３０２および３０４は一の地表ユニット（すなわちパワーパック３００およびパルサー３０２）でのみ動作することが好ましく、これによりパルサー３１２の効率を更に向上させる。一の構成において、パワーパック３００を用いるとき、パルサー３１２は２つ以上の井戸を汲み上げるのに用いることができる。この実施形態において、ピストン３０６および３０８は前後に往復し、これによりダウンホール装置３０２および３０４の両方の下降工程（ダウンストローク）において生産流体を回収する。そして生産流体はリザーバタンク３１４内の作動流体を冷却するために用いられ、同時にこの生産流体はタンク３１６に送られる前に生産流体内の油と水の分離を容易にするために暖められる。
【００４６】
隔離された廃棄ゾーン
図４および図５Ａ〜図５Ｂを参照すると、本発明の別の実施形態は、パルサー４０２およびダウンホール装置５００を備えており、このダウンホール装置５００は井戸内の一のゾーンから流体の生産を回収することを可能にすると同時にこの井戸内の第２のゾーン内の不要な流体を廃棄する能力を有する。この実施形態において、一旦プランジャ５２７が底付きすると、動力管５０４内の圧力が上昇し、圧力リリーフバルブ５２２を開け、不要な動力流体をパッカー５０８を介して、不要な流体を廃棄するために適した隔離されたゾーン内に移動させる。全ての不要な流体が廃棄ゾーン５２６内に廃棄されると、動力流体ピストン４２２はエンドキャップ４２６に対して当接し、圧力の更なる上昇を生じ、パルサー４２０を反転させるようにシーケンスシステムを起動させ、次のサイクルのためにバルブ４３０を開けることによって更なる動力流体を引き込む。パルサー４０２は２つのレベルの作動圧を有し、一方の圧力レベルは地下層から生産流体を回収するためのものであり、他方の圧力レベルは不要な流体を廃棄するためのものである。
【００４７】
図４は、地下水などの回収のためのパルサー４０２とパワーパック４００とを備える本発明の一実施形態を示している。
【００４８】
好ましくは、この実施形態は、地下層の一のゾーンの生産流体を汲み出し、同時に、不要な流体を地下層の第２のゾーン内に廃棄することによって一の井戸の２つの領域を使用する。
【００４９】
パワーパック４００およびパルサー４０２はモータ４０４を備えることが好ましい。モータ４０４は標準的な耐候性のＡＣもしくはＤＣ電源供給装置であることが好ましい。パワーパック４００はリザーバ４０６を含むことが好ましく、このリザーバ４０６は作動流体を含むことが好ましい。リザーバ４０６は作動流体を保持することができる任意の適切な材料から作ることができる。リザーバ４０６は比較的低い圧力を有する。更に、生産流体が流れる余分なチャンバを備えて作ることができ、これにより作動流体を冷却するための熱交換器を作る。この実施形態において、モータ４０４は力（パワー）を生成し、この力を液圧ポンプ４０８に伝達する。作動圧は液圧ポンプ４０８を介してユニット４１０に汲み上げられ、高圧の液圧ライン４１２を通るときに高圧を生成する。ライン４１２は高圧を扱うことができる任意の材料から作ることができる。ライン４１２は作動流体を液圧シリンダ４１４（エンドキャップ４１６によって支持される）に供給する。作動流体は液圧ピストン４１８を押圧し、この液圧ピストン４１８は前後に往復する。液圧ピストン４１８は精密公差のクリアランスで取り付けられることが好ましく、連結軸４２０に取り付けられている。液圧ピストン４１８は連結軸４２０に向かって移動し、そしてこの連結軸４２０は動力流体ピストン４２２に力（パワー）を伝達する。この動作によって動力流体シリンダ４２４に圧力が生じ、動力流体／廃棄流体が放出口４２８を通して解放されるまでこの動力流体シリンダ４２４はエンドキャップ４２６によって適切な位置に保持される。
【００５０】
好ましくは、パルサー４０２が液圧シリンダ４１４に向かってリセット位置に逆戻りするときに、一方向チェックバルブ４３０は、パルサー４０２の退衝（バックストローク）の間に動力流体の不測の損失がある場合に動力流体シリンダ４２４内の動力流体を移動させるために開けられる。動力流体の空隙によって真空が生じ、これにより一方向チェックバルブ４３０を開き、パルサー４０２の下降工程（ダウンストローク）が、ダウンホール装置５００が設計された距離を完全に移動する（すなわち底付き）ように動力流体を利用する。
【００５１】
動力流体ピストン４２２がエンドキャップ４２６に向かって往復すると、生産流体は環状領域を通って上昇し、生産タンク４３２内に移動する。動力流体／廃棄流体は生産流体から分離され、タンク４３４内に置かれ、次のサイクルを開始するために動力流体シリンダ４２４を満たすためにライン４３６を通して再利用される。この実施形態において、動力流体／廃棄流体はダウンホール装置５００を駆動するために用いられる。好ましくは、ダウンホール装置５００は地表に生産流体を吸い上げ、廃棄ゾーンに不要な流体を廃棄する。この廃棄ゾーンは生産ゾーンの上でも下でもよい。図５Ａは、廃棄ゾーンが生産ゾーンの下にある本発明の一実施形態を示している。図５Ｂは、廃棄ゾーンが生産ゾーンの上にある本発明の一実施形態を示している。
【００５２】
ピストン４１８および４２２のための往復運動の設定点を調節することによって、タンク４３４から除去された廃棄流体の工程容積をタンク４３４に入る生産流体の量との関係で調節することができ、これにより、最適な生産／廃棄速度をもたらす。この調節によって、タンク４３４がその容量限界に近づくとより多くの廃棄流体を廃棄ゾーン内に廃棄することが可能となる。あるいは、タンク４３４が空状態に近づくにつれて流体の廃棄の速度を遅くすることができる。当業者であれば、係る往復運動の設定点を設定するのに多くの方法を考えることができるであろう（電子センサ、ならびに／または、連結軸４２０、ピストン４１８および／もしくは４２２ならびにキャップ４１６および４２６への物理的改変を含む）。一実施形態において、好ましくは、電子回路が設けられ、これは、タンク４３４および／またはタンク４３２の流体レベルに基づき、あるいは他の測定値もしくはユーザ指定の基準に基づき往復運動の設定点を調節する。
【００５３】
図５Ａおよび図５Ｂは、図４のパルサーおよびパワーパックと連動して動くデュアルパーパスの生産／廃棄ダウンホール装置５００を備える本発明の実施形態を示している。好ましくは、ダウンホール装置５００は生産流体を地下層の一のゾーンからタンク４３２に汲み上げ、パルサー４０２の同じストロークで地下層の別のゾーン内に不要な流体を廃棄する。
【００５４】
本発明の一実施形態において、生産流体は、動力管５０４と生産パイプ５０６との間の領域である環状領域５０２を通して地表に移動される。動力管５０４は好ましくは約０．５〜５インチの配管（より好ましくは約０．７５〜３インチの配管（最も好ましくは約１インチの配管））を備えており、生産パイプ５０６は好ましくは約０〜５インチのパイプ（より好ましくは約２〜４インチのパイプ（最も好ましくは約２インチ７／８のパイプ））を備えている。好ましくは、ダウンホール装置５００はパッカー５０８を備えて穴の中にセットされる。標準的な器具を生産ゾーンおよび廃棄ゾーンの分離をなすために用いることができる。好ましくは、ダウンホール装置５００は所望の圧力下で流体を移動することができる配管を備えて設置される。
【００５５】
好ましくは、廃棄／動力流体チャンバ５２０は地表からプランジャ５１０の頂部まで圧力を伝達する閉じられたシステム（クローズドシステム）である。好ましくは、最上部カップリング５１２は圧力の分離を保持する。プランジャ５１０の底部は環状領域５０２に露出されている。環状領域５０２内の生産流体はプランジャ５１０および５１４に押し上げ力をもたらす。
【００５６】
プランジャ５１４の下の領域はカップリング５１６でプランジャ５１４と５２７との間の圧力と流体を分離する。通気５１８は動力流体／廃棄流体を含んでおり、プランジャ５１０、５１４および５２７への連結棒として機能する。高圧リリーフバルブ（加圧装置安全弁）５２２は、廃棄流体／動力流体の廃棄のために通気５１８の底部に設けられており、ダウンホール装置５００内の圧力が通常の作動生産圧力を超えない限り開かず、これを超えた場合には高圧レリーフバルブ５２２が開き、余分な廃棄流体をパッカー５０８を通して廃棄領域に移動させる。
【００５７】
本発明の一実施形態において、廃棄／動力流体はプランジャ５１０に押し下げ圧力をかけ、プランジャ５１０、５１４および５２１を下方向に移動させる。この押し下げ圧力は生産流体をチェックバルブ５２４を通して環状領域５０２内に移動させる。プランジャ５１０、５１４および５２７は所望の距離の一番下に到達すると、プランジャ５１０、５１４および５２７は底付きし、廃棄／動力流体からの押し下げ圧力が生産作動圧力を超えるまでダウンホール装置５００内の圧力が上昇する。その時点で、高圧リリーフバルブ５２２が開き、パッカー５０８を通して廃棄領域５２６内に不要な流体を廃棄する。高圧リリーフバルブ５２２が開くことによりシーケンスシステムが作動し、動力流体ピストン４２２（図４）が流体ピストン４１８に向かって移動し、これによってプランジャ５１０、５１４および５２７を上方向に移動する。一方向チェックバルブ５２８はダウンホール装置５００が往復するたびに生産流体を取り込む。この配管の対向する側に、放出口のためのチェックバルブ５２４があり、生産流体を環状領域５０２に上げる。バルブシステム５２８にはスクリーンフィルタ５３０が取り付けられており、このスクリーンフィルタ５３０は異物がダウンホール装置５００に入らないようにすることができる。図５Ａおよび図５Ｂに示されているように、ダウンホール装置５００は生産ゾーン５３２の上もしくは下の廃棄領域５２６に設置することができる。
【００５８】
図６は、好ましくは動力流体および生産流体を混ぜ合わせてリリーフバルブ６０４および６０６を通して流体を放出するパルサー６０２と、パワーパック６００とを備える本発明の一実施形態を示している。図７は、パルサー６０２の拡大図である。
【００５９】
本発明のこの実施形態は、地表のパワーパック６００と、生産流体および動力流体を混ぜ合わせることができるパルサー６０２とを備えている。好ましくは、パワーパック６００は動力供給装置６１６のための電気モータを備えており、これは太陽エネルギー、風力エネルギーもしくは手動に適用可能な発電ＤＣモータまたはＡＣモータでよい。あるいは、パワーパック６００は太陽エネルギーまたは風力エネルギー電源のみで作動することができる。好ましくは、このモータは液圧タンク６１８に搭載されており、液圧ポンプ６２０に連結されている。液圧パワーライン６２２はシーケンスシステム６２６に連結されており、パルサー６０２内のピストン６２８，６１０および６１４を往復運動させるためにチャンバＣに力を伝達するために用いられる。好ましくは、パルサー６０２は、流体の３つの分離したチャンバ（Ａ、ＢおよびＣ）を備えており、これらの一つ（チャンバＣ）は、作動流体が完全に閉じられたシステム内にあることが好ましい。好ましくは、作動流体は液圧ポンプ６２０を介してタンク６１８から移動され、チャンバＢに向かってピストン６２８を移動させ、ピストン６１４にチャンバＢ内に置かれた流体をパイプ８１４下方に移動させる。次に、流体はプランジャ８１０（図８を参照）を押し上げ、ダウンホール装置８００のチャンバ８１１内の生産流体をバルブ８０４を通して通気管８０８内を押し上げ、パイプ６０８に押し上げる。一旦チャンバ８１１が閉じられると、プランジャ８１０はカップリング８１２に当接し、Ｂ側に圧力の上昇が生じ、シーケンスシステム６２６はピストン６２８を駆動し、連結軸６２４ならびにピストン６１０，６１４および６２８をチャンバＡに向かって移動させ、これにより生産流体をＡ側に送出し、ピストン６１４に配置されたコーンバルブ７０２を開くことによってバルブ６０６を介して余分な流体をチャンバＢの外へ送出する。
【００６０】
余分な流体がバルブ６０６を通して放出され、プランジャ８０６および８１０が底付きした後、次ぎの圧力の上昇が生じ、シーケンスシステム６２６は方向を逆転させ、連結軸６２４は次にパイプ８１４に向かって移動し、コーンバルブ７０２を閉じる。好ましくは、コーンバルブ７０２は、ピストン６１４に設けられた止め具、シート、ラッチ、もしくはこれらの組み合わせ等を用いて閉じられる。任意で、コーンバルブ７０２は、チャンバＢ内に配置された止め具、シート、ラッチ、もしくはこれらの組み合わせ等を用いて閉じられてもよい。ピストン６１４をパイプ８１４に向かって移動させることによって生じた圧力は、液体をパイプ８１４に落とし、プランジャ８０６および８１０を上方向に移動させ、これらのプランジャ８０６および８１０はチャンバ８１１の流体を通気管８０８に上げ、バルブ８０４を通し、パイプ６０８に上げる。余分な流体がパイプ６０８からチャンバＡに入ると、コーンバルブ７００が開き、余分な流体をバルブ６０４の外に放出する。余分な流体全てがバルブ６０４を通して放出され、チャンバ８１１が閉じられると、次の圧力の上昇が生じ、シーケンスシステム６２６がピストン６２８の方向を変える。次に、ピストン６２８はピストン６１０をパイプ６０８に向かってピストン６１０を押し、コーンバルブ７００を閉じる。好ましくは、コーンバルブ７００は、ピストン６１０に設けられた止め具、シート、ラッチ、もしくはこれらの組み合わせ等を用いて閉じられる。任意でコーンバルブ７００は、チャンバＢ内に配置された止め具、シート、ラッチ、もしくはこれらの組み合わせ等を用いて閉じられてもよい。このサイクルはパルサー６０２の往復によって繰り返される。この処理は、ダウンホール装置８００を駆動するために同じ流体が用いられるため継続し、各サイクルの上り工程（アップストローク）で余分な流体を放出する能力を有する。
【００６１】
図６〜８を参照すると、本発明のこの実施形態は、浅井戸用に用いることができ、圧力および生産物を移動するために剛性もしくは可撓性のラインを用いることができる。更にこの実施形態は持ち運び可能または常設装置として設置することができる。本発明の一実施形態において、パルサー６０２は好ましくは直径約３〜２０インチ（より好ましくは直径約５〜１５インチ（最も好ましくは直径約７〜１０インチ））である。好ましくは、ピストン６１０および６１４はパルサー６０２に精密公差のクリアランスを有して配置され、よってピストン６１０および６１４の直径はパルサー６０２の直径に近いことが好ましい。コーンバルブ７００および７０２は好ましくは直径約０〜４インチ（より好ましくは直径約１〜３インチ）である。よって、好ましくは余分な流体は比較的小さな直径を有するコーンバルブ７００および７０２（これらはより直径の大きなピストン６１０および６１４に取り付けられている）の外に押し出される。ダウンホール装置８００が可撓性ラインを備えて設置されているのであれば、小さなケーブルがダウンホール装置８００に取り付けられ、２つのラインとより合わされ、ダウンホール装置８００の除去の間に必要な引張強さを与える。
【００６２】
図８はストロークの往路および復路の両方で流体を回収することができるダウンホール装置８００を備える本発明の一実施形態を示している。
【００６３】
図８は図６〜７に示されたポンプ組立体の続きである。図８はこの組立体の下部を示している。この実施形態のユニット８００はストロークの往路と復路（Ａ側とＢ側を参照）のそれぞれで流体を生産することができる。Ａ側のパイプ６０８が地表で流体から圧力を受けるとき、この流体はチェックバルブ８０４を閉め、プランジャ８０６および８１０が下方に動き、流体をチャンバ８２０の外に押し、バルブ８１６を通してＢ側のパイプ８１４に上げ、更に、流体をチャンバ８２６の外に押し、同時にＡ側のバルブ８２８を通してチャンバ８１１を満たす。
【００６４】
プランジャ８０６および８１０が底付きすると、圧力の上昇がチャンバ内に生じ、シーケンスシステム６２６を駆動し、このシーケンスシステム６２６は作動流体をチャンバＣ内に送り、連結軸６２４とピストン６１０、６１４および６２８をＢ側に向かって移動し、流体をパイプ８１４の下方へ押し、プランジャ８１０がカップリング８１２に当接するまでプランジャ８１０および８０６を上に移動する。ピストン６１４がパイプ８１４に向かって移動すると、ピストン６１０に取り付けられたコーンバルブ７００が開き、チャンバＡ内の余分な流体をバルブ６０４を通して逃がす。余分な流体全てがバルブ６０４を通して放出され、チャンバ８１１が閉じられると、Ｂ側に圧力の上昇が生じ、シーケンスシステム６２６が駆動され、ピストン６２８をＡ側に向かって移動させ、コーンバルブ７００を閉じ、流体をパイプ６０８の下方へ移動させる。この流体はプランジャ８０６および８１０を下方向に移動させ、チャンバ８２０の流体をＢ側のパイプ８１４の上方に移動させる。流体がＡ側を下方に移動され、Ｂ側の上方に移動されると、ピストン６１４に取り付けられたコーンバルブ７０２が開き、余分な流体はバルブ６０６を通して放出される。プランジャ８０６および８１０が底付きし、余分な流体全てがバルブ６０６を通して放出されると、Ａ側に圧力の上昇が生じ、シーケンスシステム６２６を作動させ、このシーケンスシステム６２６はプランジャを駆動してＢ側に向かって移動させる。
【００６５】
この実施形態は２つの生産領域であるチャンバ８２０および８１１を作る。下方への圧力がプランジャ８０６を押し下げると、バルブ８１６がチャンバ８２０の流体をＢ側のパイプ８１４の上方へ送る。上方への圧力がプランジャ８０６を上昇させると、チャンバ８２０はバルブ８１８を通して生産流体を充填する。下方への圧力がプランジャ８１０を下降させると、チャンバ８１１はバルブ８２８を介して生産流体を充填する。上方への圧力がプランジャ８１０を上昇させると、チャンバ８１１内の生産流体は通気管８０８内を上昇し、バルブ８０４を通り、Ａ側のパイプ６０８内に移動する。同時に、チャンバ８２０はバルブ８１８を介して生産流体を充填される。生産流体はＡ側の生産／動力流体と混ざり合い、これによりこの流体がプランジャ８０６を通して逃げることができる。この処理はサイクルで繰り返され、往復運動を続け、これにより生産物を生じる。プランジャ８０６おおび８１０が移動すると、真空が生じ、これにより生産チャンバ８２０を開け、更なる生産流体を引き込む。これと同じストークにおいて、プランジャ８０６の底部は貯まった流体をチェックバルブ８１６の外に移動し、動力／生産配管８１４を通して上昇させる。この処理によって効率的なポンピングが可能となり、容量可変で流体を回収する性能を向上する。
【００６６】
限界井戸
本発明の実施形態は限界井戸を再び実用可能なものとする。限界井戸は、エネルギーを多く必要としかつ保守費用が高いため生産から撤退される井戸である。限界井戸は本発明の実施形態のパルサーを用いることによって再び収益を上げることができる。
【００６７】
浅井戸
本発明の実施形態は浅井戸から流体を回収することもできる。好ましくは電力が得られない遠隔地において可撓性ラインおよび液圧リールが用いられる。一実施形態において、小さなパワーパックをリールを備えた滑材（ｓｋｉｄ）に搭載することができ、これにより滑車を使用することなしにパルサー装置を非常に短時間で取り付けることができる。
【００６８】
屈曲した井戸
本発明のパルサーは、屈曲した井戸でも汲み上げることができ、地表からダウンホール装置までの穴の中に配置された配管を磨耗させることがない。
【００６９】
角度のある掘削
本発明の一実施形態は、地下層からオフセットされて掘削された井戸内で用いることができる。本発明の実施形態は広い面積においても汲み上げを行なうことができ、垂直の下げ穴もしくはあらゆる角度の下げ穴において汲み上げを行なうことができる。現在、水平掘削のニーズが高く、かつエネルギーコストが高いため、本発明の実施形態は垂直に設置することも水平まで角度をつけて設置することもできるため、市場において大きな利点を上げる。
【００７０】
効率的なポンピング
本発明の更なる実施形態はダウンホール装置におけるストロークの往路および復路の両方でポンピングを行なうことができ、これにより効率が向上し、太陽エネルギーおよび風力エネルギーを用いる用途において理想的な設計を提供する。
【００７１】
濾過システム
本発明の一実施形態は、ダウンホール装置内に砂および他の小さな異物が蓄積するのを防ぐユニークな濾過システムを備えている。従来の下げ穴ポンプ技術においてポンプ濾過システムの大きな問題の一つは、小さい格子状のフィルタが下げ穴ポンプに設けられる場合に、異物がこのフィルタを詰まらせてしまう傾向にあり、流体がポンプ内に流れるのを妨げてしまうことである。もし大きな格子がダウンホール装置に配置されると、このフィルタは砂および小さな異物をポンプ内に入れてしまい、ダウンホール装置内に磨耗を生じさせる。好ましくは、本発明のこの実施形態は、ポンプの各サイクルにおいてフィルタを逆流させ、これにより、より小さな格子状のフィルタが詰まることなく取り付けられる。更にこの実施形態は砂を濾過して取り除き、これによりダウンホール装置内のプランジャおよびバレルの寿命を延ばす（新しい井戸には特に砂が多いため）。
【００７２】
量の調節
一旦本発明のパワーパック、パルサーおよびダウンホール装置が設置され、ポンピングを行なうと、タイマーなしで、かつこのシステムを停止させることなく、その出力を調節することが可能である。地表の可変液圧ポンプによって所有者／オペレータは井戸の出力に従ってこのシステムを調節することができる。
【００７３】
美観
本発明の実施形態は地下に設置することができ、地表から見えなくすることができる。地表のパワーパックおよびパルサーは地形の外観を保持するために地表面または地表面よりも下に設置することができる。
【００７４】
本発明を上記の実施形態を参照にして詳細に記載したが、これら以外の実施形態も同じ結果をなし得る。本発明の他の変形又は変更は当業者には明らかであり、かつそのような変形や変更、均等物の全ては添付する請求の範囲内でカバーされるものである。上記に示した全ての引用文献、出願、特許および公報の全開示内容は本明細書に参照として組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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