用于烴井的井下液位的控制的制作方法
【專利說明】用于烴井的井下液位的控制 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2008年8月15日提交的美國臨時申請?zhí)?1/089, 353的權(quán)益。 關(guān)于聯(lián)邦政府贊助的研宄或開發(fā)的聲明
[0003] 不適用 聯(lián)合研宄協(xié)議的各方的姓名
[0004] 不適用 本申請是申請?zhí)枮镃N200980136379. 6,申請日為2009年8月14日，發(fā)明名稱為用于烴 井的井下液位的控制的申請的分案申請。 發(fā)明背景 (1) 發(fā)明領(lǐng)域
[0005] 本發(fā)明總體上涉及一種用于從井中提取液體的裝置及方法。 (2) 相關(guān)技術(shù)的說明
[0006] 當(dāng)設(shè)法從井中開采天然氣時，時常地從所希望的地層中與天然氣同時開采的還有 多種液體。如果允許該液體在井眼內(nèi)逐漸積聚，則這種液體的開采會對這種氣體的開采造 成不利的影響。然而，在油井的情況下，這種液體是想要移出用于銷售的所希望的組分。從 井中開采液體的一個實例是當(dāng)開采甲烷時在煤床層甲烷井內(nèi)開采了水。
[0007] 所開采的這種液體典型地是通過泵來移出的。該泵可以是一種能潛水的、抽油桿 式的、正向位移的、或者任何其他類型的井下泵。經(jīng)常在煤床層甲烷井的壽命之初，水的開 采量是恒定的，但隨著井的老化，液體的開采量是減少的或者是間斷的，因此限制了泵必須 運行的時間的量。如果該泵將所有的水從該井眼內(nèi)移出并且該泵繼續(xù)運行，則它不利地影 響或者更快速地減少泵的使用壽命。該泵無液體的運行會引起該泵燒壞或者過早損壞。通 過干的或減少的流量運行除了減少泵的壽命或者將該泵損壞之外，還允許氣體逃逸到該液 體開采管道中并且進(jìn)入水箱/水池或者水/液體管線之中。這最終導(dǎo)致該氣體被釋放到大 氣中。
[0008] 解決該問題的一個方法應(yīng)該是人（井的看護者）編程一種用于控制該泵的開/關(guān) 周期的定時裝置。這個開和關(guān)周期簡單地是一個人基于壓力、流量、井齡、等等來猜測該泵 應(yīng)該多長時間泵送一次或者不泵送。這在很大程度上是不準(zhǔn)確的并且要求人們在每個單獨 的井點不斷地來監(jiān)測和修改這些周期。
[0009] 解決該問題的另一個方法是使用來自表面設(shè)備的物理數(shù)據(jù)來控制該泵何時打開/ 關(guān)閉。然而，這可能是非常難以實現(xiàn)的或者不可能實現(xiàn)的。這些控制器查看除了別的之外 以下類型的數(shù)據(jù)： (1) 該井眼上壓力是多少； (2) 該井的深度； (3) 被抽出的液體的重量； (4) 一個該泵送單元上的負(fù)載傳感器； (5) 該泵送單元所消耗的功率；和/或 (6)該井的開米量。 所有這些控制器都位于該表面上并且時常地是不可靠的。 發(fā)明的簡要概述
[0010] 本發(fā)明提供了一種裝置，該裝置通過監(jiān)測井下的液位來控制烴生產(chǎn)井的井下液 位，該裝置具有一個井下液位測量器以及一個連接到該液位測量器上的信號裝置，該信號 裝置基于如由該井下液位測量器所測量的井下液位來引起一個泵調(diào)整其當(dāng)前液體輸出。監(jiān) 測該井內(nèi)的井下液位是可以物理地完成的。
[0011] 這個液位測量器可以具有一種支撐結(jié)構(gòu)以及一個連接到該支撐結(jié)構(gòu)上的浮子，從 而該浮子能夠垂直地在該支撐結(jié)構(gòu)上下移動并且其位置是由該井下液位來確定的。
[0012] 該信號裝置可以具有一個連接到該浮子上的頂部目標(biāo)件；一個連接到該浮子上的 底部目標(biāo)件；一個連接到一個上部支撐結(jié)構(gòu)上的上部感應(yīng)裝置，從而當(dāng)該井下液位引起該 浮子垂直地上升時，該頂部目標(biāo)件接合該上部感應(yīng)裝置，由此使從該井中移出的液體的量 開始增加；以及一個連接到一個下部支撐結(jié)構(gòu)上的下部感應(yīng)裝置，從而使得當(dāng)該井下液位 引起該浮子垂直地下降時，該下部目標(biāo)件接合該下部感應(yīng)裝置，由此使從該井中移出的液 體的量開始減少。
[0013] 這種支撐結(jié)構(gòu)可以是一個引導(dǎo)件，該引導(dǎo)件允許該浮子在該引導(dǎo)件之內(nèi)與該液位 表面一起移動。
[0014] 本發(fā)明還提供了一種從井中開采天然氣的方法，該方法包括：提供一個開采天然 氣以及一種液體的井；提供一種用于從該井中移出該液體的泵；監(jiān)測該井內(nèi)的井下液位； 基于該井內(nèi)的井下液位的物理監(jiān)測對該泵進(jìn)行調(diào)整以改變從該井中液體的輸出并且由此 對井下的液位進(jìn)行控制；并且從該井中開采天然氣。監(jiān)測該井內(nèi)的井下液位是可以物理地 完成的。
[0015] 這種監(jiān)測可以通過一個液位測量器來實現(xiàn)并且調(diào)整該泵可以通過一個連接到該 液位測量器上的信號裝置來完成。這個信號裝置可以具有：一個連接到該浮子上的頂部目 標(biāo)件；一個連接到該浮子上的底部目標(biāo)件；一個連接到一個上部支撐結(jié)構(gòu)上的上部感應(yīng)裝 置，從而當(dāng)該井下液位引起該浮子垂直地上升時，該頂部目標(biāo)件接合該上部感應(yīng)裝置由此 使從該井中移出的液體的量開始增加；以及一個連接到一個下部支撐結(jié)構(gòu)上的下部感應(yīng)裝 置，從而使得當(dāng)該井下液位引起該浮子垂直地下降時，該下部目標(biāo)件接合該下部感應(yīng)裝置 由此使從該井中移出的液體的量開始減少。這個液位測量器可以具有一種支撐結(jié)構(gòu)以及一 個連接到該支撐結(jié)構(gòu)上的浮子，從而該浮子能夠垂直地在該支撐結(jié)構(gòu)上下移動并且其位置 是由井下液位來確定的。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種用于從井中移出油的方法，該方法包括：提供一個開采油的 井；提供一個用于從該井中移出油的泵；監(jiān)測該井內(nèi)的井下油位；基于該井內(nèi)的井下油位 的物理監(jiān)測對該泵進(jìn)行調(diào)整以改變從該井中油的輸出并且由此來對井下油位進(jìn)行控制；并 且從該井中開采該油。監(jiān)測該井內(nèi)的井下油位是可以物理地完成的。
[0017] 這種監(jiān)測可以通過一個液位測量器來實現(xiàn)并且調(diào)整該泵可以通過一個連接到該 液位測量器上的信號裝置來完成。該信號裝置可以具有：一個連接到該浮子上的頂部目 標(biāo)件；一個連接到該浮子上的底部目標(biāo)件；一個連接到一個上部支撐結(jié)構(gòu)上的上部感應(yīng)裝 置，從而當(dāng)該井下油位引起該浮子垂直地上升時，該頂部目標(biāo)件接合該上部感應(yīng)裝置由此 使從該井中移出的油的量開始增加；以及一個連接到一個下部支撐結(jié)構(gòu)上的下部感應(yīng)裝 置，從而使得當(dāng)該井下油位引起該浮子垂直地下降時，該下部目標(biāo)件接合該下部感應(yīng)裝置 由此使從該井中移出的油的量開始減少。該液位測量器可以具有一種支撐結(jié)構(gòu)以及一個連 接到該支撐結(jié)構(gòu)上的浮子，從而該浮子能夠垂直地在該支撐結(jié)構(gòu)上下移動并且其位置是通 過該井下油位確定的。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種控制烴開采井的井下液位的裝置，該裝置具有一個井下傳感 器，該井下傳感器確定一個烴生產(chǎn)井內(nèi)的一個泵上的壓力；一個確定該井眼內(nèi)氣體的表面 壓力傳感器；以及一個連接到該井下壓力傳感器、該表面壓力傳感器、以及該泵上的控制 器，其中該控制器通過使用用于確定該井下液位的該井下壓力讀數(shù)以及該表面壓力讀數(shù)并 且通過調(diào)整該泵來計算和控制該井下液位從而使該井下液位保持在一個預(yù)定水平上。
[0019] 本發(fā)明還提供了一種裝置，該裝置具有一個用來計算該井下液位的算法，該算法 可以是：（y-x)/(sw) = z，其中：x =表面壓力，y =井下壓力，z =液位，并且SW =比重。 這幾個附圖的視圖的簡要說明
[0020] 圖1示出了井下液位控制的一個透視圖；
[0021] 圖2示出了該支撐結(jié)構(gòu)的上部部分的一個透視圖；
[0022] 圖3示出了該井下液位控制的一個側(cè)視圖；
[0023] 圖4示出該井下液位控制的一個頂視圖；
[0024] 圖5示出了該井下液位控制的區(qū)段的一個頂視圖；并且
[0025] 圖6示出了具有一個上位控制以及一個下位控制的一個典型的井配置的一個側(cè) 視圖；
[0026] 圖7是當(dāng)該裝置使用一個井下壓力傳感器以及一個表面壓力傳感器時該裝置的 一個框圖；
[0027] 圖8是一個烴形成的一個剖面圖。 本發(fā)明的詳細(xì)說明 定義
[0028]"井下液位測量器在一個井內(nèi)可以測量或指示該井內(nèi)部的液位的任何裝置。它 可以是一種儀器，該儀器物理地測量該井內(nèi)液體的垂直深度。它還可以是一種井下壓力感 應(yīng)裝置，將它用于計算以確定液位。該井下壓力感應(yīng)裝置可以與一個表面壓力傳感器結(jié)合 使用。
[0029]"物理地使用一個物體，該物體存在于該井眼內(nèi)，該物體相對于該液位移動或者 同該液位一道移動。
[0030]"監(jiān)測該井內(nèi)井下液體的量物理地測量該井內(nèi)液體的量或者該液體在該井內(nèi)所 處的液位。它可以只是該井內(nèi)液體的垂直深度測量值。當(dāng)該井的這些條件改變時它可以隨 著時間的推移來完成。
[0031]"目標(biāo)件可以是啟動一個控制器的任何事物。多個實例包括：一種非接觸接近