检测井中活塞的位置制造技术

一种用于识别沿着井的长度移动的活塞的位置的系统，包括：井中带有的声源，被配置为当活塞到达井中的感测位置时发送声学信号。声学接收机被放置在井的顶部，并且被配置为接收声学信号。处理电路处理接收到的声学信号，并且提供指示活塞到达感测位置的输出。

Check the position of the piston in the well

【技术实现步骤摘要】
检测井中活塞的位置本申请是申请日为2012年12月3日的题为“检测井中活塞的位置”的中国专利技术专利申请No.201210509974.3的分案申请。
本专利技术涉及用于从天然气井等等中移除液体的类型的活塞。更具体地，本专利技术涉及当活塞沿着井的长度移动时检测活塞的位置。
技术介绍
深井被用于从地下汲取气体和液体。例如，这种井被用于从地下气阱中汲取天然气。该井包括放置在已经钻入地下的洞中的长管。当井到达天然气阱时，能够将气体汲取到地表。随着天然气井老化，诸如水之类的液体往往在井的底部聚集。水缓慢地且最终阻止天然气流向地表。已经用于延长井的寿命的一种技术是基于活塞的提升系统，用于从井的底部移除液体。通过打开和关闭井的顶部的阀来控制活塞在井中的位置。当阀被关闭时，往井外的气体流停止，并且活塞穿过水落到井的底部。当活塞到达井的底部时，阀可以被打开，从而来自井内的压力将活塞送至地表。当活塞上升时，它将其上方的任何液体提升到地表，从而从井中移除大部分液体。为了有效地操作活塞，期望识别何时活塞到达井的底部。已经使用各种技术来确定何时活塞到达井的底部，例如，在2011年6月21日授予Giacomino的标题为“MethodandApparatusforUtilizingPressureSignatureinConjunctionwithFa]lTimeasIndicatorinOilandGasWells”的美国专利No.7,963,326。
技术实现思路
一种用于识别沿着井的长度移动的活塞的位置的系统，包括：井中带有的声源，被配置为当活塞到达井中的感测位置时发送声学信号。声学接收机被放置在井的顶部，并且被配置为接收声学信号。处理电路处理接收到的声学信号，并且提供指示活塞到达感测位置的输出。附图说明图1是利用了根据本专利技术的用于识别活塞位置的系统的井的简化视图。图2是图1的井的底部的横截面视图，示出了根据本专利技术的一个实施例的声源。图3是图1的井的底部的横截面视图，示出了根据本专利技术的另一个实施例的声源。图4是示出用于检测声源生成的声学信号的电路的简化框图。图5是井中的活塞生成的声学信号的幅度与时间的关系图。具体实施方式本专利技术提供了一种用于在活塞沿着井(如天然气井)的长度移动时识别活塞的位置的系统。更具体地，在本专利技术中，在井内带有声源，并且该声源被配置为当活塞到达井中的感测位置时，从感测位置发送声学信号。该声学信号由声学接收机接收，并且用于确定活塞已经到达感测位置。在一个配置中，声源被放置在感测位置。当活塞到达感测位置时，活塞撞击声源，使得声源振动，从而产生声学信号。声学信号可被耦合到井的管道，从而井的管道被用于将声学信号带到地表。在另一配置中，活塞可以携带“铃锤(clapper)”，该铃锤用于在活塞到达感测位置时撞击感测位置处的物体或者撞击井管道。通常，感测位置位于或者靠近井的底部。当天然气井首次开始其操作时，气体借助气藏中通常存在的高压，典型地自由地从地下流向地表。然而，在井的寿命期间，水开始流到气井的底部。所产生的水柱的反向压力，结合气藏压力的减小，使得天然气的流动变慢，并且最终完全停止。该问题的一种解决方案是关闭井(关闭井口处的阀)，允许气藏中的压力再次增大。当压力增到足够大时，阀再次打开，并且增大的压力将水推送向顶部。然而，该方案的缺点是大量的水回落到井的底部，并且最终该井不能获取大量更多的气体产出。一种较好的解决方案并且作为在气井中最常使用的解决方案是使用活塞将水提升到井外。图1示出了典型的具有活塞提升系统的气井100。活塞110是具有与井100的中心管112近似相同的直径的设备，自由地在井中上下移动。自动调节阀120用于打开和关闭井，使得活塞110行进到井的顶部116或底部118，如下文所示。在井的底部118是缓冲弹簧124，在活塞110碰撞底部118时防止对活塞110的损坏。在井口是制动装置(catcher)和到达传感器130，在活塞110来到井的顶部116时使得活塞110停止，并且生成指示活塞110到达的电信号。在制动装置上方是润滑器140，向活塞110涂覆油或其他润滑剂，确保活塞110将在管中自由移动。电子控制器144通过下述方式来操作井：接收可用的测量信号(例如，管压力和活塞到达)，以及在适当的时间向自动调节阀120发送用于打开和关闭的命令。用于将井的流体产物提升到地表的活塞组件操作为非常长的撞击泵。活塞110被设计为用作在流体柱与上升气体之间的固体界面。当活塞110在行进时，在活塞110两端存在压力差，将阻止任何流体回落。因此，传送到地表的量应该与原始负载基本相同。活塞110从底部118向顶部116行进，充当擦圈(swab)，移除管线中的液体。存在多种类型的可用活塞。活塞110自身可用采用多种形式。一些活塞包括弹簧支撑的扩张式刀片，相对于井的管壁密封，以创建用于向上撞击的压力差。其他类型的活塞包括具有提供密封的曲折密封圈的活塞，具有允许活塞更快下落的内部旁路的活塞，等等。因为气体生产者可能操作成千上万的井，所以在任何给定的井上的仪器和控制通常非常少。在一些实例中，可以对井进行的唯一测量是利用两个绝对压力变送器执行的，一个绝对压力变送器测量管压(中心管，活塞经过该中心管下落，并且气体正常流经该中心管)，另一个绝对压力变送器测量包层(casing)压力(也称为环面-容纳管道的外部空间)。自动调节阀120打开和关闭，以控制活塞110落至井100的底部118，或者来到顶部116，以及电子控制器114常常是可编程逻辑控制器(PLC)或远程操作员控制台(ROC)。控制器144接收可用的测量信号，以及在适当的时间打开和关闭自动调节阀120，以便保持井最优地操作。在一些配置中，还可以存在活塞到达传感器(检测何时活塞到达井口)、温度测量传感器或者流速传感器。无论这些测量中的哪些存在，它们都是在井的顶部执行的测量。通常在井的内部或底部没有永久性仪器或测量。因此，控制器144需要仅基于井口处的这些测量来执行活塞循环控制。利用活塞提升的气体控制的重要方面之一是井必须关闭适当的时间长度。具体地，井必须关闭足够长的时间使活塞到达底部。如果活塞没有一直到达底部，则当自动调节阀被打开时，将不能移除全部的水，并且井不会回到最佳产出。如果这种情况发生，则活塞下落和返回所花费的时间(可能是30分钟或更长)将被浪费。甚至更严重的是，如果在活塞碰到任何水之前打开自动调节阀，则在没有水使得活塞变慢的情况下活塞上升的速度(井中的大的压力造成)可能大到使得将会损坏活塞或润滑器/制动装置，或者甚至将制动装置完全从井口吹走。由于使活塞过早回升的危险，大多数井控制策略将具有内置的“安全因素”。它们将井关闭足够长的时间使活塞到达底部，加上一些附加时间，就是为了确保活塞确实到达底部。此处的缺点是，活塞位于底部的时间是气井无产出的时间。活塞需要位于底部的时间越长，气井能够回到完全产出之前的时间越长。各种技术被用于检测何时活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于识别沿着井的长度移动的活塞的位置的系统，包括：/n井中带有的声源，被配置为：当活塞到达井中的感测位置时，发送声学信号；/n声学接收机，放置在井的顶部，被配置为：接收所述声学信号；以及/n处理电路，被配置为检测接收到的声学信号，接收与接收到的声学信号相关的用于减少对活塞的位置的错误识别的信息，并且提供指示活塞到达感测位置的输出，其中，所述输出是根据接收到的声学信号、所述信息以及活塞在井中下降的时间段。/n

【技术特征摘要】
20120928 US 13/630,7831.一种用于识别沿着井的长度移动的活塞的位置的系统，包括：
井中带有的声源，被配置为：当活塞到达井中的感测位置时，发送声学信号；
声学接收机，放置在井的顶部，被配置为：接收所述声学信号；以及
处理电路，被配置为检测接收到的声学信号，接收与接收到的声学信号相关的用于减少对活塞的位置的错误识别的信息，并且提供指示活塞到达感测位置的输出，其中，所述输出是根据接收到的声学信号、所述信息以及活塞在井中下降的时间段。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述声源位于井中的所述感测位置处，并且活塞在所述感测位置接触所述声源，从而使得所述声源生成所述声学信号。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，活塞在所述感测位置处...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·卡尔·海德克，纳兰·莱恩·维特，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：美国;US