一种用于操作井下油水分离器和电潜水泵的方法，包括：测量泵入口、分离器入口和井筒底部的至少一个附近的流体压力。在分离器的水出口处测量流速和压力的至少一个。泵和水出口限流器被控制以保持最优的流体泵送率和分离的水的最优喷射率。流控制系统包括设置在分离器的水出口中的可控阀。压力传感器和流量表的至少一个可操作地联接到水出口。控制器与压力传感器和流量表的至少一个信号通信，并与阀操作通信。该控制器操作阀，以保持经水出口的选定压力和/或选定流速。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术通常涉及井下油/水分离系统领域。更具体地说，本专利技术涉及井下油/水分离系统的自动操作，以保持优选的系统操作参数。
技术介绍
本领域已知的烃生产系统包括电潜泵(“ESP”)和井下油水分离器(“D0WS”)的 组合。在ESP/D0WS生产系统中，ESP和DOWS被设置在钻探穿过地下地层的井筒中。该井筒典型地在其中具有钢管或套管，从地球的表面延伸到流体将被抽取或喷射自的最深地下地层以下的深度。ESP典型地是由电机旋转的离心泵。ESP的入口与流体将被提取的地下地层(“生产地层”或“生产区”)的一个或多个水力连通。ESP出口或排放口与DOWS的入口水力连通。DOWS具有两个出口，一个用于从生产地层提取的流体分离出的水，并且另一个用于在水分离后剩余的流体。典型地，该分离的水出口与用于处理分离出的水的地下地层(“喷射地层”或“喷射区”)的一个或多个水力连通。DOWS是典型的水力旋流分离器或离心类型的分离器。一种水力旋流分离器包括导致在其中流动的流体在旋转通路中高速运动的设备，以导致更密的水向分离器的径向最外部运动。主要包括油的更小密度的流体受限，以通常沿分离的径向中心运动。离心分离器典型地由电机操作，可以与驱动ESP的电机相同的电机或不同的电机。离心设备使用电机的旋转能量，以导致进入离心机的流体以高速旋转，因此水和油以与水力旋流分离器类似的方式约束。为了从ESP/D0WS生产系统取得最大益处，期望操作ESP，以便运动经过ESP/D0WS系统的流体量等于生产地层能够生产流体时速度。还期望控制DOWS的操作，以便喷射进入喷射地层的流体量不超过喷射地层能够接受的量，或者可选地，以便经DOWS的流体流速不超过其分离能力。在后者的情况中，油可能排放经过水出口，并在喷射地层中处理。本领域已知自动控制ESP的操作率，以导致ESP运动适合量的流体。例如参见授予Shaw等人的美国专利第5，996，690号中公开的系统未提供对从DOWS输出的流体进行任何控制，或对从DOWS的水出口排放的流体速度的任何单独的控制。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是用于操作井筒中井下油水分离器和电潜水泵的方法。根据本专利技术的这个方面的方法，包括测量泵入口和分离器的入口和井筒的底部的至少一个附近的流体压力。在分离器的水出口处测量流速和压力的至少一个。泵的速度和水出口的限流器被控制以保持进入喷射地层的分离的水的最优的流体泵送率和最优喷射率。根据本专利技术的另一方面，与在井筒中设置的电潜水泵和井下油水分离器一起使用的流控制系统包括设置在分离器的水出口中的可控阀。压力传感器和流量表的至少一个可操作地联接到水出口。控制器与压力传感器和流量表的至少一个信号通信，并与阀操作通信。该控制器被配置以操作阀，以保持经水出口的选定压力和选定流速(率)的至少一个。根据本专利技术的另一个方面，用于操作井下油水分离器和井筒中电潜水泵的方法，包括测量关于分离器的水出口存在油的参数；并且如果测量的油参数指示在分离的水中存在油，减小从分离器的水出口到喷射地层的水流量。通过下述描述和所附权利要求，本专利技术的其它方面和优点将变化很明显。附图说明 图I显示了设置在井筒中的根据本专利技术的泵/分离器系统的一种实例的示意表/Jn ο图2更详细地显示了图I的实例系统。图3显示了地面数据获取/电力和控制单元的一个实例的示意图。具体实施例方式图I中显示了一种实例生产系统的示意表示，包括连接到井下油水分离器(“D0WS”)的电潜水泵(“ESP”)。钻探穿过包括油生产地层32和水处理或“喷射”地层30的地下地层的井筒，具有管或套管11，从地表处的井头34延伸到井筒的底部。该套管11典型地被水泥粘合就位以水力隔离多个地下地层，并提供与井筒的机械整体性。包括ESP的生产系统位于选定深度处的套管11内部。该ESP典型地包括连接到保护装置12的诸如三相AC电机的电机10。电机传感器IOA可包括诸如三轴加速表的感应元件(未单独显示)，可探测电机10产生的振动。加速度(振动)的测量值可被传送到地表以提供有关电机10的操作状态的信息。电机传感器IOA还可包括当前测量值感应元件(未单独显示)，来自其测量值也可被传送到地表以提供有关电机10的操作状态的信息。该电机传感器IOA还可包括压力传感器(未单独显示)，以测量套管11内的流体压力。经保护装置12，电机10的旋转输出被联接到离心泵14。泵14的入口与套管11的内部水力连通，以便经与生产地层32相对定位的穿孔32A进入套管11的流体将抽入泵入口，并由泵14向地层表面提升。压力传感器14A可被设置在泵入口附近以测量流体压力。下面将描述用于这种流体压力测量的目的。该泵14排放口能够连接到D0WS16的入口。在这个实例中的D0WS16可以是离心类型分离器。D0WS16的内部的转子(未单独显示)可由电机10旋转，以导致其中由泵14运动的流体高速旋转，从而在从套管11的内部泵入其中的流体中，使油与水分离。水力旋流类型的分离器可用于其它实例，并且因此当前实施例中的离心类型DOWS的使用并不期望限制本专利技术的范围。D0WS16包括通常设置在其径向中心处的油出口 16A。D0WS16还包括通常设置接近D0WS16的径向边缘的水出口 22。该油出口 16A被联接到延伸到地表处的井头34的生产管18。因此，从油出口 16A运动进入生产管18的所有流体被运送到地表。该生产管18穿过通常设置在生产地层32上方和喷射地层30下方的环形密封元件，称作封隔器26。在其它目的中，该封隔器26配合地接合管道18的外部和套管11的内部，以将生产地层32与喷射地层30水力隔离。本领域的技术人员将容易理解到其中喷射地层30位于生产地层32上方的图I中所示的配置并不是ESP/D0WS系统可以用于的唯一配置。在其它实例中，生产地层可位于喷射区域上方。在这种配置中，密封元件(封隔器)的位置可以不同，并且水出口可以指向下方，而不是如图I所示向上，然而采用这种配置的系统的操作原理与图I中的相同。相应地，生产和喷射地层的相对深度不是对本专利技术的范围的限制。该水出口 22可被功能联接到通常在20处显示的流量表和/或压力传感器，以便能够确定水出口 22中的流体压力和/或流速(流率)。下面将进一步描述这种传感器和测量值的目的。控制阀24在自流量表和压力传感器20的下游。该控制阀24能够可控地限制或停止自水出口 22的流。该控制阀24的出口被联接到喷射管线28。该喷射管线28可穿过封隔器26中的适合密封给送通口，并能够终止在封隔器26上方的套管11内部。·在一些实例中，传感器20可包括水中油(“0IW”)感应元件(未单独显示)。OIW感应元件例如可以是光声传感器、超声波粒子监视器、光纤荧光探针或红外传感器，或前述的组合。如将在下面进一步描述，如果传感器20探测到正返回到喷射地层的水中任何数量的油，控制阀24可关闭或DOWS旋转速度可受控以减小或消除这种油。在这个实例中，该喷射地层30被设置在封隔器26上方，并且通过穿孔30A与套管的内部水力连通。因此，喷射管线28出口与喷射地层30水力连通，并且与生产地层32水力隔离。使用液压管线38，该控制阀24可以从地表液压启动，如将参照图3在下述进一步描述。在本领域中，用于井筒的液压启动阀是已知的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种与设置在井筒中的电潜水泵和井下油水分离器一起使用的流控制系统，包括：可控阀，设置在所述分离器的水出口中；压力传感器和流量表中的至少一个，其可操作地联接到所述水出口；和控制器，其与压力传感器和流量表中的所述至少一个信号通信，并与所述阀操作通信，所述控制器被配置以操作所述阀，以保持经所述水出口的选定压力和选定流速中的至少一个。
【技术特征摘要】
2007.03.27 US 11/691,8771.一种与设置在井筒中的电潜水泵和井下油水分离器一起使用的流控制系统，包括 可控阀，设置在所述分离器的水出口中； 压力传感器和流量表中的至少一个，其可操作地联接到所述水出口 ；和 控制器，其与压力传感器和流量表中的所述至少一个信号通信，并与所述阀操作通信，所述控制器被配置以操作所述阀，以保持经所述水出口的选定压力和选定流速中的至少一个。2.根据权利要求I所述的系统，其中所述控制器被设置在地表处。3.根据权利要求I或2所述的系统，进一步包括另一流量表，其可操作地联接到所述井筒的流体排放口，并与所述控制器信号通信，所述控制器被配置以操作所述泵和所述阀， 以保持经所述流体排放口的选定流体流速。4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，进一步包括另一压力传感器，其可操作地联接到井筒的流体排放口，并与所述控制器信号通...
【专利技术属性】
技术研发人员：兰斯·I·菲尔德，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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