提高气井的流体产量的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种提高气井的碳氢化合物产量的系统和方法，具体地，利用采用人工举升的泵系统来提高碳氢化合物的产量。控制井的泵系统，从而周期性地降低和增加套管环空中的气体压力，由此周期性地响应于套管环空压力的降低而降低PBHP，并使PBHP响应于套管环空压力的增加而增加。因此，油气层的流体产量在套管环空压力的周期性降低期间增加，并且井下泵的流体产量在套管环空压力的周期性增加期间增加。此外，可以通过在套管环空压力增加期间将液体从泡沫中迫出而减轻由于在环绕井下泵的套管中产生泡沫而发生的气体干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及增加气井的碳氢化合物的产量，具体地，涉及利用采用人工举升的泵系统来提高碳氢化合物的产量。
技术介绍
大部分碳氢化合物生产井使用人工举升技术来将流体从油气层抽取到地表上。人工举升通常涉及有杆泵(SRP)、螺杆泵(PCP)、电潜泵(ESP)或柱塞举升(PL)。所有的这些泵系统具有将井眼中收集的流体向上推的井下泵。从油气层流入井眼中的流体通常由液体(油和/或水)和气体组成。在气油比(GOR)大的井中，流体的产量可能被泵中的气体干扰所限制。当溶液中释放的气体产生的泡沫占据环绕井下泵的井眼套管内的大部分容积时，可能发生气体干扰。当泡沫被引入泵时，其降低了泵的填充率(fillage)，由此限制了泵的液体进入量。流体通过套管或衬套上的孔或者在没有任何套管或衬套的情况下(裸眼井完井时)通过井眼各方位从油气层流入井眼中。井眼位于流体入口位置的顶部和底部之间的部分被称为生产间隔(producing interval)。如果井下泵入口安装在生产间隔之上,则可能发生气体干扰，这是由于当泵位于生产间隔之下时，在液体进入泵之前，液体中气体发生自然分离。流体中的气体(密度比液体低)向上位移(可能带有一些液体)并离开泵入口，而液体趋于向下朝着泵入口移动。然而，并不总是能够将泵入口置于生产间隔之下。例如，在水平井中，泵入口通常位于生产间隔之上；因此，如果水平井生产大量气体，泵的位置将允许更多的泡沫和游离气进入泵并降低泵效率。当泵位于生产间隔之上时，气体分离器可用于帮助降低气体干扰并提高泵效率。然而，如果大量的泡沫存在于环绕泵的套管内的环隙中，气体分离器可能不能有效地运行。此外，由于环绕气体分离器的套管环内(即，环绕井下泵和/或包含将泵连接到地表的杆元件的管的环状区域)的自由空间量的限制，气体分离器将仅能够分离有限量的气体容量。附图说明附图仅以示例性的方式示出了本公开文本的实施方式，附图中:图1是示出了井的井底生产压力(PBHP)和油气层输出之间的关系的流入动态关系(IPR)表。图2是水平井和井下泵系统的示意图。图3是一组图表，示出了套管阀打开程度(以百分比测量)、套管压力和井底生产压力(PBHP)(慢响应和波动)在两个压力周期内的示例性关系。图4是示出了测得的套管压力对时间的图表。图5是示出了图4的井以桶为单位的油产量对时间的图表。具体实施例方式本文描述的实施方式提供了一种通过降低气体干扰对泵效率的影响而提高气井中的井下泵系统的流体产量的手段。提出的方案可以用在水平井中，由此适应泵入口位于生产间隔之下的布置。在气井中的井下泵系统中，较低的泵入口压力将导致更多的气体在该泵入口水平上从溶液中分离，产生泡沫并干扰液体进入。因此，对于高气体产量的井而言，入口压力必须维持在一个特定水平之上以限制以泡沫形式进入泵中的游离气的量。然而，较高的泵入口压力会对将流体从油气层抽取到井眼中产生不利的影响，这是因为泵入口压力与井底生产压力(PBHP)(即，生产间隔处的井眼中的压力)直接相关。井的流体产量取决于PBHP，这是由于油气层和生产间隔处的井眼之间的压力差越大，从油气层流向井眼的流体越多。可以通过分析PBHP和生产率之间的理论关系而认识到这种现象，这种关系由被称为流入动态关系(IPR)曲线来描述，该曲线首次公开在Vogel，J.V.于1968年I月发表在Journalof Petroleum Technology 上的 “ Inflow Performance Relationship for Solution-GasDrive Wells”中。IPR曲线适用于稳定状况，当所有的来自油气层的当前生产的流体被泵至IJ地表时，这意味着套管中的流体水平以及PBHP仍然相当稳定。IPR曲线可用于基于PBHP确定流体产量，反之亦然:大体上，PBHP越低，来自油气层的预期流体产量越高；并且，PBHP越高，预期产量越低。图1示出了 IPR曲线的一个实例。泵入口压力相对于PBHP具有基本上恒定的偏移量，其等于生产间隔和泵入口之间的套管环空的流体柱的压力。因此，产量和泵入口压力之间的关系类似于产量和PBHP之间的关系。因而，来自油气层的流体产量由防止泵入口处的游离气的过量释放所需的最小泵入口压力所限制，并且最小泵入口压力可以与最小PBHP值(以及套管中的最小流体水平)正相关。通常，在泵运行期间，套管压力控制阀保持打开，气体通过止回阀从套管流向出油管线。因此，套管压力通常高于出油管线压力。由于出油管线压力不经历明显的变化，只要油气层生产率相当稳定，套管中的泡沫水平就会相当稳定，形成稳定的PBHP。当泵入口压力明显大于O时(例如，明显大于大气压力)，泵入口之上的套管环空中驻留的泡沫通常将包含大量的液体。如果这些液体可以被有效地生产以降低PBHP，则来自油气层的流体的流入量将增加，并且泵系统的效率会明显地提升。此外，如果平均PBHP可在临时基础上降低，可以刺激油气层产量，导致从油气层到井眼和由此增加的泵入口的流入流体的波动(surging)。因此，本实施方式用于循环套管环空中的压力周期(例如，通过打开和关闭与套管环空流体连通的阀，比如套管压力控制阀即位于套管环空和出油管线之间的表面的主阀或者出油管线压力阀，从而提高来自油气层的流体的平均产量以及来自聚积在套管环空中的泡沫的液体产量。由于下文中描述的压力周期，泡沫形式的液体在较低PBHP期间聚积在套管环空中，并且随后被从泡沫挤压到泵入口中。套管环空中压力的循环周期性地增加PBHP，使液体得以聚积在泡沫柱中以形成更大的泵填充率。PBHP的周期性减少刺激了来自油气层的流体的波动。因此，循环有助于通过提高泵填充率并增加泵的寿命而最大化流体产量。图2示出利用人工举升来生产碳氢化合物(携带溶解气和/或游离气的流体的形式)的井的示意图。本领域技术人员熟悉人工举升系统的配置；然而，简单地说，在该实施方式中，该人工举升包括有杆泵，该有杆泵由抽油杆I组成，该抽油杆I的底部连接到井下泵3的柱塞2上。抽油杆I的顶部经受的往复运动传递到柱塞2，柱塞2向下和向下移动泵3的泵筒4，导致游动阀5和固定阀6相继打开和关闭。抽油杆I在管7内移动，管7安装在套管8内部，套管8衬砌井眼18通向油气层(未示出)。带有气体的流体在泵入口 9处被吸入到泵筒4中并在管7内部被转移到地表之上。套管8和管7都在地表上连接到出油管线10，该出油管线10进一步将带有气体的流体转移到油箱或其他接收设施中。当井为自喷井时，也可以通过套管8生产一些流体。套管8内和管7外边的空间被称为套管环空11。套管8超出管的最低和最远部分充满流体12至至少泵入口 9所在的水平高度。当生产大量气体时，流体通常转化成泡沫。图2的示例性井是水平式的，由于井眼18和套管8中存在水平部分13，并且生产间隔19 (包括井眼18具有套管孔14的部分，该套管孔与油气层流体连通)位于水平部分13中。因此，在水平型井中，泵入口 9总是位于生产间隔19的水平高度之上，如图2所示。然而，本领域技术人员将意识到，井下泵3的泵入口 9可以在其他井配置中相对于生产间隔19类似地布置。为了提高产量，自动地或手动地引入了套管环空11中压力的循环增加和降低。在一种实施方式中，通过打开和关闭位于套管环空11顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制气井的流体产量的方法，该气井具有人工举升泵系统，该泵系统包括所述井的井眼中的井下泵，该方法包括在将流体从井眼中泵出时周期性地增加和降低井眼的套管环空中的气体压力。

【技术特征摘要】
2011.10.27 US 61/552,4551.一种控制气井的流体产量的方法，该气井具有人工举升泵系统，该泵系统包括所述井的井眼中的井下泵，该方法包括在将流体从井眼中泵出时周期性地增加和降低井眼的套管环空中的气体压力。2.按权利要求1的方法，其中，井下泵位于井眼的生产间隔之上。3.按权利要求1的方法，其中，气井是水平井。4.按权利要求1的方法，其中，气井是气态碳氢化合物井。5.按权利要求1的方法，其中，通过打开和关闭与套管环空流体连通的阀实现气体压力的周期性增加和降低。6.按权利要求5的方法，其中，手动地进行所述打开和关闭。7.按权利要求5的方法，其中，自动地进行所述打开和关闭。8.按权利要求7的方法，其中，由微处理器控制所述打开和关闭。9.按权利要求1的方法,其中，套管环空内的气体压力的周期性增加包括:当确定套管压力基本上稳定时开始所述增加。10.按权利要求9的方法，其中，套管环空内的气体压力的周期性降低包括:当确定套管环空中的流体水平高度基本上接近于井下泵的入口时开始所述降低。11.一种人工举升泵系统，包括气井的井眼中的井下泵，其适于进行下述方法: 当将流体从井眼中泵出时周期性地增加和降低井眼的套管环空中的气体压力。12.按权利要求11的人工举升泵系统，其中，气井是水平井。13.按权利要求11的人工举升泵系统，其中，气井是气态碳氢化合物井。14.按权利要求11的人工举升泵系统，其中，通过打开和关闭与套管环空流体连通的阀实现气体压力的周期性增加和降低。15.按权利要求11的人工举升泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·帕尔卡，
申请(专利权)人：井泵技术有限公司，
类型：发明
国别省市：