[發(fā)明專利]提高氣井的流體產(chǎn)量的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210422420.X
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN103089206B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 克里斯托夫·帕爾卡
• 申請（專利權(quán)）人: 艾姆伯英特有限公司
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B43/00
• 代理公司: 北京市浩天知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11276
• 代理人: 劉云貴,韓龍

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2011年10月27日提交的第61/552,455號美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán)，通過引用將該臨時(shí)申請全文并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增加氣井的碳?xì)浠衔锏漠a(chǎn)量，具體地，涉及利用采用人工舉升的泵系統(tǒng)來提高碳?xì)浠衔锏漠a(chǎn)量。

背景技術(shù)

大部分碳?xì)浠衔锷a(chǎn)井使用人工舉升技術(shù)來將流體從油氣層抽取到地表上。人工舉升通常涉及有桿泵（SRP）、螺桿泵（PCP）、電潛泵（ESP）或柱塞舉升（PL）。所有的這些泵系統(tǒng)具有將井眼中收集的流體向上推的井下泵。從油氣層流入井眼中的流體通常由液體（油和/或水）和氣體組成。在氣油比（GOR）大的井中，流體的產(chǎn)量可能被泵中的氣體干擾所限制。當(dāng)溶液中釋放的氣體產(chǎn)生的泡沫占據(jù)環(huán)繞井下泵的井眼套管內(nèi)的大部分容積時(shí)，可能發(fā)生氣體干擾。當(dāng)泡沫被引入泵時(shí)，其降低了泵的填充率（fillage），由此限制了泵的液體進(jìn)入量。

流體通過套管或襯套上的孔或者在沒有任何套管或襯套的情況下（裸眼井完井時(shí)）通過井眼各方位從油氣層流入井眼中。井眼位于流體入口位置的頂部和底部之間的部分被稱為生產(chǎn)間隔（producing interval）。如果井下泵入口安裝在生產(chǎn)間隔之上，則可能發(fā)生氣體干擾，這是由于當(dāng)泵位于生產(chǎn)間隔之下時(shí)，在液體進(jìn)入泵之前，液體中氣體發(fā)生自然分離。流體中的氣體（密度比液體低）向上位移（可能帶有一些液體）并離開泵入口，而液體趨于向下朝著泵入口移動(dòng)。然而，并不總是能夠?qū)⒈萌肟谥糜谏a(chǎn)間隔之下。例如，在水平井中，泵入口通常位于生產(chǎn)間隔之上；因此，如果水平井生產(chǎn)大量氣體，泵的位置將允許更多的泡沫和游離氣進(jìn)入泵并降低泵效率。

當(dāng)泵位于生產(chǎn)間隔之上時(shí)，氣體分離器可用于幫助降低氣體干擾并提高泵效率。然而，如果大量的泡沫存在于環(huán)繞泵的套管內(nèi)的環(huán)隙中，氣體分離器可能不能有效地運(yùn)行。此外，由于環(huán)繞氣體分離器的套管環(huán)內(nèi)（即，環(huán)繞井下泵和/或包含將泵連接到地表的桿元件的管的環(huán)狀區(qū)域）的自由空間量的限制，氣體分離器將僅能夠分離有限量的氣體容量。

附圖說明

附圖僅以示例性的方式示出了本公開文本的實(shí)施方式，附圖中：

圖1是示出了井的井底生產(chǎn)壓力（PBHP）和油氣層輸出之間的關(guān)系的流入動(dòng)態(tài)關(guān)系（IPR）表。

圖2是水平井和井下泵系統(tǒng)的示意圖。

圖3是一組圖表，示出了套管閥打開程度（以百分比測量）、套管壓力和井底生產(chǎn)壓力（PBHP）（慢響應(yīng)和波動(dòng)）在兩個(gè)壓力周期內(nèi)的示例性關(guān)系。

圖4是示出了測得的套管壓力對時(shí)間的圖表。

圖5是示出了圖4的井以桶為單位的油產(chǎn)量對時(shí)間的圖表。

具體實(shí)施方式

本文描述的實(shí)施方式提供了一種通過降低氣體干擾對泵效率的影響而提高氣井中的井下泵系統(tǒng)的流體產(chǎn)量的手段。提出的方案可以用在水平井中，由此適應(yīng)泵入口位于生產(chǎn)間隔之下的布置。

在氣井中的井下泵系統(tǒng)中，較低的泵入口壓力將導(dǎo)致更多的氣體在該泵入口水平上從溶液中分離，產(chǎn)生泡沫并干擾液體進(jìn)入。因此，對于高氣體產(chǎn)量的井而言，入口壓力必須維持在一個(gè)特定水平之上以限制以泡沫形式進(jìn)入泵中的游離氣的量。然而，較高的泵入口壓力會對將流體從油氣層抽取到井眼中產(chǎn)生不利的影響，這是因?yàn)楸萌肟趬毫εc井底生產(chǎn)壓力（PBHP）（即，生產(chǎn)間隔處的井眼中的壓力）直接相關(guān)。井的流體產(chǎn)量取決于PBHP，這是由于油氣層和生產(chǎn)間隔處的井眼之間的壓力差越大，從油氣層流向井眼的流體越多。可以通過分析PBHP和生產(chǎn)率之間的理論關(guān)系而認(rèn)識到這種現(xiàn)象，這種關(guān)系由被稱為流入動(dòng)態(tài)關(guān)系（IPR）曲線來描述，該曲線首次公開在Vogel,J.V.于1968年1月發(fā)表在Journal of Petroleum Technology上的“Inflow Performance Relationship for Solution-Gas Drive Wells”中。IPR曲線適用于穩(wěn)定狀況，當(dāng)所有的來自油氣層的當(dāng)前生產(chǎn)的流體被泵到地表時(shí)，這意味著套管中的流體水平以及PBHP仍然相當(dāng)穩(wěn)定。IPR曲線可用于基于PBHP確定流體產(chǎn)量，反之亦然：大體上，PBHP越低，來自油氣層的預(yù)期流體產(chǎn)量越高；并且，PBHP越高，預(yù)期產(chǎn)量越低。圖1示出了IPR曲線的一個(gè)實(shí)例。