用于本地化井分析和控制的系统与方法

用于本地化井分析和控制的系统与方法
【专利说明】用于本地化井分析和控制的系统与方法
【背景技术】 本公开内容大体上涉及监视油气井场（hydrocarbon well site)处的各种属性并且控 制与所监视的油气井场有关的各种操作。更具体地，本公开内容涉及提供下述本地系统：该 本地系统用于监视油气井场处的各种属性并且做出与控制油气井场的各种属性相关的决 策、控制来自油气井场的油气流、或者优化油气井场处的油气的生产。 在经由油田和/或气田中的油气井从油气储层提取油气时，可以经由管线的网络将所 提取的油气传输到各种类型的装置、罐等等。例如，可以经由油气井从储层提取油气，然后 可以经由管线的网络将油气从井传输到各种处理站，所述各种处理站可以执行各种阶段的 油气处理，以使所生产的油气可用于使用或传输。 可以在井场或沿管线网络的各个位置处收集与所提取的油气有关的信息或与用于传 输、存储或处理所提取的油气的装置有关的信息。该信息或数据可以用于确保井场或管线 安全地进行操作，并且确保所提取的油气具有一定的期望品质（例如流量，温度）。可以使 用监视设备来获取与所提取的油气有关的数据，该监视设备可以包括获取该数据的传感器 并且包括发射器，该发射器将该数据传送至计算设备、路由器和其他监视设备等，使得井场 人员和/或场外人员可以查看和分析该数据。 通常，可能不会以井场人员可以用于控制、分析或优化井场（即场）处的油气生产的方 式来呈现对井场人员可用的数据。也就是说，为了优化井场处的油气生产，井场人员应当迅 速地分析井场处可用的数据，并且基于对该数据的分析来做出与井场处操作相关的决策。 然而，井场处可用的数据通常包括可能过于复杂而不能被解读或分析以用于做出与井场处 操作相关的决策的原始数据。因此，现在认识到期望下述改进的系统和方法：所述改进的系 统和方法用于监视油气井场处的各种属性、呈现各种属性以及控制与所监视的油气井场有 关的各种操作。

【发明内容】
在一个实施方式中，一种系统可以包括：井设备，其控制从井提取的油气流；以及监视 设备，其接收与井设备和井的一个或更多个属性相关联的数据。监视设备布置在井设备上 并且接收与井设备相关联的压力数据和温度数据。然后监视设备可以基于压力数据和温度 数据来确定流入性能关系、管道性能关系、节流管性能关系、井口性能关系或它们的任意组 合。监视设备还可以生成示出流入性能关系、管道性能关系、节流管性能关系、井口性能关 系或它们的任意组合的至少一个图表。然后监视系统可以在显示设备上显示该至少一个图 表，显示设备布置在监视系统上。 在另一实施方式中，一种用于控制井设备的方法可以包括在处理器处接收与井设备相 关联的压力数据和温度数据。然后该方法可以包括基于压力数据和温度数据来确定流入性 能关系和管道性能关系。然后该方法可以基于流入性能关系和管道性能关系来确定井的期 望操作点，并且可以在井的当前操作点基本上不与井的期望操作点相似时向井设备发送一 个或更多个命令。该一个或更多个命令可以修改井设备的一个或更多个属性以使当前操作 点移动以更接近期望操作点。 在又一实施方式中，一种电子设备可以包括输入/输出端口，该输入/输出端口从布置 在井设备上的一个或更多个传感器接收数据，井设备从井提取油气。电子设备还可以包括 显示器和处理器。处理器可以接收数据并且可以确定该数据是否在可接受范围内。然后， 在数据不在可接受范围内时，处理器可以在显示器上生成一个或更多个报警图形。
【附图说明】 当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其他的特征、方面以及优点将变得 更好理解，在整个附图中用相似的附图标记表示相似的部分，在附图中： 图1示出了根据本文中所呈现的实施方式的、可以生产和处理油气的示例性油气场的 示意图； 图2示出了根据本文中所呈现的实施方式的、在图1的油气场中使用的示例性井监视 系统的正视图； 图3示出了根据本文中所呈现的实施方式的、可以在图1的油气场中采用的监视系统 的框图； 图4示出了根据本文中所呈现的实施方式的、可以在图1的油气场中采用的通信网 络； 图5示出了根据本文中所呈现的实施方式的、用于分析在井处获取的数据并且基于在 井处获取的数据来控制图1的油气场中的井的各种属性的方法的流程图； 图6示出了根据本文中所呈现的实施方式的、由位于图1的油气场中的井场处的监视 系统输出的示例性流入性能关系（IPR)曲线和管道性能关系（TPR)曲线； 图7示出了根据本文中所呈现的实施方式的、由位于图1的油气场中的井场处的监视 系统输出的示例性节流管性能关系（CPR)曲线和井口性能关系（WPR)曲线； 图8示出了根据本文中所呈现的实施方式的包括下述显示器的示例性监视系统的正 视图：该显示器用于描绘图6和图7中的IPR曲线、TPR曲线、WPR曲线和/或CPR曲线； 图9示出了根据本文中所呈现的实施方式的、可以在图3的监视系统的显示器中描绘 的示例性报警状态屏幕截图； 图10示出了根据本文中所呈现的实施方式的、可以用作图3的监视系统的单板计算机 的框图； 图11示出了根据本文中所呈现的实施方式的、用于以不同的电力模式操作图3的监视 系统的方法的流程图； 图12示出了根据本文中所呈现的实施方式的、可以在图1的油气场中使用的净油计算 机（NOC)系统的框图；以及 图13示出了根据本文中所呈现的实施方式的、用于基于从井提取的油气的所监视属 性来自动对图1的油气场中的井执行井测试的方法的流程图。
【具体实施方式】 以下将对一个或更多个【具体实施方式】进行描述。致力于提供这些实施方式的简明描 述，在本说明书中没有描述实际实现的全部特征。应该注意的是，在任何这种实际实现的开 发过程中，如在任何工程项目或设计项目中那样，必须做出大量的实现特有的决策来达到 开发者的具体目标，例如与系统相关约束条件和商业相关约束条件相兼容，这些目标在各 实现中各不相同。而且，应该注意的是，这种开发可能很复杂且耗时，但是对于受益于本公 开内容的普通技术人员来说，可能仍然是设计、加工以及制造的常规工作。 当介绍本发明的各个实施方式的元素时，冠词"一"、"一个"、"该"和"所述"旨在表示 存在元素中的一个或多个元素。术语"包括"、"包含"和"具有"旨在是包含性的，并且表示 除了所列元素之外还可以有另外的元素。 本公开内容的实施方式一般针对在油气井场处实时或接近实时地提供油气生产分析 数据的改进系统和方法。而且，本公开内容的实施方式涉及基于实时或接近实时接收到的 油气生产分析数据对油气井场处的油气生产操作进行控制的改进系统和方法。 通常，在油气开采操作期间，井场人员在尝试优化或增加油气井场的油气生产时经常 遇到很多挑战。例如，在操作者在井场做出有关操作井的准确决策之前，井场操作者消化并 理解以原始数据形式呈现的复杂信息。因而，可以收集油气井场采集的数据，并将其传送给 可以对所采集的数据进行分析以生成详细生产报告的离线数据处理设备。在某些实施方式 中，离线数据处理设备可以相对于与多个其他油气井场相关联的数据来分析来自该油气井 场的所收集的数据。因而，通过使用在油气井场采集的所有数据，离线数据处理设备可以生 成表现相应油气井场处的每个井的油气生产属性的详细生产报告。然后井操作者可以基于 这些油气生产属性为每个井分别确定特定的井生产参数。也就是说，操作者可以对相应井 处的油气生产属性分别进行解释或分析，并且可以修改相应井处的特定操作参数（例如， 井口压力、节流管尺寸、分离器压力、流送管压力等），以最大化相应井的效率和/或产量。 虽然离线数据处理设备可以提供关于油气生产属性的准确报告和细节，但是离线数据 处理设备常常使用大量时间（例如，数小时，数天）来处理从相应油气井场所采集的数据。 因而，如果相应油气场处的特定生产属性发生变化，该相应油气井场的操作者不会知道这 些变化，除非该操作者从离线处理设备接收到对该相应油气井场的更新的油气生产属性进 行详细描述的更新报告。因为离线处理设备不是实时或接近实时地提供数据分析或油气生 产属性，所以相应油气井场处的油气不能被有效地提取，除非操作者根据该相应油气井场 的更新的油气生产属性来改变该相应井的操作参数。 基于上述，在某些实施方式中，在油气井场布置监视系统。该监视系统可以对关联于油 气井场处的相应井的多个属性进行监视、对所监视的属性进行分析、并且提供可以帮助井 操作者来控制该相应井的各个操作参数的特定数据分析和/或可视化（例如，图表）。因此， 该监视系统可以对关联于油气井场处的相应井的数据进行实时地或接近实时地分析。在一 实施方式中，该监视系统可以基于数据分析自动地调整相应井的特定操作参数。以这种方 式，可以实时地或接近实时地对相应井的操作参数进行修改，以确保在相应井处高效地生 产油气。 通常，监视系统可以使用相对少量的电力来对关联于相应井的各个属性进行监视。然 而，监视系统在控制井的操作参数时会使用额外的电量。因而，在某些实施方式中，监视系 统可以基于可用的电量来提供不同的功能，并且可以进行不同的操作。 除了监视系统的前述特征，监视系统可以在提取自井的油气不满足特定准则时自动开 始对该井进行井测试。因而，监视系统可以在通信上耦接至选择阀，该选择阀可以隔离来自 一个特定井的油气生产，以使得来自该井的油气流被导向分离器。监视系统还可以在通信 上耦接至该分离器，以接收井测试数据的结果。监视系统在自动开始对相应井进行井测试 时会对与特定井的油气生产相关联的各个属性进行监视。之后监视系统可以将所监视的油 气生产的属性与同一井的历史井测试数据进行比较。如果所监视的属性不在井测试数据中 所指示的值的某范围内，则监视系统可以启动对相应井的井测试。 以下将参考图1至图13来讨论关于下述监视系统的另外的细节：所述监视系统对关联 于井的数据进行分析、实时地或接近实时地分析数据或控制井的各中操作参数、以不同的 电力模式进行操作、并且启动对井的井测试。 作为介绍，图1示出示例油气场10的示意图。油气场10可以是可以从地面提取油气 (例如原油和天然气），并对该油气进行处理和存储的区域。因而，油气场10可以包括多个 井和对从井中提取的油气流进行控制的多个井设备。在一实施方式中，油气场10中的井设 备可