专利名称：具有井控的海上生产的系统和方法
背景技术：
在生产烃基流体的过程中，通常使用人工举升设备来将流体产出到地面或其它理想的位置。例如，可使用射流泵来进行人工举升。然而，射流泵的运转通常需要使用两个流道。动力液穿过一个流道而被向下泵送到射流泵，混合产液通过另一流道返回地面或者其它收集地点。由于双流道结构，在某些环境中使用射流泵是困难的，如在海上生产中，这是因为在灾难事故发生的环境中需要维持井控的管理的原因。尤其是，由于在操作射流泵中所用的两个流道必需在事故发生时被关闭，这种井控是很难和/或昂贵的。
发明内容
通常，本发明提供一种用于在各种应用中，包括海上生产应用，使用一个或多个射流泵的系统和方法。所述的系统包括具有设置在射流泵组件底部的开采阀以提供全部的地下控制应用。开采阀的状态能够利用单阀完全控制井筒内井筒流体的流动。此外，射流泵组件能在一个单一操作内被输送到井下以节约时间和成本。所述的系统还能够改进具有产量控制装置的现有的井。
本发明的特定实施例将结合附图在后面进行描述，其中相同的附图标记表示相同的部件，并且图1为根据本发明的一个实施例的用于举升流体的系统的前视图；图2为可用在图1所示系统内的产量控制装置的实施例的剖视图；以及图3为与图2相类似的试图但示出了产量控制装置的另一实施例。
具体实施例方式
在下面的描述中，提供了大量的细节以理解本发明。然而，本领域的普通技术人员可以理解，没有这些细节也可以实现本发明，并且从所述实施例中获得许多变化和改进是可能的。
本发明通常涉及一种用于人工举升地下环境内流体的系统和方法。例如，该系统和方法在海上环境中生产烃基流体是有用的。然而，本发明的装置和方法并不局限于使用于这里所述的特定应用中。
一般参考图1，系统20被示为根据本发明的一个实施例。系统20可安装在海上环境24中的平台22上。系统20从平台22向下伸入井筒26并进入含有所需生产流体或流体的产层28中。应该指出的是，系统20还可用在平台22包括陆上地面配置的陆上应用中。
在所示的实施例中，井筒26衬有具有孔眼32的套管30。采出液通过孔眼32从产层28流入井筒26。例如，从这一位置，系统20能够将流体举升到平台22上的井口34。
在所示的示例中，系统20包括从井口34向下伸入井筒26的油管36。浅层地下安全阀38可顺着油管36被连接。在地下安全阀38之下，油管36伸入具有井下容器42的井下完井40。例如，井下容器42可包括滑动套筒或者标准的水力泵底孔组合。井下完井40还可包括封隔器44。在这一实施例中，封隔器44位于井下容器42的下方。设置封隔器是为了密封油管36与井筒套管30之间的环空，最好如图1所示。
井下容器42用于容纳产量控制装置46，该装置可送出井下容器42或从井下容器42收回，例如通过布置系统48(以虚线表示)。布置系统的示例包括平直管线(slickline)或钢丝(wireline)布置系统。在所示的实施例中，产量控制装置46包括与地下安全阀52一同设置的射流泵50。地下安全阀被设置在射流泵50下面的油管36内。在至少一些实施例中，地下安全阀52可位于射流泵50的下方并连接到其上，以有助于作为单个装置并在一个起下井下装置的行程内选择性的布置产量控制装置46和井下容器42。
通常参考图2，系统20的详细操作易于解释。在这一实施例中，射流泵组件50在标准循环模式内操作时被示出。换句话说，动力液通过油管36向下泵送，并且混合产液通过油管36与套管30之间的环空54向上返出。地下安全阀52通过用于选择性地打开安全阀52的动力液压力工作，使井液向上流入射流泵组件50。
虽然可以使用其它类型的安全阀，但是所示的安全阀52包括设置在阀体58上的舌形阀56。该舌形阀56借助于通过管60输送的动力液的压力打开。管60可构成内孔和外管。虽然如此，当利用动力液压力操作射流泵组件50时，加压流体通过管60传送从而打开舌形阀56。整体自平衡回路62可形成在地下安全阀52内以使较高的油藏压力通过该阀而“泄放(bled)”，从而在舌形阀56两侧平衡压力以有助于打开阀。
在所示的实施例中，阀52通常处于关闭状态，如舌形阀56阻止穿过阀体58的流动。利用井筒压力和/或偏置装置，如弹簧，使所述的阀移动到关闭状态，所示的阀偏向关闭状态。因而，如果动力液的流动被手动地或偶然地停止，加压的动力液通过管60的输送就会停止，并且地下安全阀52返回其通常的关闭状态。通过使用封隔器44和设置在射流泵组件50下方的地下安全阀52，完井控制即使在停止动力液的流动之后仍被保持。封隔器44阻止油管36与套管30之间的井筒流体向上流动，尽管当所述的阀被关闭时阀52阻止了所有通过阀体58的向上流动。因此，即使在井下完井40之上出现灾难性事故井筒流体也不能通过井筒向上流动。
射流泵组件50一般包括具有喷嘴66、孔喉68和扩散管70的射流泵64。动力液通过油管36被向下泵入喷嘴66。动力液在扩散管70内膨胀之前继续流过狭窄的孔喉68。穿过孔喉68的流动产生了抽汲射流泵64周围的井筒流体的低压区。井筒流体在扩散管70内与动力液混合并被迫向外进入环空54。与此同时，通过管60而作用在地下安全阀52上以保持所述的阀处于打开状态。因此，连续供应的井筒流体可用于与射流泵64处的动力液混合。环空54将这一混合流体输送到合适的位置，如井口34。
在另一实施例中，系统20以反循环模式进行操作，如图3所示。在这一实施例中，动力液通过环空54向下泵送，并且混合液穿过油管36被向上输送。如图所示，动力液沿着环空54向下流动并进入喷嘴66。从喷嘴66，动力液穿过孔喉68向上流动并进入扩散管70。结合图2所示的实施例，管60用于将加压的动力液引导到地下安全阀52，如舌形阀56。一旦阀52被打开，井筒流体穿过阀体58向上流动至射流泵组件50。结合前述的实施例。井筒流体被吸入射流泵64并与动力液混合。混合流体穿过油管36被引导到合适的位置，如井口34。在这些实施例中的任一个实施例中，锁定芯轴72可用于用于在井下容器42内的结合位置(landed position)确保产量控制装置46的安全。各种机械装置可用于在产量控制装置46在通过施加足够的向上的力或者其他的释放性输入(release input)而释放之前在结合位置保持产量控制装置46。然后，通过如布置系统48将产量控制装置46从井筒26中收回。
产量控制装置46可与射流泵组件50、地下安全阀52一起作为一单一装置而被布置在如平直管线48上。这一“单下放(single rum)”井下工具大大减少了安装的成本并使配置有滑动套筒或者其他井下容器的各种现有装置进行更新。通过布置系统48，产量控制装置46可被简单地送入井下并与合适的井下容器42结合。产量控制装置46的最终结合位置可在封隔器44(如图1)上方或者穿过封隔器(如图2和3)定位阀52。此外，地下安全阀52可通过各种机械装置，包括整体加工、螺纹连接件或者能够结合布置的其它装置，而与射流泵组件50结合在一起。
产量控制装置46还可用于各种其他应用中。例如，产量控制装置46可用在陆上和海上环境中。在这一应用中，产量控制装置46包括一探测所需井筒参数的井筒参数传感器74。地下安全阀52提供了一种能够在保持井控的同时收集连续的井采出测试数据的可靠的流量开关(flow valve)。井筒参数传感器74的示例为一设置在产量控制装置46底部附近的记录式压力表。
在另一应用中，产量控制装置46用作在陆上和海上环境中的临时的早期产量控制系统。例如，当将井成批的钻在海上时，可能具有大量的钻井与安装固定的人工举升设备期间的滞后时间。在这一滞后时间期间，可安装一种简单的基本设备。该简单的基本设备可包括在滞后时间期间通过安装一临时封隔器和滑动套筒设备而使用的系统20。随后，产量控制装置46按照上述的方式安装以使在安装固定的人工举升设备之前进行生产。
在另一应用中，在陆上和海上环境中，产量控制装置46可用作用于人工举升的临时的备用设备，比如电潜泵系统。例如，在电潜泵系统出现故障时，如果井下设备具有封隔器和井下容器，如滑动套筒，产量控制装置可被暂时使用。在所述装置被移走和电潜泵系统被替换之前，产量控制装置能够进行生产。
系统20还可在陆上和海上环境中用于固定的人工举升生产中。射流泵很单个产量控制装置内的安全阀的结合提供了一种在提供所需井控的同时易于布置和收回的人工举升系统。
虽然在上面详尽的描述中仅描述了一些本发明的实施例，但是，本领域的普通技术人员易于理解，在基本不脱离本发明所公开的范围的情况下提出许多改变是可能的。因此，这些改变包含在权利要求所选定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种有助于从井筒进行流体生产的系统，其包括具有与射流泵一起设置的地下安全阀的产量控制装置，其特征在于产量控制装置选择性地可布置到井下完井。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的地下安全阀由施加到射流泵的动力液压力所打开。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于其还包括连接到井下完井并适于容纳产量控制装置的井下容器。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于所述的井下容器具有一滑动套筒。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的地下安全阀具有一舌形阀。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的产量控制装置具有一井筒参数传感器。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于所述的井筒参数传感器为一压力表。
8.一种控制井筒内流体流动的方法，其包括在一个单行程内将射流泵和安全阀输送到井下位置；以及控制该安全阀以使选择的流体经由射流泵向上穿过井筒。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述输送包括通过一平直管线输送射流泵和安全阀。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述的输送包括通过一钢丝输送射流泵和安全阀。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述的控制包括通过用于操作射流泵的动力液的压力来打开所述的安全阀。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于其还包括通过泵送动力液向下穿过油管、穿过射流泵并向上穿过油管周围的环空来操作所述的射流泵。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于其还包括通过泵送动力液向下穿过井筒油管周围的环空、穿过射流泵并向上穿过油管来操作所述的射流泵。
14.如权利要求8所述的方法，其特征在于其还包括在井筒内设置一封隔器，其中所述的输送包括将安全阀输送到所述封隔器附近的位置。
15.如权利要求8所述的方法，其特征在于其还包括在井筒位置布置一滑动套筒以容纳所述的安全阀。
16.一种使用在封隔器上方具有井下容器的井筒设备的方法，其包括将具有射流泵和安全阀的产量控制装置移至与井下容器结合的位置。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述移动包括将产量控制装置连接到滑动套筒上。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述移动包括利用平直管线布置所述的产量控制装置。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于其还包括液压地连接射流泵和安全阀以通过直接穿过射流泵的动力液的压力来使安全阀打开。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述的移动包括在封隔器上方设置所述的安全阀。
21.如权利要求16所述的方法，其特征在于其还包括操作所述的射流泵以生产井筒流体。
22.如权利要求16所述的方法，其特征在于其还包括在射流泵未被操作时防止井筒内的井筒流体的全部的向上流动。
23.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述的移动包括利用产量控制装置改进所述的井筒完井。
24.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述的移动包括在安装其它人工举升设备之前临时安装产量控制装置。
25.一种用于控制井筒内流体流动的系统，其包括用于使用动力液来生产井筒流体的装置；用于选择性地防止井筒内流体的全部向上流动的装置；以及用于同时输送所用装置的装置和用于选择性地防止所需井筒状态的装置。
26.如权利要求25所述的系统，其特征在于所述的所用装置包括射流泵。
27.如权利要求25所述的系统，其特征在于所述的用于选择性地防止的装置包括一舌形阀。
28.如权利要求25所述的系统，其特征在于所述的用于同时输送的装置包括一平直管线。
全文摘要
一种用于从地层内人工举升流体地系统和方法。所述的系统使用具有射流泵组件和阀的产量控制装置来举升所需的流体和并提供井控。
文档编号E21B34/10GK1648465SQ20051005092
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月15日 优先权日2004年1月15日
发明者P·F·巴托, D·E·麦克卡尔文, R·A·舍普勒 申请人:施卢默格控股有限公司