专利名称：清理井筒的方法和系统的制作方法
清理井筒的方法和系统相关申请的参考本申请要求美国专利申请号为US11/018775，发明名称为"清理井筒的方 法和系统"的专利申请的权益。技术领域本申请主要涉及开采地下沉积物，尤其是清理井筒的方法和系统。
技术背景包含有价值的沉积物的地下区 常包括其他物质，例如通常认为是附加 的夹带水或固体。由于这样的物质能够干扰有价值的沉积物的生产，因lt撮好 或必须利用某种方法从生产井中除去附加的物质。处理附加的，共存的物质的 一种方法是形成"集水池"或"井底口袋"。集水池为在生产井筒下面钻的井筒 以便允许附加物质落入集水池中并在那里聚集。集水池可从现有井筒垂直地或 倾斜地钻成。当物质聚驗^/K池中时，戶脱^7jC池接近或被完全填满。在这种情况下， 需要将部分聚集的物质除去以便为将聚集在集水池内的新物质提供足够的容 量。例如，可将一个泵下降到集水池内，并且水可以被泵送到地面。在集水池 的容量通常己经被蹄后，这种技术允许所i顿的勤JC池有助于生产。因此， 用于从集水池中除去聚集的物质的有效的和通用的方法是非常有利的。另外， 具有高固相含量的聚集物质为除去过程提出了另外的挑战。例如，固相物质会 妨碍聚集物质通过^7K池的流动并且可能会损害泵装置。在另一个例子中，这 些聚集物质的相对低的液体含量f嫩证明液流不够充足而不能充分润滑和域冷 却不同类型的泵送机构。因此，拥有能够有效去除具有高固相含量的物质的提 取聚集物质的技术是非常有用的。
发明内容
在特殊的实施中， 一种从井筒中取出聚集物质的方法，包括压縮从井筒中 采出的气体并且布设与集水池舰的提取管柱。设置所述集7jC池以便接魏自 井筒的液体。该方法进一步包括密封所述集7jC池并且将至少部分压縮气^a入 所述集7jC池内以^7jC池内的至少部分液体被向上驱动到提取管柱中。在另一 种实施中， 一种系统包括压縮机，集水池，密封装置，气体注入管柱，和提取 管柱。所述压縮机压縮从井筒内采出的气体。所设置的集水池接受来自井筒的液体。所述密封装置将勤Jc池密封以便当密封完毕戶脱集水池基本是气密的。所述气術主入管柱与所述压縮 接，并且其将至少部分压缩气体注入所述集 水池中。所述提取管柱设置在^/JC池内以便当压縮气体被注入到集水池中时，至少部分^7乂池内的液体被向上驱动3iA提取管柱中。本发明的一个或多个实施例的细节将在附图和下面的描述中阐述。根据说 明书，附图和权利要求，本发明的其他特征，目的和优点将会很清楚。
图1说明了根据本发明一个实施例的从井筒中提取液体的系统；图2中说明了图1中系统的工作管柱的截面图；图3说明了从井筒中提取液体的系统的井下部分；以及图4说明了根据本发明另一个实施例的从井筒中提取液体的方法;在不同的附图中，相同的附图1^i己fW相同的部分。
具体实施方式
图1描述了一种清理井筒102的系统100。在所描述的实施方式中，系统 100包括工作管柱104和具有低压管线108和高压管线110的压縮机106。系统 100还包括与允许将压縮气体供给系统蘭其他部分的高压管线110连接的阀 112A和112B。总的来说，系统100利用压縮气懒每不需要的物质从井筒102 中去除。在所描述的实施例中，井筒102为延伸至哋下区域114的相交井筒，例如 戶脱地下区域为煤层，其中有天然气的地下沉积物，例如甲烷。例如，图1中 描述的相交井筒包括垂直的第一部分，定位于地下区域的平面内的第二部分， 和连接第一部分和第二部分的弯曲部分。应该理解，所描述的技术可应用于其
他类型的井筒，戶脱相交井筒仅仅是一个实施例。并筒102可用套管103加强， 其为任何固定(例如，通过注水泥)于井筒102中的刚性材料。尽管所描述的 实施例描述了一种气井，但是应该理解，所描述的方法也可用于从地下区域中 开采不同的物质，包括天然气，原油，伴生的溶解气，地层水，注入水，凝析 油，和很多其他的地层矿物禾睏体。在地下区域114中，将会有聚敏井筒102 水平部分的液体和/或固体。这些液体和/或固体的聚集会影响从井筒102中生产 天然气。因此，在井筒102的7K平部分的下部有钻制的敷K池116，其允剤昔助 重力或储层压力使这些液体和固体排入^7K池116中。集水池116可用任何适 合的钻,术钻制，包括用于定向钻井的任何各种的已知技术。尽管集水池U6 被描述为与井筒102偏离一定的角度，但是应当理解，所描述的技术也可应用 于垂直钻制的駄池。在生产气体的过程中，产自井筒102的气体m相分离容器130中，在那 里，气術皮允许向上流动，而ttK夹带的液体和/或固條相分离容器中从悬浮 状态向下流动，这样相分离容器130也用作夹带液体和/或固体的储存容器130。 例如，这样的夹带液体和域固体可以包括例如来自煤层的地下7K。当储存容器 130中的液位到达一个预定水平时，浮子132或其他类似的液位指示器也可用于 指示液位。当达到预定液位时，排出驢134被打开以HiM诸存容器130中排 出积聚的液体和固体。减去倒可被除去的液体和固体的气術皮输送到压缩机廳 的低压管线108中。压缩机106压縮戶腐气体并将压縮后的气体送到高压管线 110，所述高压管线将压縮气,送至销售设施和储存设施。同时，井筒102内的地下液体和域固術荒到^7jC池116中，它们在那里被 收集。当液体和/或固條^/K池116内聚集时，^7jC池116最终被充满至需要 将聚集的物质从集7K池中抽出并且在地面生产它们的水平。在以前的系统中， 将泵(例如电潜泵)方M^7jC池116中以便M管子或其他管路将液体魏到 地面。抽取液体的泵的4顿产生了购买和操作泵的费用并且还提出了技术挑战， 例如，需要泵的电力和控制系统。另外，大多常规泵不足以处理大量的夹带固 体，并且如果它们连续在"抽空"^f牛下工作，例如大部分积聚的材料已经被 抽取后，这些泵很可能被损坏。因此，具有从^7K池116中抽取液体和/或固体 的可替代的技术是非常有利的。本发明的不同实施例提供了通过使用压縮气体 从^7jC池116中抽取液体的这样一种选择。在所描述的实施例中，系统謂f顿了封隔器118以便用于封隔工作管柱 104和集水池116内部之间的环形空间126 (如图2中的截面图所示)。封隔器 118可以为任何以基本气密的方式适于密封^/K池116的^ig的装置。在所描述 的实施例中，封隔器118为包括一种可膨胀的材料(例如弹性体或各种其他类 似材料)的肯嫩膨胀以便密封^7jC池116和工组管柱104之间的环形空间的可 膨月燥置。封隔器118由控制管柱120控制。控制管柱120为4鼓邻鬲器118密 封和解封勤K池的樹可适合的體。在所描述的实施例中，控制管柱120包括 fflil阀112A将压缩机106的高压管线110与封隔器118连接的管线，其中阀 112A还包括与大气相通的通风孔113。阀112A可由任何适合的方法控制，例 如手动操作，电控的螺线管致动，或打开和关闭阀的其他各种方法。因此，阀 112A可被打开，关闭，禾口/或排气以便4甦邪鬲器膨) 收縮。为了密封^7jC池116，阀112A被打幵，以便允许压縮气体M31控制管柱 120流入封隔器118中，因此使封隔器118膨胀从而充满环形空间126。 一旦封 隔器118膨胀，阀112A可被关闭以便卩lih气体被驱动回高压管线110，例如通 过作用于封隔器118的外部压力。为了解封^7jC池116，阀112A的排气孔113 被打开，以便允许封隔器118中的压缩气体排到大气中，而这又j鼓邻商器118 收縮。当集水池被密封时，使用工作管柱104将压縮气1^主入^7jC池116中并从 敷K池116中开^体。在所描述的实施例中，工作管柱104包括气体注入管 柱122和抽取管柱124，所述抽取管柱环^n術主入管柱122以便限定如图2 中工作管柱104的截面图中说明的环形空间126。气体注入管柱122包括3M阀 112B将压縮机106的高压管线110与^7K池116连接的管子或其j腿合的管路， 其中阀112B可类似于阀112A。当^7jC池116被密封时，M打开阀112B，通 过气^^A管柱122的压縮气流升高了^7jC池116中的压力，而这又驱使液体 itA环形空间126。当m^池116中的压力升高时，来自^7jC池116的积聚的物质通过抽取管柱124被输送到地面，戶;f^取管柱为用于将液体和减固体物质采至地面的任何适合形式的管子或管路。采出的液体和域固体被允许i^A储存 容器130中，在那里，它们与A^出气体的悬浮物中沉积的产物一起聚集。如 上戶腿的，当聚集的物质超出了预定水平时，为了fflih储存容器130溢流，需 要将其从储存容器130中排出。
一旦完成从集水池116中抽取积聚的物质，阀112B可被关闭以便停lbE縮 气体的流动，封隔器118可收缩以 封集水池116从而允许^7jC池116中的 压縮气湘咄。所排出的气体与利用井筒102生产的气体的剩余部分一起在地 面丰棘出。为了4鼓邻帛器118收縮，封隔器118中的气体通过阀112A的排气孔 U3与大气相通。在可选择的实施例中，可以采用另一个阀112C连^g制管柱 120到戶服系统的低压侧。这种应用會,l顿于膨月鞋邻鬲器118的气体与注入到 集水池116中的其他气体一起l棘出。另外，戶服气体可被引入抽取管柱124 中，气体突然m抽取管柱124会形成压力的增加，这种压力的增加倉嫩将碎 屑(例如松散的麟或岩石)从地下区域104中移出，当液体駄抽取管柱124 时，这些碎屑会在工作管柱104端部周围被捕获。可以采用不同的技术来确定何时将液体从集水池116中抽出，何时足够的 液体I^人敷JC池116中排出。在一些应用中，封隔器118的膨胀和收縮以及气 体的注入由控制定时器136控制。设置控制定时器136以便打开和关闭阀 mA，112B和/或112C从而^^7K池116定期排水。在其tolS用中，确定已经排 出足够的液体是基于读取与封隔器118连接的测量气体和/或液体压力的压力传 感器128。在这种应用中，控制管柱120可包S^色織或用于将信号从压力传感 器128传送到地面的任何其他的各种介质。在一个操作的实施例中，压力传感 器128可测量由集水池116中积聚的流体产生的液体压力。当戶舰压力超过一 定数量时，积聚的物质l鈔人^7jC池116中排出。在另一个实施例中，压力传感 器128可监测密闭的集水池116中的气体压力，并且一旦气体压力达到认为足 以表^7K池116中大部分积聚的物质已经l條出到地面的预定水平时，^zK 池116可被解封。可选择的是，位于地面的压力传，可被连接到气術主入管 柱122上以 测恒定的，低^IR流量的气体压力。压力的升高将表示积聚物 质水平的增加。当所述压力达到预定的阈值时，积聚的物质!^集水池116中 排出。这里描述的应用仅仅是示例性的，应该理解，也可采用确定何时从集水 池116中排出积聚物质以及何时解封^7尺池116的其他各种方法。图3说明了工作管柱104井底部分的实施例。在所描述的实施例中，勤K 池116 相相对于集水池116的纵轴横向延伸的空腔部分138。空腔部分138 增加了集水池116的容量以便容纳液体。压力传感器 128为液体压力传感器， 其被放置以便测量集水池116内的液位140从而便于确定何时从集水池116中
抽取液体。在所描述的实施例中，抽取管柱124包括喇叭口端142。喇叭口端 142可向内成喇叭形以便阻lh^7K池116中较大的碎屑借助^4A抽取管柱124 的液体和气体的流动被吸入环空126中。这有助于防止抽取管柱124被这些碎 屑堵塞或阻断。图4说明了禾,注入压縮气懒每积聚的物质从勤K池中排出的方法的实施 例。在步骤402中，将封隔器118与高压管线110连接的阀112A被打开，使封 隔器118膨胀并密封^7R池116。 一旦封隔器118膨胀，阀112A Si邻高器118 之间可在步骤404中被关闭。在可选择的实施例中，阀112A可保留打开状态。 连接气体注入管柱122和高压管线110的阀112B在步骤406中被打开。这使得 ^/K池116中的压力增加，因此驱动积聚的液体和固体物质iiA抽取管柱124 中的环空126中并最终至lMi也面。在步骤408中，液体和/或固体物质被收集到 储存容器130中。积聚的物质可被排出储存容器130以便防止储存容器130过 量储存。如在判断步骤410中说明的，排出过程将持续到集水池116的排液结束。 确定何时排液完成可基于经过的时间，压力变化的测量，或者任何其他适合的 方法，包 躯里所描述的任何方法。在步骤412中， 一旦排液结束，则关闭阀 112B。在步骤414中，排出封隔器118中的气体，并因lt树^;K池116解封。 来自封隔器118的气体可以倒可适合的方式排出，包括4顿阀U2A将气糊队 大气中或者将气体排回到抽取管柱124中。本发明的很多实施例己经得到了说明。尽管如此，应该理解在不背离本发 明范围和精神的情况下还可以作出很多的改变。例如，所描述的技术可用于从 使用任何适合的技术钻成的任何类型的地下井中抽取任何类型的液体禾嗰体。 在另一个例子中，所述抽取管柱可与气体注入管柱隔离，这样抽取管柱将不会 包围气体注入管柱。因此，其他的实施例将落入所附权利要求的范围。
权利要求
1、一种系统，包括可操作的用于压缩从井筒中采出的气体的压缩机；设置用于接受来自井筒的流体的集水池；可操作的用于密封所述集水池的密封装置，其中所述集水池被密封时基本是气密的；连接于所述压缩机并且可操作地将至少部分压缩气体注入所述集水池的气体注入管柱；和设置在所述集水池内的抽取管柱，以便当所述压缩气体被注入集水池中时，集水池中的至少某些液体被向上驱动进入抽取管柱中。
2、 如权利要求i所述的系统，其特征在于，戶;M密封，包括可膨ffei邻鬲 器；戶; 3^邻g器利用至少部分压縮气体进行膨胀。
3、 如权利要求2戶脱的系统，其特征在于，还包 链接于戶;M^隔器禾哳述气#^主入管柱的阀，其中可操作所述阀以便允许用于膨Ei邻高器的压縮气体流lA气敝入管柱。
4、 如权利要求2戶腿的系统，其特征在于，还包JS^接于BW^隔器以便可操作地用于将用来膨Ei邻裔器的压縮气体排入大气的阀。
5、 如权利要求l所述的系统，其特征在于，"，^7K^a—步包括至少一个相对于戶诚敷K池的纵轴横向延伸的空腔部分。
6、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，戶，抽取管柱围绕戶皿气術主 入管柱以便在抽取管柱和气体注入管柱之间限定一个环空；当所述压縮气体被 注入^7jC池中时，来自所述^7jC池的液体被向上驱动iSA戶;M环形空间中。
7、 如权利要求6的系统，^m正在于，0M抽取管柱包括喇叭口端，戶脱 喇叭口端向内成喇叭形以便卩M:碎屑aA环空中。
8、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括可操作的用于测量^/K 池中的气体压力或液体压力至少之一的压力传感器。
9、 如权利要求1所述的系统，^#征在于，还包括可操作地使封隔器密封 所述集7jC池并进一步可操作地使气体注入管柱将压縮气術主入所述集7jC池的定 时控制器。
10、 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括在井筒上方地面上的可操作地收穀皮向上驱动3tA抽取管柱的液体的容器。
11、 如权利要求i所述的系统，^ir征在于，所抽取的液体包括悬浮固体。
12、 一种从井筒中排出积聚物质的方法，包括 压縮从井筒中采出的气体；设置与集7KMM的抽取管柱，其中戶脱勤K池被设置用于接4姊自井筒 的液体；密封^M集水池；和将至少部分压縮气^a入戶，^7jc池中以便^/K池中的至少部分液^l皮向 上驱动^A抽取管柱中。
13、 如权利要求12戶腿的方法，其特征在于，禾,可膨胀的封隔麟封所 述駄池；和密封戶;f^^7K池的步骤包括利用至少部分压縮气体膨胀封隔器。
14、 如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括 将封隔器解封；和允许用于膨胀封隔器的压縮气体t!A抽取管柱中。
15、 如权利要求13戶腿的方法，其特征在于，还包括将用于膨Ei邻高器的压縮气糊一入大气中。
16、 如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括测 水池中的气体压力；和 当气体压力达到预定值时对^7jC池解封。
17、 如权利要求12戶腿的方法，其特征在于，还包括 测fi^7K池内的液体压力；禾口响应于检测到液体压力已经达到预定值而执行密封^7K池和注入至少部分 压缩气体的步骤。
18、 如权利要求12戶皿的方法，其特征在于，还包括对餘池解封； 设定预定的时间间隔；禾口每经过预定的时间间隔，重复密封，注入和解封的步骤。
19、 如权禾腰求12戶腿的方法，其特征在于，还包括在井筒上方地面上的 储存器中收^l皮向上驱动至(抛取管柱中的液体。根据权禾腰求12戶腿的方法，其特征在于，戶舰勤Jc池包括从勤Jc池纵轴横向延伸的扩大的空腔部分。
20、 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述液体包括悬浮固体。
21、 一种系统，包括可操作地用于压缩从井筒中釆出气体的M机；设置用于收集来自井筒的流体的^7K池，其中所述^7jC池包括至少一个相 对于集水池的钻进方向横向钻制的空腔部分；连接于戶腐压縮机的封隔器，戶;f^^隔器可操作地禾拥至少一部分压縮气体进行膨胀，其中当膨胀时，0^^隔 封集水池以便所述集水池是基本气 密的；与戶诚勤K tyiM并且与压縮+腿接的气術主入管柱，戶腐气鹏入管柱可操作地用于将压縮气^ft入^7K池中；和围绕0M气体注入管柱的抽取管柱，以便在抽取管柱和气^ft入管柱之间 限定一个环形空间，其特征在于，当所述压縮气体被注入到^7K池中时，来自 集7jC池的液体被向上驱动到环形空间中，所述抽取管柱包括向内成喇叭形的喇 叭口端，以便^ih碎屑进入环形空间。
全文摘要
一种从井筒(102)中抽取聚集的物质的方法，该方法包括压缩从井筒(102)中采出的气体并且布设与集水池(116)连通的抽取管柱(104)。设置所述集水池(116)以便接受来自井筒(102)的液体。该方法进一步包括密封所述集水池(116)并且将至少部分所述压缩气体注入集水池(116)中以便将集水池中的至少部分液体向上吸入抽取管柱(104)中。
文档编号E21B33/127GK101120153SQ200580048303
公开日2008年2月6日 申请日期2005年12月21日 优先权日2004年12月21日
发明者J·A·祖帕尼克 申请人:Cdx天然气有限公司