专利名称：高含量硫化氢生产井中防止硫沉淀的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自生产井中开采高硫化氢含量的流体的生产技术。更具体地讲，是防止来自地层的含硫流体在生产井的管柱上沉淀硫的技术。
在从地下油气藏(含有硫化氢(H2S)含量为70-100%的流体)开采烃-硫化氢混合物时，与流体伴随的元素硫易于沉淀在将流体自地层送上地面的管柱系统中。随着含硫的硫化氢-烃流体沿管柱向上流动，由于流体柱中静压头下降，造成流体压力下降。温度也趋于下降。在改变了的温度和压力条件下，溶于地层流体的元素硫的溶解能力显著下降，硫趋于从溶液中析出，在管柱系统中结晶，造成管道堵塞。由于硫沉淀造成的堵塞可能会严重到使自生产井开采流体停产。
由加拿大专利No.953643可知，将一种热流体经一隔热注入管柱循环，再经套管-油管环形空间对生产管柱中生产的流体加热，可以防止硫沉淀在高硫化氢含量的气井中的管柱系统中。热流体是经隔热的注入管注入的，以此来防止在到达套管-油管环形空间之前热流体变冷。在经环形空间向上的过程中，热流体由于向生产管及其周围套管和地层传热而变冷。因此，套管-油管环形空间的温度由井底到地表逐渐降低。
这种在井内随高度出现的负温度梯度的不利之处在于，在需要最高温度以防止硫沉淀的地区，即由于流体柱静压头降低造成压力低的靠近地表的区域，生产管的温度比井中较深处要低。因此，为使井口处保持所需的最低温度，井的较深部位就必须保持更高的温度，这就需要过量的热。
不仅如此，大量的热量损失在周围地层中，且整个套管-地层的环形空间可能有几公里的长度，都要被加热。
本发明的目的是提供一种用于防止硫在生产含硫流体井中的管柱上沉淀的方法和系统，该方法和系统使热在周围地层中的损失减至最低，且与以前的技术相比，降低了所需热流体的注入温度。
本发明的方法包括下述步骤-沿生产管的主要长度安装与其同轴的隔热循环管柱，由此将生产管和套管之间的环形空间分为管套和注入管间的外环形空间和生产管和注入管间的内环形空间;
-在隔热循环管柱的较低部位造成内环形空间和外环形空间的流体连通;
-经生产管将地层内含硫流体采至地面，和-同时使热流体经内环形空间向下并经外环形空间向上循环，加热生产管。
本发明的系统包括-沿生产管的主要长度安装与其同轴的隔热循环管柱，从而将生产管和套管之间的环形空间分为管套和注入管间的外环形空间和生产管和注入管间的内环形空间，-在隔热循环管柱较低部位造成内环形空间和外环形空间的流体连通，-将热流体经内环形空间向下泵入井中并经外环形空间上返。
本发明系统的主要优点是生产管被其周围的热流体加热的方法能随高度产生正的温度梯度，进入外环形空间的热流体在其沿内环形空间下降的过程中已被冷却，因此，传递到周围地层的热量很低。
下面参照附图对本发明加以更详细的说明，
图1是体现本发明的生产井下部的截面图。
图1示出了由地下地层生产含硫流体井的井下较低部位，1为地层。生产井的套管由水泥固结(未示出)，2为套管。在套管2和周围地层上射有若干孔4，使套管2的内部和周围地层1的生产层段流体相通。
将生产管下入井中使之到达与射孔4相邻的位置，以从井中生产高硫含量的流体，例如硫化氢含量高的气体。在孔4之上用封隔器9封堵生产管6和套管2之间的环形空间7。
隔热管柱10自井口(未示出)沿环形空间7向下延伸，正好到封离器9的上方，由此将环形空间7在其主长度上分为内环形空间11和外环形空间12。管柱10可用任何方式使其隔热。例如，管柱10可包括两个同心管10A和10B，中间有密闭的环形空间14。环形空间14可以用低压气体和其它适宜的绝缘材料填充。
在井的操作过程中，热流体(例如蒸汽)经内环形空间11向下(见箭头Ⅰ)，且经外环形空间12向上(见箭头Ⅱ)循环。循环管柱10隔热，这使得热流体向下通过内环形空间11时向外环形空间12和周围地层1的传热降至最低。此外，生产管6的顶部温度最高，且温度将随井深下降。生产管6中顶部的压力比井中较深部位要低，这也适用于流体的平衡硫饱和溶解度。由于根据本发明最高温度产生在生产管中硫饱和度比其它部位低的部位，因此对生产管的加热能量效率高，使热损失降至最小。
如果生产的流体由于H2、S的存在含有元素硫，必须使生产管6保持在95°-110℃，才能使温度维持在硫冰点以上。当沉淀的硫元素为固体时，硫沉淀和由此引起的生产管堵塞便是预料中的生产难题。当沉淀的硫元素处于液态时，硫沉淀不会成为生产难题。由于根据本发明安置的隔热循环管柱降低了热量在周围地层和返回的循环流体中的损失因此提供了一种比原有技术更为有效的生产井加热系统。
权利要求
1.一种在由地层生产含硫流体的井中防止硫在生产管中沉淀的方法，包括-沿生产管的主要长度安装与其同轴的隔热循环管柱，由此将生产管和套管之间的环形空间分为管套和注入管间的外环形空间和生产管和注入管间的内环形空间；-在隔热循环管柱的较低部位造成内环形空间和外环形空间的流体连通；-经生产管将地层内含硫流体采至地面，和-同时使热流体径内环形空间向下并经外环形空间向上循环，加热生产管。
2.权利要求1的方法，其中所述的内环形空间和外环形空间之间的流体连通是用在生产管底部附近安置封堵该环形空间的封隔器，并成所述绝热循环管柱的下端在所述环形空间中处在封隔器上方某距离处来实现的。
3.权利要求1的方法，其中的热流体是蒸汽。
4.权利要求2的方法，其中注入蒸汽的温度高于93℃(200°F)。
5.一种在由地层生产含硫流体的井中防止硫在生产管中沉淀的系统，包括-沿生产管的主要长度安装与其同轴的隔热循环管柱，从而将生产管和套管之间的环形空间分为管套和注入管间的外环形空间和生产管和注入管间的内环形空间，-在隔热循环管柱较低部位造成内环形空间和外环形空间的流体连通，-将热流体经内环形空间向下泵入井中并经外环形空间上返。
6.权利要求5的系统，其中所述内环形空间和外环形空间之间的流体连通是由生产管底部附近设置的封隔器和隔热循环管柱的下端之间的间隙提供的。
全文摘要
使热流体沿与生产管同轴的隔热循环管柱向下，并经所述循环管柱和地层间的环形空间向上循环，由此以高能量效率加热生产管，从而降低了生产高硫化氢含量流体的井中生产管中的硫沉淀。
文档编号E21B36/00GK1042584SQ8810772
公开日1990年5月30日 申请日期1988年11月10日 优先权日1988年11月10日
发明者海尔麦诺·吉特·凡拉尔, 威廉姆J·辛纳曼 申请人:壳牌国际研究有限公司