用于烃井的井下液位的控制的制作方法
【专利说明】用于烃井的井下液位的控制 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2008年8月15日提交的美国临时申请号61/089, 353的权益。 关于联邦政府赞助的研宄或开发的声明
[0003] 不适用 联合研宄协议的各方的姓名
[0004] 不适用 本申请是申请号为CN200980136379. 6,申请日为2009年8月14日，发明名称为用于烃 井的井下液位的控制的申请的分案申请。 发明背景 (1) 发明领域
[0005] 本发明总体上涉及一种用于从井中提取液体的装置及方法。 (2) 相关技术的说明
[0006] 当设法从井中开采天然气时，时常地从所希望的地层中与天然气同时开采的还有 多种液体。如果允许该液体在井眼内逐渐积聚，则这种液体的开采会对这种气体的开采造 成不利的影响。然而，在油井的情况下，这种液体是想要移出用于销售的所希望的组分。从 井中开采液体的一个实例是当开采甲烷时在煤床层甲烷井内开采了水。
[0007] 所开采的这种液体典型地是通过泵来移出的。该泵可以是一种能潜水的、抽油杆 式的、正向位移的、或者任何其他类型的井下泵。经常在煤床层甲烷井的寿命之初，水的开 采量是恒定的，但随着井的老化，液体的开采量是减少的或者是间断的，因此限制了泵必须 运行的时间的量。如果该泵将所有的水从该井眼内移出并且该泵继续运行，则它不利地影 响或者更快速地减少泵的使用寿命。该泵无液体的运行会引起该泵烧坏或者过早损坏。通 过干的或减少的流量运行除了减少泵的寿命或者将该泵损坏之外，还允许气体逃逸到该液 体开采管道中并且进入水箱/水池或者水/液体管线之中。这最终导致该气体被释放到大 气中。
[0008] 解决该问题的一个方法应该是人（井的看护者）编程一种用于控制该泵的开/关 周期的定时装置。这个开和关周期简单地是一个人基于压力、流量、井龄、等等来猜测该泵 应该多长时间泵送一次或者不泵送。这在很大程度上是不准确的并且要求人们在每个单独 的井点不断地来监测和修改这些周期。
[0009] 解决该问题的另一个方法是使用来自表面设备的物理数据来控制该泵何时打开/ 关闭。然而，这可能是非常难以实现的或者不可能实现的。这些控制器查看除了别的之外 以下类型的数据： (1) 该井眼上压力是多少； (2) 该井的深度； (3) 被抽出的液体的重量； (4) 一个该泵送单元上的负载传感器； (5) 该泵送单元所消耗的功率；和/或 (6)该井的开米量。 所有这些控制器都位于该表面上并且时常地是不可靠的。 发明的简要概述
[0010] 本发明提供了一种装置，该装置通过监测井下的液位来控制烃生产井的井下液 位，该装置具有一个井下液位测量器以及一个连接到该液位测量器上的信号装置，该信号 装置基于如由该井下液位测量器所测量的井下液位来引起一个泵调整其当前液体输出。监 测该井内的井下液位是可以物理地完成的。
[0011] 这个液位测量器可以具有一种支撑结构以及一个连接到该支撑结构上的浮子，从 而该浮子能够垂直地在该支撑结构上下移动并且其位置是由该井下液位来确定的。
[0012] 该信号装置可以具有一个连接到该浮子上的顶部目标件；一个连接到该浮子上的 底部目标件；一个连接到一个上部支撑结构上的上部感应装置，从而当该井下液位引起该 浮子垂直地上升时，该顶部目标件接合该上部感应装置，由此使从该井中移出的液体的量 开始增加；以及一个连接到一个下部支撑结构上的下部感应装置，从而使得当该井下液位 引起该浮子垂直地下降时，该下部目标件接合该下部感应装置，由此使从该井中移出的液 体的量开始减少。
[0013] 这种支撑结构可以是一个引导件，该引导件允许该浮子在该引导件之内与该液位 表面一起移动。
[0014] 本发明还提供了一种从井中开采天然气的方法，该方法包括：提供一个开采天然 气以及一种液体的井；提供一种用于从该井中移出该液体的泵；监测该井内的井下液位； 基于该井内的井下液位的物理监测对该泵进行调整以改变从该井中液体的输出并且由此 对井下的液位进行控制；并且从该井中开采天然气。监测该井内的井下液位是可以物理地 完成的。
[0015] 这种监测可以通过一个液位测量器来实现并且调整该泵可以通过一个连接到该 液位测量器上的信号装置来完成。这个信号装置可以具有：一个连接到该浮子上的顶部目 标件；一个连接到该浮子上的底部目标件；一个连接到一个上部支撑结构上的上部感应装 置，从而当该井下液位引起该浮子垂直地上升时，该顶部目标件接合该上部感应装置由此 使从该井中移出的液体的量开始增加；以及一个连接到一个下部支撑结构上的下部感应装 置，从而使得当该井下液位引起该浮子垂直地下降时，该下部目标件接合该下部感应装置 由此使从该井中移出的液体的量开始减少。这个液位测量器可以具有一种支撑结构以及一 个连接到该支撑结构上的浮子，从而该浮子能够垂直地在该支撑结构上下移动并且其位置 是由井下液位来确定的。
[0016] 本发明还提供了一种用于从井中移出油的方法，该方法包括：提供一个开采油的 井；提供一个用于从该井中移出油的泵；监测该井内的井下油位；基于该井内的井下油位 的物理监测对该泵进行调整以改变从该井中油的输出并且由此来对井下油位进行控制；并 且从该井中开采该油。监测该井内的井下油位是可以物理地完成的。
[0017] 这种监测可以通过一个液位测量器来实现并且调整该泵可以通过一个连接到该 液位测量器上的信号装置来完成。该信号装置可以具有：一个连接到该浮子上的顶部目 标件；一个连接到该浮子上的底部目标件；一个连接到一个上部支撑结构上的上部感应装 置，从而当该井下油位引起该浮子垂直地上升时，该顶部目标件接合该上部感应装置由此 使从该井中移出的油的量开始增加；以及一个连接到一个下部支撑结构上的下部感应装 置，从而使得当该井下油位引起该浮子垂直地下降时，该下部目标件接合该下部感应装置 由此使从该井中移出的油的量开始减少。该液位测量器可以具有一种支撑结构以及一个连 接到该支撑结构上的浮子，从而该浮子能够垂直地在该支撑结构上下移动并且其位置是通 过该井下油位确定的。
[0018] 本发明还提供了一种控制烃开采井的井下液位的装置，该装置具有一个井下传感 器，该井下传感器确定一个烃生产井内的一个泵上的压力；一个确定该井眼内气体的表面 压力传感器；以及一个连接到该井下压力传感器、该表面压力传感器、以及该泵上的控制 器，其中该控制器通过使用用于确定该井下液位的该井下压力读数以及该表面压力读数并 且通过调整该泵来计算和控制该井下液位从而使该井下液位保持在一个预定水平上。
[0019] 本发明还提供了一种装置，该装置具有一个用来计算该井下液位的算法，该算法 可以是：（y-x)/(sw) = z，其中：x =表面压力，y =井下压力，z =液位，并且SW =比重。 这几个附图的视图的简要说明
[0020] 图1示出了井下液位控制的一个透视图；
[0021] 图2示出了该支撑结构的上部部分的一个透视图；
[0022] 图3示出了该井下液位控制的一个侧视图；
[0023] 图4示出该井下液位控制的一个顶视图；
[0024] 图5示出了该井下液位控制的区段的一个顶视图；并且
[0025] 图6示出了具有一个上位控制以及一个下位控制的一个典型的井配置的一个侧 视图；
[0026] 图7是当该装置使用一个井下压力传感器以及一个表面压力传感器时该装置的 一个框图；
[0027] 图8是一个烃形成的一个剖面图。 本发明的详细说明 定义
[0028]"井下液位测量器在一个井内可以测量或指示该井内部的液位的任何装置。它 可以是一种仪器，该仪器物理地测量该井内液体的垂直深度。它还可以是一种井下压力感 应装置，将它用于计算以确定液位。该井下压力感应装置可以与一个表面压力传感器结合 使用。
[0029]"物理地使用一个物体，该物体存在于该井眼内，该物体相对于该液位移动或者 同该液位一道移动。
[0030]"监测该井内井下液体的量物理地测量该井内液体的量或者该液体在该井内所 处的液位。它可以只是该井内液体的垂直深度测量值。当该井的这些条件改变时它可以随 着时间的推移来完成。
[0031]"目标件可以是启动一个控制器的任何事物。多个实例包括：一种非接触接近