CN112437828A - 去除干气井中的井下水 - Google Patents
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Abstract
一种工具，具有：井下输送装置(118)、第一封隔器(128b)、第二封隔器(128a)、泵(122)、以及第一传感器和第二传感器(124a、124b)。所述泵限定多个入口以及出口，其中，所述多个入口与所述井下输送装置中的多个第一孔(126a)对准，并且所述出口定向为在纵向方向上与所述多个第一孔和多个第二孔(126b)相对。所述第二传感器在纵向上比所述第一传感器离所述多个第一孔更远，并且配置为当检测到水位时启动所述泵。所述第一传感器被配置为，当检测到水位时停用所述泵。
Description
优先权要求
本申请要求于2018年7月2日递交的美国专利申请No.16/025,611的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
带有石油和气体的废水生产对于石油和天然气产业是一种挑战。在石油和天然气生产期间，石油和天然气有时也包括水。通过井产生的水可能源于含油气区域、源于靠近含油气区域的含水层、或源于注入到井下的水。有时也将各种化学制剂与注入水混合，以提高储层驱扫效率。当在地表生产时，这种水与石油或气体中的至少一种的混合物可能产生来自环境角度的担心。
在以前的解决方案中，油气和水在地表进行生产和分离。在钻探进成熟储层的井中，含水率可能变得非常高，降低了井的经济可行性，有时导致井的报废。其他已有的解决方案包括通过机械装置、化学制剂、有控制的生产或这些方法的某种组合来阻挡水侵害。然而，这些解决方案通常不利地影响井的石油生产能力。
发明内容
一种工具，具有：井下输送装置、第一封隔器、第二封隔器、泵、以及第一传感器和第二传感器。所述泵限定多个入口以及出口，其中，所述多个入口与所述井下输送装置中的多个第一孔(126a)对准，并且所述出口定向为在纵向方向上与所述多个第一孔和多个第二孔(126b)相对。所述第二传感器在纵向上比所述第一传感器离所述多个第一孔更远，并且配置为当检测到水位时启动所述泵。所述第一传感器被配置为，当检测到水位时停用所述泵。
在附图和以下描述中阐述了本发明的一个或多个实施方式的细节。本发明的其他特征、目标和优点将通过说明书和附图以及权利要求而显而易见。
附图说明
图1是包括地层水去除工具的示例实施方式的井眼系统的示意图。
图2是示出根据本公开的一些实施方式的用于去除干气井中的井下水的示例方法的流程图。
在各个附图中，类似的附图标记表示类似的元件。
具体实施方式
本公开描述了地层水去除工具，其可操作地去除由一个井眼产生的地层水，并且将地层水注入到相交的井眼中。例如，所述工具可以将来自水平井眼的地层水注入到水平井眼的位置下方的主井眼中。所述工具在一些方面包括：管状管道，彼此固定并且设置在井眼中，带有井眼密封件(例如，封隔器)。来自地下区域的水收集在环部中，该环部在管状管道和管壳之间以及井眼密封件之间形成。当水位到达预定水平线时，泵通过管状管道中的孔，将水从环部泵送到井眼中。在这样操作时，所述工具可以消除、最小化或以其他方式减少与气体一起在井眼的地表处产生的地层水的量。例如，所述工具可以在干气井中使用，并且使用主井眼来收集由干气储层中的水平井眼产生的地层水。在一些实例中，储层压力高于露点压力，其可以消除或以其他方式减少在地表处产生的冷凝物。
图1是包括地层水去除工具102的示例实施方式的井眼系统100的示意图。图1总体上示出了根据本公开的井眼系统100的一部分，其中，地层水去除工具102可以从包括气体区域108和水区域110的地层106接收地层水和气体104，并且去除地层水112，以在地表处生产气体114。在一些方面，主井眼108接收地层水112，并且地层水112进入水区域110。
在一些方面，地层水去除工具102，可以将水流引导到井眼116中形成的环部中。一个或多个泵可以将水从环部泵送到井眼的在地层水去除工具102下方的部分中。气体114可以通过分离管流到地表。在一些实例中，地层水去除工具102可以独立于在地表处的泵在地表处生产气体114，所述在地表处的泵通常是水分离所需要的。
如图1所示，井眼系统100的实施方式包括：井下输送装置118，其可操作地将地层水去除工具102传送(例如，送入或拖出或送入和拖出两者)到井眼116中。尽管未示出，部署在地表上的钻探组件可以在将地层水去除工具102送入井眼116之中、到达地层106中的特定位置之前，形成井眼116。井眼116包括：地层水去除工具102，其从地表102延伸并且穿过地球中的包括地层106的一个或多个地质构造。地层106包括气体区域108和水区域110并且位于地表下方。如将在下面更详细地说明的，一个或多个井眼管壳，例如，中间管壳120，可以安装在井眼116的至少一部分中。
在一些实施方式中，井眼系统100可以部署在水体上而不是在地表上。例如，在一些实施方式中，地表可以是海洋、海湾、大海或在其下方可以发现含油气地层的任何其他水体。简而言之，对地表的引用包括陆地表面和水表面两者，并且设想从任一位置或这两个位置形成和开发一个或多个井眼系统100。
在一些方面，井下输送装置118可以是由多个油管接箍组成的管状生产套管。例如，管状生产套管(也被称为生产管壳)通常包括钢管的部分，它们呈线状从而可以联锁在一起。在备选方面中，井下输送装置118可以是挠性油管。此外，在一些情况下，钢缆或钢丝输送装置(未示出)可以是可连通地耦接到地层水去除工具102。
在井眼系统100的一些实施方式中，井眼116可以覆盖有一个或多个管壳(例如，管壳120)。在一些实施方式中，井眼116可以偏离竖直线(例如，倾斜井眼)。另外，在一些实施方式中，井眼116可以是阶梯式井眼，使得竖直向下钻探的部分随后弯曲到基本上水平的井眼部分。根据例如地表102的类型、一个或多个目标地下地层的深度，一个或多个生产地下地层的深度或其他标准，可以添加附加的基本上竖直和水平的井眼部分。例如，与主井眼116相交的水平井可以生产水和气体104。
在所示出的实施方式中，地层水去除工具102包括：油管118、潜油电泵(ESP)122、下传感器124a、上传感器124b、下密封件128a和上密封件128b。油管118包括：下开口126a，在竖直方向上低于上开口126b。在一些实施方式中，下开口126a、上开口126b或二者可以是孔、槽、其他适当的形状或其组合，而没有背离本公开的范围。此外，下开口126a、上开口126b或二者可以随机地布置、采用一定的图案布置或随机地采用一定的图案布置。在一些实施方式中，ESP 122包括一个或多个入口，并且下开口126a可以与ESP 122的一个或多个入口对准。上开口126b形成气体114流到油管118中并且随后流到地表的通路。ESP 122可以间歇地或连续地将地层水112注入到主井眼116中。对于间歇速率，所注入的水的体积可以基于：最大可能的限位大小、最小可能的生产油管大小、两个传感器之间的最大可能的间隔、以及其他适当的参数。
下密封件128a和上密封件128b被配置为形成油管118和管壳120之间的密封。在一些实施方式中，下密封件128a和上密封件128b是封隔器，例如，膨胀式封隔器或机械封隔器。在一些实施方式中，下封隔器128a和上封隔器128b可以分离50英尺(ft)、100ft、150ft或更远。当被密封时，下密封件128a、上密封件128b、油管118和管壳120在一些实施方式中可以形成用作地层水112的容器的环部。
下传感器124a和上传感器124b检测水位，并且打开和关闭ESP 122。下传感器124a被设置在下开口126a上方，以在水位低于下开口之前关闭ESP 122。这种偏距帮助防止气体泄露进泵入口或开口126a。上传感器124b位于到气体区域108的开口下方，以在水位上升到开口的边缘上方之前打开ESP 122。在一些实施方式中，下传感器124a和上传感器124b检测当漂浮在地层水112的表面上的物体接触下传感器124a或上传感器124b时的水位。例如，当上传感器124b检测到与漂浮物体接触时，上传感器124b发信号通知ESP 122打开。当下传感器124a检测到与漂浮物体接触时，下传感器124a发信号通知ESP 122关闭。在这样操作时，地层水去除工具102可以防止或以其他方式减少地表处的地层水112的生产，并且气体114传递到主井眼116。
图2是示出根据本公开的一些实施方式的用于去除地层水的示例方法200的流程图。为了表述清楚，以下描述总体上在本说明书的其他附图的上下文中描述方法200。然而，应理解，方法200可以例如在适当时由任意系统、环境、软件和硬件，或系统、环境、软件和硬件的组合来执行。在一些实施方式中，方法200的各个步骤可以并行、组合、循环或以任意顺序运行。
在步骤202处，确定到水平井眼的开口的位置。如之前所提及的，水平井眼可以偏离主井眼钻探，并且在这种情况下，距地表的开口距离是已知的。其他适当的技术可以用于确定开口位置而没有背离本公开的范围。
在步骤204处，利用开口上方的上封隔器和开口下方的下封隔器设置地层水去除工具。在图1中，下封隔器128a位于开口下方，并且上封隔器128b位于开口上方。
在步骤206和步骤208处，当上传感器位于开口的下唇处或下方时，上封隔器和下封隔器分别膨胀。使开口上方的上封隔器128b和开口下方的下封隔器128a膨胀形成环部，可以在所述环部收集地层水并且将其泵送到主井眼116的下部中。此外，上传感器124a的位置在底部的下唇处或下方可以防止或减少地层水112通过开口返回和干扰气体生产。
如果在决定步骤210处在上传感器处检测到水位，则在步骤212处，水泵打开。如果没有，则方法200返回到决定步骤210。对于图1，如果上传感器124b确定水位已经到达该高度，则上传感器124b发信号通知ESP 122打开。因此，地层水112被泵送到主井眼116的下部，并且可以返回到水区域110。在这样操作时，水位可以保持在开口的下唇下方。
如果在决定步骤214处在下传感器处检测到水位，则在步骤216处，水泵打开。如果没有，则方法200返回到决定步骤214。对于图1，如果下传感器124a确定水位已经到达该高度，则下传感器124b发信号通知ESP 122关闭。因此，阻止地层水112被泵送到主井眼116的下部，并且再次开始将地层水112收集到环部中。在这样操作时，水位可以保持在下开口126a上方。
已经描述了本发明的多个实施方式。然而，应理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改。因此，其他实施方式在所附权利要求的范围内。
Claims (18)
1.一种工具，包括：
井下输送装置，限定多个第一孔和在纵向上与所述多个第一孔分离的多个第二孔；
第一封隔器，固定到所述井下输送装置的外表面，并且在纵向上离所述多个第一孔比所述多个第二孔更远；
第二封隔器，固定到所述井下输送装置的所述外表面，并且在纵向上离所述多个第二孔比所述多个第一孔更远；
泵，限定多个入口以及出口，其中，所述多个入口与所述多个第一孔对准，并且所述出口定向为在纵向方向上与所述多个第一孔和所述多个第二孔相对；以及
第一传感器和第二传感器，固定到所述外表面，并且位于所述多个第一孔和所述多个第二孔之间，所述第二传感器在纵向上离所述多个第一孔比所述第一传感器更远，并且所述第二传感器配置为当检测到水位时启动所述泵，以及所述第一传感器配置为当检测到水位时停用所述泵。
2.根据权利要求1所述的工具，其中，所述井下输送装置是生产套管。
3.根据权利要求1所述的工具，其中，所述第一封隔器和所述第二封隔器是膨胀式封隔器。
4.根据权利要求1所述的工具，其中，当与井下管壳啮合时，所述井下输送装置、所述第一封隔器、所述第二封隔器形成环部。
5.根据权利要求1所述的工具，还包括：
有孔壳体，限定内体积；以及
可漂浮的物体，其中，所述可漂浮的物体、所述第一传感器和所述第二传感器位于所述内体积之中，并且所述第一传感器和所述第二传感器检测与所述可漂浮的物体的接触。
6.根据权利要求1所述的工具，其中，所述泵包括潜油电泵。
7.一种方法，包括：
在井眼中设置井下输送装置，所述井下输送装置限定多个第一孔和在纵向上与所述多个第一孔分离的多个第二孔，其中，所述井眼与水平井眼相交；
在所述水平井眼的开口的下方啮合第一封隔器，所述第一封隔器固定到所述井下输送装置的外表面，并且在纵向上离所述多个第一孔比所述多个第二孔更远；
在所述水平井眼的所述开口的上方啮合第二封隔器，所述第二封隔器固定到所述井下输送装置的所述外表面，并且在纵向上离所述多个第二孔比所述多个第一孔更远；
响应于第二传感器检测到水位，启动限定多个入口以及出口的泵，其中，所述多个入口与所述多个第一孔对准，并且所述出口定向为在纵向方向上与所述多个第一孔和所述多个第二孔相对；以及
响应于第一传感器检测到水位，停用所述泵，其中，所述第一传感器和所述第二传感器固定到所述外表面，并且位于所述多个第一孔和所述多个第二孔之间，所述第二传感器在纵向上离所述多个第一孔比所述第一传感器更远。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述井下输送装置是生产套管。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一封隔器和所述第二封隔器是膨胀式封隔器。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，当与井下管壳啮合时，所述井下输送装置、所述第一封隔器、所述第二封隔器形成环部。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一传感器和所述第二传感器位于多孔壳体的内体积之中，并且所述第一传感器和所述第二传感器检测与所述内体积中的可漂浮的物体的接触。
12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述泵包括潜油电泵。
13.一种装置，包括：
一个或多个处理器；以及
非暂时性计算机可读存储介质，耦合到所述一个或多个处理器并存储用于由所述一个或多个处理器执行的编程指令，所述编程指令指示所述一个或多个处理器：
在井眼中设置井下输送装置，所述井下输送装置限定多个第一孔和在纵向上与所述多个第一孔分离的多个第二孔，其中，所述井眼与水平井眼相交；
在所述水平井眼的开口的下方啮合第一封隔器，所述第一封隔器固定到所述井下输送装置的外表面，并且在纵向上离所述多个第一孔比所述多个第二孔更远；
在所述水平井眼的所述开口的上方啮合第二封隔器，所述第二封隔器固定到所述井下输送装置的所述外表面，并且在纵向上离所述多个第二孔比所述多个第一孔更远；
响应于第二传感器检测到水位，启动限定多个入口以及出口的泵，其中，所述多个入口与所述多个第一孔对准，并且所述出口定向为在纵向方向上与所述多个第一孔和所述多个第二孔相对；以及
响应于第一传感器检测到水位，停用所述泵，其中，所述第一传感器和所述第二传感器固定到所述外表面，并且位于所述多个第一孔和所述多个第二孔之间，所述第二传感器在纵向上离所述多个第一孔比所述第一传感器更远。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述井下输送装置是生产套管。
15.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一封隔器和所述第二封隔器是膨胀式封隔器。
16.根据权利要求13所述的装置，其中，当与井下管壳啮合时，所述井下输送装置、所述第一封隔器、所述第二封隔器形成环部。
17.根据权利要求13所述的装置，其中，所述第一传感器和所述第二传感器位于多孔壳体的内体积之中，并且所述第一传感器和所述第二传感器检测与所述内体积中的可漂浮的物体的接触。
18.根据权利要求13所述的装置，其中，所述泵包括潜油电泵。
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