JP2019535938A - 油井キックオフシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

流体除去システムを用いて地下油井から流体を除去するためのシステムおよび方法は、長尺部材を、地下油井のチューブ体内に、下部位置まで降下させることを含み、長尺のチューブ体は、端部に配置されたプランジャまたはバルブ本体を有し、バルブ本体が地下油井に移動すると、流体が、プランジャを越えるか、または、バルブ開口部を通過する。流体がプランジャを通過、またはバルブ開口部を通ることができないように、プランジャまたはバルブ本体が、地下油井から出る方向へ移動され、流体を、地下油井から移動させる。

Description

本開示は、一般に、油井キックオフ操業に関し、特に、油井キックオフ操業中に地下の炭化水素油井から重質流体を除去することに関する。

炭化水素開発油井の掘削および仕上げは、通常、油井制御の目的で、泥のような重質流体とのオーババランスによって行われる。重質流体の密度は、流体カラムによる静水圧が地層圧力よりも高くなるように、バライト、硫酸バリウムのような増量剤を使用して調整される。油井が抑圧される、または、枯渇すると、表面に炭化水素は産生されず、安全な操業が保証される。仕上げまたは改修の後、一部の油井では、貯留層の圧力が低いために、最初は何らかの形態の人工的な引き上げがないと生産を開始できない。したがって、油井が抑圧される、または、枯渇すると、油井キックオフと呼ばれる操業でこれらの流体を抜き取らないと生産を開始できない。

他の状況では、油井は、高い含水率または濃厚な凝縮物を生成する可能性があり、意図的であろうとなかろうと、一時休業が起こると、液体が坑井に蓄積し沈降する可能性がある。この一時休業は、施設のメンテナンスなどの理由で発生する可能性がある。水と凝縮物が坑井内に沈殿し、静水頭が高くなり、油井の再操業を自然に防ぐ。この液体の充填は、キックオフ操業なしでの油井再操業を阻止し得る。

いくつかの現在のシステムでは、油井キックオフまたは操業開始は、窒素キックオフとして知られているように、コイルチューブ体を使用して窒素注入を用いて行われる。油井を活性化するための１つの一般的な実施は、業界でＮ２キックオフとして知られているように、コイルチューブ体を使用してＮ２注入を用いることである。コイルチューブ体は、すべての制御バルブを開いた状態で、クリスマスツリーの頂部から油井生産チューブ体内に挿入される。安全な操業を保証するために、コイルチューブ体の吹き出し防止装置として知られている油井制御機器が操業に使用される。Ｎ２は、現場で発生させることも、液体としてタンクに入れて坑井現場に持ち込み、加熱して気体にすることもできる。窒素は、油井に注入されると、チューブ体内に気泡を形成する。これらの気泡は、チューブ体内の重質流体を引き上げるのに役立つ。この揚力作用は、坑井内の静水圧のカラム重量を低減させる。坑井内の圧力が貯留層の圧力を下回ると、油井は流れ始める。

本明細書に開示された実施形態は、現在のシステムおよび方法と比較して、効率的にかつ低い運用コストで油井生産を開始するためのシステムおよび方法を提供する。本開示の特定のシステムおよび方法は、コイルチューブ体の必要性を排除する。

本開示の一実施形態では、地下油井から流体を除去するための方法は、長尺部材を、地下油井のチューブ体内に、下部位置までチューブ体の移動長さ降下させることを含み、長尺部材は、長尺部材の端部に配置されたプランジャを有し、プランジャが地下油井の中に向かう方向に移動すると、流体はプランジャの外面と、チューブ体の内径面との間の間隙を通過する。プランジャは、プランジャの外面がチューブ体の内径面と密封係合した状態で地下油井から出る方向に移動し、流体を地下油井から引き上げる。

代替実施形態では、長尺部材は、ロッド、コイル状チューブ体、ワイヤライン、およびスリックラインであり得る。プランジャはバルブ本体とすることができ、バルブ本体が地下油井の中に向かう方向に移動すると、流体は一方向バルブのバルブ開口部を通過してバルブ本体に入ることができる。地下から出る方向にバルブ本体を移動させることは、流体がバルブ開口部を通過できないように一方向バルブを閉鎖位置に移動させることを含み得る。

本開示の一実施形態では、地下油井から流体を除去するための方法は、長尺部材を、地下油井のチューブ体内に、下部位置までチューブ体の移動長さ降下させることを含み、長尺部材は、長尺部材の端部に配置されたバルブ本体を有し、バルブ本体が地下油井の中に向かう方向に移動すると、流体は一方向バルブのバルブ開口部を通過して、バルブ本体に入る。一方向バルブが閉鎖位置に移動して、流体がバルブ開口部を通過できないように、バルブ本体が地下油井から出る方向に移動され、流体を地下油井から出る方向に移動させる。チューブ体は、長尺部材の動きを制限する、移動長さに沿ったチューブ体内径制限デバイスを含まないので、長尺部材は、チューブ体の上端に近接する上部位置と下部位置との間で自由に移動する。

代替実施形態では、長尺部材を地下油井のチューブ体内に降下させることは、長尺部材をリールから広げることを含むことができ、バルブ本体を地下油井から出る方向に移動させることは、長尺部材をリール上に再び巻くことを含むことができる。長尺部材は、コイル状チューブ体、ロッド、ワイヤライン、またはスリックラインであり得る。

他の代替実施形態では、長尺部材が地下油井から移動すると、バルブ本体がチューブ体の内径面と密封係合することができる。長尺部材が地下油井に移動すると、および長尺部材が地下油井から移動すると、バルブ本体は交互にチューブ体の内径面と密封係合することができる。バルブ本体は、長尺部材の端部に固定され得る。ロッドは、長尺部材内に延在し、バルブ本体を地下油井から出る方向に移動させることは、ロッドを地下油井から出る方向に移動させることを含み得る。

本開示の代替実施形態では、地下油井から流体を除去するための方法は、長尺部材を、地下油井のチューブ体内に、下部位置までチューブ体の移動長さ降下させることを含み、長尺部材は、長尺部材の端部に配置され、固定された、バルブ本体を有し、長尺部材が地下油井の中に向かう方向に移動すると、流体は、一方向バルブのバルブ開口部を通過してバルブ本体内に入る。一方向バルブが閉鎖位置に移動し、流体がバルブ開口部を通過できないように、長尺部材が、地下油井から出る方向に移動され、流体を地下油井から出る方向に移動させ、長尺部材は、全移動長さを地下油井から出る方向に移動される。

代替実施形態では、長尺部材を地下油井から出る方向に移動させたとき、バルブ本体の外径がチューブ体の内径と密封係合することができる。バルブ本体の外径は、長尺部材を地下油井のチューブ体内に降下させたとき、および、長尺部材を地下油井から出る方向に移動させたとき、チューブ体の内径と交互に密封係合することができる。バルブ本体は、長尺部材の外径とチューブ体の内径との間の環と流体連通することができ、それにより、長尺部材を地下油井から出る方向に移動させると、環内の流体を、地下油井から出る方向に移動させることができる。長尺部材はコイル状チューブ体とすることができ、長尺部材を地下油井から出る方向に移動させると、コイル状チューブ体内の流体を、地下油井から出る方向に移動させることができる。チューブ体の移動長さよりも軸方向下方のチューブ体内に定置バルブを配置することができ、定置バルブは、長尺部材を地下油井のチューブ体内に降下させるときに、流体がチューブ体の下端から出ることを防ぐことができる。

本開示のさらに別の代替実施形態では、地下油井から流体を除去するための方法は、チューブ体の移動長さよりも軸方向下方でチューブ体内に定置バルブを設定することを含む。中空の長尺部材が、地下油井のチューブ体内に、下部位置までチューブ体の移動長さ降下され、長尺部材を地下油井のチューブ体内に降下させるときに、定置バルブは、流体がチューブ体の下端から出ることを防ぎ、中空の長尺部材をチューブ体内に降下させている間、バルブ本体の外径が、チューブ体の内径と密封係合し、流体を、地下油井から出る方向に、長尺部材を通って移動させる。長尺部材は、地下油井から出る方向に移動され、長尺部材を、地下油井から出る方向に移動させている間、バルブ本体の外径がチューブ体の内径と密封係合する。長尺部材は、全移動長さを地下油井から出る方向に移動される。

代替実施形態では、長尺部材の循環バルブは、中空の長尺部材をチューブ体内に降下させている間、閉鎖位置にあることができ、循環バルブは、長尺部材を地下油井から出る方向に移動させている間、開放位置であることができる。長尺部材が地下油井の中に向かう方向に移動すると、流体は一方向バルブのバルブ開口部を通過してバルブ本体に入ることができ、一方向バルブは閉鎖位置に移動することができ、長尺部材を地下油井から出る方向に移動させている間、流体はバルブ開口部を通過することができない。

本開示のさらに別の代替実施形態では、地下油井から流体を除去するための方法は、中空の長尺部材を、地下油井のチューブ体内に、下部位置までチューブ体の移動長さ降下させることを含み、長尺部材は、長尺部材の端部にバレルを有し、ロッドが、長尺部材内に延在し、ロッドは、ロッドの端部およびバレル内に位置するバルブ本体を有する。ロッドは、地下油井から出る方向と地下油井の中に向かう方向との間で往復運動し、これによって、ロッドを地下油井から出る方向に移動させると、下部一方向バルブが閉じ、上部一方向バルブが開き、バルブ本体内の流体が、バルブ本体の外および長尺部材に移動し、ロッドを地下油井の中に向かう方向に移動させると、下部一方向バルブが開き、上部一方向バルブが閉じ、地下油井内の流体が、バルブ本体に移動する。チューブ体は、移動長さに沿ったチューブ体内径制限デバイスを含まないので、長尺部材は、チューブ体の上端に近接する上部位置と下部位置との間で自由に移動する。

代替実施形態では、長尺部材をコイル状チューブ体とすることができ、コイルチューブ体リールの端部に位置する表面における液圧リニアポンプが、地下油井から出る方向と地下油井の中に向かう方向との間でロッドを往復運動させることができる。ロッドは、個々のロッド、連続的なコイル状ロッド、またはワイヤからなる群から選択され得る。ロッドが長尺部材の内径面に係合するのを防ぐために、ロッドを長尺部材内に集中させることができる。

本出願の他の実施形態では、地下油井のための流体除去システムは、地下油井のチューブ体内に、下部位置までチューブ体の移動長さ、延在するように寸法決めされた長尺部材を含む。バルブ本体は、長尺部材の端部に配置されている。一方向バルブは、バルブ本体が地下油井に移動すると流体がバルブ開口部を通過してバルブ本体内に入ることができる開放位置と、バルブ本体が地下油井から移動すると流体がバルブ開口部を通過することができない閉鎖位置との間で移動可能である。チューブ体は、移動長さに沿ったチューブ体内径制限デバイスを含まないので、長尺部材は、チューブ体の上端に近接する上部位置と下部位置との間で自由に移動可能である。

代替実施形態では、長尺部材の一部は、流体除去操業中、リールの周りにコイル状のままであり得る。長尺部材は、コイル状チューブ体またはロッドであり得る。長尺部材が地下油井の外へ移動すると、バルブ本体はチューブ体の内径面と密封係合することができる。長尺部材が地下油井に移動すると、および長尺部材が地下油井から移動すると、バルブ本体はチューブ体の内径面と密封係合することができる。バルブ本体は、長尺部材の端部に固定され得る。ロッドは長尺部材内に延在することができ、バルブ本体はロッドの端部に固定され得る。

本開示の実施形態の上記の特徴、態様、および利点、ならびに明らかになるであろうその他が達成され、詳細に理解できるように、上記で簡単に要約される開示のより具体的な記載が、本明細書の一部を構成する図面に例示されているその実施形態を参照することによってなされ得る。しかしながら、添付の図面は本開示の好ましい実施形態のみを例示し、したがって本開示の範囲を限定するとみなされるべきではなく、本開示は他の同等に有効な実施形態を認め得ることに留意されたい。

本開示の一実施形態による流体除去システムの断面図である。 地下油井に移動することを図示する、請求項１の流体除去システムのバルブ本体の断面図である。 地下油井から移動することを図示する、請求項１の流体除去システムのバルブ本体の断面図である。 本開示の一実施形態による、地下油井に移動するプランジャとして図示する、流体除去システムのバルブ本体の断面図である。 本開示の一実施形態による、地下油井から移動するプランジャとして図示する、流体除去システムのバルブ本体の断面図である。 本開示の一実施形態による流体除去システムの断面図である。 本開示の一実施形態による流体除去システムの断面図である。 本開示の一実施形態による流体除去システムの断面図である。 本開示の一実施形態による、図６の流体除去システムと関連して使用されるコイル状チューブ体リールの側面図である。 本開示の一実施形態による、図６の流体除去システムと関連して使用される液圧ピストンポンプを有するコイル状チューブ体リールの正面図である。

本開示の実施形態は、本開示の実施形態を例示する添付の図面を参照して、以下により十分に記載される。しかしながら、本開示のシステムおよび方法は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、本明細書に記載の例示された実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろこれらの実施形態は、この開示が徹底的かつ完全であり、かつ開示の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。全体を通して、類似の番号は類似の要素を指し、プライム表記が用いられる場合、代替実施形態または配置における類似の要素を示す。

以下の説明では、本開示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が述べられる。しかしながら、本開示の実施形態がそのような具体的な詳細なしで実施され得ることは当業者には明らかであろう。さらに、大部分は、油井掘削、貯留層試験、油井仕上げなどに関する詳細は、本開示の完全な理解を得るために必要とはみなされず、当業者の熟練内であるとみなされるので省略される。

図１を見ると、地下油井１２のための流体除去システム１０が図示されている。地下油井１２は、地表１４（図７）から、炭化水素貯留層１６に隣接する地下位置まで延在する。地下油井は、炭化水素貯留層１６を通過してそれを越えて第２または第３またはそれ以上の貯留層まで延在することができる。地下油井１２は略垂直な油井として図示されているが、地下油井１２は代わりに、傾斜したまたは水平な部分のような非垂直な部分を有することができる。地下油井１２の側面から炭化水素貯留層１６への穿孔１８は、炭化水素貯留層１６と地下油井１２との間の流体連通を助けることができ、その結果、生産された流体は、矢印「Ｆ」で図示されるように炭化水素貯留層１６から地下油井１２へと流れ得る。

チューブ体２０は地下油井１２内に延在することができる。チューブ体２０は、生産された流体を、炭化水素貯留層１６から坑口１９（図６）のような地表システムに送るために、地表１４から炭化水素貯留層１６付近まで延在する生産チューブ体であり得る。パッカは、チューブ体２０を取り囲み、チューブ体２０の外径と地下油井１２の内径との間に画定された外環２４を密封することができる。

流体除去システム１０は、長尺部材２６を含む。長尺部材２６は、地下油井１２のチューブ体２０内に、下部位置までチューブ体２０の移動長さ２１（図６）延在するように寸法決めされる。図１の例では、下部位置はチューブ体２０の下端に近接しているように図示されている。代替実施形態では、下部位置は、チューブ体２０の頂部とチューブ体２０の下端との間の任意の距離にあり得る。特定の実施形態では、本明細書でさらに十分に説明されるように、長尺部材２６は、コイル状チューブ体のような中空の長尺部材であり得るか、またはロッドもしくはワイヤであり得る。長尺部材２６は、金属材料または複合材料で形成することができる。

バルブ本体２８は、長尺部材２６の端部に配置されている。バルブ本体２８は、チューブ体２０の内径内に嵌合するような大きさの外径を有する略管状形状の部材である。いくつかの実施形態では、本明細書でさらに詳しく説明するように、バルブ本体２８は一方向バルブ３０を有する。一方向バルブ３０は、バルブ本体２８が地下油井１２に移動すると、流体がバルブ開口部３２を通過してバルブ本体２８内に入ることができる開放位置と、バルブ本体２８が地下油井１２から移動すると、流体がバルブ開口部３２を通過できない閉鎖位置との間で移動可能である。

他の代替実施形態では、バルブ本体２８は循環バルブ３４（図５）を有する。循環バルブ３４は、長尺部材２６をチューブ体２０内に下降させている間は閉鎖位置にあり得、循環バルブ３４は、地下油井１２から出る方向に長尺部材２６を移動させている間は開放位置にあり得る。

本開示の各実施形態では、チューブ体２０は、長尺部材２６の外径よりも小さい内径開口部を有するチューブ体２０の移動長さ２１に沿ったチューブ体内径制限デバイスを含まないので、長尺部材２６は、チューブ体２０の上端に近接する上部位置と下部位置との間で自由に移動可能である。たとえば、最初に回収する必要なしに、長尺部材２６がチューブ体２０の移動長さ２１に沿って移動することを防ぐような、チューブ体２０の移動長さ２１に沿ったチューブ体２０内のアンカ、バルブ、または他のセット機器はあり得ない。しかしながら、干渉しないチューブ体２０には若干の制限があり得る。たとえば、ニップル内径、背圧バルブのための坑口形状、または長尺部材２６が上部位置と下部位置との間で自由に移動するようにチューブ体２０内に十分な内径空間を依然として提供する地下安全バルブが存在し得る。流体除去システム１０は、キックオフ中にのみ使用される一時的なシステムであり、チューブ体２０の移動長さ２１に沿って完全に自由に移動可能なシステムを有することは、より効率的な流体除去方法を提供する。

図１の実施形態をより具体的に見ると、バルブ本体２８は、長尺部材２６の端部に固定された略円筒形の部材である。図１の実施形態では、長尺部材２６は、ロッドのような中実部材、またはコイル状チューブ体のような中空部材であり得る。長尺部材２６がロッドであるとき、ロッドは、互いに接続された個々のロッド、連続的なコイル状ロッド、またはワイヤライン、またはスリックラインから構成され得る。

バルブ本体２８は、長尺部材２６の外径とチューブ体２０の内径との間で、バルブ本体２８の内部と内環３８との間の流体連通をもたらす上部開口部３６を有する。

図２ａを見ると、一方向バルブ３０は、ボール４０とシート４２とを有するボール逆止型バルブとして図示されている。代替実施形態では、一方向バルブ３０は、当該技術分野で知られている他のタイプの一方向バルブとすることができる。バルブ本体２８が地下油井１２の中に向かう方向に移動すると、一方向バルブ３０は開放位置にあり、流体は一方向バルブ３０のバルブ開口部３２を通過してバルブ本体２８内に入る。その後、流体は、上部開口部３６を通過して内環３８内に入ることができる。図２ａに図示されるように、バルブ本体２８が地下油井１２の中に向かう方向に移動すると、バルブ本体２８の外径は、チューブ体２０の内径と密封係合することなく収縮位置にあることができる。バルブ本体２８は、その自重によってチューブ体２０の中に向かう方向に移動することができるか、または長尺部材２６によって下方に押され得る。

図１および図２ｂを見ると、バルブ本体２８を地下油井１２から出る方向に移動させると、一方向バルブ３０が閉鎖位置に移動し、流体はバルブ開口部３２を通過することができない。図１および図２ｂに図示されるように、長尺部材２６およびバルブ本体２８が地下油井１２から出る方向に移動すると、バルブ本体２８の外径は膨張位置にあり、チューブ体２０の内径面と密封係合することができる。したがって、バルブ本体２８を地下油井１２から出る方向に移動させると、バルブ本体２８内、および内環３８内でバルブ本体２８の軸方向上方にある流体が、地下油井１２から出る方向に移動し、地表に産生され得る。

バルブ本体２８は、特別に設計されたシールまたは１つ以上の一方向バルブのいずれかを使用して、流体がバルブ本体２８を越えて上方方向にのみ循環することを可能にするプランジャであり得る。バルブ本体２８は、バルブ本体２８が地下油井１２から出る方向に移動すると、バルブ本体２８内に閉じ込められた流体の重量によって膨張位置に移動し得る。あるいは、当該技術分野で知られているアクチュエーションシステムを使用して、バルブ本体２８を膨張位置に移動させることができる。他の代替実施形態では、バルブ本体２８の周囲に配置された別個のシールまたは一方向バルブは、バルブ本体２８の外径と、チューブ体２０の内径面との間に環状シールを形成するために、チューブ体２０の内径面を密封係合することができる。

図３ａ〜図３ｂを見ると、バルブ本体２８は、特別に設計されたシールまたは１つ以上の一方向バルブのいずれかを使用して、流体がプランジャ２９を越えて上方方向にのみ循環することを可能にするピストンまたはプランジャ２９であり得る。図３ａ〜図３ｂの実施形態では、プランジャ２９は一方向バルブを有していない。プランジャ２９は、プランジャ２９の重量によって、または長尺部材２６がロッドまたはコイル状チューブ体であるときに長尺部材２６によって及ぼされる押力との組み合わせのいずれかによって、チューブ体２０の中に向かう方向に移動することができる。プランジャ２９がチューブ体２０の中に向かう方向に移動すると、プランジャ２９の外面とチューブ体２０の内径面との間のギャップによって、流体がプランジャ２９を迂回することが可能になる（図３ａ）。プランジャ２９は、長尺部材２６によって及ぼされる引張力で、チューブ体２０から出る方向に移動する。プランジャ２９がチューブ体２０から出る方向に移動すると、プランジャ２９の外面はチューブ体２０の内径面と密封係合し、流体を地下油井１２から引き上げる（図３ｂ）。

チューブ体２０は、バルブ本体２８の外径よりも小さい内径開口部を有する、チューブ体２０の移動長さ２１に沿った内径制限デバイスを含まないので、バルブ本体２８は、図２ａ〜図２ｂおよび図３ａ〜図３ｂに図示されるように、地下油井１２から流体を引き出すために、移動長さ２１全体を、チューブ体２０の上端の地表１４に近接する上部位置から、下部位置まで延在するストロークにわたって往復運動させることができ、効率的なポンプシステムを提供する。チューブ体２０および油井近くの領域に、激しい掘削、仕上げ、または他の流体がなくなるまで、バルブ本体を移動長さ２１に沿って必要に応じて何度でも往復運動させることができ、地下油井１２が地表にそれを産生させることができる。

図４を見ると、代替実施形態では、バルブ本体２８は、長尺部材２６の端部に固定された略円筒形の部材である。図４の実施形態では、長尺部材２６は、コイル状チューブ体のような中空部材であり得る。バルブ本体２８の内部は、長尺部材２６の孔４４と流体連通している。

図４の実施形態では、バルブ本体２８は、流体がバルブ本体２８の内部にのみ循環し、長尺部材２６に上方向に入ることを可能にする。一方向バルブ３０は、ボール４０とシート４２とを有するボール逆止型バルブとして図示されている。代替実施形態では、一方向バルブ３０は、当該技術分野で知られている逆止バルブまたは他のタイプの一方向バルブとすることができる。バルブ本体２８が地下油井１２の中に向かう方向に移動すると、一方向バルブ３０は開放位置にあり、流体は一方向バルブ３０のバルブ開口部３２を通過してバルブ本体２８内に入る。その後、流体は長尺部材２６の孔４４に入ることができる。

バルブ本体２８を地下油井１２から出る方向に移動させると、一方向バルブ３０は閉鎖位置に移動し、流体はバルブ開口部３２を通過することができない。したがって、バルブ本体２８を地下油井１２から出る方向に移動させると、長尺部材２６およびバルブ本体２８内の流体は、地下油井１２から出る方向に移動し、地表に産生され得る。チューブ体２０は、バルブ本体２８の外径よりも小さい内径開口部を有するチューブ体２０の移動長さ２１に沿った内径制限デバイスを含まないので、バルブ本体２８は、地下油井１２から流体を引き出すために、移動長さ２１全体を、チューブ体２０の上端の地表１４に近接する上部位置から、下部位置まで延在するストロークにわたって往復運動させることができ、効率的なポンプシステムを提供する。チューブ体２０および油井近くの領域に、激しい掘削、仕上げ、または他の流体がなくなるまで、バルブ本体を移動長さ２１に沿って必要に応じて何度でも往復運動させることができ、地下油井１２が地表にそれを産生させることができる。

図５を見ると、代替実施形態では、バルブ本体２８は、長尺部材２６の端部に固定された略円筒形の部材である。図５の実施形態では、長尺部材２６は、コイル状チューブ体のような中空部材であり得る。バルブ本体２８の内部は、長尺部材２６の孔４４と流体連通している。図５の実施形態では、バルブ本体は一方向バルブ３０、循環バルブ３４、または一方向バルブ３０と循環バルブ３４との両方を有することができる。

スワブカップ４６は、長尺部材２６が地下油井１２に移動すると、および長尺部材２６が地下油井１２から移動すると、バルブ本体２８の外径とチューブ体２０の内径面との間に環状シールを形成するようにバルブ本体２８を囲むことができる。定置バルブ４８は、チューブ体２０の移動長さ２１よりも軸方向下方でチューブ体２０内に配置されている。定置バルブ４８は、長尺部材２６を地下油井１２のチューブ体２０内に降下させるときに、流体がチューブ体２０の下端から出ることを防ぐ。したがって、定置バルブ４８は、長尺部材２６を地下油井１２のチューブ体２０内に降下させるときに、流体が炭化水素貯留層１６内に押し込められることを防ぐ。

長尺部材２６がチューブ体２０の中に向かう方向に移動すると、スワブカップ４６がチューブ体２０内の流体を押しのけ、流体を、地表に産生するように、地下油井１２から出る方向に長尺部材２６の上に押し上げる。より軽量の流体をスワブカップ４６の背後のチューブ体２０にポンプで送り込んで、長尺部材２６が地下油井１２の中に向かう方向に移動するのを助けることができる。長尺部材２６がチューブ体２０内でチューブ体２０の移動長さ２１だけ延びると、長尺部材２６は方向を変え、地下油井１２から出る方向に移動することができる。

一方向バルブ３０を有する図５の実施形態では、一方向バルブ３０は、ボール４０およびシート４２を有するボール逆止型バルブとして図示されている。代替実施形態では、一方向バルブ３０は、当該技術分野で知られている他のタイプの一方向バルブとすることができる。バルブ本体２８が地下油井１２の中に向かう方向に移動すると、一方向バルブ３０は開放位置にあり、流体は一方向バルブ３０のバルブ開口部３２を通過してバルブ本体２８内に入る。その後、流体は長尺部材２６の孔４４に入ることができる。バルブ本体２８を地下油井１２から出る方向に移動させると、一方向バルブ３０は閉鎖位置に移動し、流体はバルブ開口部３２を通過することができない。したがって、バルブ本体２８を地下油井１２から出る方向に移動させると、長尺部材２６およびバルブ本体２８内の流体は、地下油井１２から出る方向に移動し、地表に産生され得る。

循環バルブ３４を有する図５の実施形態において。循環バルブ３４は、長尺部材２６をチューブ体２０内に下降させている間は閉鎖位置にあり得、循環バルブ３４は、地下油井１２から出る方向に長尺部材２６を移動させている間は開放位置にあり得る。閉鎖位置では、循環バルブ３４は、長尺部材２６の外径とチューブ体２０の内径との間の内環３８内の流体が、長尺部材２６の孔４４内の流体と連通することを防ぐ。長尺部材２６をチューブ体２０内に降下させる間、スワブカップ４６の下方の流体は孔４４に入り、地表に産生されるであろう。長尺部材２６の上方への移動は、循環バルブ３４を開き、孔４４内の流体が内環３８と連通することを可能にし、長尺部材２６の容易な回収を提供する。

チューブ体２０は、長尺部材２６の外径よりも小さい内径開口部を有する、チューブ体２０の移動長さ２１に沿った内径制限デバイスを含まないので、バルブ本体２８は、地下油井１２から流体を引き出すために、移動長さ２１全体を、チューブ体２０の上端の地表１４に近接する上部位置から下部位置まで延在するストロークにわたって往復運動させることができ、効率的なポンプシステムを提供する。チューブ体２０および油井近くの領域に、重い穴あけ、仕上げ、または他の流体がなくなるまで、バルブ本体を移動長さ２１に沿って必要に応じて何度でも往復運動させることができ、地下油井１２が地表にそれを産生することができる。

図６〜図８を見ると、長尺部材２６は、コイル状チューブ体のような中空部材であり得る。ロッド５０は、長尺部材２６内に延在する。ロッド５０は、個々のロッド、連続的なコイル状ロッド、またはバルブ本体２８を往復運動させるのに十分な剛性および強度を有するワイヤから構成することができる。ロッド５０が長尺部材２６の内径面に係合することを防ぐために、ロッド５０を長尺部材２６内のセントラライザ６２を用いて集中させ、ロッド５０と長尺部材２６との両方の磨耗と裂けを低減する。

バルブ本体２８は、ロッド５０の端部に固定され、長尺部材２６の端部に配置された略円筒形の部材である。バルブ本体２８は、長尺部材２６の孔４４と流体連通する内部を有する。図６の実施形態では、バルブ本体２８はポンププランジャであり、長尺部材２６の端部はポンプバレル５２を画定する。バルブ本体２８はバレル５２内に配置されている。バルブ本体２８の外径はバレル５２の内径と密封係合する。

図６の実施形態では、バルブ本体２８は、２つの一方向バルブ３０、下部一方向バルブ５４、および上部一方向バルブ５６を有する。地下油井１２から出る方向にロッド５０を移動させると、下部一方向バルブ５４が閉じ、上部一方向バルブ５６が開き、バルブ本体２８内の流体がバルブ本体２８の外および長尺部材２６の中に移動する。ロッド５０を地下油井１２の中に向かう方向に移動させると、下部一方向バルブ５４が開き、上部一方向バルブ５６が閉じ、地下油井１２内の流体がバルブ本体２８に移動する。あるいは、地下油井１２から出る方向にロッド５０を移動させることは、地下油井１２から出る方向にバルブ本体２８内の流体を移動させるために、下部一方向バルブ５４および上部一方向バルブ５６の両方を閉じることができ、地下油井１２の中に向かう方向にロッド５０を移動させることは、地下油井１２内の流体がバルブ本体２８に移動するように、下部一方向バルブ５４および上部一方向バルブ５６の両方を開く。このようにして、ロッド５０を長尺部材２６内で往復運動させて、地下油井１２内の流体を地表にポンプ輸送することができる。

図６を見ると、一方向バルブ３０は、ボールおよびシートを有するボール逆止型バルブとして図示されている。代替実施形態では、一方向バルブ３０は、フラッパバルブのような当該技術分野で知られている他のタイプの一方向バルブとすることができる。

チューブ体２０は、長尺部材２６の外径よりも小さい内径開口部を有する、チューブ体２０の移動長さ２１に沿った内径制限デバイスを含まないので、長尺部材２６は、チューブ体２０の上端の地表１４に近接した上部位置から下部位置まで移動長さ２１全体に沿ってチューブ体２０内に下部位置まで降下され、追加の構成要素を設定および回収する必要なしに、再び効率的に除去することができる。

図７〜図８を見ると、コイル状チューブ体として図示されている長尺部材２６が、コイル状チューブ体リール５８の周りに巻かれている。流体除去システム１０は一時的なシステムであるので、長尺部材２６の外側端部は、流体除去システム１０の動作期間中、コイル状チューブ体リール５８の周りにコイル状のままであり得る。ロッド５０は、地表１４に配置されかつコイル状チューブ体リール５８の端部に取り付けられた液圧リニアポンプ６０を用いて、地下油井１２から出る方向と、１２地下の中に向かう方向との間で往復運動することができる。

図１〜図８を参照すると、動作の一例では、流体除去システム１０の実施形態によるキックオフ動作中に地下油井から流体を除去するために、長尺部材２６は、チューブ体２０の移動長さ２１にわたって地下油井１２のチューブ体２０内に、下部位置まで降下させることができる。バルブ本体２８が地下油井１２の中に向かう方向に移動すると、流体がバルブ開口部３２を通過してバルブ本体２８内に入ることができる。その後、バルブ本体２８は、地下油井１２から出る方向に移動することができ、往復運動は、地下油井１２から出る方向に流体を移動させる。チューブ体２０は、移動長さ２１に沿って、長尺部材２６およびバルブ本体２８の外径よりも小さい内径開口部を有するチューブ体内径制限デバイスを含まないので、バルブ本体２８は、チューブ体２０の上端に近接した上部位置と下部位置との間で自由に移動する。特定の実施形態では、長尺部材２６は移動長さ２１全体に沿って往復運動することができる。

長尺部材２６がコイル状チューブ体またはロールされたロッドである場合、長尺部材２６をリールから広げることによって、長尺部材２６をチューブ体２０内に下降させることができ、地下油井１２から出る方向にバルブ本体２８を移動させることは、長尺部材２６を再び巻いてリールに戻すことを含むことができる。流体除去システム１０は一時的なシステムとして使用することができるので、長尺部材２６の一部は、流体除去動作中にリールの周りにコイル状のままにすることができる。

したがって、既存の貯留層圧力が流体を地表に引き上げるのに不十分であり、外部揚力エネルギが必要とされるときに、油井生産を開始するためのシステムおよび方法が本明細書に開示される。本開示のシステムおよび方法の特定の実施形態は、ストロークの長さが生産チューブ体の長さにのみ制限されるように、生産チューブ体がポンプバレルとして使用されるか、またはコイル状チューブ体の全長がバレルとして使用されることを提供する。特定の実施形態の往復動作は、コイル状チューブ体ユニットの動力およびリールを使用して達成される。本明細書に記載のシステムおよび方法は、必要に応じて、一時的用途または長期的用途のために使用することができる。

したがって、本明細書に記載の開示の実施形態は、目的を実行し、言及された目標および利点、ならびにそれに固有の他のものを達成するようによく適合されている。本開示の現時点で好ましい実施形態が、開示の目的で与えられているが、所望の結果を達成するための手順の詳細には多数の変更が存在する。これらおよび他の同様の変更は当業者に容易に示唆され、そして本開示の精神および添付の特許請求の範囲の範囲内に包含されることが意図される。

Claims (33)

1. 地下油井から流体を除去するための方法であって、前記方法は、
   長尺部材を、前記地下油井のチューブ体内に、下部位置まで前記チューブ体の移動長さ降下させることであって、前記長尺部材は、前記長尺部材の端部に配置されたプランジャを有し、前記プランジャが前記地下油井の中に向かう方向に移動すると、前記流体は前記プランジャの外面と、前記チューブ体の内径面との間の間隙を通過する、降下させることと、
   前記プランジャの前記外面が前記チューブ体の前記内径面と密封係合した状態で、前記地下油井から出る方向にバルブ本体を移動させ、流体を前記地下油井から引き上げることとを含む、方法。
2. 前記長尺部材は、ロッド、コイル状チューブ体、ワイヤライン、およびスリックラインからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
3. 前記プランジャはバルブ本体であり、前記バルブ本体が前記地下油井の中に向かう方向に移動すると、前記流体は一方向バルブのバルブ開口部を通過して前記バルブ本体に入る、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記地下から出る方向に前記バルブ本体を移動させることは、前記流体が前記バルブ開口部を通過できないように前記一方向バルブを閉鎖位置に移動させることを含む、請求項３に記載の方法。
5. 地下油井から流体を除去するための方法であって、前記方法は、
   長尺部材を、前記地下油井のチューブ体内に、下部位置まで前記チューブ体の移動長さ降下させることであって、前記長尺部材は、前記長尺部材の端部に配置されたバルブ本体を有し、前記バルブ本体が前記地下油井の中に向かう方向に移動すると、前記流体は一方向バルブのバルブ開口部を通過して、前記バルブ本体内に入る、降下させることと、
   前記一方向バルブが閉鎖位置に移動して、前記流体が前記バルブ開口部を通過できないように、前記バルブ本体が、前記地下油井から出る方向に移動され、前記流体を前記地下油井から出る方向に移動させることとを含み、
   前記チューブ体は、前記長尺部材が前記チューブ体の上端に近接する上部位置と前記下部位置との間で自由に移動するように、前記長尺部材の動きを制限する前記移動長さに沿ったチューブ体内径制限デバイスを含まない、方法。
6. 前記長尺部材を、前記地下油井の前記チューブ体内に降下させることは、前記長尺部材をリールから広げることを含み、前記バルブ本体を前記地下油井から出る方向に移動させることは、前記長尺部材を前記リール上に再び巻くことを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記長尺部材は、コイル状チューブ体である、請求項５または請求項６に記載の方法。
8. 前記長尺部材は、ロッドである、請求項５または請求項６に記載の方法。
9. 前記長尺部材が前記地下油井から移動すると、前記バルブ本体が前記チューブ体の内径面と密封係合する、請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記長尺部材が前記地下油井に移動すると、および前記長尺部材が前記地下油井から移動すると、前記バルブ本体が前記チューブ体の内径面と密封係合する、請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記バルブ本体は、前記長尺部材の前記端部に固定される、請求項５から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記長尺部材内に延在するロッドをさらに含み、前記バルブ本体を前記地下油井から出る方向に移動させることは、前記ロッドを前記地下油井から出る方向に移動させることを含む、請求項５に記載の方法。
13. 地下油井から流体を除去するための方法であって、前記方法は、
    長尺部材を、前記地下油井のチューブ体内に、下部位置まで前記チューブ体の移動長さ降下させることであって、前記長尺部材は、前記長尺部材の端部に配置され、固定された、バルブ本体を有し、前記長尺部材が前記地下油井の中に向かう方向に移動すると、前記流体は、一方向バルブのバルブ開口部を通過して前記バルブ本体内に入る、降下させることと、
    前記一方向バルブが閉鎖位置に移動して、前記流体が前記バルブ開口部を通過できないように、前記長尺部材が、前記地下油井から出る方向に移動され、前記流体を前記地下油井から出る方向に移動させることであって、前記長尺部材は、全移動長さを前記地下油井から出る方向に移動されることとを含む、方法。
14. 前記長尺部材を前記地下油井から出る方向に移動させた場合、前記バルブ本体の外径が、前記チューブ体の内径と密封係合する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記バルブ本体は、前記長尺部材の外径と前記チューブ体の前記内径との間の環と流体連通することによって、前記長尺部材を前記地下油井から出る方向に移動させると、前記環内の前記流体が、前記地下油井から出る方向に移動する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記長尺部材はコイル状チューブ体であり、前記長尺部材を前記地下油井から出る方向に移動させると、前記コイル状チューブ体内の前記流体が、前記地下油井から出る方向に移動する、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 定置バルブが、前記チューブ体の前記移動長さよりも軸方向下方の前記チューブ体内に配置され、前記定置バルブは、前記長尺部材を前記地下油井の前記チューブ体内に降下させたときに、前記流体が前記チューブ体の下端から出ることを防ぐ、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記長尺部材を、前記地下油井の前記チューブ体内に降下させた場合、および、前記長尺部材を、前記地下油井から出る方向に移動させた場合、前記バルブ本体の外径は、前記チューブ体の内径と密封係合する、請求項１７に記載の方法。
19. 地下油井から流体を除去するための方法であって、前記方法は、
    チューブ体の移動長さよりも軸方向下方で前記チューブ体内に定置バルブを設定することと、
    中空の長尺部材を、前記地下油井の前記チューブ体内に、前記チューブ体の下端に近接する下部位置まで前記チューブ体の前記移動長さ降下させることであって、前記長尺部材を前記地下油井の前記チューブ体内に降下させるときに、前記定置バルブは、前記流体が前記チューブ体の前記下端から出るのを防ぎ、前記中空の長尺部材を前記チューブ体内に降下させている間、バルブ本体の外径が、前記チューブ体の内径と密封係合し、前記流体を、前記地下油井から出る方向に、前記長尺部材を通って移動させる、降下させることと、
    前記長尺部材を、前記地下油井から出る方向に移動させることであって、前記長尺部材を、前記地下油井から出る方向に移動させている間、前記バルブ本体の前記外径が、前記チューブ体の前記内径と密封係合する、移動させることとを含み、
    前記長尺部材は、全移動長さを前記地下油井から出る方向に移動される、方法。
20. 前記長尺部材の循環バルブは、前記中空の長尺部材を、前記チューブ体内に降下させている間、閉鎖位置にあり、前記循環バルブは、前記長尺部材を前記地下油井から出る方向に移動させている間、開放位置にある、請求項１９に記載の方法。
21. 前記長尺部材が前記地下油井の中に向かう方向に移動すると、前記流体は一方向バルブのバルブ開口部を通過して前記バルブ本体に入り、前記一方向バルブは閉鎖位置に移動し、前記長尺部材を前記地下油井から出る方向に移動させている間、前記流体はバルブ開口部を通過することができない、請求項１９または請求項２０に記載の方法。
22. 地下油井から流体を除去するための方法であって、前記方法は、
    中空の長尺部材を、前記地下油井のチューブ体内に、下部位置まで前記チューブ体の移動長さ降下させることであって、前記長尺部材は、前記長尺部材の端部にバレルを有し、前記長尺部材内にロッドが延在し、前記ロッドは、前記ロッドの端部および前記バレル内に配置されたバルブ本体を有する、降下させることと、
    前記地下油井から出る方向と、前記地下油井の中に向かう方向との間で、前記ロッドを往復運動させ、これによって、
    前記ロッドを前記地下油井から出る方向に移動させると、下部一方向バルブが閉じ、上部一方向バルブが開き、前記バルブ本体内の前記流体が、前記バルブ本体から、および前記長尺部材へ移動し、
    前記ロッドを前記地下油井の中に向かう方向に移動させると、前記下部一方向バルブが開き、前記上部一方向バルブが閉じ、前記地下油井内の前記流体が、前記バルブ本体に移動することとを含み、
    前記チューブ体は、前記長尺部材の移動を制限する、前記移動長さに沿ったチューブ体内径制限デバイスを含まず、これによって、前記長尺部材は、前記チューブ体の上端に近接する上部位置と下部位置との間で自由に移動できる、方法。
23. 前記長尺部材は、コイル状チューブ体であり、コイルチューブ体リールの端部に配置された表面の液圧リニアポンプが、前記地下油井から出る方向と、前記地下油井の中に向かう方向との間で前記ロッドを往復運動させる、請求項２２に記載の方法。
24. 前記ロッドは、個々のロッド、連続的なコイル状ロッド、またはワイヤからなる群から選択される、請求項２２または請求項２３に記載の方法。
25. 前記ロッドが前記長尺部材の内径面に係合することを防ぐために、前記ロッドを前記長尺部材内に集中させることをさらに含む、請求項２２から２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 地下油井のための流体除去システムであって、前記流体除去システムは、
    前記地下油井のチューブ体内に、前記チューブ体の下端に近接した距離だけ、下部位置まで前記チューブ体の移動長さ延在するように寸法決めされた長尺部材と、
    前記長尺部材の端部に配置されたバルブ本体と、
    前記バルブ本体が前記地下油井に移動すると流体がバルブ開口部を通過して前記バルブ本体内に入ることができる開放位置と、前記バルブ本体が前記地下油井から移動すると前記流体が前記バルブ開口部を通過することができない閉鎖位置との間で移動可能である一方向バルブとを有し、
    前記チューブ体は、前記移動長さに沿ったチューブ体内径制限デバイスを含まないので、前記長尺部材は、前記チューブ体の上端に近接する上部位置と前記下部位置との間で自由に移動可能となる、流体除去システム。
27. 前記長尺部材の一部は、流体除去操業中にリールの周りにコイル状のままである、請求項２６に記載の流体除去システム。
28. 前記長尺部材は、コイル状チューブ体である、請求項２６または請求項２７に記載の流体除去システム。
29. 前記長尺部材は、ロッド、ワイヤライン、およびスリックラインからなる群から選択される、請求項２６に記載の流体除去システム。
30. 前記長尺部材が前記地下油井から移動すると、前記バルブ本体は前記チューブ体の内径面と密封係合する、請求項２６から２９のいずれか一項に記載の流体除去システム。
31. 前記長尺部材が前記地下油井に移動すると、および前記長尺部材が前記地下油井から移動すると、前記バルブ本体は前記チューブ体の内径面と密封係合する、請求項２６から３０のいずれか一項に記載の流体除去システム。
32. 前記バルブ本体は、前記長尺部材の前記端部に固定される、請求項２６から３１のいずれか一項に記載の流体除去システム。
33. 前記長尺部材内に延在するロッドをさらに含み、前記バルブ本体は、前記ロッドの端部に固定される、請求項２６に記載の流体除去システム。

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