[发明专利]用于烃井的井下液位的控制

说明书

相关申请的交叉引用

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究或开发的声明

不适用

联合研究协议的各方的姓名

不适用

发明背景

(1)发明领域

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

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。

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。

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。

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)该井的开采量。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。