[发明专利]用于井下油/水分离系统的操作参数的监控和自动控制

说明书

本申请是申请号为200810086260.X的中国发明专利申请(申请日：2008年3月24日；发明创造名称：用于井下油/水分离系统的操作参数的监控和自动控制)的分案申请。

技术领域

本发明通常涉及井下油/水分离系统领域。更具体地说，本发明涉及井下油/水分离系统的自动操作，以保持优选的系统操作参数。

背景技术

本领域已知的烃生产系统包括电潜泵(“ESP”)和井下油水分离器(“DOWS”)的组合。在ESP/DOWS生产系统中，ESP和DOWS被设置在钻探穿过地下地层的井筒中。该井筒典型地在其中具有钢管或套管，从地球的表面延伸到流体将被抽取或喷射自的最深地下地层以下的深度。

ESP典型地是由电机旋转的离心泵。ESP的入口与流体将被提取的地下地层(“生产地层”或“生产区”)的一个或多个水力连通。ESP出口或排放口与DOWS的入口水力连通。DOWS具有两个出口，一个用于从生产地层提取的流体分离出的水，并且另一个用于在水分离后剩余的流体。典型地，该分离的水出口与用于处理分离出的水的地下地层(“喷射地层”或“喷射区”)的一个或多个水力连通。

DOWS是典型的水力旋流分离器或离心类型的分离器。一种水力旋流分离器包括导致在其中流动的流体在旋转通路中高速运动的设备，以导致更密的水向分离器的径向最外部运动。主要包括油的更小密度的流体受限，以通常沿分离的径向中心运动。离心分离器典型地由电机操作，可以与驱动ESP的电机相同的电机或不同的电机。离心设备使用电机的旋转能量，以导致进入离心机的流体以高速旋转，因此水和油以与水力旋流分离器类似的方式约束。

为了从ESP/DOWS生产系统取得最大益处，期望操作ESP，以便：运动经过ESP/DOWS系统的流体量等于生产地层能够生产流体时速度。还期望控制DOWS的操作，以便：喷射进入喷射地层的流体量不超过喷射地层能够接受的量，或者可选地，以便：经DOWS的流体流速不超过其分离能力。在后者的情况中，油可能排放经过水出口，并在喷射地层中处理。

本领域已知自动控制ESP的操作率，以导致ESP运动适合量的流体。例如参见授予Shaw等人的美国专利第5,996,690号中公开的系统未提供对从DOWS输出的流体进行任何控制，或对从DOWS的水出口排放的流体速度的任何单独的控制。

发明内容

本发明的一个方面是用于操作井筒中井下油水分离器和电潜水泵的方法。根据本发明的这个方面的方法，包括：测量泵入口和分离器的入口和井筒的底部的至少一个附近的流体压力。在分离器的水出口处测量流速和压力的至少一个。泵的速度和水出口的限流器被控制以保持进入喷射地层的分离的水的最优的流体泵送率和最优喷射率。

根据本发明的另一方面，与在井筒中设置的电潜水泵和井下油水分离器一起使用的流控制系统包括设置在分离器的水出口中的可控阀。压力传感器和流量表的至少一个可操作地联接到水出口。控制器与压力传感器和流量表的至少一个信号通信，并与阀操作通信。该控制器被配置以操作阀，以保持经水出口的选定压力和选定流速(率)的至少一个。

根据本发明的另一个方面，用于操作井下油水分离器和井筒中电潜水泵的方法，包括：测量关于分离器的水出口存在油的参数；并且如果测量的油参数指示在分离的水中存在油，减小从分离器的水出口到喷射地层的水流量。

通过下述描述和所附权利要求，本发明的其它方面和优点将变化很明显。

附图说明

图1显示了设置在井筒中的根据本发明的泵/分离器系统的一种实例的示意表示。

图2更详细地显示了图1的实例系统。

图3显示了地面数据获取/电力和控制单元的一个实例的示意图。

具体实施方式

图1中显示了一种实例生产系统的示意表示，包括连接到井下油水分离器(“DOWS”)的电潜水泵(“ESP”)。钻探穿过包括油生产地层32和水处理或“喷射”地层30的地下地层的井筒，具有管或套管11，从地表处的井头34延伸到井筒的底部。该套管11典型地被水泥粘合就位以水力隔离多个地下地层，并提供与井筒的机械整体性。