[发明专利]井中活塞的位置的检测

说明书

背景技术

本发明涉及用于从天然气井或者类似物移除流体的活塞类型。更特别地，本发明涉及当活塞沿着天然气井的长度移动时，检测活塞的位置。

深井用于从土地里面抽取气体和流体。例如，这种井被用于从地下的气穴抽取天然气。该井包括长管，所述长管被放置在已经钻入土地的孔中。当该井到达天然气穴时，气体可以被抽取到表面。

当天然气井变老时，诸如水的流体趋于聚集在井的底部处。该水缓行，并且最后防止天然气流动到表面。已经用于延长井的寿命的一个技术是基于活塞的抬升系统，所述抬升系统用于从井底部移除流体。井里面的活塞位置通过打开和关闭在井顶部处的阀控制。在阀关闭时，排出井外的气体流动停止，并且活塞通过水落下到井的底部。当活塞到达井的底部时，阀可以打开，借此来自井中的压力推动活塞到表面。当活塞上升时，该活塞抬升其上面的任何流体达到表面，因而从井中移除大部分流体。

为有效地操作活塞，理想的是识别活塞到达井的底部的时间。各种技术已经用于确定活塞到达井的底部的时间，例如，2011年6月21日发行的授权给Giacomino的名称为“Method and Apparatus for Utilizing Pressure Signature in Conjunction with Fall Times as Indicator in Oil and Gas Wells”的美国专利No.7,963,326中描述一种技术。

发明内容

一种用于检测活塞到达井底部的时间的系统，包括构造成用于测量井压和提供测量的压力输出的压力传感器。导数计算电路计算测量的压力输出的导数。检测电路基于计算的导数检测活塞到达井底部的时间。

附图说明

图1是使用根据本发明的用于识别活塞位置的系统的井的简化视图。

图2是用于示例的井的压力对时间的曲线图。

图3示出从图2的曲线图获得的压力以及所述压力的一阶和二阶导数对时间的曲线图。

图4和5从图2的曲线图获得的压力以及所述压力的一阶和二阶导数对时间的更详细的视图。

图6是显示在另一个示例的井中的许多循环的压力对时间的曲线图。

图7、8、9和10是从图6的曲线图获得的压力以及所述压力的一阶和二阶导数对时间的曲线图。

图11是根据一个示例实施例的变化计算电路的速度的简化方块图。

图12是用于确定活塞已经到达井底部的时间的压力传送器和井控制器系统的简化方块图。

图13是压力传送器和井控制器的另一个示例实施例。

图14是在图13中图示的事件探测器的简化方块图。

具体实施方式

本发明提供用于识别活塞到达井(诸如天然气井)的底部的时间的系统。更特别地，提供在其中测量井的压力的方法和设备。测量的压力被分析并且用于识别活塞到达井底部的时间。不是单独地使用压力异常以识别活塞位置，本发明使用压力传感器信号导数信息。在具体的示例中，监测测量的压力的一阶导数和/或二阶导数。一阶和/或二阶导数中的改变被用于识别活塞到达井底部的时间。

当天然气井首先开始其操作时，通过通常存在于贮存器中的高压辅助，气体一般从地下自由地流到表面。然而，在井的寿命期间，水开始流进气体井的底部。结果的水柱的背压，加上贮存器压力的减少，导致天然气的流动缓慢，并且最后完全地停止。

该问题的一个解决方案是关闭井(关闭井口处的阀)，以允许贮存器中的压力再次增强。当压力足够增强时，再次打开阀，并且增强的压力推动水到顶部。然而，该方法的缺点是，大量水落回到井的底部，并且最后，井没有获得许多额外的气体产生。