[发明专利]在井孔中使用的收集和提升模块

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2006年7月20日提交的美国申请序列No.11/489,764的部分继续申请，该部分继续申请要求于2005年7月20日提交的美国临时专利申请序列No.60/700,988和2005年10月24日提交的美国临时专利申请序列No.60/729,675的优先权，这两个专利申请标题同为“Automatic Concurrent Water Collection(CWC)System for Unloading Gas Wells(用于泄放气井的自动并行水收集(CWC)系统)”，其内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本发明涉及对来自气井的贮积流体(reservoir fluid)的泄放(unload)，并更具体涉及以少许能量加入或无能量加入(诸如泵送)需求而实现的这种贮积流体的泄放。

背景技术

在从地下的地岩层生产气体的大多数井孔中都有水存在；这种井孔一般也被称为气井。在生产的早期阶段，布置在井孔中的气体生产管道或导管中的气压大得足以提升进入气体生产导管的水。在一般由井楼限定的井孔的顶部，气体和蒸汽和雾从气体生产导管溢出，在此处水分容易地与气体分离。随着井孔持续生产经历一段时间之后，气压下降到所生产的气体流不再能够提升其中的水的程度。这导致在井孔底部中、或者尤其在气体生产导管的底部水的积聚，有时上升到离底部数千英尺高。在这种情形下，井孔生产停止，而唯一的补救办法是抽水(泄放)。按惯例这要通过将水泵出井孔来实现，其费用常常高得惊人。

在最近几十年中，已经提出泄放水的几种其它方法来避免泵送水。最常用的方法有：

a)减小井孔中气体生产导管的直径来增大气流速度并因此将雾一直提升到井孔的顶部。这个方法自然降低了气体生产速率，并且一旦气压再次下降到临界极限之下，就不起作用了。

b)使用诸如去垢剂(例如肥皂)的表面活性剂以通过产生泡沫来降低水密度，使其易于被气流提升。这些方法使用消耗性材料，并因此其操作费用高。

c)使用柱塞(plunger)提升，这是基于：关闭井孔的顶部以使气压增大到可以进行水提升的水平，随后突然打开井孔以允许产生的高压气体和水混合物的喷发。在这个情况下需要固体汽缸(solid cylinder)，以便向上推动水柱。这个被称为“柱塞”的汽缸随着井孔的打开和关闭而在井孔中相应地上下移动。因为这个方法需要间歇地运行，所以该方法需要井孔频繁地停工，这导致整体产量降低。

因此，需要一种泄放解决方案，其要能够克服上述限制、其它限制和现有解决方案中所存在问题。

发明内容

本发明提供一种用于气体生产井孔的系统，包括布置在井孔中气体生产导管周围的收集模块，收集模块包括布置在气体生产导管周围的收集室。该系统还包括一个或更多个提升模块，以便应用气体生产导管中气体的压力与井孔的压力之间的差值。收集模块可以还包括收集器单元。

本发明还提供一种在气体生产井孔中使用的提升模块，包括一布置在井孔中气体生产导管周围的聚积室和一浮子致动阀(float-actuated valve)组件。浮子致动阀组件包括能够使聚积室与井孔相隔离并且使聚积室加压的一个或更多个阀；用于致动一个或更多个阀的一个或更多个致动杆；和将一个或更多个致动杆连接到浮子的一个或更多个作用杆。聚积室暴露于井孔压力，直到聚积室中的水达到的水平足以使得水中的浮子的浮力致使一个或更多个作用杆向上运动，由此造成一个或更多个致动杆对一个或更多个阀进行致动，导致聚积室与井孔的隔离和聚积室的加压。

本发明的一个方面提供一种用于提升气体生产井孔中的贮积流体的装置，包括：布置在井孔中的气体生产导管，其中气体生产导管的下端被布置在井孔底部积聚的贮积流体中，布置在气体生产井孔中的收集模块，该收集模块用于通过对于随着布置于井孔中的气体生产导管中所生产的气体而被提升的蒸汽或雾加以冷凝而收集贮积流体，和一个或更多个提升模块，所述提升模块利用气体生产导管中气体的压力与井孔的压力之间的差值来提升通过冷凝收集在井孔内的贮积流体，并且可选地提升在井孔底部积聚的贮积流体。

在本发明方法的一个具体实施例中，收集模块被布置在井孔内的气体生产导管周围。更具体地说，井孔可以由限定井孔的压力的套管柱(casing string)作为衬里，并且收集模块可以被布置在气体生产导管与井孔内的套管(casing)之间。

在一个具体实施例中，其中收集模块被布置在井孔的上部段的下方。井孔的上部段可以是例如大约3000英尺长。