[发明专利]提高气井的流体产量的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月27日提交的第61/552,455号美国临时专利申请的优先权，通过引用将该临时申请全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及增加气井的碳氢化合物的产量，具体地，涉及利用采用人工举升的泵系统来提高碳氢化合物的产量。

背景技术

大部分碳氢化合物生产井使用人工举升技术来将流体从油气层抽取到地表上。人工举升通常涉及有杆泵（SRP）、螺杆泵（PCP）、电潜泵（ESP）或柱塞举升（PL）。所有的这些泵系统具有将井眼中收集的流体向上推的井下泵。从油气层流入井眼中的流体通常由液体（油和/或水）和气体组成。在气油比（GOR）大的井中，流体的产量可能被泵中的气体干扰所限制。当溶液中释放的气体产生的泡沫占据环绕井下泵的井眼套管内的大部分容积时，可能发生气体干扰。当泡沫被引入泵时，其降低了泵的填充率（fillage），由此限制了泵的液体进入量。

流体通过套管或衬套上的孔或者在没有任何套管或衬套的情况下（裸眼井完井时）通过井眼各方位从油气层流入井眼中。井眼位于流体入口位置的顶部和底部之间的部分被称为生产间隔（producing interval）。如果井下泵入口安装在生产间隔之上，则可能发生气体干扰，这是由于当泵位于生产间隔之下时，在液体进入泵之前，液体中气体发生自然分离。流体中的气体（密度比液体低）向上位移（可能带有一些液体）并离开泵入口，而液体趋于向下朝着泵入口移动。然而，并不总是能够将泵入口置于生产间隔之下。例如，在水平井中，泵入口通常位于生产间隔之上；因此，如果水平井生产大量气体，泵的位置将允许更多的泡沫和游离气进入泵并降低泵效率。

当泵位于生产间隔之上时，气体分离器可用于帮助降低气体干扰并提高泵效率。然而，如果大量的泡沫存在于环绕泵的套管内的环隙中，气体分离器可能不能有效地运行。此外，由于环绕气体分离器的套管环内（即，环绕井下泵和/或包含将泵连接到地表的杆元件的管的环状区域）的自由空间量的限制，气体分离器将仅能够分离有限量的气体容量。

附图说明

附图仅以示例性的方式示出了本公开文本的实施方式，附图中：

图1是示出了井的井底生产压力（PBHP）和油气层输出之间的关系的流入动态关系（IPR）表。

图2是水平井和井下泵系统的示意图。

图3是一组图表，示出了套管阀打开程度（以百分比测量）、套管压力和井底生产压力（PBHP）（慢响应和波动）在两个压力周期内的示例性关系。

图4是示出了测得的套管压力对时间的图表。

图5是示出了图4的井以桶为单位的油产量对时间的图表。

具体实施方式

本文描述的实施方式提供了一种通过降低气体干扰对泵效率的影响而提高气井中的井下泵系统的流体产量的手段。提出的方案可以用在水平井中，由此适应泵入口位于生产间隔之下的布置。

在气井中的井下泵系统中，较低的泵入口压力将导致更多的气体在该泵入口水平上从溶液中分离，产生泡沫并干扰液体进入。因此，对于高气体产量的井而言，入口压力必须维持在一个特定水平之上以限制以泡沫形式进入泵中的游离气的量。然而，较高的泵入口压力会对将流体从油气层抽取到井眼中产生不利的影响，这是因为泵入口压力与井底生产压力（PBHP）（即，生产间隔处的井眼中的压力）直接相关。井的流体产量取决于PBHP，这是由于油气层和生产间隔处的井眼之间的压力差越大，从油气层流向井眼的流体越多。可以通过分析PBHP和生产率之间的理论关系而认识到这种现象，这种关系由被称为流入动态关系（IPR）曲线来描述，该曲线首次公开在Vogel,J.V.于1968年1月发表在Journal of Petroleum Technology上的“Inflow Performance Relationship for Solution-Gas Drive Wells”中。IPR曲线适用于稳定状况，当所有的来自油气层的当前生产的流体被泵到地表时，这意味着套管中的流体水平以及PBHP仍然相当稳定。IPR曲线可用于基于PBHP确定流体产量，反之亦然：大体上，PBHP越低，来自油气层的预期流体产量越高；并且，PBHP越高，预期产量越低。图1示出了IPR曲线的一个实例。