[发明专利]用于螺杆泵系统的自动洗涤方法

说明书

一种自动洗涤螺杆(PC)泵系统的井套管的方法。所述方法包括：经由控制器禁用PC泵系统的螺杆(PC)泵的正常速度控制，并且经由控制器关闭气流阀，以停止井套管的环形空间中的向上流体流动。方法还包括：打开洗涤阀以允许来自洗涤流体源的流体进入井套管中。在洗涤流体积聚在环形空间内时，方法还包括增加泵的速度以开始冲洗井套管，并以及关闭洗涤阀。

技术领域

本发明总体上涉及螺杆泵，并且更具体地，涉及用于与螺杆泵(PCP)系统一起使用的自动洗涤系统和方法。

背景技术

某些油井和气井与所产生的液体一起产生砂和淤泥。螺杆泵(PCP)特别适用于这些应用，因为它们可以调动这种流体混合物而不会遭受到显著的损害。虽然PCP通常可以通过泵移动脏的流体，但是固体材料仍然必须一直被传送到表面，在某些情况下，其距离为1000米或更远。长期以来已知的是，只要周围液体的向上速度超过了特定的临界速度，则固体颗粒将被液体运送到表面。如果液体速度低于临界速度，则固体颗粒将开始积聚。如果有足够的物料沉降在生产管道中，则产生流动限制。这种限制导致了增加的泵的扭矩需求，并且还可以降低流体速度。如果固体材料积聚在泵的顶部，则其会干扰偏心转子销和抽油杆驱动柱的旋转。该问题会逐渐复杂化，导致了泵不会再将流体泵送到表面的情形。处于该最终的状态的井通常被称为“沙堵(sanded up)”或“淤泥堵(silted up)”。

传统上，油气生产操作员经常允许井来泵送，直到注意到异常高的扭矩负载。在某些情况下，该情形被忽视，并且该井可能会“沙堵”。无论在哪种情况下，都需要干预。干预可能包括手动将液体倾倒在套管/管道环形空间上，并尝试以更高的速度泵送，以试图在临界速度范围内产生流动。该过程有时减轻了该问题，但是通常需要更精细的干预。增强的干预包括提升耦合到PC泵的抽油杆柱，以使PCP转子与定子脱离。因为PC泵很少安装有立式阀，所以这样在管道内从表面向下到泵入口处打开无限制的导管。然后可以将流体向下泵送到管道，以将剩余的固体材料沿着管道反向流动并排出到套管环形空间中。然后可以重新安装该转子，并恢复泵送。

然而，这种干预是昂贵的并且导致用于井的相当多的非产出时间。在某些情况下，为清除井导管所采取的行动可能导致沙或淤泥被推入生产层，这是可能减损井的最终回收的不利情况。

煤层气井的注意事项

尽管生产导管中的固体积聚对于任何油井或气井而言是不期望的情况，但是在煤层气井中尤其是有问题的。在煤层气生产中，与“沙堵(sand up)”状况相关联的停工时间对生产是特别有害的。当井被放置回泵送操作中时，可能需要几天才能恢复气生产。煤层气井也更加难以保持清洁，因为所产生的水具有低于大多数油井所产生的油的粘度。因为需要将固体承载在表面的临界速度与液体粘度成反比，所以需要在煤层气井中维持的显著更高的流速以保持清洁的生产导管。通过这些井的水生产随着井继续被泵送而持续地下落的事实，煤层气井的情况尤其复杂。通常，这些井的水生产速率持续地下落，而气体生产速率增加。因此，生产层经常提供不足量的水以保持通过泵和管道的临界速度。

减轻这个问题的一种方法是在泵入口处或在泵入口附近持续地注入补充量的附加清洁液体。随着由该注入的体积补充的储存器液体体积，该泵可以以更高的速率运行。使用该种技术，可以在管道内持续地保持临界速度。对于该种类型的操作，液体可以简单地倾倒在套管环形空间并允许下落入泵入口。有时利用这种方法。但是，煤层气井再次引起该种技术的特殊问题。由于套管环形空间用作气相的生产导管，因此难以使注入的液体(水)下落在环形空间中的气流中。

在某些设备中，第三导管(除了管道和套管-管道环形空间之外)安装在井中以便于持续的液体注入。空心抽油杆是提供附加导管的一种方式，但对安装增加了显著的成本和复杂性。