[发明专利]低压气举式人工举升系统及方法

说明书

用于施加低压气举式人工举升的系统能够提高气井和油井生产的效率。该系统包括：在井的井孔中的中心管道，该管道具有井口端和井贮槽端；从井口端到贮槽端之间围绕中心管道延伸的环空；压缩气体源；将压缩气体源连接到井孔的气举气体管线；具有输入和输出的气体压缩机，其中，所述输出连接到所述环空；连接到中心管道的井口端的流线；以及流线中的自动控制的流线扼流圈。

技术领域

本发明总体上涉及用于从地下井中提取煤层甲烷或石油的系统和方法。

背景技术

煤层甲烷(CSM)，也称为煤床甲烷(CBM)或煤层气(CSG)，是在煤床中发现的一种天然气形式，并已成为澳大利亚、美国、加拿大和其他国家的一种流行燃料。CSM通常是通过井眼提取的，所述井眼延伸至通常位于地下100至1500米处的煤层中。

气体被吸附在煤中并且通过降低煤中的压力而被释放，首先是通过去除保持煤床上的静水压力的地下水。降低压力可使煤在吸附等温线上的饱和点以下移动，并产生气体。如果过快地除去水并且不能以其他方式将压力合理地保持在天然配方压力附近，并且随后在生产过程中保持在解吸等温线饱和压力的受限范围内，则可能会损害含煤岩系，特别是在低渗透性煤中。这种损坏会限制天然气从储气库的生产能力和最终可回收性。

常规的CSM井通常使用下孔泵进行脱水。这些泵通常是位于井底的螺杆泵(PCP)，用于将水泵送到表面处的井口。然而，由于电力故障或螺杆泵的故障会导致井中水被注满并因此减少了井中的气体产生，因此使用这种螺杆泵常常是有问题的。此外，井下泵在泵的排水口上会形成一列直立的水柱，该水柱经常充满微粒和沙子，而在螺杆泵失去动力时，微粒和沙子会在数分钟或数小时内沉淀下来，形成水泥，好像堵塞井管，通常，堵塞之后对井管的修复是一项昂贵的修整工作，需要泵和驱动杆的完全抽出。这样的修整成本有时是如此高昂，以至于废弃了油井。此外，使用PCP时，流路将水流与气流分开，气流沿环空向上流动，经常以高速携带来自地层的侵蚀性颗粒，导致井口组件腐蚀，这可能需要进行全面修整，包括井口修复/更换以进行纠正。

更广泛地讲，大多数油、天然气和CSM井将在某一时刻或者a)缺乏将油藏流体自然地开采到地表所需的油藏压力，或者b)仅以被认为次经济的速率自然开采这些油井。为了克服这个问题，可以为井配备人工举升(AL)系统。AL系统提高了到地表的油藏流体(天然气、石油、水、冷凝物)的产量。

AL有两种基本类型。首先是泵送AL，如上所述，其与CSM井有关，其可以包括束流泵、潜水电泵、液压泵、喷射泵、柱塞提升泵和螺杆泵。另一种类型是气举AL。

气举AL是一种通常用于辅助油井生产并去除天然气井中冷凝物的技术。它最简单的形式是将地面上的气体注入到油井环空中，然后气体行进到油井底部，在该底部处该气体流入生产管道。然后，气体与管道中的油混合并降低了气液混合物的总体密度，这有助于混合物通过管道向上流动到井口。在典型的深井中，可以在各种深度处安装多个气阀，以将气体引入生产管道中以卸载井。

面对变化的油井状况，例如降低的储层压力，增加的含水率和降低的气液比，气举AL可以帮助油井实现更加可预测的产量。

然而，传统的气举AL有许多缺点。例如，传统的气举AL系统要求在井口位置处有能用的高压天然气源，这可以通过高压气体压缩机或某些其他高压气体源(例如中心位置的管道)来实现。因此，对于间隔较大的井，由于运行分布式注入气体网络的高成本或所需的昂贵的高压气体压缩机的数量，提供高压气体源可能是不切实际的和/或不经济的。

此外，由于增加的复杂性，与单个抽油井系统相比，传统的气举AL系统的项目规划和安装通常需要更长的交货时间。

此外，诸如二氧化碳和硫化氢的腐蚀性气体会严重增加气举操作的成本，因为在使用前可能需要在中央处理设施处处理该气体。