用于矿物燃料井的气举辅助

申请号 CN201280045372.5 申请日 2012-09-18 公开(公告)号 CN103857874B 公开(公告)日 2017-11-03
申请人 ABB公司; 发明人 J·W·格林;
摘要 当矿物 燃料 井在生产矿物燃料时,举升气体被注射到井中以将井中天然产生的 流体 与矿物燃料一起带到地表,如果该井具有 柱塞 则还与柱塞一起带到地表。仪器被编程为使用预定标准来动态地控制举升气体注射到井中的速率。
权利要求

1.一种用于向井提供举升气体以从所述井中生产矿物燃料的系统,所述井从地表向下凹陷并且具有生产管道和外壳-管道圆环,所述系统包括:
气举注射管道,连接到所述外壳-管道圆环;
第一体,连接到所述气举注射管道,用于在所述第一阀体打开时将所述举升气体以控制的速率注射到所述气举注射管道中,从而生产所述矿物燃料;
第二阀体,连接到所述生产管道;以及
仪器,被编程以使用预定标准来动态控制所述举升气体到所述气举注射管道中的所述注射速率;
当所述第一阀体和所述第二阀体均打开时,所述举升气体以所述动态控制的注射速率注射到所述气举注射管道中,其中所述仪器还被编程为:
基于发生时间或压或压差满足预定义的标准来打开所述第一阀体;以及在所述第一阀体打开之后,打开所述第二阀体。
2.根据权利要求1所述的系统,还包括连接到所述气举注射管道的变送器,用于监测所述举升气体到所述气举注射管道中的所述注射速率。
3.根据权利要求1所述的系统,其中所述仪器被连接到所述生产管道。
4.根据权利要求1所述的系统,其中所述仪器包括:
程序代码,可配置为使用所述预定标准来动态控制所述举升气体到所述气举注射管道中的所述注射速率。
5.根据权利要求1所述的系统,还包括在所述生产管道中的柱塞
6.根据权利要求5所述的系统,还包括:当所述第一阀体和所述第二阀体均打开时,所述举升气体以所述动态控制的注射速率被注射到所述气举注射管道中以使得所述柱塞抵达所述地表。
7.根据权利要求6所述的系统,其中所述举升气体的所述动态控制的注射速率持续或者直到所述柱塞在第一预定时间段内抵达所述地表,或者直到所述柱塞没有在第二预定时间段内抵达所述地表,所述第一预定时间段是自所述第一阀体和所述第二阀体的所述打开测量的,所述第二预定时间段是自所述第一阀体和所述第二阀体的所述打开测量的。
8.根据权利要求6所述的系统,其中所述举升气体的所述动态控制的注射速率被改变,以在所述柱塞没有在第一预定时间段内抵达所述地表时增加所述注射速率,并且在所述第一阀体和所述第二阀体接下来均打开且所述柱塞已经在第二预定时间段内抵达所述地表时减小所述注射速率,其指示所述柱塞已过早抵达所述地表,所述第一预定时间段是自所述第一阀体和所述第二阀体的所述打开测量的,所述第二预定时间段是自所述第一阀体和所述第二阀体的所述打开测量的。
9.根据权利要求1所述的系统,其中所述井具有这样的速率,所述井以所述速率生产矿物燃料,当所述第一阀体和所述第二阀体均打开且所述井生产矿物燃料的所述速率下降到所述矿物燃料的预定生产速率以下时,所述举升气体以所述动态控制的注射速率被注射到所述气举注射管道中,其中所述举升气体的所述注射速率是通过周期性地从所述矿物燃料的所述预定生产速率减去所述矿物燃料生产的速率而确定的。
10.一种用于附接到气举系统中的生产管道以将举升气体提供给井以用于生产矿物燃料的仪器,所述井还具有外壳-管道圆环、连接到所述外壳-管道圆环的气举注射管道,以及连接到所述气举注射管道的第一阀体,所述第一阀体用于将所述举升气体以控制的速率注射到所述气举注射管道中,所述仪器包括:
所述仪器可用的程序代码,所述程序代码包括:
代码,可配置为当所述井正在生产所述矿物燃料时使用预定标准来动态控制所述举升气体到所述气举注射管道中的所述注射速率;
其中所述预定标准包括临界速率,所述临界速率是指所述井中的气体将液体从所述井带到所述生产管道的流动速率,所述预定标准还包括生产速率,所述生产速率是指所述井生产矿物燃料的速率,其中响应于所述临界速率与所述生产速率之间的差值来动态控制所述举升气体被注射的所述控制的速率,其中所述预定标准还包括:响应于所述举升气体以预定的最大注射速率被注射预定的最大速率时间,基于所述生产速率保持在所述临界速率以下,而终止将所述举升气体注射到所述气举注射管道中。
11.根据权利要求10所述的仪器,其中所述井从地表向下凹陷,并且所述井还具有生产管道和第二阀体,所述生产管道中具有柱塞,所述第二阀体连接到所述生产管道,所述程序代码还包括代码,所述代码可配置为当所述第一阀体和所述第二阀体均打开时,将所述举升气体以所述动态控制的注射速率注射到所述气举注射管道中以使得所述柱塞抵达所述地表。
12.根据权利要求11所述的仪器,其中所述程序代码还包括代码,所述代码可配置为当所述柱塞在第一预定时间段内还没有抵达所述地表时增加举升气体的所述动态控制的注射速率,当所述第一阀体和所述第二阀体接下来均打开时且所述柱塞已经在第二预定时间段内抵达所述地表时减小所述注射速率,其指示所述柱塞已过早抵达所述地表,所述第一预定时间段是自所述第一阀体和所述第二阀体的所述打开测量的,所述第二预定时间段是自所述第一阀体和所述第二阀体的所述打开测量的。
13.根据权利要求10所述的仪器,其中所述井具有这样的速率,所述井以所述速率生产矿物燃料,并且所述井还具有生产管道和第二阀体,所述第二阀体连接到所述生产管道,所述程序代码还包括代码,所述代码可配置为当所述第一阀体和所述第二阀体均打开且所述井生产矿物燃料的所述速率下降到所述矿物燃料的生产的预定生产速率以下时,将所述举升气体以所述动态控制的注射速率注射到所述气举注射管道中,其中所述举升气体的所述注射速率是通过周期性地从所述矿物燃料生产的所述预定生产速率减去所述矿物燃料生产的速率而确定的。
14.一种用于将举升气体以可控的速率注射到矿物燃料井中的方法,所述井具有气举注射管道、生产管道,以及连接到所述生产管道的具有可配置代码的控制仪器,所述方法包括:
以预定标准配置所述控制仪器,所述预定标准使得所述仪器在所述井正在生产所述矿物燃料时动态控制所述举升气体被注射到所述气举注射管道中的所述可控速率;
其中所述预定标准包括临界速率,所述临界速率是指所述井中的气体将液体从所述井带到所述生产管道的流动速率,所述预定标准还包括生产速率,所述生产速率是指所述井生产矿物燃料的速率,其中响应于所述临界速率与所述生产速率之间的差值来动态控制所述举升气体被注射的所述控制的速率,其中所述预定标准还包括:响应于所述举升气体以预定的最大注射速率被注射预定的最大速率时间,基于所述生产速率保持在所述临界速率以下,而终止将所述举升气体注射到所述气举注射管道中。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述井从地表向下凹陷,并且所述井还具有连接到所述气举注射管道的第一阀体、在所述生产管道中的柱塞以及连接到所述生产管道的第二阀体,所述方法还包括:
将所述控制仪器配置为,当所述第一阀体和所述第二阀体均打开时,将所述举升气体以所述动态控制的速率注射到所述气举注射管道中以使得所述柱塞抵达所述地表。
16.根据权利要求15所述的方法,还包括:
将所述控制仪器配置为,当所述柱塞在第一预定时间段内还没有抵达所述地表时增加举升气体的所述动态控制的注射速率,并且当所述第一阀体和所述第二阀体接下来均打开时且所述柱塞已经在第二预定时间段内抵达所述地表时减小所述注射速率,其指示所述柱塞已过早抵达所述地表,所述第一预定时间段是自所述第一阀体和所述第二阀体的所述打开测量的,所述第二预定时间段是自所述第一阀体和所述第二阀体的所述打开测量的。
17.根据权利要求14所述的方法,其中所述井具有这样的速率,所述井以所述速率生产矿物燃料,并且所述井还具有连接到所述气举注射管道的第一阀体和连接到所述生产管道的第二阀体,所述方法还包括:
将所述控制仪器配置为,当所述第一阀体和所述第二阀体均打开且所述井生产矿物燃料的所述速率下降到所述矿物燃料生产的预定生产速率以下时,将所述举升气体以所述动态控制的注射速率注射到所述气举注射管道中,其中所述举升气体的所述注射速率是通过周期性地从所述矿物燃料的所述预定生产速率减去所述矿物燃料生产的速率而确定的。

说明书全文

用于矿物燃料井的气举辅助

技术领域

[0001] 本发明涉及矿物燃料井,更具体的,涉及井的“去液化”(deliquification)过程中的辅助,该井包含流体,该流体必须被去除以允许矿物燃料气井继续生产气体和/或生产下面所述的可以是油的流体。

背景技术

[0002] 矿物燃料井通常被其产量所限制,由于自然产生的流体积累在生产管道中限制了气流。
[0003] 几种形式的“人工气举”被用于去除这些流体。人工气举的一种形式是公知的“柱塞举升”,其中被称为柱塞的一片或类似材料被插入井孔的管道或管道柱中。管道是用于钻入的钢管,其位于被称为外壳的钢管之内。该外壳将内部井孔与大地分离。管道被用于从地表下的地质形成物中生产天然气和其它副产品,诸如油、和其它凝析物。柱塞行进在管道的长度,以提供产生的天然气和可能出现在管道中的任何前述流体之间的物理界面。因而,柱塞举升实质上是气动活塞,其使用井自身的压系统行进在管道长度,从而将液体即流体或流体团(fluid slug)运载至地表。
[0004] 具有低GOR(气体对油的比率)的矿物燃料井(在本文中油可包含任何产生的流体)没有足够能量跨柱塞和管道中的流体团产生足够大的压差以使得柱塞以及因而使得流体团上升到地表。

发明内容

[0005] 一种系统向井提供了举升气体以用于生产矿物燃料。该井从地表向下凹陷并且具有生产管道和外壳-管道圆环。该系统具有:
[0006] 气举注射管道,连接到外壳-管道圆环;
[0007] 第一体,连接至气举注射管道以用于在第一阀体打开时将举升气体以控制的速率注射到气举注射管道中,从而生产矿物燃料;以及
[0008] 仪器,被编程以使用预定标准来动态地控制举升气体到气举注射管道中的注射速率。
[0009] 一种用于附接到气举系统中的生产管道以将举升气体提供给井来生产矿物燃料的仪器,该井还具有外壳-管道圆环、连接到外壳-管道圆环的气举注射管道、以及连接到气举注射管道的第一阀体以用于将举升气体以控制的速率注射到气举注射管道中,该仪器具有:
[0010] 仪器可用的程序代码,该程序代码包括:
[0011] 代码,该代码可配置为使用预定标准来动态地控制当井正在生产矿物燃料时举升气体到气举注射管道中的注射速率。
[0012] 一种用于将举升气体以可控的速率注射到矿物燃料井中的方法,该井具有气举注射管道、生产管道、以及连接至生产管道的具有可配置代码的控制仪器。在此方法中,控制仪器以预定标准被配置,使得仪器在井正在生产矿物燃料时动态地控制举升气体注射到气举注射管道中的可控速率。附图说明
[0013] 图1示出了具有柱塞以及本文所述的气举辅助系统的井。
[0014] 图2示出了不具有柱塞但是具有本文所述的气举辅助系统的井。
[0015] 图3示出了针对具有柱塞但是不具有本文所述的气举系统的井的基本举升周期。
[0016] 图4示出了针对具有柱塞和井外壳预加压的井的基本举升周期。
[0017] 图5示出了针对具有柱塞和气举辅助的井的基本举升周期。
[0018] 图6示出了针对具有柱塞和柱塞慢速抵达的气举辅助的井的基本举升周期。
[0019] 图7示出了针对具有柱塞和气举辅助的井的基本举升周期,其中在柱塞抵达后具有清除定时器
[0020] 图8示出了针对自喷井的基本柱塞举升周期,其把注射的气体量建立在计算“临界速率”的技术的基础上。
[0021] 图9图示了被称为柱塞举升井的注射调节的技术。
[0022] 图10图示了被称为非柱塞举升井的临界速率气举的技术。
[0023] 图11图示了被称为柱塞举升井的结合柱塞抵达辅助到慢速抵达辅助的转换的技术。

具体实施方式

[0024] 本文示出和描述了一种气举辅助系统,该系统将一定量的“注射气体”引入矿物燃料井系统中,该系统具有柱塞举升系统,以增加跨柱塞和流体团的压差。注射气体可以是外部天然气或天然气产物,即气举的气体,通过外壳/管道圆环被注射到井孔中。
[0025] 由注射气体引入产生的压差增加有助于柱塞从井孔的底部转换到顶部,在顶部上流体被去除。当井继续生产天然气时,自然产生的流体将最终积累在井孔的底部,再次导致井不能继续生产气体。本文所述的气举系统也可用于将一定量的“注射气体”引入不具有柱塞的矿物燃料井系统。这些“无柱塞”的井仅具有气举系统。
[0026] 在下面详细描述的图1和2分别示出了具有柱塞举升系统的矿物燃料井系统10和仅具有气举系统的矿物燃料井系统20。两个附图使用相同的附图标记以表示相同的器件或元件。
[0027] 如这两个图所示,并且在现有技术中是公知的,矿物燃料井11具有井孔,该井孔具有生产管道3和外壳-管道圆环4。还是如这两个图所示,两个井都具有气举注射管道7,其包括注射气举阀体2和变送器6,其例如可以是ABB的多变量变送器,该变送器连接到管道7以用于监测举升气体的注射速率。注射阀体2是用来启动、停止或控制举升气体注射到井11中。
[0028] 进一步如这两个图所示,两个井11都具有生产管道9,仪器5附接到其上,仪器5是计算设备,用于监测来自井的天然气生产速率。仪器5例如可以是ABB总流量RTU或流量计算机。
[0029] 仪器5利用数字和/或模拟输入和输出,执行所附接装置的监测和控制。当仪器5被用在图1和2的系统中时,气举气体应用是在仪器5中。当仪器被用在图1的系统中时,柱塞举升应用也是在仪器5中。
[0030] 图1的井系统还具有生产柱塞举升阀体1,并且图2的井系统具有主阀体8。
[0031] 在井系统10和20两者中,仪器5被编程以计算被称为“临界速率”的参数,其也被称为“临界速度”。为了便于描述,本文中使用“临界速率”。
[0032] 术语“临界速率”是指天然气生产工业中常用的数学计算,其表示气体具有排出气流中液体能力的气体速率。如果井的流速高于临界速率,它可以向地表产生流体,而不需要任何人工干预,诸如,气举或柱塞举升。
[0033] 当井的流速达到或降到低于临界速率时,流体开始回落到井孔底部,并减小井穿过积累的流体生产气体的能力。临界速率被监测,并与井生产矿物燃料的速率相比较。该速率在本文中被称为“生产速率”。
[0034] 系统10和20可以通过计算差值响应于生产速率中的任何不足,该差值为:临界速率减去生产速率=超额/不足。
[0035] 如果该计算产生了正数,则存在生产速率中的不足。临界速率和生产速率之间的这种差值,被称为“德尔塔速率”,被用于控制注射阀体2的设定,注射阀体2根据德尔塔速率打开,以使生产速率回到临界速率之上,以便继续去除流体。
[0036] 系统10和20包括六个或更多功能,每个功能具有实施于仪器5中的技术。这些功能的描述是参照上面直接定义的术语以及下面和该详细说明中的其它地方直接定义的其它术语。
[0037] 柱塞举升周期:该术语是指四种不同的状态或柱塞举升系统(诸如图1所示的系统)经过的阶段以构成“周期”。这些阶段示于图3,其在下文中被描述。
[0038] 续流:当使用柱塞举升作为人工举升机构时所使用的术语,其表示当柱塞已经到达地表仪器(抵达)而且如果在流动也到达井时柱塞举升周期中的时间段。
[0039] 加倍临界速率:该术语是指具有倍数的临界速率,以便增大或减小临界速率。倍数由用户设定。用户可以通过首先将倍数设高,然后使之减小以达到优化值,从而找到倍数的优化值。还没有开发的压力计算还可以用于辅助用户选择倍数的优化值。
[0040] 最大注射速率:是指用户基于软件可实施的计算可设定的注射气举的气体的最大速率。
[0041] 最大速率时间:是指用户可设定的将允许被注射的最大注射速率的时间量。
[0042] 调节:该术语是指这样的能力,其改变与注射举升或气举关联的各种状态的注射中使用的气举的气体量。
[0043] 调节量:该术语是指用户可设定的针对调节的输入,用于增大或减小该系统的各方面中使用的注射气体量。
[0044] 如上所述,图1的井11中的柱塞举升系统10具有周期,其具有如图3所示的四个不同阶段。
[0045] 在右上象限所示的阶段1,由术语“关闭阀体”所定义,是指生产柱塞举升阀体1关闭所花费的时间。当阀体1开始关闭时,柱塞开始下降到井孔的底部。在该阶段中,柱塞的下降具有延迟,因为阀体1在该阶段开始时不能立即关闭。假设在阶段1结束时,柱塞已经到达井孔的底部。阶段1的持续时间是基于用户对矿物燃料井的经验的近似值。
[0046] 在右下象限所示的阶段2,由术语“阀体已关闭”所定义,是指关闭阀体阶段(即阶段1)结束与阶段3开始之间的时间。与该阶段相关联的计算机实施的技术在等待“打开”条件变为真以使得该阶段结束并转换到阶段3。这些条件是压力、压差、时间或其组合。该技术是在柱塞举升应用中实施的,柱塞举升应用在RTU5的软件中。当压力、压差、时间中的任意一项或其组合满足设定点时,该阶段结束。
[0047] 在左下象限所示的阶段3,由术语“柱塞到来”所定义,是指“阀体已关闭”阶段(即阶段2)之后的阶段,这时其中一个技术已满足条件,并且使生产阀体1打开,柱塞处于从管道3的底部到井的顶部以及相连地表仪器的转换时间段。柱塞抵达地表是由地表仪器检测的,并且是基于用户可设定的参数,这些参数可以分类为快、慢、正常、或未抵达。各种参数可以基于该状态被修改,以影响操作条件,使柱塞的抵达落入将被视为正常的条件。检测柱塞抵达地表的装备在图1中未示出,但是通常是磁性传感器,其连接到RTU5,并在柱塞抵达地表时将脉冲发送到RTU5。
[0048] 在左上象限所示的阶段4,由术语“续流”所定义,是指柱塞已经抵达地表之后而且井正在流动的阶段(即阶段3之后的阶段),该阶段中的技术是等待“关闭”条件变为真,以使得该阶段结束并因此结束本柱塞举升周期,并开始新的柱塞举升周期。
[0049] 下面的段A和B中的描述是参照图1所示的柱塞举升系统以及该图中所示的附接的气举系统。
[0050] A)通过打开注射气举阀体2(“注射阀体”),气举的气体被注射到井孔的外壳-管道圆环4中,其是在两种情况中:
[0051] 1.如基本柱塞周期的右下象限所示:图4的预加压外壳(预加压)周期图,通过打开注射气举阀体2,对井进行预加压。预加压是在柱塞举升周期之前,柱塞举升周期是通过打开生产柱塞举升阀体1来初始化的。注射阀体的打开是基于发生时间或压力或压差满足用户定义的标准来实现的,例如,当满足99%的设定点时。注射阀体2的打开开始将气举的气体输入到外壳/管道4中,以形成气体压力,该气体压力将跨柱塞和流体产生更大的压差。
[0052] 2.如基本柱塞周期所示:图5的气举辅助(柱塞辅助)图,柱塞周期的柱塞到来阶段根据生产管道阀体1的打开而被初始化(参见左下象限),而且气举的气体被注射到外壳/管道4中。气举的气体量是用户可设定的,以增加跨柱塞和流体团的压差,从而辅助柱塞从井的底部到顶部。当系统首先被初始化时,用户基于他或她对矿物燃料井的经验设定气举的气体量。然后运行该首次设定的系统可以根据需要进行评估和改变。
[0053] 气举气体的注射持续直到本技术视作柱塞抵达满足这两个条件之一:
[0054] 1.如基本柱塞周期中所示的太慢:图6的慢速抵达图上的气举辅助(慢抵达辅助)。如果柱塞抵达被分类为慢(慢柱塞抵达是由用户在柱塞举升应用或单独的气举应用中定义的),气举的气体在柱塞周期的柱塞到来阶段期间被注射,由此柱塞还没有在用户定义的慢时间抵达。气举的气体将继续注射,直到柱塞抵达地表或柱塞没有在用户定义的允许抵达的最大时间抵达。在定义慢和快的定时器中所使用的技术是要将管道的长度分为“慢”速和“快”速,“慢”速是为了得到500ft/min或更少的“慢”时间,“快”速是为了得到850ft/min或更快的“快”时间。500ft/min和850ft/min是基于业界接收的惯例的柱塞主观行进速率。
[0055] 2.柱塞已经抵达,并且在柱塞抵达之后气体被继续注射,直到清除定时器到时,如基本柱塞周期中的左下和左上象限所示:图7的柱塞抵达图之后的清除定时器(清除定时器)。柱塞抵达清除定时器是这样一种技术,其中气举的气体在柱塞已经抵达用户指定的时间量之后继续注射,用户指定的时间量是基于用户听见井中的流动形式,并由此推测井中剩余的任何流体已经从井中去除。这种技术使生产气体的速率保持在足够高以继续从柱塞后面去除后面的流体,从而创造出自由气体流动的完全清洁的井孔。
[0056] B)利用预定的时间间隔来表明柱塞抵达是快速抵达还是慢速抵达,动态调节气体速率量的能力被应用到柱塞辅助功能中,以使柱塞达到正常抵达的条件。正常抵达的条件是这样的,其中柱塞抵达井口是快于所计算的“慢”速度,但是慢于所计算的“快速度”。例如,如果井深是10000ft,则通常的计算方法是:慢是500ft/min或更低,表示慢时间为20分钟或更多,快是850ft/min或更快,表示快时间是11.75分钟或更少。500ft/min和850ft/min是基于业界接收的惯例的柱塞主观行进速率。
[0057] 下文中的段C中的描述是参考图2所示的仅气举系统。如上所述,井中没有柱塞。
[0058] C)井中没有柱塞的操作与上文中段A的描述相同,除了因为柱塞不存在于井孔中,只应用了预加压和清除定时器功能而没有应用柱塞辅助和慢抵达辅助功能。
[0059] 下文中段D参考图8描述了一种技术,被称为“柱塞举升续流临界速率自动气举”,用于在柱塞周期期间将气举的气体注射到井孔的外壳-管道圆环4中,同时井在流动,但如下所述,其把注射的气体量建立在计算“临界速率”的技术的基础上。
[0060] D)在柱塞举升续流临界速率自动气举中,临界速率是使用调节器临界速率方程加上倍增因子以得出加倍的临界速率。调节器临界速率方程为:
[0061] Q=3.067P Vt A/(T+460)Z
[0062] 其中:
[0063] A(ft2)=3.14ID2/4*144
[0064] T=地表温度,华摄氏度
[0065] P=地表压力,psi
[0066] A=管道横截面积
[0067] ID=管道内径(英寸)
[0068] Q=mmscf/天
[0069] z=气体偏差系数,和
[0070] Vt是以ft/sec为单位的终端速率或气体临界速率,其是根据下面的方程确定的:
[0071] Vt=1.593S1/4(dl-dg)/dg1/4
[0072] 其中:
[0073] S=液体和气体之间的表面张力,dynes/cm
[0074] D=密度,lb/ft3(l-流体,g-气体)
[0075] 然后,基于周期从加倍的临界速率减去生产速率以获得差值,其就是注射速率。然后该差值被用作气举注射设定点或注射气体的目标速率,其被应用到系统中以调节需要的气体量,使生产速率回到大于“加倍的临界速率”的速率。如果生产速率在预估的时限(续流定时器时限)内回到大于“加倍的临界速率”的速率,如下所述,该时限是由用户设定的,则注射阀体控制速率被设置为零,直到生产速率回到小于“加倍的临界速率”的速率,在该时间重复该过程。如果生产速率没有在预估的时限(续流定时器时限)内回到大于“加倍的临界速率”的速率,则控制阀体速率被设置为零,并且控制阀体被关闭。此外柱塞举升技术将关闭生产阀体,允许柱塞下落至井孔中管道的底部,将通过各种独立的柱塞举升技术来重复该周期。预估的时限(续流定时器时限)是由用户基于在井口的在线监控而设定的,通过监听流动直到用户听到有任何流体产生。
[0076] 如上所述,注射气体速率是被连续监控和调节的,直到生产速率在加倍的临界速率以下保持最大注射速率和最大速率时间,在该时间,该技术已经以最大注射速率注射了连续最大速率时间,注射阀体被关闭,而且生产阀体被关闭,从而开始新的柱塞周期。
[0077] 上文中段D中所述的技术也可以被应用到井中,不需要柱塞举升系统基于“临界速率注射”控制“自由流动”的井。在该应用中,监控生产速率相对于“临界速率”(使用调节器临界速率方程)加上倍增因子。从临界速率中减去生产速率,以得到差值。然后,该差值被用作注射阀体的控制参数,以调节需要的气体量,从而使生产速率回到大于“加倍的临界速率”的速率。
[0078] 现在参考图9,图示了一种技术,其被称为用于柱塞举升井的注射调节。在该技术中,注射到井中用于预加压、抵达辅助、慢抵达辅助、清除注射的气举的气体量,或者注射气体注射到系统中的临界速率可以通过用户可设定的量被改变,这是基于被分类为快或慢的柱塞抵达。当结合柱塞举升系统使用气举的气体时,理想的情况是使柱塞以柱塞效率所需的速率抵达。使用上述的快速/慢速方法,并将每个柱塞抵达分为快/正常/慢,注射的气体量将被增加或减小用户可设定的量,使得柱塞以最有效率的速度抵达。用户可设定的量是基于试错法。
[0079] 现在参考图10,图示了一种技术,其被称为非柱塞举升井的临界速率气举。在该技术中,由于没有柱塞,所以不需要指定快速、慢速、最小或最大的抵达时间。当生产流动速率降低到低于加倍的临界速率时,气举的气体被注射到外壳/管道圆环4中。注射速率是基于周期通过从加倍的临界速率减去生产速率而计算的速率。该差值是气举注射设定点或注射气体的目标速率,其被应用到该系统中。注射气体速率是被连续监控和调节的,直到生产速率大于加倍的临界速率,在该时间关闭注射阀体。
[0080] 现在参考图11,图示了一种技术,其被称为柱塞举升井的结合柱塞抵达辅助转换到慢速抵达辅助的技术。在该技术中,气举的气体在初始化柱塞周期的柱塞到来阶段(图11的左下象限)时被注射。气举的气体的慢速抵达辅助速率是气举的气体的用户可设定的量,其增加了跨柱塞和流体团的压差,有助于将柱塞从井的底部带到顶部。例如,慢速抵达辅助速率可以是抵达辅助速率的两倍,或者速率的任何其它增加,其足够大以使得柱塞继续抵达井口。如果柱塞没有在慢速抵达时间抵达,慢速抵达时间是用户在柱塞举升系统中定义的(标准相同于用户使用来定义气举系统中慢速抵达时间的标准),或者是气举系统中的用户可设定时间定义的,则逻辑转换到图9所示的慢速抵达辅助技术中定义的注射速率。使用气举的慢速抵达辅助的逻辑是这样一种技术,其中如果柱塞抵达被分类为慢速,即柱塞没有在慢速时间抵达,则气举的气体在柱塞周期的柱塞到来阶段期间被注射。慢速是由用户在柱塞举升应用中定义的,或单独在气举应用中定义的。换言之,如果柱塞没有在慢速时间抵达,则更多的气体被注射,使柱塞在表明运行滞后(或未抵达)之前抵达,运行滞后是一种故障。气举的气体继续被注射,直到A)柱塞抵达地表,或B)柱塞没有在针对抵达允许的最大时间抵达。
[0081] 参考图11的左下象限,该技术的逻辑转换如下:
[0082] 1)当柱塞阀体打开时,通过打开气体注射阀体开始抵达辅助气举,直到达到抵达辅助速率。
[0083] 2)柱塞到来——如果当时间到达慢速抵达时间,柱塞仍然未抵达,则系统转换到慢速抵达辅助技术和速率,因而增加气举的气体量,以增大跨柱塞和流体团的压差,使得柱塞继续抵达。
[0084] 3)继续以慢速抵达辅助速率注射,直到a)柱塞抵达,如果在使用中则转换到清除定时器,或者b)柱塞无法抵达,则关闭柱塞阀体和气举阀体两者以开始另一个柱塞周期。
[0085] 尽管本文中的详细描述和附图描述和示出了针对天然气井的可动态控制的气举系统,但是应当理解的是,该系统还可以用于油井,因为众所周知,天然气井也产生石油,油井也产生天然气。因而,本文使用术语矿物燃料井,因为石油和天然气是矿物燃料。
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