関連出願の相互参照 本出願は、２００７年１２月１０日付で出願された米国特許出願第１２／００１，１５２号の一部継続出願であり、前記出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。 連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載 該当無し マイクロフィルム添付文書の参照 該当無し
この発明は、地下油井およびガス井に配備される生成システムならびに方法に関する。
多くの油井およびガス井は、その生産寿命のいずれかの時点で坑井の液体を地表に送出するために充分なエネルギーを貯留層が形成することが不可能になることにより液詰まり（ｌｉｑｕｉｄ ｌｏａｄｉｎｇ）を経験する。 坑井内に滞留した液体は井戸の通流を遮断するかあるいは流速の低下の原因となり得る。 生産を増加あるいは再生するためにオペレータが井戸を人工リフト上に設置し、それはエネルギー形態を坑井内に付加することによって坑井の液体を地表に除去する方法として定義される。 現在、石油およびガス業界において最も一般的な人工リフトシステムはダウンホールポンピングシステム、プランジャリフトシステム、ならびに圧縮ガスシステムである。 ダウンホールポンプの最も一般的な形式はサッカーロッドポンプである。 これは二重式のボールシート組成体とプランジャを含んだポンプ筒体を具備する。 サッカーロッドのストリングがダウンホールポンプを地表のポンプジャックに結合する。 地表のポンプジャックが往復動作をロッドに供給し、続いてそのロッドが液体移送装置であるポンプを駆動するために往復動作を供給する。 ポンプが往復動作するとポンプの上方の液体が重力によってポンプ室内に供給され、さらにそれが生産チュービングに吸い上げられて坑井から地表設備に供給される。 別のダウンホールポンプシステムには、プログレッシブキャビティ、ジェット、電動水中ポンプ等が含まれる。 プランジャリフトシステムは、坑井のチュービングの底部から地表へ移動する自由ピストンを持ち上げるために圧縮ガスを使用する。 殆どのプランジャリフトシステムは、坑井内に圧力を形成するために周期的に井戸内で閉鎖することによって貯留層からのエネルギーを利用する。 その後急速に井戸が開放されそれによって圧力差が形成され、プランジャが地表へ移動する際にそのプランジャの上方に集積された貯留層液体を持ち上げる。 ポンプと同様にプランジャも液体移送装置である。 圧縮ガスシステムは連続的あるいは断続的なものとすることができる。 その名称が示すように、連続的なシステムは坑井内にガスを連続的に注入し、断続的なシステムは断続的にガスを注入する。 いずれのシステムにおいても、圧縮ガスが井戸のケーシング−チュービングアニュラスに流入し、チュービングストリング内に収容されたガスリフトバルブに向かって坑井を下る。 ケーシング−チュービングアニュラス内のガス圧がチュービング内部のバルブに隣接した場所の圧力と比べて十分に高ければ、リフトバルブが開放状態になり続いてケーシング−チュービングアニュラス内のガスがチュービング内に流入することを可能にし従ってチュービング内のリフト液体が坑井から流出することを可能にする。 連続ガスリフトシステムは貯留層が膨張押し型（枯渇押し型）あるいは部分膨張押し型を有することを除いて効率的に動作し、前記膨張あるいは部分膨張押し型によれば液体が除去された際に貯留層内に圧力低下がもたらされる。 ガスリフト圧力が貯留層上に重大な背圧を誘発する程の点まで貯留層圧力が枯渇すると、連続ガスリフトシステムが非効率になってシステムを稼働することが不経済になる程まで井戸からの流速が低下する。 断続ガスリフトシステムはこの背圧を断続的に使用し、従って連続システムに比べてより長期間経済的に稼働することができる。 断続システムは、その断続システムに基づいた地表設備の稼働の難しさならびに高コストのため連続システムほど一般的でない。 炭化水素の回復を拡大するために変則的な化石エネルギー鉱床にアクセスする水平切削が開発された。 坑井の地表位置から一定距離の化石エネルギー鉱床にアクセスするために傾斜切削が開発された。 一般的に、これらの切削方式の両方が垂直孔あるいは井戸から開始する。 その垂直井戸の所定の点において切削工具の転向が開始され、その結果切削工具が垂直位置に関して偏向された位置に運ばれる。 最も人工的なリフトシステムを傾斜あるいは水平井戸の偏向した部位内に設置するかまたは垂直井戸の有孔部位内の深くに設置することは実用的でなく、何故ならそれらの領域に設置されたダウンホール装置が非効率となるかあるいは液体中に含まれていてポンプの動作を妨害する粉塵および／または固形物ならびにガスのために高い維持費を伴う可能性があるためである。 従って、殆どのオペレータは貯留層の上方の坑井の垂直部位内のみにダウンホール人工ポンプを設置する。 比較的長い有孔間隔を有する多くの垂直井戸において、上記の要件から多くのオペレータが井戸内に人工リフト装置を設置しないことを選択する。 ダウンホールポンプシステム、プランジャリフトシステム、および圧縮ガスリフトシステムはダウンホール装置の下方に存在する液体を採掘するようには設計されていない。 従って、多くの垂直、傾斜、ならびに水平井戸において、数百ないし数千フィートの範囲におよぶ液柱がダウンホール人工リフト装置の下方に存在し得る。 既存の人工リフトシステムの制約のため、膨張あるいは部分膨張押し型の傾斜あるいは水平切削井戸内ならびに比較的長い有孔間隔を有する垂直井戸内において従来の方式を使用して著しく多量の炭化水素を採掘することは不可能である。 従って、既存の技術の主要な問題点は、従来のダウンホール人工リフト装置の下方に存在する貯留層液体を吸い上げられないことである。
傾斜あるいは水平坑井の偏向した部位内ならびに比較的長い有孔間隔を有する垂直井戸内の液体の採掘を可能にする人工リフトシステムを提供することが求められている。 比較的長い有孔間隔を有する垂直井戸内ならびに小さなケーシング直径を有する傾斜および水平坑井の偏向した部位内の液体の採掘を可能にする人工リフトシステムを提供することが求められている。 比較的長い有孔間隔を有する垂直井戸内ならびに偏向したあるいは水平部位を有する井戸内において人工リフトポイントを低くすることが求められている。 より効率的に貯留層液体を坑井から除去するために高い噴射体積速度を提供することが求められている。 より効率的かつより低コストの坑井液体除去方法を提供することが求められている。 比較的長い有孔間隔を有する垂直井戸用ならびに偏向したあるいは水平部位を有する井戸用の人工リフト方法をより低コストに提供することが求められている。 ダウンホール人工リフト装置の下方から上方に液体を持ち上げるために充分な貯留エネルギーと貯留ガスを依然として有する井戸のためのより低コストかつ高効率な人工リフト方法が求められている。 さらに、偏向したおよび水平部位を有する井戸内ならびに比較的長い有孔間隔を有する垂直井戸に対してリフト点を下げるためのより効率的なガスおよび固体分離方法を提供することが求められている。
二重チュービング構成を組み込むことによって傾斜、垂直および水平坑井内でバイパスされた炭化水素を採掘するよう設計された人工リフトシステムである、ガス支援されたダウンホールシステムが開示される。 一実施形態において、第１のチュービングストリングがガスリフトシステムを含み、第２のチュービングストリングはダウンホールポンピングシステムを含む。 第１のチュービング内において、好適には断続的なものとされるガスリフトシステムが貯留層液体をダウンホールポンプの下方からパッカアセンブリ上方に持ち上げるために使用され、そこで液体が分離抽出される。 より多くの貯留層液体がパッカの上方に供給されるほど第２のチュービングストリングの近傍に設置されたダウンホールポンプの上方のケーシングアニュラス内の液体水位が上昇し、分離抽出された貯留層液体がダウンホールポンプによって地表に移送される。 別の実施形態によれば、第２のチュービングストリングがダウンホールプランジャシステムを含む。 貯留層液体がパッカの上方に供給されると、第２のチュービングストリングの近傍に設置されたダウンホールプランジャの上方のケーシングアニュラス内の液体水位が上昇し、分離抽出された貯留層液体がダウンホールプランジャによって地表に移送される。 第２のチュービングストリングの動作を制限するために二重ストリングアンカを第１のチュービングストリングと共に配置することができる。 第２のチュービングストリングは、第１のチュービングストリングを妨害することが無いようにオンオフツールを使用して取り外し可能に二重ストリングアンカに取り付けることができる。 貯留層液体が第１のチュービングストリング内に単一方向のみに流入することを可能にするために一方向弁を使用することができる。 前記の一方向弁は、パッカの下方の分離された圧力を第１のチュービングストリング内に解放することを可能にするように第１のチュービングストリング内のパッカの下方に配置することができる。 このバルブは、パッカの下方で分離されたガスの地表への通路を提供する。 結果として得られる貯留層上の低減された背圧が生産の増加をもたらすことができる。 別の実施形態によれば、第２のチュービングストリングを第１のチュービングストリング内に設けることができ、注入されたガスが第１および第２のチュービングストリングの間でアニュラスを通流することができる。 第２のチュービングストリングは、ダウンホールポンピングシステムあるいはプランジャリフトシステム等の液体移送装置を収容することができる。 双方向通流コネクタによって第２のストリングを第１のストリングに固定し、ケーシング−チュービングアニュラス内の貯留層液体がダウンホールポンプの方向にアンカを通過することを可能にする。 一実施形態によれば、双方向通流コネクタは厚みと第１の端部と第２の端部と前記第１の端部から前記第２の端部までの中央穴と側面を有する円筒体とすることができる。 第１の管路を前記の厚みにわたって第１の端部から第２の端部まで配設することができる。 第２の管路を前記の厚みにわたって側面から中央穴まで配設し、前記第１の管路と第２の管路が交接しないようにすることができる。 ダウンホールポンプの下方からダウンホールポンプの上方へ液体を持ち上げるために、注入されたガスが双方向通流コネクタを介して垂直に通流することが可能である。 双方向通流コネクタは、その双方向通流コネクタを介して流動する貯留層液体に注入されたガスが接触することを防止する。 第１の管路に加えて複数の管路と第２の管路に加えて複数の管路を設けることも考えられる。 さらに別の実施形態によれば、貯留層からのガスがダウンホールポンプあるいはプランジャ等の液体移送装置の下方からその液体移送装置の上方に貯留層液体を持ち上げる。 第１のチュービングストリングはパッカアセンブリの上方に液体移送装置を具備することができる。 第１のチュービングストリング内の液体移送装置の下方の上側有孔サブと下側有孔サブの間にブランクサブを配置することができる。 第１のチュービングストリング内の下側有孔サブの下方に位置する第２のチュービングストリングが貯留層からのガスを利用して液体を持ち上げることができる。 本発明の特徴および対象をさらに理解するために添付の図面を参照しながら説明する。 その際に同一の構成要素は同一の参照符号を付して示される。
従来のロッドポンピングシステムと共に設置された傾斜あるいは水平坑井を示した説明図である。 従来の傾斜あるいは水平坑井内の周知のガスリフトシステムを示した説明図である。 ロッドポンプおよびガスリフトシステムを使用した本発明の一実施例を示した説明図である。 内部ガスリフトバルブを備えていないことを除いて図３のものと類似する本発明の別の実施例を示した説明図である。 Ｙブロックを備えた本発明のさらに別の実施例を示した説明図である。 内部ガスリフトバルブを備えていないことを除いて図５のものと類似する別の実施例を示した説明図である。 二重ストリングアンカおよびオンオフツールを備えていることを除いて図３のものと類似である別の実施例を示した説明図である。 内部ガスリフトバルブを備えていないことを除いて図７のものと類似する別の実施例を示した説明図である。 一方向弁を備えていることを除いて図７のものと類似である別の実施例を示した説明図である。 完全に垂直な坑井内に示されていることを除いて図９と同様の実施例を示した説明図である。 ダウンホールポンプシステムに代えて別の代替的な実施形態のプランジャリフトシステムが設置されるとともに地表タンクと二重ストリングアンカを備えていないことを除いて図１１のものと類似である実施例を示した説明図である。 双方向通流コネクタを使用する垂直坑井内の別の実施例を示した説明図である。 水平坑井内にあることを除いて図１２のものと同様の実施例を示した説明図である。 双方向通流コネクタを等角図法によって示した説明図である。 図１３の線１３Ａ−１３Ａに沿った断面図である。 図１３Ａに対する上面図である。 第１の端部上で第１のチューブラーにまた第２の端部上で第２のチューブラーにネジ式に取り付けられた双方向通流コネクタを備えることを除いて図１３Ｂのものと同様な断面図である。 ダウンホールポンプシステムに代えて別の代替的な実施形態のプランジャリフトシステムが設置されることを除いて図１３のものと類似である実施例を示した説明図である。 坑井の湾曲したあるいは水平の部位から液体を持ち上げるために貯留層から放出されたガスを利用する別の実施例を示した説明図である。 垂直坑井内に示されていることを除いて図１５と同様の実施例を示した説明図である。 ダウンホールポンプシステムに代えて別の代替的な実施形態のプランジャリフトシステムが設置されることを除いて図１６と同様の実施例を示した説明図である。
図１には、傾斜あるいは水平坑井内における従来の一般的なロッドポンプシステムの一例が示されている。 図１に示されているように、吸い上げられた液体１３を含んだチュービング１がケーシング６内に装着されている。 ポンプ５が貯留層９に最も近いチュービング１の末端上の固定ニップル４８内に結合される。 サッカーロッド１１がポンプ５の最上部から地表１２に向かって垂直かつ連続的に接続される。 ケーシング６は円筒形状にチュービング１を包囲してそれと同心とすることができ、一端でチュービング１とポンプ５の下方に延在し他方の端部において地表１２に向かって垂直に延在する。 ケーシング６の下方に湾曲部８とラテラル１０が延在し、これは貯留層９内に掘削されている。 プロセスは以下のようである：貯留層液体７が貯留層９から産出されてラテラル１０に流入し、曲線部８およびケーシング６を上昇する。 貯留層液体７は通常多相であるため、アニュラーガス４と液体１７に分離する。 アニュラーガス４は貯留層液体７から分離してアニュラス２内を上昇し、そのアニュラス２はチュービング１とケーシング６の間に形成された空白スペースである。 アニュラーガス４は継続してアニュラス２を上昇し、井戸から地表１２に流出する。 ポンプ５の上方の液体１７の重量からなる重力によってそのポンプ５に液体１７が流入し、汲み上げられた液体１３になって地表１２までチュービング１を流動する。 ポンプ１５は、それに限定するものではないが、プログレッシブキャビティ、ジェット、電動水中ポンプ等の任意のダウンホールポンプあるいはポンピングシステムとすることができる。 図２には、傾斜あるいは水平坑井内における従来の一般的なガスリフトシステムの例が示されている。 図２によれば、ケーシング６内においてチュービング１がパッカ１４と従来のガスリフトバルブ２２に結合されている。 ケーシング６の下方には湾曲部８とラテラル１０が存在し、それが貯留層９を介して掘削されている。 プロセスは以下のようである：貯留層９からの貯留層液体７がラテラル１０に流入し、曲線部８およびケーシング６を上昇する。 パッカ１４が圧力隔離を提供し、ケーシング６とチュービング１の間の空白スペースによって形成されたアニュラス２において注入ガス１６の注入によって圧力が上昇することを可能にする。 一度アニュラス２内の圧力が十分に上昇すると、従来型のガスリフトバルブ２２が開いて注入ガス１６がアニュラス２からチュービング１に通過することを可能にし、その後それが貯留層液体７と混ざり合って混合液１８になる。 このことによって液柱が軽量化され、混合液１８はチュービング１を上昇して井戸から地表１２に流出する。 図３には、水平および偏向した坑井内でダウンホールポンプおよびガスリフトシステムを使用する実施例が示されている。 図３を参照すると、ケーシング６内にチュービング１が存在し、そのチュービング１は地表１２で開始していて内部ガスリフトバルブ１５とブッシング２５と内側チュービング２１を含んでいる。 内側チュービング２１はチュービング１内で例えば同心上に配置することができる。 ブッシング２５はパイプの断片とすることができ、その目的は内径と外径の両方を使用してネジ式にパイプを接続することである。 ブッシング２５はその外径の一端あるいは両端上にパイプネジ部を有し、またその内径の一端あるいは両端上にパイプネジ部を有する。 その他の方式のブッシングおよび接続手段も考えられる。 チュービング１はパッカ１４に対して密封式に係合する。 チュービング１および内側チュービング２１はパッカ１４の下方で湾曲部８を介してラテラル１０まで延在し、それが貯留層９内に掘削されている。 ケーシング６内でチュービング１に近接してチュービング３が配置され、それがポンプ５に接続されたサッカーロッド１１を含んでいる。 ポンプ５は固定ニップル４８によってチュービング３の端部に結合される。 チュービング３はパッカ１４に対して密封式には係合されない。 プロセスは以下のようにすることができる：貯留層液体７がラテラル１０に流入し、そしてチュービング１に流入する。 貯留層液体７は注入ガス１６に混合されて混合液１８になり、内側チュービング２１とチュービング１の間に形成された空白スペースであるチャンバアニュラス１９を上昇する。 混合液１８はその後有孔サブ２４の孔を介して流出する。 混合されたガス４１が混合液１８から離脱し、ケーシング６とチュービング１およびチュービング３の間の空白スペースによって形成されたアニュラス２を上昇する。 混合されたガス４１はその後地表１２上で通流ライン３０内に流入し、さらにコンプレッサ３８内に流入して圧縮ガス３３になりそして通流ライン３１を介して地表タンク３８に流動する。 コンプレッサ３８は限定的なものではなく、例えばパイプラインからの圧力ガス等のその他の圧縮ガス源が使用可能である場合はこの設計に決定されるものではない。 圧縮ガス３３はその後作動弁３５に接続された通流ライン３２を介して移動する。 この作動弁３５は時間あるいは地表タンク３４内に存在する圧力のいずれかに依存して開閉する。 付勢された際に弁３５は開放され、圧縮ガス３３が作動弁３５を介して通流し、通流ライン３２を介してチュービング１に流入し注入ガス１６になる。 注入ガス１６は内部ガスリフトバルブ１５までチュービング１を下降するが、この内部ガスリフトバルブ１５は通常時は注入ガス１６がチュービング１内に流入することを防止するように閉鎖されているものである。 チュービング１内の内部ガスリフトバルブ１５の上方の充分な高圧力が内部ガスリフトバルブ１５を開放させ、内部ガスリフトバルブ１５を介しての注入ガス１６の通過を可能にする。 注入ガス１６はその後内側チュービング２１に流入し、結果的に貯留層液体７と混ざり合って混合液１８になり、再びプロセスが開始される。 混合液１８から液体１７と混合されたガス４１が分離し、液体１７がアニュラス２内に落下してパッカ１４の上方で抽出される。 上述したように混合されたガス４１はアニュラス２内を上昇する。 より多くの液体１７がアニュラス２に付加されるほど、液体１７が上昇してポンプ５に重力がかかり、汲み上げられた液体１３になってそれがチュービング３を地表１２に向かって上昇する。 図４には、内部ガスリフトバルブ１５を使用しない点を除いて図３と同様な設計の実施例が示されている。 図５には、図３のものとは異なったダウンホール構造を有する水平あるいは偏向した坑井内のダウンホールポンプおよびガスリフトシステムを使用するさらに別の実施例が示されている。 図５を参照すると、ケーシング６内にチュービング１が存在し、それが内部ガスリフトバルブ１５を含むとともにパッカ１４に対して密封式に係合している。 パッカ１４は好適には二重パッカアセンブリであってＹブロック５０に結合され、それがさらにチャンバ外チュービング５５に結合される。 チャンバ外チュービング５５はケーシング６の下方で湾曲部８を介してラテラル１０まで続き、それが貯留層９内に掘削されている。 下側チュービング部位３７につながるＹブロック５０の管状部材の１つに内側チュービング２１がチャンバブッシング２２によって固定される。 内側チュービング２１はチャンバ外チュービング５５と同心にすることができる。 内側チュービング２１は、Ｙブロック５０とチャンバ外チュービング５５の内部で湾曲部８を介してラテラル１０まで延在する。 第２のチュービングストリング構成は下側部位３７と上側部位３６からなる。 下側部位３７は上方で一方向弁２８に接続された有孔サブ２４を有し、パッカ１４に対して密封式に係合する。 有孔サブ２４はその上端が閉鎖されていて上側チュービング部位３６に接続されている。 上側チュービング部位３６は、ガスシュラウド５８と、有孔内側管状部材５７と、クロスオーバーサブ５９と、ポンプ３およびサッカーロッド１１を含んだチュービング３とを有する。 ガスシュラウド５８は管状の形状で、その下端が閉鎖されているとともに上端が開放されている。 これは有孔の内側管状部材５７を被包し、その内側管状部材５７がガスシュラウド５８の上方でクロスオーバーサブ５９まで延在してチュービング３に接続し、そのチュービング３が地表１２まで続いている。 クロスオーバーサブ５９の上方でポンプ５がチュービング３内の下端上に含まれ、そのポンプがサッカーロッド１１に接続され、さらにそのサッカーロッド１１が地表１２まで続いている。 アニュラーガス４が通流ライン３０までアニュラス２を上昇し、その通流ライン３０はアニュラーガス４を圧縮して圧縮ガス３３にするコンプレッサ３８に接続されている。 コンプレッサ３８は限定的なものではなく、例えばパイプラインからの圧力ガス等のその他の圧縮ガス源が使用可能である場合はこの設計に決定されるものではない。 圧縮ガス３３は通流ライン３１を介して地表タンク３４に通流し、その地表タンクは作動弁３５に接続された第２の通流ライン３２に接続される。 この作動弁３５は、時間あるいは地表タンク３４内に存在する圧力のいずれかに依存して開閉する。 付勢された際に弁３５は開放され、圧縮ガス３３が作動弁３５を介して通流し、通流ライン３２を介してチュービング１に流入し注入ガス１６になる。 注入ガス１６は内部ガスリフトバルブ１５までチュービング１を下降するが、この内部ガスリフトバルブ１５は通常時は注入ガス１６がチュービング１内に流入することを防止するように閉鎖されているものである。 チュービング１内の内部ガスリフトバルブ１５の上方の充分な高圧力が内部ガスリフトバルブ１５を開放させ、内部ガスリフトバルブ１５とＹブロック５０を介し内側同心チュービング２１とチャンバ外チュービング５５の間の空白スペースであるチャンバアニュラス１９内への注入ガス１６の通流を可能にする。 チャンバアニュラス１９の上端がチャンバブッシング２５によって隔離されているため注入ガス１６はこのチャンバアニュラス１９を流れ下るよう強制される。 注入ガス１６が貯留層液体７を移動させて混合液１８にし、それが内側同心チュービング２１を上昇する。 混合液１８は内側同心チュービング２１からパッカ１４およびスタンディングバルブ２８を介してＹブロック５０の管状部材の１つに通流し、その後有孔サブ２４を介してアニュラス２に通流し、そこでガスが分離上昇してアニュラーガス４になりサイクルが継続される。 混合液１８から液体１７が分離して重力により落下し、さらにアニュラス２内のパッカ１４の上方で分離抽出され、従ってスタンディングバルブ２８のために有孔サブ２４への逆流が防止される。 液体１７がアニュラス２内で集積されるとポンプ５の上方に上昇してガスシュラウド５８内部で有孔管状部材５７内に流入するよう重力によって強制され、そこでクロスオーバーサブ５９を上昇して汲み上げられた液体１３になりチュービング３内を地表１２まで吸い上げられる。 図６には、内部ガスリフトバルブ１５を使用しない点を除いて図５の設計の発明と同様な別の実施例が示されている。 図７には、第１のチュービングストリング１と共に配置される、オンオフツール２６を備えた第２のチュービングストリングと共に設置および結合されたダウンホールアンカアセンブリあるいは二重ストリングアンカ２０を設けた点を除いて図３のものと同様な別の実施例が示されている。 図７を参照すると、第１のチュービングストリング１がケーシング６内に存在する。 第１のチュービングストリング１は地表１２で開始していて内部ガスリフトバルブ１５とブッシング２５と有孔サブ２４と内側チュービング２１を含んでいる。 有孔サブ２４は、テキサス州ヒューストン市のウェザーフォードインターナショナル社等から市販入手可能である。 チュービング１は二重ストリングアンカ２０に係合しそれを通じて延在し、さらにパッカ１４に係合しそれを通じて延在している。 内側チュービング２１はブッシング２５に接続され、有孔サブ２４と二重ストリングアンカ２０とパッカ１４を介して延在してチュービング１の末端より手前で終止している。 二重ストリングアンカ２０はオクラホマ州タルサ市のクラインオイルツールズ社等から市販入手可能である。 別の方式の二重ストリングアンカ２０も考えられる。 内側チュービング２１はチュービング１内に配置することができる。 チュービング１は二重ストリングアンカ２０の下側を介して延在し、またパッカ１４の下側を介し湾曲部８を通じて貯留層９内に掘削されたラテラル１０まで延在する。 第２のチュービングストリング３はケーシング６内で第１のチュービングストリング１に近接して存在する。 第２のチュービングストリング３は、有孔サブ２３とサッカーロッド１１とポンプ５と固定ニップル４８とオンオフツール２６を備える。 第２のチュービングストリング３はオンオフツール２６によって二重ストリングアンカ２０に対して選択的に係合することができる。 オンオフツール２６はオクラホマ州タルサ市のＤ＆Ｌオイルツールズ社およびテキサス州ヒューストン市のウェザーフォード社等から市販入手可能である。 他の方式のオンオフツール２６および取り付け手段も考えられる。 オンオフツール２６は、第２のチュービングストリング３に結合可能である有孔サブ２３と共に配置することができる。 図７のプロセスは図３のものと類似である。 二重ストリングアンカ２０は、第２のチュービングストリング３を第１のチュービングストリング１に対して支承することによってその第２のチュービングストリング３を固定するよう機能する。 深い位置でのポンプ使用に際して機械式のポンプ５が第２のチュービングストリング３の運動を誘発しさらにそれが管の摩耗の原因となり得るため、固定が重要である。 また前記運動が機械式ポンプの停止あるいは効率低下の原因となり得る。 オンオフツール２６によって、第１のチュービングストリング１を妨害することなく第２のチュービングストリング３を選択的に二重ストリングアンカ２０に対して接続あるいはそれから切断することが可能になる。 二重ストリングアンカ２０はポンプ内の損失を最小化し、またチュービングストリング上の摩耗の修理をコスト的に改善する。 前記の運動は、ダウンホールポンピングシステムにより第２のチュービングストリング上に誘導される運動に起因する。 図８には、内部ガスリフトバルブ１５を使用しない点を除いて図７の設計と同様な別の実施例が示されている。 図９には、この図９が第１のチュービングストリング１上のパッカ１４の下方に配置された一方向弁２８を含んでいることを除いて図７の設計と同様な別の実施例が示されている。 図９を参照すると、圧力条件が好適である際に一方向弁２８が開いて貯留層ガス２７がチャンバアニュラス１９内に通流することを可能にする。 一方向弁２８は、テキサス州ヒューストン市のウェザーフォードインターナショナル社等から市販入手可能な逆止め弁とすることができる。 その他の方式の一方向弁２８も考えられる。 １個の一方向弁２８のみが図示されているが、全ての実施例に関して複数の一方向弁２８を設けることも考えられる。 一方向弁２８は、一般的なチュービング戻し式マンドレルあるいはガスリフトマンドレル等の担体に対してネジ留によって設置することができる。 その他の接続方式、担体、およびマンドレルも考えられる。 一方向弁２８は、装置の外側から内側へと一方向のみに液体が通流することを可能にするよう機能する。 図９ないし１４において、一方向弁２８を第１のチュービングストリング１内のパッカ１４の下方に配置してパッカ１４の下方で捕捉された圧力を第１のチュービングストリング１内に脱気することができる。 垂直井戸適用において、この脱気が人工リフトシステムの最適な機能を支援することがあり得る。 一方向弁２８は少なくとも２つの機能を有し、すなわち：（１）パッカ１４の下方で分離抽出された貯留層ガス２７の地表への通路を提供し、（２）貯留層上への背圧を低減することによって生産の増加につなげる。 ここで理解されるように、一方向弁２８は第１のチュービングストリング１上の例えばパッカ１４の下方の位置に配置することができるが、そこは内側チュービング２１が終止していて注入ガス１６が最初に貯留層液体７と混合される位置とは異なったものとなる。 注入ガス１６は第１の位置において最初に貯留層液体７と混合することができ、また一方向弁２８は第１のチュービングストリング１上の第２の位置に配置することができる。 一方向弁２８は貯留層９の上方に配置することができるが、別の位置も考えられる。 一方向弁２８は分離抽出された液体の解放を可能にし、また一方向のみへの通流を許容する。 図１０には、完全に垂直な坑井内における図９の実施例が示されている。 ここで理解されるように、オンオフツール２６および一方向弁２８を有する二重ストリングアンカあるいは二重チュービングアンカ２０を個別あるいは合同使用するか、または全く使用しないことも可能である。 偏向した、水平、あるいは垂直坑井における全ての実施例において、（１）ガスリフトバルブ１５、二重ストリングアンカ２０、ならびに一方向弁２８をパッカ１４の下方に設けるか、（２）ガスリフトバルブ１５も、二重ストリングアンカ２０も、ならびに一方向弁２８もパッカ１４の下方に設けないか、または（３）上記のものの任意の組み合わせあるいは配列が可能である。 表面タンク３４および作動弁３５も全ての実施例において任意に選択可能なものである。 図１１には、図１０と同様であるがポンプ５およびサッカーロッド１１を別の実施例のプランジャリフトシステムによって代替しまた地表タンク３４および一方向弁２８を設けない実施例が示されている。 図１１を参照すると、プロセスは以下のようである。 最初に、地表１２上で作動弁３７が開放され、それによってチュービング３から地表１２への通流を可能にする。 作動弁３５は開放されまた作動弁３６は閉鎖される。 井戸あるいはパイプラインから放出され得る供給ガス４６がコンプレッサ３８によって圧縮され、圧縮されたガス３３が通流ライン３１と作動弁３５と通流ライン３２を介してチュービング１内に流入して注入ガス１６になり、さらにそれがチュービング１を下ってガスリフトバルブ１５と内側チュービング２１を介して通流する。 内側チュービング２１の末端において注入ガス１６が貯留層液体７と混ざり合って混合液１８になり、それがチャンバアニュラス１９を上昇し有孔サブ２４を介してアニュラス２内に流入する。 液体１７はアニュラス２の底部に落下する。 より多くの液体がアニュラス２に付加されると、それが結果的にプランジャ５の上方でチュービング３内に上昇してさらに有孔サブ２４の上方に上昇し、それが注入圧力の上昇を誘発してそれによって作動弁３５を閉鎖、作動弁３９を開放、また作動弁３７を閉鎖する信号となり得る。 その後圧縮ガス３３が作動弁３６と通流ライン３０を介してアニュラス２内に流入して注入ガス１６になる。 充分な体積の注入ガス１６がアニュラス２に付加されると作動弁３７を開放させ、作動弁３６を閉鎖させまた作動弁３５を開放させる信号となるために充分な程にアニュラス２内の圧力が上昇する。 圧力差によって固定ニップル４８からプランジャ４５が離昇し、チュービング３を昇って液体１７を地表１２に押し出す。 幾らかの注入ガス１６はチュービング３を介しても地表１２に流動する。 一度チュービング３上の圧力が充分に低下すると、プランジャ４５が再び固定ニップル４８上に降下して再びプロセスが開始する。 各バルブの開閉のタイミングのその他のシーケンス制御も考えられる。 地表タンク３４も使用可能である。 図１２には別の実施例が示されており、例えば垂直な坑井内に新規の双方向通流コネクタ４３を同心に内蔵したような外側および内側チュービング構成を使用する。 双方向通流コネクタ４３については図１３Ａないし図１３Ｄに詳細に示されており、以下に記述する。 図１３は水平坑井内にある点を除いて図１２と類似である。 以下に図１３に関して記述するが、この説明は図１２に対しても同様に該当する。 図１３において、第１のチュービングストリング１が地表１２上で開始してケーシング６内に設置されており、双方向通流コネクタ４３とブッシング２５と一方向弁２９を含み、またパッカ１４に対して密封式に係合している。 液体１７から落下した粒子のための受け容器として作用しまた液体１７から注入ガス１６を隔離するためのマッドアンカ４０を双方向通流コネクタ４３に接続することができる。 マッドアンカ４０は一端が閉じていて一端が開放されているチュービングとすることができ、テキサス州ヒューストン市のウェザーフォードインターナショナル社等から市販入手可能である。 第１のチュービングストリング１はパッカ１４の下方に延びていて、一方向弁２８を含むとともにさらに湾曲部８あるいはラテラル１０内、または図１２の場合は貯留層９の下方で終止する位置まで続いている。 第１のチュービングストリング１内に第２のチュービングストリング２１が存在し、これもブッシング２５に対して密封式に係合するとともにパッカ１４を介して下方に続き、また第１のチュービングストリング１の末端より手前で終止することができる。 第３のチュービングストリング３が第１のチュービングストリング内に存在し、地表１２上で開始してオンオフツール２６内で終止する。 オンオフツール２６は、第３のチュービングストリング３を選択的に第１のチュービングストリング１に結合することを可能にする。 オンオフツール２６は双方向通流コネクタ４３に対して密封式に係合する。 第３のチュービングストリング３内にサッカーロッド１１とポンプ５と固定ニップル４８が収容されている。 サッカーロッド１１はポンプ５に接続され、それが固定ニップル４８に対して選択的に結合される。 固定ニップル４８はテキサス州ヒューストン市のウェザーフォードインターナショナル社等から市販入手可能である。 図１３Ａないし図１３Ｄに示されているように、双方向通流コネクタ４３は、第１の端部１０５から第２の端部１０７まで延在し厚み１０９を有する中央穴１１２を備えたシリンダ形状の部材である。 垂直あるいは第１の管路１０２が双方向通流コネクタ４３の厚み１０９にわたって第１の端部１０５から第２の端部１０７まで延在する。 水平あるいは第２の管路１００が、側面１１１から双方向通流コネクタ４３の厚み１０９にわたって中央穴１１２まで延在する。 それぞれ垂直および水平に示されているが、第１の管路が垂直でなくまた第２の管路は水平でないことも考えられる。 さらに別の管路数および方向性も考えられる。 第１の管路１０２と第２の管路１００は交接しない。 双方向通流コネクタ４３の側面１１１上でその第１および第２の端部１０５，１０７に近接してネジ１０４，１０８が設けられる。 また、中央穴１１２の内壁上で第１および第２の端部に近接して雌ネジ１０６，１１０を設けることもできる。 図１２ないし図１３に示されているように、マッドアンカ４０は雌ネジ１１０によって取り付けられ、また第１のチュービングストリング１は雄ネジ１０４，１０８によって取り付けられる。 図１３Ｄに示されるように、上側チューブラー１１４と下側チューブラー１１６の間の双方向通流コネクタ４３のネジ接続は図１３における双方向通流コネクタ４３と第１のチュービングストリング１の間の接続と類似である。 再び図１３を参照すると、プロセスは以下のようになり得る。 注入ガス１６がアニュラス４７を下降して双方向通流コネクタ４３を垂直に通過し、続いてブッシング２５とパッカ１４と第２のチュービングストリング２１を介して第１のチュービングストリング１まで通流しそこで貯留層液体７と混ざり合って混合液１８になる。 貯留層ガスは貯留層９から放出され一方向弁２８を介して通流して混合液１８の一部となることができ、それがアニュラス１９を上昇して一方向弁２９を通過し、その後液体１７と混合されたガス４１に分離される。 液体１７は双方向通流コネクタ４３に水平に流入してポンプ５まで通流することができ、そこで吸い上げられた液体１３になって地表１２まで汲み上げられる。 混合されたガス４１はアニュラス２を地表１２まで上昇させる。 ここで理解されるように、双方向通流コネクタ４３は下向き注入ガスが垂直に設備を通過することを可能にし、また貯留層液体を下向きに通流する注入ガスと混合することなく同時に貯留層液体が設備を介して水平に通過することを可能にする。 双方向通流コネクタ４３はさらに、第３のチュービング３等の内側チュービングストリングを第１のチュービングストリング１等の外側チュービングストリングに対して選択的に係合させることを可能にする。 双方向通流コネクタ４３は、並列したあるいは隣接し合った２本のチュービングストリングが非実用的あるいは不可能であるような小さなケーシング直径の坑井内で使用することができる。 双方向通流コネクタ４３は小さな直径のケーシングを有する井戸に対して有利である。 その他の非同心チュービング構成の実施例はより大きなケーシングサイズを必要とする。 ダウンホールポンプに代えてプランジャシステムも考えられる。 図１４には、ダウンホールポンプシステムに代えて別の実施形態のプランジャリフトシステムが装備された点を除いて図１３のものと同様な実施例が示されている。 ポンプおよびプランジャは両方とも液体移送装置である。 図１５は、ダウンホールポンプの下方からダウンホールポンプの上方まで貯留層液体を持ち上げるために貯留層ガスのみを使用する別の実施例である。 この実施例は図１３と類似であるが、ダウンホールポンプを収容するために第３のチュービングストリング３のような内側チュービングは必要とせず、また外部注入ガスを必要としない。 これも、坑井液体が坑井に再落下することを防止するためにチュービングストリング内に一方向弁２８を内蔵する。 一方向弁２８は、捕捉された液体をポンプが地表に吸い上げることが可能になるまでパッカの上方で液体を捕捉する。 内側チュービングの直径が小さいほど、小さな断面内に貯留層ガスを強制流入させることによって貯留層液体が高効率に持ち上げられ、その際ガスが貯留層液体より高速に上昇し得ないようにされる。 小さなチュービングサイズのため、比較的小さな貯留層ガス量で貯留層液体を比較的小さな距離でチュービングの末端から一方向弁まで持ち上げることができる。 図１５を参照すると、第１のチュービングストリング１が地表１２上で開始するとともに固定ニップル４８と上側有孔サブ２３とブランクサブ４２と下側有孔サブ２４と一方向弁３９とオンオフツール２６とパッカ１４とブッシング２５を有してなり、また湾曲部８内あるいはラテラル１０内で終止している。 固定ニップル４８とブランクサブ４２と有孔サブ２３，２４とオンオフツール２６とパッカ１４と一方向弁３９とブッシング２５は全てテキサス州ヒューストン市のウェザーフォードインターナショナル社等から市販入手可能である。 固定ニップル４８にポンプ５が接続され、それがサッカーロッド１１に接続され、さらにそれが地表１２まで続いている。 ブッシング２５に第２のチュービングストリング２１が接続され、それが一方向弁２８に接続されるとともに坑井を下って続いており、チュービング１の末端より手前で終止することができる。 プロセスは以下のようにすることができる。 貯留層液体７は貯留層９から放出されてラテラル１０に流入し、さらに第１のチュービングストリング１および第２のチュービングストリング２１に流入する。 貯留層液体７中のガスが第２のチュービングストリング２１内部で拡がり、貯留層液体７を第２のチュービングストリング２１から第１のチュービングストリング１内に持ち上げ、オンオフツール２６と一方向弁３９を介しさらに下側有孔サブ２４からアニュラス２に通流させる。 貯留層液体７は液体１７とアニュラーガス４に分離する。 液体１７が上側有孔サブ２３とその後ポンプ５に流入し、そこで吸い上げられた液体１３になってさらにチュービングストリング１を介して地表１２に汲み上げられる。 アニュラーガス４はアニュラス２を地表１２まで上昇させる。 図１６は、垂直坑井内にあることを除いて図１５の実施例と同様である。 図１７は、サッカーロッドとポンプに代えてプランジャを設置する点を除いて図１６の実施例と同様である。 プランジャは地表への第１のチュービングストリング１の周期的な開閉のみによって作動させるか、または地表への第１のチュービングストリング１の周期的な開閉と組み合わせたアニュラスへの連続的あるいは周期的なガス注入によって作動させることができる。 いずれに方法においても、プランジャならびにその上方の液体を地表に強制動作させる。 この実施形態はダウンホールポンプを設置することに比べて大幅に低コストである。 この設計は、ダウンホールポンプの下方からダウンホールポンプの上方に液体を持ち上げるために充分な貯留層エネルギーおよびガス生産を有するが依然としてその液体を地表に持ち上げるための人工リフト装置を必要とする井戸に対して有利である。 この実施形態は、地表からの注入ガスが不要であるため設置が低コストになる。 さらに、ガス注入チュービングも地表タンクも作動弁もコンプレッサも二重ストリングアンカも存在しない。 より小さなケーシング直径を有する坑井も収容する。 図１５ないし図１６の実施例は、ダウンホールポンプの下方からダウンホールポンプの上方に液体を持ち上げるために充分な貯留層エネルギーおよびガス生産を有するが依然としてその液体を地表に持ち上げるための人工リフト装置を必要とする井戸に対して有利である。 この実施形態は、地表からの注入ガスが不要であるため設置が低コストになる。 ガス注入チュービング、地表タンク、作動弁、コンプレッサ、あるいは二重ストリングアンカをいずれも必要としない。 より小さなケーシング直径を有する坑井も収容する。 図１７の実施例も、ダウンホールポンプならびに関連する装備を必要としないため低コストになる。 全ての実施例の利点が、より低い人工リフト点とより良好な炭化水素の採掘である。 全ての実施例においてより良好なガスおよび粒子の分離が得られる。 図３ないし図１１において混合ガスの流入点がポンプあるいはその他の液体移送装置の吸入口の上方にあり、これは重力によってガスが液体から隔離されることから液体中のガスの抽出を支援する。 ポンプの下方に粒子を収集するための大きな受け容器が存在するため、同様なことが粒子にも該当する。 図１２ないし図１７において、ガスが有孔サブに流入することが重力分離によって防止される。 以上の記述は法律の開示要求に従って多くの実施例において詳細な変更例を含んだものであるが、ここで説明した本発明の範囲内において多くの設計変更および異なった実施形態を達成することができ、従ってここで記述した詳細は説明目的のものであり、限定の意図はないことが理解されよう。 |
