專利名稱：清理井筒的方法和系統的制作方法
清理井筒的方法和系統相關申請的參考本申請要求美國專利申請號為US11/018775，發明名稱為"清理井筒的方 法和系統"的專利申請的權益。技術領域本申請主要涉及開采地下沉積物，尤其是清理井筒的方法和系統。
技術背景包含有價值的沉積物的地下區 常包括其他物質，例如通常認為是附加 的夾帶水或固體。由于這樣的物質能夠干擾有價值的沉積物的生產，因lt撮好 或必須利用某種方法從生產井中除去附加的物質。處理附加的，共存的物質的 一種方法是形成"集水池"或"井底口袋"。集水池為在生產井筒下面鉆的井筒 以便允許附加物質落入集水池中并在那里聚集。集水池可從現有井筒垂直地或 傾斜地鉆成。當物質聚驗^/K池中時，戶脫^7jC池接近或被完全填滿。在這種情況下， 需要將部分聚集的物質除去以便為將聚集在集水池內的新物質提供足夠的容 量。例如，可將一個泵下降到集水池內，并且水可以被泵送到地面。在集水池 的容量通常己經被蹄后，這種技術允許所i頓的勤JC池有助于生產。因此， 用于從集水池中除去聚集的物質的有效的和通用的方法是非常有利的。另外， 具有高固相含量的聚集物質為除去過程提出了另外的挑戰。例如，固相物質會 妨礙聚集物質通過^7K池的流動并且可能會損害泵裝置。在另一個例子中，這 些聚集物質的相對低的液體含量f嫩證明液流不夠充足而不能充分潤滑和域冷 卻不同類型的泵送機構。因此，擁有能夠有效去除具有高固相含量的物質的提 取聚集物質的技術是非常有用的。
發明內容
在特殊的實施中， 一種從井筒中取出聚集物質的方法，包括壓縮從井筒中 采出的氣體并且布設與集水池艦的提取管柱。設置所述集7jC池以便接魏自 井筒的液體。該方法進一步包括密封所述集7jC池并且將至少部分壓縮氣^a入 所述集7jC池內以^7jC池內的至少部分液體被向上驅動到提取管柱中。在另一 種實施中， 一種系統包括壓縮機，集水池，密封裝置，氣體注入管柱，和提取 管柱。所述壓縮機壓縮從井筒內采出的氣體。所設置的集水池接受來自井筒的液體。所述密封裝置將勤Jc池密封以便當密封完畢戶脫集水池基本是氣密的。所述氣術主入管柱與所述壓縮 接，并且其將至少部分壓縮氣體注入所述集 水池中。所述提取管柱設置在^/JC池內以便當壓縮氣體被注入到集水池中時，至少部分^7乂池內的液體被向上驅動3iA提取管柱中。本發明的一個或多個實施例的細節將在附圖和下面的描述中闡述。根據說 明書，附圖和權利要求，本發明的其他特征，目的和優點將會很清楚。


圖1說明了根據本發明一個實施例的從井筒中提取液體的系統；圖2中說明了圖1中系統的工作管柱的截面圖；圖3說明了從井筒中提取液體的系統的井下部分；以及圖4說明了根據本發明另一個實施例的從井筒中提取液體的方法;在不同的附圖中，相同的附圖1^i己fW相同的部分。
具體實施方式
圖1描述了一種清理井筒102的系統100。在所描述的實施方式中，系統 100包括工作管柱104和具有低壓管線108和高壓管線110的壓縮機106。系統 100還包括與允許將壓縮氣體供給系統蘭其他部分的高壓管線110連接的閥 112A和112B。總的來說，系統100利用壓縮氣懶每不需要的物質從井筒102 中去除。在所描述的實施例中，井筒102為延伸至哋下區域114的相交井筒，例如 戶脫地下區域為煤層，其中有天然氣的地下沉積物，例如甲烷。例如，圖1中 描述的相交井筒包括垂直的第一部分，定位于地下區域的平面內的第二部分， 和連接第一部分和第二部分的彎曲部分。應該理解，所描述的技術可應用于其
他類型的井筒，戶脫相交井筒僅僅是一個實施例。并筒102可用套管103加強， 其為任何固定(例如，通過注水泥)于井筒102中的剛性材料。盡管所描述的 實施例描述了一種氣井，但是應該理解，所描述的方法也可用于從地下區域中 開采不同的物質，包括天然氣，原油，伴生的溶解氣，地層水，注入水，凝析 油，和很多其他的地層礦物禾睏體。在地下區域114中，將會有聚敏井筒102 水平部分的液體和/或固體。這些液體和/或固體的聚集會影響從井筒102中生產 天然氣。因此，在井筒102的7K平部分的下部有鉆制的敷K池116，其允剤昔助 重力或儲層壓力使這些液體和固體排入^7K池116中。集水池116可用任何適 合的鉆,術鉆制，包括用于定向鉆井的任何各種的已知技術。盡管集水池U6 被描述為與井筒102偏離一定的角度，但是應當理解，所描述的技術也可應用 于垂直鉆制的駄池。在生產氣體的過程中，產自井筒102的氣體m相分離容器130中，在那 里，氣術皮允許向上流動，而ttK夾帶的液體和/或固條相分離容器中從懸浮 狀態向下流動，這樣相分離容器130也用作夾帶液體和/或固體的儲存容器130。 例如，這樣的夾帶液體和域固體可以包括例如來自煤層的地下7K。當儲存容器 130中的液位到達一個預定水平時，浮子132或其他類似的液位指示器也可用于 指示液位。當達到預定液位時，排出驢134被打開以HiM諸存容器130中排 出積聚的液體和固體。減去倒可被除去的液體和固體的氣術皮輸送到壓縮機廳 的低壓管線108中。壓縮機106壓縮戶腐氣體并將壓縮后的氣體送到高壓管線 110，所述高壓管線將壓縮氣,送至銷售設施和儲存設施。同時，井筒102內的地下液體和域固術荒到^7jC池116中，它們在那里被 收集。當液體和/或固條^/K池116內聚集時，^7jC池116最終被充滿至需要 將聚集的物質從集7K池中抽出并且在地面生產它們的水平。在以前的系統中， 將泵(例如電潛泵)方M^7jC池116中以便M管子或其他管路將液體魏到 地面。抽取液體的泵的4頓產生了購買和操作泵的費用并且還提出了技術挑戰， 例如，需要泵的電力和控制系統。另外，大多常規泵不足以處理大量的夾帶固 體，并且如果它們連續在"抽空"^f牛下工作，例如大部分積聚的材料已經被 抽取后，這些泵很可能被損壞。因此，具有從^7K池116中抽取液體和/或固體 的可替代的技術是非常有利的。本發明的不同實施例提供了通過使用壓縮氣體 從^7jC池116中抽取液體的這樣一種選擇。在所描述的實施例中，系統謂f頓了封隔器118以便用于封隔工作管柱 104和集水池116內部之間的環形空間126 (如圖2中的截面圖所示)。封隔器 118可以為任何以基本氣密的方式適于密封^/K池116的^ig的裝置。在所描述 的實施例中，封隔器118為包括一種可膨脹的材料(例如彈性體或各種其他類 似材料)的肯嫩膨脹以便密封^7jC池116和工組管柱104之間的環形空間的可 膨月燥置。封隔器118由控制管柱120控制。控制管柱120為4鼓鄰鬲器118密 封和解封勤K池的樹可適合的體。在所描述的實施例中，控制管柱120包括 fflil閥112A將壓縮機106的高壓管線110與封隔器118連接的管線，其中閥 112A還包括與大氣相通的通風孔113。閥112A可由任何適合的方法控制，例 如手動操作，電控的螺線管致動，或打開和關閉閥的其他各種方法。因此，閥 112A可被打開，關閉，禾口/或排氣以便4甦邪鬲器膨) 收縮。為了密封^7jC池116，閥112A被打幵，以便允許壓縮氣體M31控制管柱 120流入封隔器118中，因此使封隔器118膨脹從而充滿環形空間126。 一旦封 隔器118膨脹，閥112A可被關閉以便卩lih氣體被驅動回高壓管線110，例如通 過作用于封隔器118的外部壓力。為了解封^7jC池116，閥112A的排氣孔113 被打開，以便允許封隔器118中的壓縮氣體排到大氣中，而這又j鼓鄰商器118 收縮。當集水池被密封時，使用工作管柱104將壓縮氣1^主入^7jC池116中并從 敷K池116中開^體。在所描述的實施例中，工作管柱104包括氣體注入管 柱122和抽取管柱124，所述抽取管柱環^n術主入管柱122以便限定如圖2 中工作管柱104的截面圖中說明的環形空間126。氣體注入管柱122包括3M閥 112B將壓縮機106的高壓管線110與^7K池116連接的管子或其j腿合的管路， 其中閥112B可類似于閥112A。當^7jC池116被密封時，M打開閥112B，通 過氣^^A管柱122的壓縮氣流升高了^7jC池116中的壓力，而這又驅使液體 itA環形空間126。當m^池116中的壓力升高時，來自^7jC池116的積聚的物質通過抽取管柱124被輸送到地面，戶;f^取管柱為用于將液體和減固體物質采至地面的任何適合形式的管子或管路。采出的液體和域固體被允許i^A儲存 容器130中，在那里，它們與A^出氣體的懸浮物中沉積的產物一起聚集。如 上戶腿的，當聚集的物質超出了預定水平時，為了fflih儲存容器130溢流，需 要將其從儲存容器130中排出。
一旦完成從集水池116中抽取積聚的物質，閥112B可被關閉以便停lbE縮 氣體的流動，封隔器118可收縮以 封集水池116從而允許^7jC池116中的 壓縮氣湘咄。所排出的氣體與利用井筒102生產的氣體的剩余部分一起在地 面豐棘出。為了4鼓鄰帛器118收縮，封隔器118中的氣體通過閥112A的排氣孔 U3與大氣相通。在可選擇的實施例中，可以采用另一個閥112C連^g制管柱 120到戶服系統的低壓側。這種應用會,l頓于膨月鞋鄰鬲器118的氣體與注入到 集水池116中的其他氣體一起l棘出。另外，戶服氣體可被引入抽取管柱124 中，氣體突然m抽取管柱124會形成壓力的增加，這種壓力的增加倉嫩將碎 屑(例如松散的麟或巖石)從地下區域104中移出，當液體駄抽取管柱124 時，這些碎屑會在工作管柱104端部周圍被捕獲。可以采用不同的技術來確定何時將液體從集水池116中抽出，何時足夠的 液體I^人敷JC池116中排出。在一些應用中，封隔器118的膨脹和收縮以及氣 體的注入由控制定時器136控制。設置控制定時器136以便打開和關閉閥 mA，112B和/或112C從而^^7K池116定期排水。在其tolS用中，確定已經排 出足夠的液體是基于讀取與封隔器118連接的測量氣體和/或液體壓力的壓力傳 感器128。在這種應用中，控制管柱120可包S^色織或用于將信號從壓力傳感 器128傳送到地面的任何其他的各種介質。在一個操作的實施例中，壓力傳感 器128可測量由集水池116中積聚的流體產生的液體壓力。當戶艦壓力超過一 定數量時，積聚的物質l鈔人^7jC池116中排出。在另一個實施例中，壓力傳感 器128可監測密閉的集水池116中的氣體壓力，并且一旦氣體壓力達到認為足 以表^7K池116中大部分積聚的物質已經l條出到地面的預定水平時，^zK 池116可被解封。可選擇的是，位于地面的壓力傳，可被連接到氣術主入管 柱122上以 測恒定的，低^IR流量的氣體壓力。壓力的升高將表示積聚物 質水平的增加。當所述壓力達到預定的閾值時，積聚的物質!^集水池116中 排出。這里描述的應用僅僅是示例性的，應該理解，也可采用確定何時從集水 池116中排出積聚物質以及何時解封^7尺池116的其他各種方法。圖3說明了工作管柱104井底部分的實施例。在所描述的實施例中，勤K 池116 相相對于集水池116的縱軸橫向延伸的空腔部分138。空腔部分138 增加了集水池116的容量以便容納液體。壓力傳感器 128為液體壓力傳感器， 其被放置以便測量集水池116內的液位140從而便于確定何時從集水池116中
抽取液體。在所描述的實施例中，抽取管柱124包括喇叭口端142。喇叭口端 142可向內成喇叭形以便阻lh^7K池116中較大的碎屑借助^4A抽取管柱124 的液體和氣體的流動被吸入環空126中。這有助于防止抽取管柱124被這些碎 屑堵塞或阻斷。圖4說明了禾,注入壓縮氣懶每積聚的物質從勤K池中排出的方法的實施 例。在步驟402中，將封隔器118與高壓管線110連接的閥112A被打開，使封 隔器118膨脹并密封^7R池116。 一旦封隔器118膨脹，閥112A Si鄰高器118 之間可在步驟404中被關閉。在可選擇的實施例中，閥112A可保留打開狀態。 連接氣體注入管柱122和高壓管線110的閥112B在步驟406中被打開。這使得 ^/K池116中的壓力增加，因此驅動積聚的液體和固體物質iiA抽取管柱124 中的環空126中并最終至lMi也面。在步驟408中，液體和/或固體物質被收集到 儲存容器130中。積聚的物質可被排出儲存容器130以便防止儲存容器130過 量儲存。如在判斷步驟410中說明的，排出過程將持續到集水池116的排液結束。 確定何時排液完成可基于經過的時間，壓力變化的測量，或者任何其他適合的 方法，包 軀里所描述的任何方法。在步驟412中， 一旦排液結束，則關閉閥 112B。在步驟414中，排出封隔器118中的氣體，并因lt樹^;K池116解封。 來自封隔器118的氣體可以倒可適合的方式排出，包括4頓閥U2A將氣糊隊 大氣中或者將氣體排回到抽取管柱124中。本發明的很多實施例己經得到了說明。盡管如此，應該理解在不背離本發 明范圍和精神的情況下還可以作出很多的改變。例如，所描述的技術可用于從 使用任何適合的技術鉆成的任何類型的地下井中抽取任何類型的液體禾嗰體。 在另一個例子中，所述抽取管柱可與氣體注入管柱隔離，這樣抽取管柱將不會 包圍氣體注入管柱。因此，其他的實施例將落入所附權利要求的范圍。
權利要求
1、一種系統，包括可操作的用于壓縮從井筒中采出的氣體的壓縮機；設置用于接受來自井筒的流體的集水池；可操作的用于密封所述集水池的密封裝置，其中所述集水池被密封時基本是氣密的；連接于所述壓縮機并且可操作地將至少部分壓縮氣體注入所述集水池的氣體注入管柱；和設置在所述集水池內的抽取管柱，以便當所述壓縮氣體被注入集水池中時，集水池中的至少某些液體被向上驅動進入抽取管柱中。
2、 如權利要求i所述的系統，其特征在于，戶;M密封，包括可膨ffei鄰鬲 器；戶; 3^鄰g器利用至少部分壓縮氣體進行膨脹。
3、 如權利要求2戶脫的系統，其特征在于，還包 鏈接于戶;M^隔器禾哳述氣#^主入管柱的閥，其中可操作所述閥以便允許用于膨Ei鄰高器的壓縮氣體流lA氣敝入管柱。
4、 如權利要求2戶腿的系統，其特征在于，還包JS^接于BW^隔器以便可操作地用于將用來膨Ei鄰裔器的壓縮氣體排入大氣的閥。
5、 如權利要求l所述的系統，其特征在于，"，^7K^a—步包括至少一個相對于戶誠敷K池的縱軸橫向延伸的空腔部分。
6、 如權利要求1所述的系統，其特征在于，戶，抽取管柱圍繞戶皿氣術主 入管柱以便在抽取管柱和氣體注入管柱之間限定一個環空；當所述壓縮氣體被 注入^7jC池中時，來自所述^7jC池的液體被向上驅動iSA戶;M環形空間中。
7、 如權利要求6的系統，^m正在于，0M抽取管柱包括喇叭口端，戶脫 喇叭口端向內成喇叭形以便卩M:碎屑aA環空中。
8、 如權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括可操作的用于測量^/K 池中的氣體壓力或液體壓力至少之一的壓力傳感器。
9、 如權利要求1所述的系統，^#征在于，還包括可操作地使封隔器密封 所述集7jC池并進一步可操作地使氣體注入管柱將壓縮氣術主入所述集7jC池的定 時控制器。
10、 如權利要求1所述的系統，其特征在于，還包括在井筒上方地面上的可操作地收穀皮向上驅動3tA抽取管柱的液體的容器。
11、 如權利要求i所述的系統，^ir征在于，所抽取的液體包括懸浮固體。
12、 一種從井筒中排出積聚物質的方法，包括 壓縮從井筒中采出的氣體；設置與集7KMM的抽取管柱，其中戶脫勤K池被設置用于接4姊自井筒 的液體；密封^M集水池；和將至少部分壓縮氣^a入戶，^7jc池中以便^/K池中的至少部分液^l皮向 上驅動^A抽取管柱中。
13、 如權利要求12戶腿的方法，其特征在于，禾,可膨脹的封隔麟封所 述駄池；和密封戶;f^^7K池的步驟包括利用至少部分壓縮氣體膨脹封隔器。
14、 如權利要求13所述的方法，其特征在于，還包括 將封隔器解封；和允許用于膨脹封隔器的壓縮氣體t!A抽取管柱中。
15、 如權利要求13戶腿的方法，其特征在于，還包括將用于膨Ei鄰高器的壓縮氣糊一入大氣中。
16、 如權利要求12所述的方法，其特征在于，還包括測 水池中的氣體壓力；和 當氣體壓力達到預定值時對^7jC池解封。
17、 如權利要求12戶腿的方法，其特征在于，還包括 測fi^7K池內的液體壓力；禾口響應于檢測到液體壓力已經達到預定值而執行密封^7K池和注入至少部分 壓縮氣體的步驟。
18、 如權利要求12戶皿的方法，其特征在于，還包括對餘池解封； 設定預定的時間間隔；禾口每經過預定的時間間隔，重復密封，注入和解封的步驟。
19、 如權禾腰求12戶腿的方法，其特征在于，還包括在井筒上方地面上的 儲存器中收^l皮向上驅動至(拋取管柱中的液體。根據權禾腰求12戶腿的方法，其特征在于，戶艦勤Jc池包括從勤Jc池縱軸橫向延伸的擴大的空腔部分。
20、 如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述液體包括懸浮固體。
21、 一種系統，包括可操作地用于壓縮從井筒中釆出氣體的M機；設置用于收集來自井筒的流體的^7K池，其中所述^7jC池包括至少一個相 對于集水池的鉆進方向橫向鉆制的空腔部分；連接于戶腐壓縮機的封隔器，戶;f^^隔器可操作地禾擁至少一部分壓縮氣體進行膨脹，其中當膨脹時，0^^隔 封集水池以便所述集水池是基本氣 密的；與戶誠勤K tyiM并且與壓縮+腿接的氣術主入管柱，戶腐氣鵬入管柱可操作地用于將壓縮氣^ft入^7K池中；和圍繞0M氣體注入管柱的抽取管柱，以便在抽取管柱和氣^ft入管柱之間 限定一個環形空間，其特征在于，當所述壓縮氣體被注入到^7K池中時，來自 集7jC池的液體被向上驅動到環形空間中，所述抽取管柱包括向內成喇叭形的喇 叭口端，以便^ih碎屑進入環形空間。
全文摘要
一種從井筒(102)中抽取聚集的物質的方法，該方法包括壓縮從井筒(102)中采出的氣體并且布設與集水池(116)連通的抽取管柱(104)。設置所述集水池(116)以便接受來自井筒(102)的液體。該方法進一步包括密封所述集水池(116)并且將至少部分所述壓縮氣體注入集水池(116)中以便將集水池中的至少部分液體向上吸入抽取管柱(104)中。
文檔編號E21B33/127GK101120153SQ200580048303
公開日2008年2月6日 申請日期2005年12月21日 優先權日2004年12月21日
發明者J·A·祖帕尼克 申請人:Cdx天然氣有限公司