監(jiān)控、診斷和優(yōu)化氣舉操作的制作方法
【專利說明】監(jiān)控、診斷和優(yōu)化氣舉操作
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012 年 12 月 12 日由 Μ.M.Querales, M.Villamizar, G.Carvajal, R.K.Vellanki, G.Moricca, A.S.Cullick 和 J.Rodriguez 提交的、申請(qǐng)?zhí)栃蛄袨?13/711, 815的、發(fā)明名稱為“監(jiān)控、診斷和優(yōu)化氣舉操作”的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)(其要求2012年7月31日由 Μ.M.Querales, M.Villamizar, G.Carvajal, R.K.Vellanki, G.Moricca, A.S.Cullick 和J.Rodriguez提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?1/678，069的、發(fā)明名稱為“監(jiān)控、診斷和優(yōu)化氣舉操作”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)權(quán)益)的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其通過引用合并于此。
【背景技術(shù)】
[0003]油田運(yùn)營(yíng)商把大量的資源用于改善儲(chǔ)層中油氣的開采，同時(shí)降低開采成本。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，生產(chǎn)工程師監(jiān)控儲(chǔ)層的當(dāng)前狀態(tài)并且試圖基于一組當(dāng)前的和/或假定的狀況來預(yù)測(cè)未來的表現(xiàn)。生產(chǎn)工程師對(duì)井的監(jiān)控，有時(shí)稱為井監(jiān)視，包括從井內(nèi)部和井周圍定期收集和監(jiān)控被測(cè)量的近井孔生產(chǎn)數(shù)據(jù)。使用嵌入在井管套后面的傳感器和/或從被引入至具有生產(chǎn)油管的井的測(cè)量裝置可以來收集這種數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以包括但不限于，水和油含量、流體壓力和流體流速，并且其通常由現(xiàn)場(chǎng)人員以固定的、規(guī)律的間隔(例如，每分鐘一次)收集并且實(shí)時(shí)地監(jiān)控。當(dāng)數(shù)據(jù)被收集時(shí)，它一般被存檔到數(shù)據(jù)庫中。
[0004]除了監(jiān)控井內(nèi)的狀況，還監(jiān)控被用于將產(chǎn)出液體升舉到地表的系統(tǒng)。這種監(jiān)控確保系統(tǒng)盡可能地接近其最佳運(yùn)行點(diǎn)來運(yùn)作或?qū)嶋H上在其最佳運(yùn)行點(diǎn)運(yùn)作，并且故障被立即檢測(cè)并解決。所使用的一種這類系統(tǒng)是氣舉(GL)系統(tǒng)。GL系統(tǒng)的閥工作筒(mandrel) —般沿著生產(chǎn)油管安裝并且與油管一起被下降到井的生產(chǎn)套管。在壓力下，氣體被引入至套管與油管之間的環(huán)形區(qū)域，并且沿著閥工作筒和/或在閥工作筒內(nèi)定位閥以允許氣體被引入至生產(chǎn)油管內(nèi)的流體流中。通過減小流體的密度(以及因此減小井底壓力)，GL系統(tǒng)有助于將產(chǎn)品升舉到地表，其加速了從通過套管中孔眼的地層向上到生產(chǎn)油管的流體的移動(dòng)。
[0005]如果安裝了井底傳感器，那么其收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降乇?例如，經(jīng)由至地表的電纜和/或無線傳輸)。該數(shù)據(jù)可以包括但不限于，注入氣舉壓力和溫度、以及產(chǎn)出液體壓力和溫度。雖然所提供的數(shù)據(jù)使得能夠監(jiān)控GL系統(tǒng)的性能，但是確定故障的根本原因或GL系統(tǒng)性能的變化是更復(fù)雜的任務(wù)。給定的GL系統(tǒng)故障或性能變化可以有很多原因，并且運(yùn)營(yíng)商努力迅速識(shí)別此類問題的原因以縮短所導(dǎo)致的任何停工期或減少產(chǎn)量降低。盡管經(jīng)驗(yàn)豐富的石油/井監(jiān)視人員可以依靠他們的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來診斷和解決這類問題，但是基于更大范圍的信息庫的更自動(dòng)的方法可以在更短時(shí)間段內(nèi)診斷問題并且提供更佳解決方案。
【附圖說明】
[0006]當(dāng)結(jié)合附圖考慮如下的詳細(xì)說明時(shí)，可以得到各種公開實(shí)施例的更好的理解，附圖中:
[0007]圖1A示出提供被測(cè)量井和氣舉(GL)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)井。
[0008]圖1B示出說明性GL系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖。
[0009]圖2A-圖2D示出用于監(jiān)控、診斷和優(yōu)化GL操作的說明性用戶界面顯示。
[0010]圖3示出適合于實(shí)施本文所述的系統(tǒng)和方法的基于軟件實(shí)施例的說明性數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。
[0011]圖4A示出監(jiān)控、診斷和優(yōu)化方法的說明性GL系統(tǒng)。
[0012]圖4B示出與監(jiān)控、診斷和優(yōu)化所述方法的說明性GL系統(tǒng)一同工作的說明性GL操作任務(wù)標(biāo)簽方法。
[0013]應(yīng)該理解的是，附圖和相應(yīng)的詳細(xì)說明并不限制本公開，而是相反的，它們提供用于理解落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有修改、等同和替代方案的基礎(chǔ)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面的段落描述了用于監(jiān)控、診斷和優(yōu)化氣舉(GL)系統(tǒng)操作的各種說明性系統(tǒng)和方法。首先描述適合于收集和處理被測(cè)量井和GL系統(tǒng)數(shù)據(jù)的說明性生產(chǎn)井和相關(guān)數(shù)據(jù)收集和處理系統(tǒng)。接下來描述一系列用戶界面顯示，其中，所述顯示將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶作為所公開的GL監(jiān)控、診斷和優(yōu)化系統(tǒng)的一部分。由執(zhí)行軟件實(shí)現(xiàn)版本的所公開方法的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)來生成這些顯示。與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)一起還描述了監(jiān)控、診斷和優(yōu)化方法的說明性GL系統(tǒng)。最后，描述了對(duì)所公開的GL監(jiān)控、診斷和優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充的GL系統(tǒng)任務(wù)標(biāo)簽方法。
[0015]本文所描述的系統(tǒng)和方法對(duì)從井中收集的測(cè)量數(shù)據(jù)(諸如在油和氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中所發(fā)現(xiàn)的那些)進(jìn)行操作。這種現(xiàn)場(chǎng)通常包括提供通向地下儲(chǔ)層流體的入口的多個(gè)生產(chǎn)井。定期地從每個(gè)生產(chǎn)井收集被測(cè)量井的數(shù)據(jù)以跟蹤儲(chǔ)層中變化的狀況。圖1A示出從具有已經(jīng)被鉆進(jìn)地里的鉆孔102的生產(chǎn)井收集這種數(shù)據(jù)的示例。這種鉆孔常規(guī)地被鉆進(jìn)一萬英尺或更大的深度并且可以轉(zhuǎn)向水平向延伸大概兩倍于上述的距離。生產(chǎn)井還包括套管頭(casing head) 104和套管106，兩者均由水泥103固定到位置。防噴器(BOP) 108耦合到套管頭106和生產(chǎn)井口 110，其一起密封在井口中并且使得能夠以安全和可控的方式從井中提取流體。
[0016]使用連同GL系統(tǒng)永久地固定在井中的測(cè)量裝置有助于監(jiān)控和控制所述GL系統(tǒng)。不同的換能器將可以被存儲(chǔ)、估計(jì)和用來控制GL系統(tǒng)操作的信號(hào)發(fā)送至地表。從生產(chǎn)井周期地采樣并且收集被測(cè)量井的數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)與來自儲(chǔ)層內(nèi)其他井的測(cè)量值結(jié)合，使得能夠監(jiān)控和評(píng)估儲(chǔ)層的整體狀態(tài)。使用不同數(shù)量的井底和地表儀器可以取得這些測(cè)量值，其可以包括井底溫度、壓力和流速。與生產(chǎn)油管112在線耦合的其他裝置包括GL閥工作筒114(控制流入生產(chǎn)油管112的注入氣體)和封隔器122 (將封隔器下方的生產(chǎn)區(qū)域與井的其余區(qū)域隔離開來)。其他的地表測(cè)量裝置可以被用來測(cè)量例如油管頭壓力和溫度以及套管頭壓力。
[0017]圖1B示出并入圖1A的生產(chǎn)井的說明性GL系統(tǒng)的示意圖，并且包括圖1A中未示出的一些組件，同時(shí)為了清楚起見，未包括其他一些組件。氣體經(jīng)由調(diào)節(jié)注氣壓力的氣舉節(jié)流器152被注入套管106與生產(chǎn)油管112之間的環(huán)形體150。被封隔器122從生產(chǎn)區(qū)域分離的環(huán)形體150內(nèi)的壓力氣體穿過噴射閥154 (安裝在閥工作筒114上)。在至少一些說明性實(shí)施例中，提供諸如閥155的另外的閥以增大卸井過程中的氣體流量(即，當(dāng)通過去除一縱列壓井液來啟動(dòng)井內(nèi)的流動(dòng)時(shí))。圖1B示出卸載已經(jīng)完成并且另外的閥155已經(jīng)關(guān)閉之后的井。該閥允許加壓的注入氣體進(jìn)入生產(chǎn)油管112，同時(shí)防止油管內(nèi)的流體倒流回環(huán)形體150。包括地層石油和注入氣體的流體通過注射油管112流至地表并且流出開采節(jié)流器154，其調(diào)節(jié)離開井的產(chǎn)出液體的流動(dòng)。
[0018]再次參照?qǐng)D1A，電纜128將電力供應(yīng)至與其耦合的各個(gè)地表和井底裝置(例如，氣體和/或流體壓力、流量和溫度監(jiān)控裝置)、以及用于控制從控制面板132至各個(gè)裝置的信號(hào)以及用于由控制面板132接收來自各個(gè)裝置的遙測(cè)信號(hào)的(光的、電的等)信號(hào)路徑。可替代地，可以由具有在控制面板132與各個(gè)裝置之間無線地(例如，使用聽覺的或無線電頻率通信)交換的控制和遙測(cè)信號(hào)的其他源(例如，電池)或者使用有線的和無線通信的結(jié)合來向各個(gè)裝置提供動(dòng)力。這些裝置可以由現(xiàn)場(chǎng)人員使用內(nèi)嵌于控制面板132的用戶界面來局部地控制和監(jiān)控，或者由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)45來控制和監(jiān)控。控制面板132與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)45之間的通信可以經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)(例如，蜂窩網(wǎng)絡(luò))、或者經(jīng)由電纜網(wǎng)絡(luò)(例如，至因特網(wǎng)的電纜連接)、或者無線和電纜網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。
[0019]在至少一些說明性實(shí)施例中，使用由電纜使其降入到生產(chǎn)油管112的生產(chǎn)測(cè)井工具來收集數(shù)據(jù)。在其他說明性實(shí)施例中，首先去除生產(chǎn)油管112，然后將生產(chǎn)測(cè)井工具降入到套管106中。在任一情形下，工具被相繼拉回，同時(shí)將測(cè)量值取為