用于油井中的井下產水控制的設備的制造方法
【專利說明】用于油井中的井下產水控制的設備
[0001]發明人:穆罕默德N.努因-梅希迪(Mohamed N.Nou1-Mehidi)
技術領域
[0002]本發明涉及控制油井中的井下采出液。更具體地說，本發明涉及控制井下的水和壓力。
【背景技術】
[0003]對石油生產和生產優化而言，井下的水控制和管理以及壓力平衡是重要的。需要能夠起到壓力平衡和水控制這兩種作用的可靠設備。
[0004]對油井的壽命而言，井下的產水控制至關重要。非常重要的是，控制油井中的每個區域中的產水量以及平衡鉆井孔中的壓力，以避免急劇的水位降落。減少產水能夠防止生產設備受到腐蝕作用和劣化。因此，減少產水將有助于通過避免腐蝕相關的問題來提高生產系統的壽命。
[0005]控制井下的產水還允許更好的生產優化并提高油井的壽命。由于井下的水控制能夠防止諸如側鉆等修井操作，因此收益和成本是巨大的。
【發明內容】
[0006]本發明涉及控制油井中的井下采出液。更具體地說，本發明涉及控制井下的水和壓力。
[0007]在一個方面中，本發明提供一種能夠控制鉆井孔的井下區域中的圓形管道中的壓力和采出液的設備。該設備包括圓形管道，該圓形管道在其下側具有至少一個管道孔口。管道孔口是可操作的以允許采出液經由孔口流動到圓形管道中。圓形管道的內部存在傾斜壁部。傾斜壁部具有相對于傾斜壁部定位在不同水平高度的多個流量控制部件。流量控制部件均具有帶有內腔的殼體以及位于殼體的內腔中的浮力元件。浮力元件在內腔中與采出液的密度相關地豎直移動。每個殼體均具有下殼體孔口和上殼體孔口。管道孔口與傾斜壁部之間具有空間。
[0008]在另一個方面中，本發明提供了一種在油井的水平區段中使用該設備的方法。方法包括允許采出液流過管道孔口并進入空間。方法還包括允許采出液進入傾斜壁部上的定位在最下方的流量控制部件的殼體的內腔。在進入內腔時，采出液與流量控制部件的浮力元件接觸并將浮力元件推動到與采出液的密度相關的位置。浮力元件的位置的范圍在殼體的內腔的下殼體孔口與上殼體孔口之間，使得當浮力元件被推動至其在內腔中的最高位置時，斷開上殼體孔口的流體連通。
【附圖說明】
[0009]圖1示出了能夠控制圓形管道中的壓力和采出液的設備的豎直截面的實施例。
【具體實施方式】
[0010]盡管出于說明的目的，以下詳細描述包含了許多具體細節，但應理解的是，本領域的普通技術人員將認識到，基于下述細節的許多實例、變型和改變落入本發明的范圍和精神之內。因此，在不損失任何一般性且不對要求保護的本發明施加限制的情況下，對本文所述且在附圖中提供的本發明的示例性實施例進行描述。
[0011]在一個方面中，本發明提供一種能夠控制鉆井孔的井下區域中的圓形管道中的壓力和采出液的設備。該設備包括圓形管道，該圓形管道在其下側具有至少一個管道孔口。管道孔口是可操作的以允許采出液經由孔口流動到圓形管道中。圓形管道的內部存在傾斜壁部。傾斜壁部具有相對于傾斜壁部定位在不同水平高度的多個流量控制部件。流量控制部件均具有帶有內腔的殼體以及位于殼體的內腔中的浮力元件。浮力元件在內腔中與采出液的密度相關地豎直移動。每個殼體均具有下殼體孔口和上殼體孔口。管道孔口與傾斜壁部之間具有空間。
[0012]浮力元件響應于流過圓形管道的采出液的密度而上下移動。一般來說，采出液可能包括水和油。在大多數情況下，在油與水之間形成有區分油和水的界面。由于重力，隨著采出液中的含水量的增加，油與水之間的界面(水平的)向上移動。在一些實施例中，隨著采出液中的水量的增加，油水界面與傾斜壁部上的流動控制部件接觸。在一些實施例中，浮力元件具有與該區域中的水的密度大約相等的密度，并且浮力元件將向上移動并封閉上殼體孔口。同樣地，隨著采出液中的含水量的減少，具有與區域中的水的密度大約相等的密度的浮力元件將向下移動，因此，打開上殼體孔口。浮力元件在流量控制部件的殼體中的移動由此允許控制水的流入。在浮力元件因水的移動而已經密封了所有流量控制部件的上殼體孔口之后，系統將完全封閉。
[0013]在一些實施例中，浮力元件具有根據井下區域中的水的密度選定的密度。在一些實施例中，浮力元件具有根據井下區域中的油的密度所選的密度。因此，在一些實施例中，浮力元件可以由具有與井下區域中的水的密度相似的密度的任意材料制成。在其他實施例中，浮力元件可以由具有與井下區域中的油的密度相似的密度的任意材料制成。在其他實施例中，浮力元件可以由具有合適的體積質量比以匹配所需密度的材料制成，例如由輕金屬制成。
[0014]浮力元件可以具有多種形狀和尺寸。在一些實施例中，浮力元件是球形的。一般來說，將根據孔口的形狀選擇浮力元件的形狀。例如，如果孔口是圓形的，則浮力元件可以是球形的或呈子彈的形狀，使得圓形孔口能夠被浮力元件封閉或密封。在進一步的實施例中，浮力元件具有錐形形狀或橢圓形狀。孔口的形狀將與浮力元件的形狀對應，使得孔口可以被浮力元件密封。
[0015]殼體可以具有多種形狀和尺寸。在一些實施例中，殼體是圓柱形的。在進一步的實施例中，內腔是圓柱形的。在一些實施例中，殼體和內腔由相同材料制成。一般來說，殼體的形狀可以是在將密封用的浮力元件保持在內腔中的同時允許流體通流的任意形狀。一般來說，殼體的直徑應比浮力元件稍大，以允許浮力元件在殼體中自由地移動。在一些實施例中，殼體被焊接到傾斜壁部上。在其他實施例中，殼體與管道材料一起鑄造。
[0016]流量控制部件可以具有多種形狀和尺寸。在一些實施例中，所有流量控制部件具有相同的尺寸。在進一步的實施例中，流量控制部件具有變化的尺寸。本領域的技術人員應該理解如何根據井下條件、所需的水調節和壓力調節來選擇流量控制部件的數量和尺寸的合適的組合。
[0017]流量控制部件在側壁上可以具有多種物理布置。在一些實施例中，傾斜壁部具有三個以上的流量控制部件。在進一步的實施例中，所有流量控制部件處于不同的水平高度。在替代實施例中，至少兩個流量控制部件處于相同的水平高度。
[0018]流量控制部件布置為可以控制設備的井下區域中的流體的流動。在一些實施例中，流量控制部件沿著傾斜壁部位于各水平高度，使得設備是可操作的以對進入井下區域中的圓形管道的水的控制進行優化。
[0019]流量控制部件布置為可以控制設備的井下區域中的壓力。在一些實施例中，流量控制部件能夠引起壓力的整體改變，以便在設備的井下區域中調節鉆井孔的壓力。在進一步的實施例中，在圓形管道中使壓力平衡。
[0020]在一些實施例中，浮力元件允許通過設計孔口尺寸對來自鉆井中的某個區域的采出液進行控制，所設計的孔口尺寸能夠產生沿著鉆井分布的壓差(壓降)，從而得到壓力分布圖。該效果與通常用于鉆井中平衡鉆井孔壓力的常規流入控制裝置(“ICD”)類似。在進一步的實施例中，浮力元件的存在將通過產生進一步控制鉆井生產率的額外壓降來防止從鉆井的區域中產生過量的水。
[0021]圖1示出了設備的一個實施例的豎直截面。在該特定的豎直截面中，設備包括圓形管道100，圓形管道100在其下側120具有至少一個管道孔口 110。管道孔口 110允許采出液經由孔口流動到圓形管道中。在圓形管道100內部存在傾斜壁部130。傾斜壁部130具有