專利名稱:利用旋管選擇性地處理一種地下構(gòu)造層的方法
本申請(qǐng)是關(guān)于選擇性處理一種地下構(gòu)造層的方法，且不影響、也不受它的上下兩個(gè)鄰接地下構(gòu)造層的影響，本文把鄰接地下構(gòu)造層稱為鄰接帶(上帶和下帶)。
在經(jīng)營油、氣、地?zé)岷皖愃频刭|(zhì)田時(shí)，常常需要利用一種稱為基質(zhì)激勵(lì)處理的處理方法，包括把一種處理流體注入到特定的構(gòu)造層中去。例如，該流體可能是酸性流體，其目的是使該構(gòu)造層具有它的原生構(gòu)造，這種構(gòu)造在鉆探期間特別是由于某種巖屑溶解而發(fā)生了改變;或者是一種堵塞流體，用來堵塞某構(gòu)造層或用來降低它的滲透性，如果該構(gòu)造層可能變成流體容易通過的地區(qū)的話。
關(guān)于選擇性處理一個(gè)地質(zhì)構(gòu)造層的現(xiàn)行工藝包括，當(dāng)利用稱為“栓塞”(Packer)的各種機(jī)械塞，特別是利用那些由上部一個(gè)部件，下面一個(gè)部件兩部分組成的稱為“跨式栓塞”來封閉處理帶以將其隔離開，同時(shí)利用加固井或旋管(coiled tubing)把處理流體注入構(gòu)造層中。這種垂直處理流體限制方法在構(gòu)造層中具有下述封閉效果，對(duì)于離開鉆井某一距離來說，距離越大，水平方向滲透性對(duì)垂直方向滲透性的比率越高。
這類技術(shù)的確具有一些缺點(diǎn)，特別在離開孔遠(yuǎn)的地方處理流體在構(gòu)造層內(nèi)的定位選擇性不高。此外，還很難制服生產(chǎn)帶中的水錐(water coning)正象熟煉工藝人員都知道的那樣。
本發(fā)明的宗旨在于為這些缺點(diǎn)提供一種補(bǔ)救的方法。本發(fā)明包括一種選擇性處理地下構(gòu)造層的新方法，不和或者不受上下兩鄰接帶的作用。本發(fā)明的特征在于在把兩種相同或不同保護(hù)流體注入兩個(gè)鄰接帶(上帶和下帶)的同時(shí)，把處理流體注入要處理的構(gòu)造層中。
定義“作用”是指包含在三種相關(guān)構(gòu)造層中的天然流體或注入流體間可能發(fā)生的任何干擾作用(分散、轉(zhuǎn)移、水侵入等)。
以水為主要組份的保護(hù)流體或象汽油、柴油和煤油等重?zé)N類的保護(hù)流體受到特別的重視。
處理流體與保護(hù)流體不相混合，是比較有利的，上、下層保護(hù)流體彼此最好相同。
在采用本方法時(shí)，利用一種帶有稱為旁通管的裝置是有利的，這種管線連接加固井孔中的兩個(gè)鄰接帶(上面和下面)并使得有可能把保護(hù)流體注入這些帶中。
采用本方法有利的方式是ⅰ)通過旋管注入處理流體，旋管出口位于所處理的構(gòu)造層同一水平上，并安裝在加固井孔中，ⅱ)把保護(hù)流體注入到加固井孔里。
按照本發(fā)明優(yōu)先選用的設(shè)計(jì)方法，旁通管線至少由一根與旋管平行附裝的管道組成，該附裝管道至少象處理帶那樣高并處在同一水平上。
按照本發(fā)明的第二個(gè)優(yōu)先選用的設(shè)計(jì)方法，用一種雙塊栓塞(two-piece packer)(上下兩部分)把加固井中要處理的構(gòu)造層隔離出來，使之與兩個(gè)鄰接帶斷開。旁通管線包括一個(gè)插入栓塞中把它的兩部分連結(jié)起來的管子。
還可能存在另外的機(jī)械實(shí)施方法。容易理解，無論采用哪種方案，旁路管的上口必須稍高于處理帶的上部界面，而其下口要稍低于處理帶的下面界面。
關(guān)于這方面的改進(jìn)方案有一種與旋管同心的旁路管線(保護(hù)流體從生成的環(huán)形空間通過);一根或幾根截面為圓形或腎狀的管件排列在旋管的四周，或其他類似的剛性、韌性或半韌性的裝置。
這些改進(jìn)方案并不是詳盡無遺的，現(xiàn)表示在圖3中，它由3a，3b和3c三個(gè)圖組成，它們代表從圖1水平線AA上面向下看到的井的水平剖面，而在另外圖上沒有畫出封閉的環(huán)狀空間，鉆孔等(對(duì)于一個(gè)熟悉工藝的人員來說，這些情況是可以想象到的)。
閱讀了關(guān)于本發(fā)明方法的兩個(gè)實(shí)施改進(jìn)方案的說明后，將會(huì)對(duì)本發(fā)明有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。應(yīng)當(dāng)結(jié)合圖1和2來閱讀這個(gè)說明，圖1和2用示意圖的形式表明這些實(shí)施方案的機(jī)械設(shè)計(jì)和流體的流向。
為了清楚起見，在這些圖中采用了較大的線度失真，在垂直平面上的標(biāo)度(真實(shí)距離對(duì)它們?cè)趫D上距離的比率)要比在水平方向上的標(biāo)度大得多。
在用圖1表示的第一個(gè)改進(jìn)方案中，從地面上用泵通過旋管1把處理流體(FT)注入構(gòu)造層F，一個(gè)旁路管線3附裝在旋管上連結(jié)鄰接帶(上帶〔zs〕和下帶〔zI〕。整個(gè)的組合件放在管2中，管2是用已知的方法在適宜的地點(diǎn)已經(jīng)鉆好，為了可以把流體注入到三個(gè)相關(guān)的地帶中去。保護(hù)流體(FP)也是從地面用泵通過加固井孔2和管3注進(jìn)鄰接帶上帶(ZS)和下帶(ZI)中。顯而易見，管3能夠防止保護(hù)流體侵入處理帶并同時(shí)把保護(hù)流體注入兩個(gè)鄰接帶中。流體的泵速是受到嚴(yán)格的控制，固定在采用已知軟件計(jì)算得到的數(shù)值上，這些軟件對(duì)和注入地帶及流體特性(粘度、密度等等)有關(guān)的全部資料進(jìn)行處理。
在處理流體/保護(hù)流體的界面4的區(qū)域中，這些流體并不是理想地分離開。尤其是當(dāng)它們是可以部分混溶的情況下更是如此。但是由于界面在水平方向上伸延出去的距離要比處理構(gòu)造層的厚度小得多，所以這種情況并不妨礙本方法的實(shí)施。
在采用圖2表示的第二個(gè)改進(jìn)方案時(shí)，象上面那樣從地面上用泵通過加固井孔2中的旋管1注入處理流體(FT)，通過加固井本身注入保護(hù)流體(FP)。用管3把上下兩部分連接起來的雙塊栓塞把要處理的構(gòu)造層隔離出來，在加固井孔內(nèi)使它與兩個(gè)鄰接帶斷開。
這種改進(jìn)方案防止了處理流體和保護(hù)流體發(fā)生混合的危險(xiǎn)，然而第一個(gè)改進(jìn)方案具有比較簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)要求處理的類型和不同地帶的特性選用合適的處理流體和保護(hù)流體，下面以例子形式提供的資料對(duì)那些工藝熟練人員進(jìn)行選擇時(shí)會(huì)起指導(dǎo)作用。
對(duì)于暫時(shí)或永久的構(gòu)造層堵塞來說，可以選用水作為保護(hù)流體，盡可能地用鹽類，例如氯化鈉或氯化銨使水飽和。關(guān)于處理流體，可以選用熟知的堵塞劑水溶液，例如一種xanthan或不同程度水解的聚丙烯酰胺的水溶液或類似的溶液。或者選用一種具有延遲膠凝或沉淀性能的溶液。
考慮到基質(zhì)的酸化作用，選用的保護(hù)流體可以是柴油或煤油，而處理流體可以是一種酸性水溶液，例如含有12%的鹽酸和3%的氫氟酸(或13.5%/1.5%;或6%/1.5%)的水溶液。
按照這方面的一個(gè)改進(jìn)方案，保護(hù)流體可以是一種高密度的水溶液(惰性鹽)或一種稀酸。
對(duì)于一個(gè)水錐的堵塞，保護(hù)流體可以是柴油或煤油，處理流體是上述類型的一種堵塞流體。
本發(fā)明也可以用于下述兩種非常難處置的特殊情況礫石襯(gravel pack)和/或斷裂情況。
大家都知道，一種礫石襯是由具有合適粒度的特定材料組成，用這些材料充填鉆井壁，并用一個(gè)由薄的金屬板材(通常是不銹鋼)組成的，上面帶有槽溝或鉆有孔徑的網(wǎng)屏(screen)把它們固定住。
這個(gè)組合件的目的是防止某些地下地層存在的砂子侵入井孔，同時(shí)又能讓流體通過。
關(guān)于特定材料，它們的粒度和材料的選擇以及網(wǎng)屏的安裝技術(shù)，對(duì)于那些工藝熟練的人員來說是眾所周知的。
應(yīng)當(dāng)指出，網(wǎng)屏就其本性來說是易碎的，當(dāng)利用了礫石襯墊再安裝栓塞將是不堪設(shè)想的(擴(kuò)栓裝置對(duì)井壁施加大量的壓力)，栓塞會(huì)壓破網(wǎng)屏并破壞了礫石襯。
無論是天然地或非天然的斷裂以及它們帶來的問題都是大家熟知的。
在某些情況下，這些斷裂可能與異常高的滲透帶(“漏失帶”)一起出現(xiàn)，它們?yōu)榱黧w開辟了一種特優(yōu)的通道，從而造成有用流體的損失。
同樣，如果井壁的環(huán)隙(annulus)粘接不良，環(huán)隙中的垂直槽溝可以把地帶接通，也會(huì)造成流體的損失。
正象附圖4到8中表明的那樣，即使在上述的特別難處置情況下(不管是單獨(dú)或幾種情況同時(shí)存在)，本發(fā)明也能對(duì)地層進(jìn)行選擇性處理。
一圖4表示施工中的井(P)有一礫石襯(G)?？梢钥吹?，如果通過旋管(CT)把處理流體(FT)注入處理帶(ZT)，處理流體將向鄰接帶(ZA)擴(kuò)散，至少造成部分的損失。
一圖5表示一個(gè)井和一個(gè)斷裂構(gòu)造(F)?？梢钥吹?，如果打算按經(jīng)典的方式用一個(gè)栓塞(PK)把處理帶隔離起來進(jìn)行處理的話，處理流體將不可避免地要流入斷裂而進(jìn)入不想處理的鄰接帶中。
一圖6代表當(dāng)利用礫石襯涂敷時(shí)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。通過旋管或生產(chǎn)管注入所需處理流體，同時(shí)將保護(hù)流體FP注入井中來防止處理流體向鄰接帶漏失。FT和FP兩種流體必須是非混溶的或只是稍微混溶的，并分別與ZT和ZA帶相匹配。通過對(duì)CT管(或生產(chǎn)管)出口孔的正確定位可以做到界面ⅰ(FP和FT流體的界面)與ZT和ZA帶之間界面相一致。當(dāng)然，在有斷裂存在時(shí)，這一點(diǎn)仍然適用。圖8部分地表明了這種比較難處置的情況。界面ⅰ將沿著某些最優(yōu)通道(那些最高滲透性的通道和槽溝)的方向擴(kuò)展，這是我們要仔細(xì)查找的對(duì)象。
一圖7表明在礫石襯存在時(shí)把本發(fā)明用于對(duì)一個(gè)水錐的處理情況。
一圖8表明在斷裂注入井中有漏失帶(TZ)(非常高的滲透性地帶)，對(duì)水槽溝十分難處置的情況進(jìn)行的處理。
圖8a代表一種經(jīng)典的處理，8b代表處理的結(jié)果全部堵塞了，但這是和希望結(jié)果相反的。
圖8c代表采用本發(fā)明的處理，8d代表處理的結(jié)果用處理劑正確地堵塞了漏失帶，并且水可進(jìn)入鄰接帶中。
應(yīng)當(dāng)指出，為了簡(jiǎn)單化起見，在圖8中沒有表示出礫石襯，但是如上所述，礫石襯是可以存在的。
可以看到，正如以上所述，圖8c和d采用了一個(gè)帶一個(gè)旁通管線的管子。
本發(fā)明也能處理類似于水錐的情況，即當(dāng)全部含水表面都朝著鉆孔鼓起的情況。在這些情況下，即使存在一個(gè)礫石襯，處理也容易實(shí)行。
注釋在圖4-8中，使用的標(biāo)記具有相同的意義。
圖9表明本發(fā)明的另一種改進(jìn)方案。
T代表管道;
CT代表旋管;
PF代表保護(hù)流體;
TF代表處理流體;
SPZ代表選擇堵塞(或處理)帶。
可以看到，把保護(hù)流體注入井和旋管CT中;把處理流體注入由管T和旋管CT限定的環(huán)形空間。
這樣可以達(dá)到處理流體定位的高精密度。
一個(gè)工藝精通的人員，一方面基于他自己的基本知識(shí)，另一方面在閱讀了前面的資料和下列的法國專利申請(qǐng)后就能夠選擇各種處理流體和保護(hù)流體，專利如下86-14089，1986年10月8日(延遲的沉淀體系);86-06434，1986年4月30日(延遲的沉淀體系);86-16528，1986年11月25日(永久性堵塞的組合物和控制性堵塞的固體)和85-10272，1985年7月2日。
在某些情況下，正如大家熟知的一種水泥泥漿也可以作為處理流體使用。
以上引用的所有專利提供了參考說明，所以在這里就無須再為使用的流體提供詳細(xì)的說明了。
為了簡(jiǎn)常起見，有關(guān)的孔徑，加固井，鉆桿，鉆孔等的細(xì)節(jié)沒有加以說明。
權(quán)利要求
1.在不影響也就是不被兩個(gè)相鄰接帶影響的情況下，選擇性地處理一個(gè)[上帶(ZS)和下帶(ZI)]地下構(gòu)造層F的方法，其特征在于把兩種相同或不同的保護(hù)流體注入鄰接帶(上面和下面)的同時(shí)，把處理流體注入要處理的構(gòu)造層中。
2.按照權(quán)利要求
1的方法，其特征在于保護(hù)流體包括水，高密度的惰性鹽類，如NH4Cl的水溶液或稀的酸。
3.按照權(quán)利要求
1的方法，其特征在于保護(hù)流體包括烴類化合物，如汽油，柴油或煤油。
4.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求
的方法，其特征在于處理流體與保護(hù)流體是不相混合的。
5.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求
的方法，其特征在于兩個(gè)保護(hù)流體是相同的。
6.按照1-5任一項(xiàng)權(quán)利要求
的方法，其特征在于處理流體含有一種堵塞劑，例如一種Xanthan，一種不同程度水解的聚丙烯酰胺或一種延遲膠凝或沉淀的溶液，或一種含HCl和/或HF的酸化流體。
7.按照1-6任一項(xiàng)權(quán)利要求
的方法，其特征在于實(shí)施該方法時(shí)采用一種放進(jìn)加固井孔中的裝置，該裝置由一根處理流體注入管和至少一根旁路管線組成，旁路管線與注入管平行設(shè)置，旁路管線至少從被處理帶高度的頂端延伸到底部，旁通管線在加固井孔里邊連接鄰接帶的上帶(ZS)和下帶(ZI)，使保護(hù)流體可以從上帶流到下帶，而不和兩帶之間的要處理的構(gòu)造層發(fā)生作用。
8.按照以上1-7任一項(xiàng)權(quán)利要求
的方法，其特征在于ⅰ)通過旋管(1)注入處理流體(FT)，旋管的出口孔與處理構(gòu)造層(F)在同一水平上，旋管被放進(jìn)加固井孔(2)中，ⅱ)通過加固井孔本身注入保護(hù)流體(FP)。
9.按照7和8任一項(xiàng)權(quán)利要求
的方法，其特征在于旁通管線至少包括一根管道(3)，管道(3)附裝在旋管(1)上，截面為圓形或腎形;或者由一根與旋管同心的管子組成。
10.按照1-6任一項(xiàng)權(quán)利要求
的方法，其特征在于實(shí)施該方法采用一種包括一個(gè)雙部件栓塞的裝置(一個(gè)在上面，一個(gè)在下面)，該裝置把要處理的構(gòu)造層隔離開，并將其封閉起來，這兩個(gè)部件至少通過一根旁通管線(3)相連接，它的上下端都開口于加固井孔中。
11.按照上面任一項(xiàng)權(quán)利要求
的方法，可以用于永久或暫時(shí)堵塞一個(gè)構(gòu)造層，用于水錐的封閉或用于基質(zhì)的酸化，而不管是否存在礫石襯(G)，漏失帶(TZ)或儲(chǔ)集層斷裂。
12.1-10任一項(xiàng)權(quán)利要求
方法中適用的處理和保護(hù)流體選擇性定位的各種裝置。
專利摘要
本發(fā)明為選擇性處理一個(gè)地下構(gòu)造層的新方法，不影響也不受兩個(gè)鄰接帶(上帶和下帶)的影響。采用本發(fā)明的方法時(shí)，把處理流體注入要處理的構(gòu)造層F中，與此同時(shí)把兩個(gè)相同或不同的保護(hù)流體注入兩個(gè)鄰接帶(上帶[ZS]和下帶[ZD)中.
文檔編號(hào)C09K8/84GK87105977SQ87105977
公開日1988年9月14日 申請(qǐng)日期1987年12月28日
發(fā)明者克勞德·沃卡默, 理查德·利馬茨克, 伯納德·彼奧特 申請(qǐng)人:帕姆普泰克公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan