[發明專利]從地層中產生流體的系統和方法

有效

• 申請號: 200680002222.0
• 申請日: 2006-01-12
• 公開（公告）號: CN101395338A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·A·格雷厄姆;查理斯·E·格雷厄姆三世;喬納森·G·韋斯
• 申請（專利權）人: 哈利伯頓能源服務公司;動力再生公司
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B43/00;E21B7/04;E03B3/11
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 楊娟奕

相關申請?

本發明要求2005年1月14日提交的第60/644385號美國專利申請的優先權。?

技術領域

本發明涉及用于從地層產生流體的設備和技術。更具體地講，本發明涉及利用多口井以比如果從各個單口井開采流體更有效的方式來開采石油或者其它地層流體的改進的技術。?

背景技術

石油通常從單井中開采，所述單井包括用由抽油桿柱提供動力的井下泵來抽取的井。用于開采地下碳氫化合物的傳統的技術的問題包括較小的且不均勻的透鏡式可采區以及指向單個壓裂級的相鄰的砂透鏡中儲層質量變化很大的情況。因為指向多個透鏡的壓裂級會以具有最高損耗和最低壓裂梯度的單個間隔傳播，所以在一個區中的壓力損耗會更高，并且壓裂強化采油方法會變得效率低且很低。即使在指向單個壓裂級的相鄰的砂透鏡中的儲層質量和壓力相似的情況下，由于對抽取速率和流體粘性的限制以避免過度的裂縫高度生長，所以當前方法在單個區中產生有限的壓裂半長而使多個區強化采油不充分。由于巖性變化、易變的和極低的水鹽度以及未知的流體侵入剖面而導致記錄分析的巖石物理評價變化相當大。許多井遭遇平均厚度從5英尺到20英尺的薄產砂架(stinger)，在這種情況下，由于需要壓裂強化采油，所以在所有區域完井是不實際的。許多薄區被認為太邊緣而不能被射孔和強化采油。?

如果使用梁式泵提升系統，則井必須是基本上垂直的，使得具有困難的通路和定位問題的油田區不能被經濟地開采。此外，當用梁式泵提升系統來生產時，沒有有效的方法來檢測每個區的油和水的產量。在生產過程?中，石蠟沉積是成問題的，并且需要降低開發和提升成本來有效地生產。地面限制不允許高密度的井開發的離岸或地面開發由于需要特制的梁式泵人工提升系統而不實用。使用聯接管的壓裂強化采油和撈油測試需要很多的完井次數。因為砂和頁巖的巖石特性相似，所以在初始完井時壓裂處理也會成為問題。?

已經采用各種技術來利用井之間的合作布置增加石油和其他地下流體的開采。在一些應用中，可以在一口井中注入水、天然氣、氮氣、二氧化碳、水蒸氣或者其它流體，從而向與第一井隔開的生產井驅動石油。在次生水注入增強氣動機構的情況下，在生產過程中普遍采用高容量手工提升系統。在這樣的較小的、分區的儲層中，溶解氣驅是典型的主驅動機構。由于巖石特性的可變性和井之間未知的砂透鏡連貫性，所以從一口井注入水并從用于壓力保持和清洗的另一口井開采的二次開采一般效率低下。因為所有區被混合到一起并且只有總的水和水速率被測量，所以用于壓力保持和石油清洗的指向特定區的偏移井中的水注入通常不允許操作者得知注入的水是否過早地穿透生產區。?

在其它的應用中，從地面鉆出單井，從垂直井延伸出多口水平或側向井，以從井中最大化地開采石油。然而，對于利用已有技術來開采地層流體的現有技術方法存在多種問題。通常孔被鉆鑿、記錄并測量，以確定砂架，從而完井。也可以基于地質制圖、截面以及巖石物理和流體分析來局部地選擇開采區。通常，用水泥固定生產套管，以覆蓋整個砂或頁巖區，并且用套管槍對將要測試的所有區鉆孔或壓裂。使用具有合適的橋插銷或塞組件的生產管來隔離用于撈油測試的特定區占用昂貴的鉆機時間。水泥、水、或氣區必須被擠壓多次，井筒中的砂必須被清出，然后執行撈油測試，這也增加并消耗鉆機時間。另外的鉆機時間用于使用多壓裂級壓裂或強化采油單區或架組。如果水泥區顯著降低其它井的產量，則通常擠壓掉水泥區的過量的水。通常使用用于人工提升的大的梁式泵來將石油抽吸到地面，井通常通過包括撈油測試、擠壓水泥的操作或者再次完井操作來工作。由于通常用梁式泵提升系統來混合并形成所有區，所以在生產模式下不能測試從特定區流入的產量也是問題。由于所生產的石油緩慢地移向地面并且隨著在井中向上行進而冷卻，所以沉積在生產井中的鉆桿和管道?上的石蠟是重要的問題。因此，用現有技術和設備來開采地下地層流體導致高的操作成本。?

當使用當前的開采方法時共同地遭遇多個挑戰，包括：?

·使用聯接管的壓裂強化采油和撈油測試需要很多的完井次數。?

·具有不同種類的巖石特性的透鏡式開采區通常尺寸較小，因而開發這樣的儲層的公司需要在很小的井間隔上鉆井。通常需要高的井密度來開采大量較小的砂透鏡或儲層分區，這成本會很高。從總量來看，多個堆疊的儲層區在其位置可能含有大量的石油，但是當只在單個儲層分區上完井以生產時，開發會是不經濟的。地面限制不允許高密度井開發的離岸或地面開發由于需要特制的梁式泵人工提升系統而不實用。?