CN102741500A - 用于井眼维护作业的系统、方法和组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了在用于提高油回收的井眼系统上执行井眼维护作业的方法。多个井眼被钻出且被穿孔以从储层接收开采流体。所述井眼流体地连接于开采井，所述开采井被钻到所述井眼穿孔之下的深度。开采流体排放并被收集在开采井中，以便传送至地面。泵可用于从开采井传送开采流体。在修理和维护作业期间，向开采井内注入流体，以便安全地移除泵部件。流体借助相连的井眼中的压力处于平衡，使得流体不会上升到相连的井眼中的穿孔之上。

Description

用于井眼维护作业的系统、方法和组件

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2009年12月15日提交的序列号为61/286,520的美国临时申请的优先权，该申请在此整体引入作为参考。

技术领域

本发明涉及油田开采设备和方法，尤其是涉及在低压井开采中使用的这种设备以及包括井眼维护作业的方法。

背景技术

在典型的五点法开采模式中，四个开采井在位于中心的开采井周围间隔开。各个井独立操作。杆式泵可用于帮助将开采流体提升至地面，所述开采流体典型为油和水。用于人工提升的泵通过减少井眼底部压力并由此经济地开采更多的油，延长了油田寿命。通常，杆式泵送管柱的底部放置在开采层段之上，以便于允许流体分离，并使管柱被阻塞的可能性最小。流体高度面应当位于泵送管柱入口之上，以避免“击泵”，“击泵”会增大磨损，降低设备寿命。由于流体静压头的原因，这反过来又会导致施加到储层上的背压升高。通过使该流体静压头最小化，可提高开采率，延长油田寿命和储量。

在非常常规的井维护作业期间，井通常被“压制(killed)”，以便安全地移除和修理杆式泵送管柱。压井包括向开采井中注入高密度、通常为水基的流体，以提供足够的流体静压来阻止开采流体向开采井的流动。所注入的该流体通常被排至储层中。在低压气井中，杆式泵用来尽可能地不让水进入储层。如果大量的水进入储层，储层中的压力可能不够高到足以使水回流出去。这通常导致使这些井复采要花费大量的努力。有时，井再不会成功地恢复开采。

发明内容

依照本发明的一个方面，公开了一种用于执行井眼维护作业的方法。该方法包括提供排放井眼和开采井眼。所述排放井眼被穿孔，以便所述排放井眼从地下储层的开采带接收储层流体。所述开采井眼与所述排放井眼例如通过排放管柱流体连通，使得由所述排放井眼接收的储层流体流向所述开采井眼。向所述开采井眼内注入流体，直到储层流体从所述排放井眼到所述开采井眼的流动停止为止。然后在所述开采井眼上执行维护。

在一个或更多个实施例中，向所述开采井眼中注入流体，直到所述开采井眼内的流体高度面位于所述排放井眼中的穿孔高度之上的高度为止。在一个或更多个实施例中，在所注入的流体到达所述排放井眼中的穿孔之前，流体注入停止。

在一个或更多个实施例中，设置有至少两个排放井眼，向所述开采井眼中注入流体，直到所述开采井眼内的流体高度面位于所述至少两个排放井眼中的穿孔之上的高度为止。在一个或更多个实施例中，在所注入的流体到达所述至少两个排放井眼中的任一穿孔之前，流体注入停止。

在一个或更多个实施例中，向所述排放井眼中注入气体，以迫使所述流体通过所述开采井眼向上回流，并允许由所述排放井眼接收的储层流体流向所述开采井眼。然后就可以从开采井眼开采储层流体。

依照本发明的另一个方面，公开了一种用于执行井眼维护作业的方法。该方法包括提供井眼系统，所述井眼系统包括排放井眼、排放管柱和用于开采储层流体的开采井眼。所述排放井眼包括穿孔，以便所述排放井眼从地下储层的开采带接收储层流体。所述排放管柱在所述排放井眼和所述开采井眼之间延伸。由所述排放井眼接收的储层流体通过所述排放管柱流向所述开采井眼，以便开采。向所述开采井眼中注入流体，直到所述开采井眼中的流体静压足够使由所述排放井眼接收的储层流体流停止流向所述开采井眼。然后在所述开采井眼上执行维护。

在一个或更多个实施例中，向所述开采井眼中注入流体直到所述开采井眼内的流体高度面位于所述排放井眼中的穿孔高度之上的高度为止。在一个或更多个实施例中，在所注入的流体到达所述排放井眼中的穿孔之前，流体注入停止。

在一个或更多个实施例中，设置有至少两个排放井眼，向所述开采井眼中注入流体，直到所述开采井眼内的流体高度面位于所述至少两个排放井眼中的穿孔之上的高度为止。在一个或更多个实施例中，在所注入的流体到达所述至少两个排放井眼中的任一穿孔之前，流体注入停止。

在一个或更多个实施例中，向所述排放井眼中注入气体以迫使流体通过所述开采井眼向上回流，并允许由所述排放井眼接收的储层流体流向所述开采井眼。然后就可以从所述开采井眼开采储层流体。

依照本发明的另一个方面，公开了一种用于执行井眼维护作业的方法。该方法包括提供排放井眼和开采井眼。所述排放井眼从地下储层的开采带接收储层流体。所述开采井眼与所述排放井眼流体连通，使得由所述排放井眼接收的储层流体流向所述开采井眼。向所述开采井眼中注入流体，直到所述开采井眼中的流体静压足够使由所述排放井眼接收的储层流体流停止流向所述开采井眼为止。然后在所述开采井眼上执行维护。然后向所述排放井眼中注入气体，以迫使所述流体通过所述开采井眼向上回流，并允许由所述排放井眼接收的储层流体流向所述开采井眼。储层流体则随后从所述开采井眼被开采出来。

在一个或更多个实施例中，所述排放井眼通过所述排放井眼中的穿孔与储层的开采带流体连通。向所述开采井眼中注入流体直到所述开采井眼内的流体高度面位于所述排放井眼中的穿孔高度之上的高度为止。

在一个或更多个实施例中，所述排放井眼通过所述排放井眼中的穿孔与储层的开采带流体连通。在所注入的流体到达排放井眼中的穿孔之前，流体注入停止。

在一个或更多个实施例中，设置有至少两个排放井眼，每个所述排放井眼通过所述排放井眼中的穿孔与储层的开采带流体连通。向所述开采井眼中注入流体直到所述开采井眼内的流体高度面位于所述至少两个排放井眼中的穿孔之上的高度为止。

在一个或更多个实施例中，设置有至少两个所述排放井眼，每个排放井眼通过该排放井眼中的穿孔与储层的开采带流体连通。在所注入的流体到达所述至少两个排放井眼中的任何穿孔之前，流体注入停止。

附图说明

图1是现有技术中延伸到具有烃的储层中的开采井配置的示意性截面图。

图2是依照本发明一个方面的延伸到具有烃的储层中的井配置的示意性截面图。

图3是图2中所示的配置在用于修井作业时的示意性截面图。

具体实施方式

参照图1所示的现有技术，多个开采井11间隔开，以便从储层13开采烃。开采井以典型的五点式开采模式间隔开，如图1所示，以便从储层13开采烃。在图1所示的五点模式中，各个井11独立操作。各个井11通常包括多个套管柱，所述套管柱在钻井之后插入到井中，然后粘结（cemented）就位。所述多个套管柱共同限定井11的外边界或外套管15。为便于说明，外套管15的多个套管柱在图1中表示为单个套管柱。外套管在储层13内达到所需的深度而使得井11延伸到油砂19（储层中具有烃的那一部分）之后，对所述外套管进行穿孔。通过形成穿孔17，允许储层13的油砂19与井11内部之间流体连通。

各个井11通常包括外套管15内部承载的一串开采套管或开采油管21。开采油管21在其下端具有用于接收开采流体（典型地为油、水和气）的开口。封隔器密封23位于开采油管21与外套管15之间，以迫使来自储层13的开采流体流过开采油管21。

泵组件25具有位于开采油管21内的杆式泵送管柱，该泵组件用于向地面传送开采流体。例如，当与储层13相关联的压力低，开采流体不能流向地面时，可以使用泵组件25。泵组件25帮助延长井11的寿命。

通常，泵组件25的杆式泵送管柱的底部位于“开采层段”之上，以便允许开采流体的气相与液相之间的初始流体分离，并使管柱被阻塞的可能性最小。优选的是，开采流体中液体的流体液面保持在泵送管柱入口之上，以免“击泵”，“击泵”会增加磨损，减少设备的寿命。使开采流体的液面保持在泵组件25的入口上方增加了开采油管21内的流体静压头，这反过来又导致在储层13上形成背压。使该流体静压头减少可以进一步提高开采率并延长与储层13相关的油田寿命。参照图2，多个排放井眼27延伸到储层13内的开采深度。排放井眼27与图1的五点式开采模式中的外开采井11相似地间隔开。排放井眼27具有在相应的外套管31中形成的穿孔29，所述穿孔用于从储层13接收开采流体。与其中一个排放井眼27相关联的穿孔29可以处于与另一个排放井眼27的穿孔29不同的储层深度，以便进行任选的烃开采。各个排放井眼27还包括位于外套管31内且处于穿孔29上方的封隔器密封32。

开采井11’与排放井眼27相邻地延伸到储层13中。开采井11’除了比排放井眼27更深地延伸到储层13中之外，该开采井11’采用基本上与图1中井11相同的部件完成钻井和完井。多个排放管柱33在开采井11’的下端部分和排放井眼27的下端部分之间延伸，使得开采井11’与排放井眼27流体连通。因为开采井11’的下端部分比排放井眼27的下端部分更深，所以重力帮助来自排放井眼27的开采流体收集在开采井11’内，以便利用泵组件25’收集。当首先钻排放井眼27和开采井11’时，排放管柱33可以用定向钻井技术形成；或者排放管柱通过在老油田中已有井之间进行定向钻井形成。排放管柱33优选包括在钻井之后安装的一串套管或一串油管。

如图2所示，泵组件25’设置在开采井11’内。排放井眼27不包括泵组件25’。这固有地减少了与图2所示的五点模式井相关的维护量。此外，通过仅具有单个泵组件25’（图2），这也有助于降低与泵组件25（图1）相关的成本和维护。在图2中，开采井11’位于多个排放井眼27的中心处。但是，开采井11’可以位于五点模式中的任何位置。此外，排放井27和开采井11’也可以处于其他开采模式中。在图2的系统中，由于外套管31中没有被密封的一串开采油管，封隔器密封32可以是便宜的封隔器密封。这也保证了额外成本节省和维护减少。

如图2所示，开采井11’可以没有任何穿孔17，这样使得开采井11’仅仅用来收集和传送来自排放井眼27的开采流体。开采井11’内没有任何穿孔，这有利于允许泵组件25’的杆式泵送管柱设定为低于所有其他相连的排放井眼27中的穿孔。通过使得流体高度面位于所述穿孔下方，同时仍然维持流体高度面超过杆式管柱入口，这在相连的井中实现了最低可能的井眼底部压力。在这样的系统中，可以实现高开采率，并实现额外的储量。

图3示出了本发明的组件在修井作业期间怎样是有利的。在对井进行修井作业期间，泵组件25’的杆式泵送管柱通常是被移除的。另外，为了维护和修理泵送组件25’（这是非常常规的），可以移除泵组件25’的杆式泵送管柱。

正如前面所述的，为了在传统井配置（例如图1所述的开采井11）中执行这样的操作，井通常被“压制”，以便安全地将泵组件的杆式泵送管柱拉上来。“压制”开采井11（图1）通常涉及向开采井11中注入高密度的通常为水基的流体。这提供了足够的静液压力，以阻止开采流体向开采井11的流动（即，停止开采流体通过穿孔17流入开采井11）。用来“压制”井11的注入流体通常被排至储层13中。在低压气井中，例如在图1所示的开采井11和图2所示的开采井11’中，泵组件25、25’用来尽可能地不让水进入储层13。减少水进入储层13的回流是非常重要的，因为如果大量的水进入储层13，储层13中的压力可能不够高从而不能使水基注入流体回流出去(back out)。当水基注入流体流入储层13时，这通常导致使开采井11再次开采需要花费大量努力，有时会导致开采井11再不会成功地恢复开采。

根据本发明的方法，流体相连的开采井11’和排放井眼27作为压力计的封闭端。为了“压制”开采井11’和排放井眼27，可以将流体注入到开采井11’的井眼中。当收集在开采井11’、排放井眼27和排放管柱33中的注入流体和开采出的流体的流体高度面升高时，所述流体在排放井眼27中压缩被分离的处于所述流体之上的气体。如图3所示，可以将流体注入到开采井11’中，直到开采井11’内的流体高度面至少位于所有排放井眼27中的穿孔29之上。开采井11’中的流体静压力与排放井眼27中流体静压力加上排放井眼27中压缩气相的压力之和相平衡。由此，排放井眼27中的流体高度面低于开采井11’中的流体高度面，排放井眼中的流体可以保持在穿孔29下方。由于排放井眼中的流体（开采流体和水基注入流体）低于穿孔29，流体流入储层13中的风险大大降低。所以，在开采井11’被“压制”的同时可以进行维护及修理，同时减少了使开采井11’恢复到开采状态中存在的困难。

此外，由于可以将气体注入到排放井眼27中，以推动流体通过开采井眼11’向上回流，因此在执行维护之后使开采井11’恢复开采被简化。因此，这减少了“压制”流体进入穿孔29的可能性，并允许由排放井眼29接收的储层流体恢复流向开采井眼11’。因此，接下来就可以再次从开采井眼开采储层流体。

虽然仅以其中的某些形式示出了本发明，但是对本领域技术人员来说显而易见的是，本发明不局限于此，在没有脱离本发明的范围的情况下，可以对此进行各种改变。

Claims (8)

1.一种用于执行井眼维护作业的方法，该方法包括：

（a）提供排放井眼，所述排放井眼被穿孔而形成穿孔，从而使得所述排放井眼从地下储层的开采带接收储层流体；

（b）提供开采井眼，所述开采井眼与所述排放井眼流体连通，使得由所述排放井眼接收的储层流体流向所述开采井眼；

（c）向开采井眼内注入流体，直到储层流体从所述排放井眼到所述开采井眼的流动停止为止；和

（d）在开采井眼上执行维护。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述开采井眼通过排放管柱与所述排放井眼流体连通，所述排放管柱在所述排放井眼的下部和所述开采井眼的下部之间延伸。

3.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤（b）向所述开采井眼内注入流体，直到所述开采井眼内的流体高度面位于所述排放井眼中的穿孔高度之上的高度为止。

4.如权利要求1所述的方法，其中，步骤（b）中向所述开采井眼内的流体注入在流体高度面到达所述排放井眼中的穿孔之前停止。

5.如权利要求1所述的方法，其中，

在步骤（a）中提供至少两个排放井眼，以及

在步骤（b），向所述开采井眼内注入流体，直到所述开采井眼内的流体高度面位于所述至少两个排放井眼中的穿孔之上的高度为止。

6.如权利要求1所述的方法，其中，

在步骤（a）中提供至少两个排放井眼，和

步骤（b）中向所述开采井眼内的流体注入在流体高度面到达所述至少两个排放井眼中的任何穿孔之前停止。

7.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

（e）向所述排放井眼内注入气体，以迫使所述流体通过所述开采井眼向上回流，并使得由所述排放井眼接收的储层流体流向所述开采井眼；和

（f）从开采井眼开采储层流体。

8.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤（b），向所述开采井眼内注入流体，直到所述开采井眼中的流体静压力足够使储层流体从所述排放井眼到所述开采井眼的流动停止为止。

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