從地層中生產流體的方法
2023-09-15 10:43:20 1
專利名稱：從地層中生產流體的方法
技術領域：
本發明涉及一種從含有彼此延伸一段距離的分開的流體層的地層中生產流體的方法。當使用傳統的開發方法時，由於不能接受的高開發費用，使得從某些地下流體層中經濟開採流體(如石油和天然氣)可能在經濟上受到阻礙。在相當小的海底烴類儲集層的情況下，這樣的情況可能存在，如果使用傳統的開採方法，它的開發需要許多設備，如海底設備、海上平臺、控制管纜和管線。所以，希望提供一種以經濟上有吸引力的方式開採這樣的流體層的方法。
US 2736381公開了一種通過在這樣的地層中形成的生產井身生產流體的方法，該地層含有第一流體層和從第一流體層延伸一段距離的第二流體層，因此阻擋層將所述的流體層彼此分開。一個輔助的井身通過阻擋層，延伸進兩流體層，以便使流體層之間流體相通。輔助井身在其上端被封閉，流體通過輔助井身從第二流體層流入第一流體層，並通過生產井身生產流體。第二流體層在第一流體層的下方，輔助井身豎直延伸通過兩流體層，因此該方法不適合開採彼此延伸一段水平距離的分開的流體層。
本發明的目的是提供一種從彼此延伸一段水平距離的不同流體層經濟地生產流體的方法。
根據本發明，提供了一種從含有第一流體層、與第一流體層延伸一段水平距離的第二流體層以及處於所述的流體層之間的阻擋層的地層中生產流體的方法，流體通過流體進口位於第一流體層的生產井身生產，該法包括打一斜井身段，它是在所述的地層中形成的輔助井身的一部分，斜井身段延伸通過第一流體層、阻擋層和第二流體層，以便使所述流體層之間流體相通；在選擇位置封閉輔助井身，以便防止流體從所述流體層通過輔助井身流到地面；以及流體從第二流體層通過斜井身段流入第一流體層，然後通過生產井身生產。斜井身段為流體從第二流體層流到第一流體層提供了流路，因此，使兩個流體層彼此相通。用先有技術方法的豎直井身不能得到這樣的流路，因為流體層彼此延伸一段水平距離。從生產的觀點看，兩個流體層可看成一個單一的大型儲集層，當使用本發明的方法時，它可由單一井或單一的一組井生產。生產井身可為已用於從第一儲集層生產流體的現有井身，或者可為新的井身。應當理解，斜井身的傾斜度相對於垂直方向確定，以致斜井身段例如可按水平方向延伸。顯然，本發明的方法優選用於開採海底流體層，如海底油/氣田，或者在城市下或環境上敏感地區的流體層。
斜井身段可從第一流體層鑽到阻擋層和第二流體層，或者從第二流體層鑽到阻擋層和第一流體層。另一方面，輔助井身可有一延伸進阻擋層的上部，如豎直上部，斜井身段從這一上部以至少兩個井身分支的形式基本上水平鑽進，每一分支延伸進所述的流體層中的一個。這樣的豎直井身部分裝有多個水平井身分支的體系也稱為多井管道體系，它可在間隔巖層中找到應用。
斜井身段的傾斜角宜與垂直方向成5～90度，優選45-90度。
流體層和阻擋層可在同一流體儲集層中，或者流體層可形成分開的流體儲集層，彼此被阻擋層分開。
阻擋層可為不滲透巖層、低滲透巖層(如滲透率為1.5～2.5mD，如2mD)或在地層中形成的地質斷層處的巖層。在任何一種情況下，阻擋層都基本上阻止流體從第二流體層流向第一流體層，反之亦然。阻擋層可構成流體層中一個的低滲透部分，在這種情況下，斜井身段可使流體與阻擋層流體相通，以便生產含在阻擋層中的流體。
適合的斜井身段的一端處於第一流體層中，而另一端在第二流體層中。
從第二流體層通過斜井身段流入第一流體層的流體流可通過以下步驟中至少一步來加速在至少一個流體層中給所述斜井身段周圍的地層鑽孔，以及在至少一個流體層中壓裂在所述的斜井身段周圍的地層。
當襯裡安裝在所述的斜井身段中時，可提高斜井身段的穩定性，襯裡在所述的第一流體層和所述的第二流體層處有許多開孔，襯裡例如是一割縫襯管。
可用各種方法封閉輔助井身，例如在輔助井身的上部加水泥塞，或在輔助井身的上部安裝可拆卸的封閉設備。
為了得到斜井身段中物理參數的數據，可將測量物理參數的傳感器在封閉輔助井身前安裝在斜井身段中，傳感器與地面設備連接，以便將表示所述參數的信號從傳感器傳送到地面設備，所述的物理參數例如選自流體壓力、流體溫度、流體密度和流體流速。信號可通過穿過輔助井身至少一部分的電導線傳送到地面設備，該導線宜從傳感器延伸到輔助井身上端下方一定距離的位置，而該信號從所述位置通過電磁發射的方法傳送到地面設備。
在本發明方法的一個有吸引力的實施方案中，流體是水，流體層是含水層，因此在一有吸引力的應用中，第二含水層在海底。海底第二含水層的水可在不需要永久性的海上設備的情況下生產。
在本發明方法的另一有吸引力的實施方案中，流體是烴類，流體層形成烴類儲集層。如果第二烴類儲集層在海底，為了從第二儲集層生產石油或天然氣，不需要永久性的海上生產設備。在兩個儲儲層都在海底，而第一儲集層已生產的情況下，第一儲集層現有的生產設備可用於從兩個儲集層中生產石油或天然氣。
此外，本發明的方法可通過將斜井身段穿入高壓油/氣層從而使生產井的進口壓力提高以及生產井產水的傾向(水錐進)下降來提高從現有井身的石油或天然氣的產量。
現參考附圖用實施例更詳細地說明本發明，其中
圖1是用先有技術系統從儲集層生產烴類流體的地層縱截面圖；圖2是使用本發明方法的系統的地層縱截面圖；圖3是有斷層存在的地層縱截面圖；圖4是另一地層的縱截面圖；圖5是用於本發明方法的系統的視圖，在該法中烴類從幾個儲儲層中生產。
圖1說明由第一烴類儲集層1和第二烴類儲集層3生產烴類的先有技術系統，儲集層1、3被以不滲透烴類流體的巖層形式的阻擋層5在水平方向上彼此分開。上方巖層7覆蓋儲集層1、3和阻擋層5。第二儲集層3、阻擋層5和第一儲集層的一部分在海水9下方，因此第一儲集層1延伸到陸上地面下。陸上烴類生產井身1從第一儲集層1延伸到井口13。烴類流體通過井身11從第一儲集層生產，並從井口13輸送到加工設備(未示出)。海上生產平臺15在第二儲集層3的上方，烴類流體通過從平臺15經上層巖層7進入第二儲集層3的井身17生產。輸出管線19從平臺15沿海底20延伸到井口。烴類流體從第二儲集層通過井身17生產，並通過管線19輸送到井口13，從那裡送往加工設備。應當理解，由於需要生產平臺，先有技術系統需要相當大的費用。這些高費用可能使某些烴類儲集層如相當小的儲集層變得沒有開採價值。
圖2說明類似於圖1的地層，其中第一儲集層21和第二儲集層23被以不滲透烴類流體的巖層形式的阻擋層25在水平方向上彼此分開，上方巖層27覆蓋儲集層21、23和阻擋層25。第二儲集層23、阻擋層25和第一儲集層21中的一部分在海水29下方，因此第一儲儲層21延伸到陸上地面下方。陸上烴類生產井身31從地面延伸到第一儲集層21，並裝有井口33。烴類流體從第一儲集層21通過生產井身31和井口33生產，並輸送到加工設備(未示出)。海底輔助井身35已用合適的鑽井平臺(未示出)鑽成，輔助井身35鑽井和完井後，已拆除鑽井平臺。井身35由上部37(它部分是豎直的，部分相對垂直方向是傾斜的)和水平部分39組成。上部37從海底39通過上部巖層27和第二烴類儲儲層23延伸，而水平部分39從上部37的下端通過第二儲集層23，阻擋層25延伸進第一儲集層21。水平部分39裝有套管(未示出)，套管在兩儲集層21、23處有開孔，使儲集層21、23之間流體相通。套管被磁化使得以後能查出水平井身段39的位置(如果需要的話)，此外，第二儲集層23通過井身段39進入第一儲集層21的流體流可通過在所述的儲集層21、23中井身段39周圍的地層鑽孔來加速，另外也可通過壓裂在所述儲集層21、23中井身段39周圍的地層來加速。隨後通過用水泥41填滿所述的上段37並使水泥固化來封閉井身35的上段37。
在圖2所示的系統的正常操作過程中，烴類流體通過井身31和井口33生產。烴類流體通過水平井身段39流動視儲集層21、23之間的流體壓差而定。如果儲集層23中的流體壓力高於儲集層21中的流體壓力(如由於儲集層21的部分減少)，那麼烴類流體從儲集層23流入儲集層21。隨後流體通過儲集層21流到井身31，從那裡再到井口33。由於連續從井身31生產烴類，儲集層23、23之間的壓差仍保持，以致烴類流體連續從儲集層23通過井身段39流入儲集層21。如果儲集層23中的初始壓力等於儲集層21中的初始壓力，只有當儲集層21中的壓力由於連續通過井身31生產流體而低於儲集層23中的壓力後，烴類流體才開始從儲集層23通過井身段39流到儲集層21。在儲集層23中的初始流體壓力低於儲集層21中的初始流體壓力的情況下，烴類流體開始通過井身段39從儲集層21流到儲集層23，一直到壓力差為零。連續從儲集層21生產後，儲集層21中的壓力下降，以致當儲集層21中的壓力變得低於儲集層23中的壓力時，烴類流體就通過井身段39從儲集層23流到儲集層21。這樣就可在不需增加海上生產平臺的情況下從海底儲集層23生產烴類流體。
代替如圖2所示的從陸上井位生產烴類流體，這樣的流體也可從現有的海上井位生產。在這種情況下，可使用在第一儲集層上的現有海上平臺，並從它生產烴類流體。遠程的第二海底烴類儲集層可按圖2中所示的儲集層21、23相連的相同方式與第一儲集層相連。用這一方法，為開採兩個烴類儲集層只需要一個海上平臺。
圖3示出第一儲集層40和第二儲集層42，儲集層40，42在地質斷層44的兩側。不滲透的巖層46、48在儲集層40、42的周圍，因此在儲集層40、42之間形成流體阻擋。由於從儲集層40連續生產烴類，儲集層40部分消耗，儲集層42構成比消耗的儲集層40有較高流體壓力的相對小的未消耗儲集層。輔助井身50鑽過儲集層40、42、巖層48和地質斷層44。輔助井身有用水泥塞53封閉的上部52和傾斜的S型下部54。S型部分54使儲集層40、42之間流體相通，以致烴類流體通過S型井身部分54從儲集層42流入已消耗的儲集層40，然後通過生產井身(未示出)生產。
圖4示出圓頂形第一烴類儲集層60、圓頂形第二烴類儲集層62和將儲集層60、62水平方向分開的不滲透巖層64。由於從生產井身(未示出)生產烴類，儲集層60部分消耗，而儲集層62形成比部分消耗的儲集層60有較高壓力的相對小的未消耗儲集層。輔助井身66鑽過儲集層60、62和巖層64，該第二井身66有裝滿水泥的上部68(以便封閉井身66)和水平下部70。水平部分70使儲集層60、62之間流體相通，以便烴類流體從儲集層62通過水平井身部分70流入部分消耗的儲集層60，隨後通過生產井身生產。
圖5示出表示第一儲集層80、第二儲集層82、第三儲集層84和第四儲集層86的圖，儲集層80、82、84和86處於相互水平距離。儲集層80、82通過斜井身段88相互連接，儲集層82、84通過斜井身段90相互連接，而儲集層82、86通過斜井身段92相互連接。在儲集層80中的流體壓力低於儲集層82中的流體壓力，而儲集層82中的流體壓力低於儲集層84中的流體壓力，也低於儲集層86中的流體壓力。這樣的烴類流體分別通過井身部分90、92從儲集層84、86流入儲集層82，從這裡通過井身部分流入儲集層80，從儲集層80通過生產井身(未示出)生產流體。
權利要求
1.一種從含有第一流體層、與第一流體層延伸一段水平距離的第二流體層以及處於所述的流體層之間的阻擋層的地層中生產流體的方法，流體通過有位於第一流體層的流體進口的生產井身生產，該法包括打一斜井身段，它是在所述的地層中形成的輔助井身的一部分，斜井身段延伸通過第一流體層，阻擋層和第二流體層，以便使所述流體層之間流體相通；在選擇位置封閉輔助井身，以便防止流體從所述流體層通過輔助井身流到地面；以及流體從第二流體層通過斜井身段流入第一流體層，然後通過生產井身生產。
2.根據權利要求1的方法，其中所述的流體層和阻擋層處於共同的流體儲集層中。
3.根據權利要求1的方法，其中所述流體層形成分開的流體儲集層，儲集層被阻擋層彼此分開。
4.根據權利要求1～3中任一項的方法，其中所述的斜井身段至少部分水平方向延伸。
5.根據權利要求1～4中任一項的方法，其中所述的斜井身段一端在第一流體層，而另一端在第二流體層。
6.根據權利要求1～4中任一項的方法，其中還包括用以下方法加速從第二流體層通過斜井身段流入第一流體層的流體流動在至少一個流體層中給所述斜井身段周圍的地層鑽孔，以及在至少一個流體層中壓裂在所述的斜井射段周圍的地層。
7.根據權利要求1～6中任一項的方法，其中將襯裡安裝在斜井身段中，所述的襯裡在流體層中的至少一個中有許多開孔。
8.根據權利要求1～7中任一項的方法，其中所述的阻擋層形成地質斷層處的巖層、對所述流體層中的流體有相當低滲透性的巖層和不滲透巖層中的一個。
9.根據權利要求1～8中任一項的方法，其中所述輔助井身通過在輔助井身的上部加水泥塞來封閉。
10.根據權利要求1～8中任一項的方法，其中所述輔助井身通過在輔助井身的上部安裝可拆卸的封閉設備來封閉。
11.根據權利要求1～10中任一項的方法，其中還包括在輔助井身封閉前，在所述的斜井身中安裝用於測量物理參數的傳感器，傳感器與地面設備相連，以便將表示所述參數的信號從傳感器傳送到地面設備。
12.根據權利要求11的方法，其中所述的參數選自流體壓力、流體溫度、流體密度和流體流速。
13.根據權利要求11或12的方法，其中所述的信號通過延伸通過至少一部輔助井身的電導線傳送到地面。
14.根據權利要求13的方法，其中所述的導線從傳感器延伸到輔助井身上端下方一定距離的位置，而所述的信號從所述的位置通過電磁發射的方法傳送到地面設備。
15.根據權利要求1～14中任一項的方法，其中在第一流體層中的流體壓力由於流體從第一流體層中生產而低於在第二流體層中的流體壓力。
16.根據權利要求1～15中任一項的方法，其中至少所述的第二流體層在海底。
17.根據權利要求1～16中任一項的方法，其中所述的流體為烴類流體。
18.根據權利要求17的方法，其中所述的烴類流體主要含天然氣。
19.根據權利要求1～18中任一項的方法，基本上如附圖描述的。
全文摘要
提供一種從含有第一流體層(21)、與第一流體層延伸一段水平距離的第二流體層(23)以及處於所述的流體層之間的阻擋層(25)的地層中生產流體的方法。流體通過有位於第一流體層的流體進口的生產井身(31)生產。該法包括打一斜井身段(39)，它是在所述的地層中形成的輔助井身(35)的一部分，斜井身段延伸通過第一流體層，阻擋層和第二流體層，以便使所述的流體層之間流體相通；在選擇的位置封閉輔助井身，以便防止流體從所述流體層通過輔助井身流到地面；以及流體從第二流體層通過斜井身段流入第一流體層，然後通過生產井身生產。
文檔編號E21B43/34GK1143992SQ95192042
公開日1997年2月26日 申請日期1995年3月8日 優先權日1994年3月10日
發明者R·H·J·格邁利·梅爾林, R·B·斯泰沃特, I·P·J·M·斯圖勒梅傑 申請人:國際殼牌研究有限公司