专利名称:利用旋管选择性地处理一种地下构造层的方法
本申请是关于选择性处理一种地下构造层的方法，且不影响、也不受它的上下两个邻接地下构造层的影响，本文把邻接地下构造层称为邻接带(上带和下带)。
在经营油、气、地热和类似地质田时，常常需要利用一种称为基质激励处理的处理方法，包括把一种处理流体注入到特定的构造层中去。例如，该流体可能是酸性流体，其目的是使该构造层具有它的原生构造，这种构造在钻探期间特别是由于某种岩屑溶解而发生了改变;或者是一种堵塞流体，用来堵塞某构造层或用来降低它的渗透性，如果该构造层可能变成流体容易通过的地区的话。
关于选择性处理一个地质构造层的现行工艺包括，当利用称为“栓塞”(Packer)的各种机械塞，特别是利用那些由上部一个部件，下面一个部件两部分组成的称为“跨式栓塞”来封闭处理带以将其隔离开，同时利用加固井或旋管(coiled tubing)把处理流体注入构造层中。这种垂直处理流体限制方法在构造层中具有下述封闭效果，对于离开钻井某一距离来说，距离越大，水平方向渗透性对垂直方向渗透性的比率越高。
这类技术的确具有一些缺点，特别在离开孔远的地方处理流体在构造层内的定位选择性不高。此外，还很难制服生产带中的水锥(water coning)正象熟炼工艺人员都知道的那样。
本发明的宗旨在于为这些缺点提供一种补救的方法。本发明包括一种选择性处理地下构造层的新方法，不和或者不受上下两邻接带的作用。本发明的特征在于在把两种相同或不同保护流体注入两个邻接带(上带和下带)的同时，把处理流体注入要处理的构造层中。
定义“作用”是指包含在三种相关构造层中的天然流体或注入流体间可能发生的任何干扰作用(分散、转移、水侵入等)。
以水为主要组份的保护流体或象汽油、柴油和煤油等重烃类的保护流体受到特别的重视。
处理流体与保护流体不相混合，是比较有利的，上、下层保护流体彼此最好相同。
在采用本方法时，利用一种带有称为旁通管的装置是有利的，这种管线连接加固井孔中的两个邻接带(上面和下面)并使得有可能把保护流体注入这些带中。
采用本方法有利的方式是ⅰ)通过旋管注入处理流体，旋管出口位于所处理的构造层同一水平上，并安装在加固井孔中，ⅱ)把保护流体注入到加固井孔里。
按照本发明优先选用的设计方法，旁通管线至少由一根与旋管平行附装的管道组成，该附装管道至少象处理带那样高并处在同一水平上。
按照本发明的第二个优先选用的设计方法，用一种双块栓塞(two-piece packer)(上下两部分)把加固井中要处理的构造层隔离出来，使之与两个邻接带断开。旁通管线包括一个插入栓塞中把它的两部分连结起来的管子。
还可能存在另外的机械实施方法。容易理解，无论采用哪种方案，旁路管的上口必须稍高于处理带的上部界面，而其下口要稍低于处理带的下面界面。
关于这方面的改进方案有一种与旋管同心的旁路管线(保护流体从生成的环形空间通过);一根或几根截面为圆形或肾状的管件排列在旋管的四周，或其他类似的刚性、韧性或半韧性的装置。
这些改进方案并不是详尽无遗的，现表示在图3中，它由3a，3b和3c三个图组成，它们代表从图1水平线AA上面向下看到的井的水平剖面，而在另外图上没有画出封闭的环状空间，钻孔等(对于一个熟悉工艺的人员来说，这些情况是可以想象到的)。
阅读了关于本发明方法的两个实施改进方案的说明后，将会对本发明有更进一步的认识。应当结合图1和2来阅读这个说明，图1和2用示意图的形式表明这些实施方案的机械设计和流体的流向。
为了清楚起见，在这些图中采用了较大的线度失真，在垂直平面上的标度(真实距离对它们在图上距离的比率)要比在水平方向上的标度大得多。
在用图1表示的第一个改进方案中，从地面上用泵通过旋管1把处理流体(FT)注入构造层F，一个旁路管线3附装在旋管上连结邻接带(上带〔zs〕和下带〔zI〕。整个的组合件放在管2中，管2是用已知的方法在适宜的地点已经钻好，为了可以把流体注入到三个相关的地带中去。保护流体(FP)也是从地面用泵通过加固井孔2和管3注进邻接带上带(ZS)和下带(ZI)中。显而易见，管3能够防止保护流体侵入处理带并同时把保护流体注入两个邻接带中。流体的泵速是受到严格的控制，固定在采用已知软件计算得到的数值上，这些软件对和注入地带及流体特性(粘度、密度等等)有关的全部资料进行处理。
在处理流体/保护流体的界面4的区域中，这些流体并不是理想地分离开。尤其是当它们是可以部分混溶的情况下更是如此。但是由于界面在水平方向上伸延出去的距离要比处理构造层的厚度小得多，所以这种情况并不妨碍本方法的实施。
在采用图2表示的第二个改进方案时，象上面那样从地面上用泵通过加固井孔2中的旋管1注入处理流体(FT)，通过加固井本身注入保护流体(FP)。用管3把上下两部分连接起来的双块栓塞把要处理的构造层隔离出来，在加固井孔内使它与两个邻接带断开。
这种改进方案防止了处理流体和保护流体发生混合的危险，然而第一个改进方案具有比较简单的优点。
根据要求处理的类型和不同地带的特性选用合适的处理流体和保护流体，下面以例子形式提供的资料对那些工艺熟练人员进行选择时会起指导作用。
对于暂时或永久的构造层堵塞来说，可以选用水作为保护流体，尽可能地用盐类，例如氯化钠或氯化铵使水饱和。关于处理流体，可以选用熟知的堵塞剂水溶液，例如一种xanthan或不同程度水解的聚丙烯酰胺的水溶液或类似的溶液。或者选用一种具有延迟胶凝或沉淀性能的溶液。
考虑到基质的酸化作用，选用的保护流体可以是柴油或煤油，而处理流体可以是一种酸性水溶液，例如含有12%的盐酸和3%的氢氟酸(或13.5%/1.5%;或6%/1.5%)的水溶液。
按照这方面的一个改进方案，保护流体可以是一种高密度的水溶液(惰性盐)或一种稀酸。
对于一个水锥的堵塞，保护流体可以是柴油或煤油，处理流体是上述类型的一种堵塞流体。
本发明也可以用于下述两种非常难处置的特殊情况砾石衬(gravel pack)和/或断裂情况。
大家都知道，一种砾石衬是由具有合适粒度的特定材料组成，用这些材料充填钻井壁，并用一个由薄的金属板材(通常是不锈钢)组成的，上面带有槽沟或钻有孔径的网屏(screen)把它们固定住。
这个组合件的目的是防止某些地下地层存在的砂子侵入井孔，同时又能让流体通过。
关于特定材料，它们的粒度和材料的选择以及网屏的安装技术，对于那些工艺熟练的人员来说是众所周知的。
应当指出，网屏就其本性来说是易碎的，当利用了砾石衬垫再安装栓塞将是不堪设想的(扩栓装置对井壁施加大量的压力)，栓塞会压破网屏并破坏了砾石衬。
无论是天然地或非天然的断裂以及它们带来的问题都是大家熟知的。
在某些情况下，这些断裂可能与异常高的渗透带(“漏失带”)一起出现，它们为流体开辟了一种特优的通道，从而造成有用流体的损失。
同样，如果井壁的环隙(annulus)粘接不良，环隙中的垂直槽沟可以把地带接通，也会造成流体的损失。
正象附图4到8中表明的那样，即使在上述的特别难处置情况下(不管是单独或几种情况同时存在)，本发明也能对地层进行选择性处理。
一图4表示施工中的井(P)有一砾石衬(G)。可以看到，如果通过旋管(CT)把处理流体(FT)注入处理带(ZT)，处理流体将向邻接带(ZA)扩散，至少造成部分的损失。
一图5表示一个井和一个断裂构造(F)。可以看到，如果打算按经典的方式用一个栓塞(PK)把处理带隔离起来进行处理的话，处理流体将不可避免地要流入断裂而进入不想处理的邻接带中。
一图6代表当利用砾石衬涂敷时本发明的一个实施方案。通过旋管或生产管注入所需处理流体，同时将保护流体FP注入井中来防止处理流体向邻接带漏失。FT和FP两种流体必须是非混溶的或只是稍微混溶的，并分别与ZT和ZA带相匹配。通过对CT管(或生产管)出口孔的正确定位可以做到界面ⅰ(FP和FT流体的界面)与ZT和ZA带之间界面相一致。当然，在有断裂存在时，这一点仍然适用。图8部分地表明了这种比较难处置的情况。界面ⅰ将沿着某些最优通道(那些最高渗透性的通道和槽沟)的方向扩展，这是我们要仔细查找的对象。
一图7表明在砾石衬存在时把本发明用于对一个水锥的处理情况。
一图8表明在断裂注入井中有漏失带(TZ)(非常高的渗透性地带)，对水槽沟十分难处置的情况进行的处理。
图8a代表一种经典的处理，8b代表处理的结果全部堵塞了，但这是和希望结果相反的。
图8c代表采用本发明的处理，8d代表处理的结果用处理剂正确地堵塞了漏失带，并且水可进入邻接带中。
应当指出，为了简单化起见，在图8中没有表示出砾石衬，但是如上所述，砾石衬是可以存在的。
可以看到，正如以上所述，图8c和d采用了一个带一个旁通管线的管子。
本发明也能处理类似于水锥的情况，即当全部含水表面都朝着钻孔鼓起的情况。在这些情况下，即使存在一个砾石衬，处理也容易实行。
注释在图4-8中，使用的标记具有相同的意义。
图9表明本发明的另一种改进方案。
T代表管道;
CT代表旋管;
PF代表保护流体;
TF代表处理流体;
SPZ代表选择堵塞(或处理)带。
可以看到，把保护流体注入井和旋管CT中;把处理流体注入由管T和旋管CT限定的环形空间。
这样可以达到处理流体定位的高精密度。
一个工艺精通的人员，一方面基于他自己的基本知识，另一方面在阅读了前面的资料和下列的法国专利申请后就能够选择各种处理流体和保护流体，专利如下86-14089，1986年10月8日(延迟的沉淀体系);86-06434，1986年4月30日(延迟的沉淀体系);86-16528，1986年11月25日(永久性堵塞的组合物和控制性堵塞的固体)和85-10272，1985年7月2日。
在某些情况下，正如大家熟知的一种水泥泥浆也可以作为处理流体使用。
以上引用的所有专利提供了参考说明，所以在这里就无须再为使用的流体提供详细的说明了。
为了简常起见，有关的孔径，加固井，钻杆，钻孔等的细节没有加以说明。
权利要求
1.在不影响也就是不被两个相邻接带影响的情况下，选择性地处理一个[上带(ZS)和下带(ZI)]地下构造层F的方法，其特征在于把两种相同或不同的保护流体注入邻接带(上面和下面)的同时，把处理流体注入要处理的构造层中。
2.按照权利要求
1的方法，其特征在于保护流体包括水，高密度的惰性盐类，如NH4Cl的水溶液或稀的酸。
3.按照权利要求
1的方法，其特征在于保护流体包括烃类化合物，如汽油，柴油或煤油。
4.按照上述任一项权利要求
的方法，其特征在于处理流体与保护流体是不相混合的。
5.按照上述任一项权利要求
的方法，其特征在于两个保护流体是相同的。
6.按照1-5任一项权利要求
的方法，其特征在于处理流体含有一种堵塞剂，例如一种Xanthan，一种不同程度水解的聚丙烯酰胺或一种延迟胶凝或沉淀的溶液，或一种含HCl和/或HF的酸化流体。
7.按照1-6任一项权利要求
的方法，其特征在于实施该方法时采用一种放进加固井孔中的装置，该装置由一根处理流体注入管和至少一根旁路管线组成，旁路管线与注入管平行设置，旁路管线至少从被处理带高度的顶端延伸到底部，旁通管线在加固井孔里边连接邻接带的上带(ZS)和下带(ZI)，使保护流体可以从上带流到下带，而不和两带之间的要处理的构造层发生作用。
8.按照以上1-7任一项权利要求
的方法，其特征在于ⅰ)通过旋管(1)注入处理流体(FT)，旋管的出口孔与处理构造层(F)在同一水平上，旋管被放进加固井孔(2)中，ⅱ)通过加固井孔本身注入保护流体(FP)。
9.按照7和8任一项权利要求
的方法，其特征在于旁通管线至少包括一根管道(3)，管道(3)附装在旋管(1)上，截面为圆形或肾形;或者由一根与旋管同心的管子组成。
10.按照1-6任一项权利要求
的方法，其特征在于实施该方法采用一种包括一个双部件栓塞的装置(一个在上面，一个在下面)，该装置把要处理的构造层隔离开，并将其封闭起来，这两个部件至少通过一根旁通管线(3)相连接，它的上下端都开口于加固井孔中。
11.按照上面任一项权利要求
的方法，可以用于永久或暂时堵塞一个构造层，用于水锥的封闭或用于基质的酸化，而不管是否存在砾石衬(G)，漏失带(TZ)或储集层断裂。
12.1-10任一项权利要求
方法中适用的处理和保护流体选择性定位的各种装置。
专利摘要
本发明为选择性处理一个地下构造层的新方法，不影响也不受两个邻接带(上带和下带)的影响。采用本发明的方法时，把处理流体注入要处理的构造层F中，与此同时把两个相同或不同的保护流体注入两个邻接带(上带[ZS]和下带[ZD)中.
文档编号C09K8/84GK87105977SQ87105977
公开日1988年9月14日 申请日期1987年12月28日
发明者克劳德·沃卡默, 理查德·利马茨克, 伯纳德·彼奥特 申请人:帕姆普泰克公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan