CN100342118C - 井的处理方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种处理被井穿透的地层的方法，其中在井内建立第一和第二流道，所述流道从井口延伸到地下地层附近。使含有悬浮在载液中的粒状封堵剂的封堵液循环进入第一流道，并使其与地层内的井壁接触。通过使载液循环通过一组孔眼进入第二流道而使载液同粒状封堵剂进行分离。所述孔眼的大小允许载液通过而使粒状封堵剂与孔眼接触。所述封堵液的循环一直到粒状封堵剂在井内聚集形成桥塞为止。在桥塞形成之后，通过第一流道将处理液引入井内并使其在井内在桥塞附近与地层表面接触。所述处理液可以为压裂液或者酸化液。清洗液被循环入第二流道以将所述桥塞移除。

Description

井的处理方法和系统

技术领域

本发明涉及对穿透地层的井的处理，尤其涉及井内的一个井段的隔离，用于将处理液引入一个相邻的地层中。

背景技术

用于处理穿透地层的井的多种工艺在本领域是公知的。为了增强地层的流动能力，一种普通的处理方法为水力压裂地层。因此在石油工业中，为了在周围地层内产生裂缝或裂隙，通常需要对一口井进行水力压裂，从而促进原油和/或天然气从地层流入所述井或者有助于将流体从井注入地层。这种水力压裂可通过将一种合适的压裂液注入与所要压裂地层相对的井中而完成。所述井可通过管(如套管柱)上的孔眼而通向地层，或者通过裸眼完井，其中套管柱设置在所需裸眼段的上部，从而地层直接暴露于套管柱的套管底座下方的井段。无论如何，充足的压力被施加到压裂液和地层上，使压裂液在足以使地层破裂并产生一条或多条裂缝的压力下进入地层。通常，地层破裂形成垂向裂缝。特别是在相对较深的地层内，所述裂缝会自然地主要分布在垂直方向上。在压裂作业过程中，可形成一条或多条裂缝，或者同一口井可在同一地层或者不同地层的不同层段内压裂多次。

另一种广泛使用的处理技术为酸化，其通常应用于石灰质地层中，如石灰岩。在酸化过程中，酸化液(如盐酸)被引入井并使其进入暴露于井的所要处理的地层层段内。酸化由称作“基质酸化”工艺或“酸化压裂”工艺的方法进行。在酸化压裂工艺中，酸化液以前述的方式在足以使地层破裂的压力下被注入井。由于地层内裂缝的形成以及酸与地层物质的化学反应，与井邻接的地层的渗透率增加。在基质酸化工艺中，酸化液在低于地层破裂压力的压力下通过井被注入地层。在这种情况下，主要的作用就是通过主要是酸在地层内的化学反应来增加地层的渗透率，同时对地层的机械破坏很小甚至没有，不同于在水力压裂时所出现的情况。

各种其他的处理技术可用于增加井附近地层的渗透率，或者使地层具有所需的性质。例如，为了将不想要的物质从井眼附近地层内除去，可将溶剂作为处理液。

发明内容

根据本发明，其提供一种处理被井穿透的地层的方法。在实施本发明的过程中，在井内建立第一和第二流道，所述流道从井口延伸到地下地层附近。使含有悬浮在载液中的粒状封堵剂的封堵液循环进入第一流道和井内，并使其与地层内的井壁接触。通过使载液循环进入第二流道而使载液同粒状封堵剂进行分离。所述液体的循环是通过一组通向第二流道的孔眼完成的，孔眼的大小允许载液通过而使粒状封堵剂与孔眼接触。所述封堵液的循环一直到粒状封堵剂在井内聚积形成桥塞为止。所述桥塞的作用类似于机械封隔器，用于在井内形成障碍。在桥塞形成之后，通过第一流道将处理液引入井内并使其在井内在形成桥塞的聚积的封堵剂附近与地层接触。

根据本发明的另一方面，处理工艺在穿透地层的井段内完成，并且该井段具有返回管柱，所述管柱具有与地层相邻的井内位置上的间隔开的筛管段。工作管柱在间隔开的筛管段中间部分通向井内。在完成本发明的过程中，含有悬浮在载液中的粒状封堵剂的封堵液穿过工作管柱循环进入两个筛管段之间的中间部分。所述载液流过间隔开的筛管段上的孔眼，孔眼的大小允许载液通过而使井内的粒状封堵剂保持与筛管段接触。井内封堵液的流动一直到封堵液中的粒状封堵剂在与筛管段相邻的井内聚积而在井内围绕返回管柱形成间隔开的桥塞为止。随后，处理液被引入井内并进入间隔开的桥塞中间的井段，然后进入地层。在本发明的特定应用中，所述处理液为压裂液，其在足以水力压裂地层的压力下被引入处理层段。在本发明的另一实施例中，所述处理液为酸化液，其在基质酸化作业或者酸化压裂作业中对酸化地层是有效的。可优选的是，在将处理液引入地层之后，清洗液沿着井循环并进入返回管柱以使聚积的粒状封堵剂离开所述筛管段，破坏所述桥塞并将其移除。在完成水力压裂作业的过程中，压裂液通常为高粘度的交联凝胶。所述清洗液含有破胶剂以分解压裂液中的稠化剂。例如，水基压裂液中的稠化剂为羟乙基纤维素(hydroxethylcellulose)，所述清洗液可包含酸化液，如盐酸，其用于将压裂液中的凝胶分解成低粘度的液体。随后，将所述管柱纵向移动，使其穿过所述井并到达井眼内的第二位置，该位置与初始处理位置间隔开，之后，重复所述操作以处理不同的井段。完成本发明所用的管柱可为平行管柱，或者为同心管柱，在同心管柱中，设置在返回管柱内的工作管柱提供了返回流道，该流道是由工作管柱和返回管柱之间的环空形成的。

在本发明的另一应用中，处理作业是在一个井段内完成的，该井段在地层内水平延伸。所述压裂作业用于水力压裂地层并在地层内形成从水平井眼伸出的垂向裂缝。随后，返回管柱和工作管柱沿着水平延伸的井段被纵向移动到第二位置，并且重复所述作业以形成第二组桥塞，之后进行水力压裂以在同初始形成的垂向裂缝间隔一定距离的井段内形成第二条垂向裂缝。如果需要，这些操作可以重复多次，以便产生多条裂缝。

附图说明

图1为被局部断开的井的示意图，其中示出了利用同心管柱形成的间隔开的桥塞。

图2为局部断开的井的示意图，其中示出了利用平行管柱来完成本发明。

图3为某一井段的示意图，其中示出了平行管柱结构内的筛管段的优选形式。

图4为局部断开的井的示意图，其中示出了本发明在斜井中的应用，该斜井在地层内具有水平井段。

图5和图6为局部断开的水平井段的示意图，其中示出了井段内的顺序作业。

图7为局部断开的井的示意图，其中示出了本发明利用同心管柱组件来形成一个桥塞。

图8为局部断开的井的示意图，其中示出了本发明利用平行管柱结构来形成一个桥塞。

图9为局部断开的井的侧视图，其中示出了适用于完成本发明的井下井组件。

图10为局部断开的井的侧视图，其中示出了适用于完成本发明的另一种井下井组件。

图11为用于本发明所使用优选筛管段的管柱的侧视图。

具体实施方式

本发明提供形成一个或多个井下桥塞，其能够通过流体循环技术精确地设置在井内，以便允许合适的处理液明确地通入地层。所述桥塞可在井内形成而不需使用特殊的井下机械封堵，并能够通过反循环技术很容易地在处理工艺之后被移除。所述桥塞是通过循环井下悬浮在载液中的粒状封堵剂形成的。封堵液穿过处于合适位置的井下筛管循环，所述筛管能够使载液容易地流过筛管孔眼但阻止粒状封堵剂通过，从而使封堵剂在所需的井下位置聚积。封堵剂可为砂砾或砂砾/砂子的混合物，在下面将对其进行详细的描述。其它合适的多孔、可渗物质的混合物也可以被使用。砂砾封堵剂悬浮在油基或水基液体内，以便沿着井向下循环到合适的井下位置。载液通常利用稠化剂进行过处理以便具有某一粘度，通常在10-1000厘泊(cp)范围内，优选在30-200cp范围内，这一粘度可在封堵液穿过井进行循环时有效地使封堵剂处于悬浮状态。然而，低粘度的液体，如粘度约为1cp的水可与低密度的封堵剂一起使用。

本发明可通过从机械封隔器悬挂在井下的管柱实现，所述管柱可装配有转换工具，或者可通过使用从井口伸到所要处理井的井下位置的管柱来实现。本发明将首先结合后面的布置进行描述，其通常仅仅用在相对较浅的井内，以便以简明的方式进行说明在实现本发明的过程中的流体的流动。

现在转到附图并首先参看图1，其中示出了一口井10，其由地面12伸到地层14。地层14可以为任意合适的地质结构，其通常含有石油和/或天然气。井10具有套管柱15，套管柱从地面伸到地层14的顶部。通常，套管柱15可在井内被水泥固封以在套管外表面与井壁之间提供水泥套(未示出)。可以理解，图1所示井的结构仅仅是示意性的。虽然仅示出了单根套管柱，但是实际上在完井中通常使用一组套管柱。此外，虽然图1示出的是所谓的“裸眼”完井，但是，所述井可设有套管并与地层14水泥固接在一起，并且在此之后对套管进行射孔以打开井的开采段。

所述井具有同心管柱，所述管柱包括外管17和内管柱18。管柱17和18通过合适的井口承载结构(未示出)从地面悬挂在井内。配有阀的流道20从管柱18延伸出，以引入和抽出流体。一种具有阀21的类似流道从管柱17延伸出，并允许通过管柱17与管柱18之间的环空22引入和抽出流体。套管柱具有流道20和阀23以允许通向管-套环空。管柱17和18分别通过密封塞17a和18a在底端封闭。管柱17具有间隔开的筛管段24和25。筛管段可以是任意合适类型的筛管，只要它们能够提供孔眼，足以使载液进行流入和流出而阻止全部或至少大部分粒状封堵剂通过就可以。典型的井下结构包括设置在井眼内的4英寸管柱，该井眼的公称直径为约8-9英寸，所述筛管段可由筛管孔眼为0.006-0.01英寸通常相当于60-100目的网状筛管构成，其它结构也可以被使用。例如，筛管段可由管柱的凿孔部分提供，或者由垂直的或者垂直和水平开槽的管柱构成，其提供足以阻止封堵剂通过的孔眼。此外，烧结的金属筛管也可以被使用。筛管段可以为任意合适的尺寸。在如上所述井的结构中，每一筛管段24和25可为约2-30英尺长，两个筛管段(从下部筛管段的顶端到上部筛管段的底端)之间具有约为5-30英尺长的间隔。井下的井组件具有一个或多个如由辐射形组件28提供的液流孔，所述辐射形组件28具有一组从管柱18内部伸到管柱17外部的管，以便允许管柱18内部与管柱17外部之间的流体流动。

在实现本发明的过程中，载液内的粒状封堵剂的浆液穿过流道20并沿着井向下穿过管柱18而循环。所述浆液穿过辐射形组件28进入井壁与管柱17的外表面之间的环空30。在井眼环空30内，所述浆液穿过筛管24和25进入管柱17和管柱18之间的环空22。如果需要，可在筛管24上方的井眼环空内设置一封隔器(未示出)，以便将流体导入环空22而不进入井眼环空30。然而，在通常情况下这不是必需的。沿着井向下流动的封堵液(具有悬浮的砂砾或者悬浮在载液内的类似物质)具有比载液自身高的容积密度。因此，在载液流过筛管24和25而使粒状封堵剂聚积在筛管附近时，穿过筛管的压力梯度小于井眼上方的压力梯度。因而，所述流动主要是穿过筛管并进入管柱环空22。

在初期的循环阶段完成时，有效的桥塞32和34形成在筛管24和筛管25附近。所述桥塞借助井眼环空30内的流体静压力保持在合适的位置，并且所述桥塞是非渗透性，其足以阻止流体从桥塞的一侧运移到另一侧。

在桥塞形成完成时，通过流道20将合适的处理液注入管柱18，处理液穿过辐射形组件28进入桥塞32与桥塞34之间的空间。作为示例，可将压裂液在足以使地层14形成裂缝36的压力下向下注入管柱18。可选择的是，所述处理工艺可以为酸化工艺或者酸化压裂工艺。

标准的工艺可用于实现所述处理作业。在压裂作业中，根据公认的做法，先注入高于地层破裂压力的前置液并压裂地层。通常情况下，所述前置液为粘性流体，通常具有10-1000cp的粘度，其不含有支撑剂或者具有很小的支撑剂浓度。为了确保所述桥塞在初始压裂工艺期间保持在合适的位置，前置液可与封堵剂一起使用，所述封堵剂如为较低浓度的砂子，所述浓度通常为1-50磅每桶。

当地层内的裂缝初步形成之后，沿着管柱18泵入携有支撑剂的压裂液，以扩展地层内的裂缝，并利用支撑剂对其进行充填。通常，“脱砂”情况会出现，这可由压力的增加显示出来，随后结束压裂作业。

在处理工艺完成时，所述桥塞可被移除。为了移除桥塞32和34，反循环流体通过阀21被注入管柱环空22内，所述反循环流体可与初始阶段使用的载液相同，也可不同。这就会产生穿过筛管段24和25的反向压差，其可使所述桥塞破碎。最后，所述桥塞可变成悬浮在载液中的粒状封堵剂而被移除，并将其从地层附近携带出。通常，粒状的封堵剂沿着管柱18向上可反循环到地面，从而将其从井中移除。悬浮在载液中的粒状封堵剂可沿着环空30向上循环。所述反向循环流体可不同于初始的载液。反向循环流体可为初始阶段的低粘度流体以便促进粒状封堵剂的初始移除。在载液中含有交联凝胶时，反向循环流体中可含有分解剂(breaking agent)以促进从桥塞内移除交联凝胶。合适的胶凝剂包括瓜胶或羟乙基纤维素。它们可以任意合适的量进行使用。通常，它们以约20-25磅到30磅每千加仑的最小量进行使用。可通过使用实施合适分解反应的氧化剂或酶使所述凝胶分解。通常使用氧化剂。合适的氧化剂包括次氯酸钠和过硫酸铵。

现在参看图2，其中示出了用于实现本发明的另一种井结构，其中使用了平行管柱。在图2中与图1所示类似的元件用相同的附图标记表示，并且前述的内容可适用于图2，除了涉及使用平行管柱的改变之外。在图2中，管柱38(功能上与管柱18类似)和管柱40(功能上类似于管柱17)平行设置。管柱的尺寸需要考虑平行结构。作为示例，在公称直径为8-9英寸的井内，每一管柱38和40可为2-3英寸的管柱。管柱40具有筛管段41和42，其根据筛管孔眼的尺寸进行设计，类似于上面结合图1的描述。管柱40在其底端利用标记40a所示的合适的塞进行封闭。管柱38的底端具有封闭件或密封件44，其还具有孔眼段45以允许流体从管柱30流到井眼中。可选择的是，不用带有孔眼段的管柱38，可以在管柱底端开口以便使流体从管柱内部流到井中。在这种情况下，管柱的底端应该在接近筛管段41和42之间的中部位置。图2中所示的使用平行管柱结构的本发明的作业与图1所示的使用同心管柱的作业类似。含有悬浮的粒状封堵剂的封堵液通过管柱38向下沿着井循环。管柱38的孔眼段45上的孔眼足以使悬浮在载液内的粒状封堵剂通过而不会将封堵剂筛出悬浮状态并聚积在管柱38的内部。

封堵液沿着管柱38向下循环进入到井内并穿过筛管段41和42，以便形成桥塞47和48。在载液穿过筛管段并进入到管柱40时，桥塞47和48以类似于前述的方式形成。在桥塞形成后，可将处理液沿着管柱38向下注入并使其进入到桥塞47与桥塞48之间的井段内，从而完成所需的处理作业。在处理作业完成后，通过沿着井向下在管柱40内循环粘性载液而将桥塞47和48移除。可选择的是，如前所述可使用不同的流体。

在利用图2所示的平行管柱结构完成本发明的过程中，下部桥塞47将占据比使用同心管柱的情况更大的井眼横截面积。在本发明的优选实施例中，为了有助于移除下部的筛管段以及分散所述桥塞，下部的筛管段可为锥形结构。本发明的这一实施例在图3中示出，其中所示的管柱40以锥形的筛管段49终止。作为示例，其中的管柱40为3英寸管柱，筛管段向下逐渐变细，下部尺寸约为管柱尺寸的一半，以附图标记50表示。

本发明的一个优选应用是在一个井眼中完成多次处理。这可通过利用反向循环技术来将桥塞很容易地移除而实现，之后将管柱组件移到井内新的位置，并且在适当的位置形成一套新的桥塞。这种作业模式在井的作业过程中特别有利，其中在某些情况下生产段基本上偏离垂直方向而到达一个名义水平方向。这种水平井眼通常用于相对较厚的气层或油层中，在这样的地层中，所述斜井基本上沿着地层倾斜方向，并且尤其地层渗透率相对较低。这种斜井或水平井可通过任意合适的技术而形成。一种技术包括钻一垂直井，之后使用造斜器使其逐渐从垂直方向偏到水平方向。这种水平井也可以利用如授权给Smith等的美国专利US5,215,151所公开的螺形管柱设备来形成。现在参看图4，其中示出了一口井52，其已经从垂直方向偏到水平方向以基本上沿着地层54的倾斜方向。所述井配有同心管柱装置，该管柱装置具有基本上相当于图1中的管柱17和18的内层管柱56和外层管柱57。外层管柱57配有上部和下部筛管段58和59，它们分别位于辐射形组件60的上方和下方，用于使管柱56内部和管柱57外部之间的流体流过。在图4所示的系统作业过程中，悬浮的粒状封堵剂沿着管柱56向下循环并穿过辐射形组件60而进入井52的壁与外层管柱57之间的环空62。载液穿过筛管段58和59并流入到管柱环空64中，从而形成类似于上述的桥塞。之后进行管柱压裂作业以便形成一条或多条由标记65所表示的垂向裂缝。

在对图4所示的由水平井或斜井所穿透地层进行增产措施的过程中，有时需要形成多条间隔开的垂向裂缝。这一作业顺序在图5和图6中示出。图5示出了从初始位置沿井眼上行到第二位置的管柱56和57的位置，在初始位置的裂缝65已经形成。重复所述循环步骤直到再次形成间隔开的桥塞67和68，接着进行其后的压裂作业以便形成与第一裂缝系统65水平间隔开的第二裂缝系统70。随后按照图6所示利用沿着环空64向下循环的载液(不含有粒状封堵剂)进行反向循环，以便利用沿着内层管柱56向上返回的流体破坏所述桥塞，并且如果需要所述流体也可在井-管环空62内向上返回。如果需要，所述步骤可通过再次向上移动管柱组件而重复，并在另一新的位置形成新的桥塞，随后进行压裂以形成与裂缝系统65和70间隔开的第三垂向裂缝系统。

通常在按照图4至图6所示的斜井中完成本发明的过程中，可优选使用同心管柱组件而不需使用图2所示类型的平行管柱组件结构。当使用同心管柱组件时，合适的扶正器可沿着同心管柱的长度方向设置以便保持所示的大致环形的空间。

本发明的另一实施例在图7中示出，该实施例仅使用一个桥塞来实现。在图7所示的系统中，除了内层管柱72穿过外层管柱74的底端而伸出之外，所用的同心管柱组件类似于图1所示的同心管柱组件。所述外层管柱具有合适的封闭件79以便在底部密封内层管柱和外层管柱之间的环空76。在本发明的这一实施例中，该实施例通常靠近井的底部完成，分散的载液内的封堵剂沿着管柱72向下循环并进入到井眼中。所述载液通过管柱筛管段77从井眼返回到管柱环空76中，以便形成类似于前面所述桥塞78。一旦桥塞形成，合适的处理作业可通过注入处理液而实现，所述处理液如为压裂液或者酸化液，所述处理液沿着内层管柱72向下进入到桥塞78下方的井段。在完成所述处理作业之后，通过沿着管柱环空76循环载液使流动反向以便使聚集的粒状封堵剂移离筛管段77。

图8示出了用于提供单个桥塞的平行管柱结构。在此，管柱80在其底部开口，并且管柱82具有封闭件83和同管柱的下端向上间隔开的筛管段84。含有悬浮在其内的粒状封堵剂的载液沿着管柱80向下循环穿过筛管段并沿着管柱82向上循环，以便形成桥塞86。所述处理作业可通过管柱80而完成，并且在完成所述处理作业之后，形成沿着管柱82向下的反向循环以破碎所述桥塞86，这与上面所述的类似。

至此所述的本发明包括使用分离的管柱，其从井口到所要处理的地层附近平行或同心设置。虽然这一特性的应用是有益的，尤其是在相对较浅的井中，但是在深井中尤其是在超过约1000-2000英尺的所要处理地层的深井中，所述管柱组件显得相对笨重。在这些情况下，通常需要设置井下工具，该井下工具提供如上所述的在一根配有封隔器的管柱上分开的流道。如果需要，所述封隔器可配有常规结构的流动控制工具，以使不同的流道穿过一根管柱和/或穿过管-套环空从井口到达井下的位置。

现在参看图9，其中示出了具有一根管柱90的井10，该管柱90从井口(未示出)伸出。支承在管柱90上的是机械封隔器91，其支承着管段92和93。管段93配有上部和下部筛管段94和95，并且在操作上类似于上面图2所示的管柱40。管段92具有孔眼段96并且在操作上类似于上面图2所示的管柱38。封隔器91和在两根管段之间伸出的间隔件97确保了管段92和93相互处于固定的间隔位置。当然，间隔件97没有提供管段之间的流体通道。管段92可通过封隔器上的通道99而与管柱90流体连通，并且管段93的内部通过虚线100所示的通道而与管-套环空98流体连通。在图9所示的井下工具的作业中，悬浮在合适的载液内的粒状封堵剂经由管柱90向下沿着井循环，并经由孔眼96而流入井眼。所述载液穿过筛管段94和95循环流动，筛管段为如前所述的结构，以允许载液通过而使粒状封堵剂保持在筛管段上从而形成类似于前面所述的桥塞(未示出)。所示结构的回流穿过管-套环空98。如前所述，下部筛管段95为锥形以便移除井下工具。在通过管90和92完成处理作业之后，载液可沿着管-套环空98向下循环进入管段93。与此同时，封隔器91可被释放，并且可通过具有锥形筛管段95的工作管柱90向上变形，如前所述，以有助于从下部桥塞移除。

图10为具有同心管段的井下工具的局部断开的侧视图，该同心管段的功能类似于图1所示的管柱。在图10中，与图9中相似的元件用与图9相同的标记表示。在图10所示的工具中，外部同心管101具有上部和下部筛管段102和103。此外，悬挂在封隔器91上的是同心内层管段105，其具有上部辐射形组件106和下部辐射形组件(未示出)，该下部辐射形组件的末端是外层管段101中的孔眼108。所述辐射形组件提供了从管段105的内部到管柱101的外部的流道。内层管柱与外层管柱之间的环空109通过封隔器91上由虚线表示的通道110而与管-套环空98流体连通。管柱105的内部通过由虚线表示的通道112与工作管柱90流体连通。图10所示井下工具的操作类似于上面图1所示的井下工具。含有粒状封堵剂的载液通过管90导入井内并进入管段105，并随后向外穿过辐射形通道到达外层管段101的外部。回流被导入环空109并随后向上穿过管-套环空98，以在筛管段102和103附近形成桥塞(未示出)。

如前所述，本发明所使用的筛管段可为任意类型，但是通常为0.006-0.01英寸筛管孔眼的筛管。图11示出了合适的筛管段结构，其中管柱114的筛管段具有孔眼116。金属筛网(未示出)缠绕在管柱114的孔眼段。管柱用于支承所述筛管元件。此外，当反向循环的载液被沿着井向下泵送并流过狭小的孔眼116时，通过适当调整孔眼116的大小，使载液在相对较高的粘度下流出，从而有利于破碎筛管段周围的粒状桥接剂。

如前所述，本发明可以应用除了酸化、压裂或酸化压裂作业中常用的处理液之外的处理液。处理液可以为处理酸化液之外的溶剂，以便能够将紧邻井眼的物质除去从而有利于流体在井眼与地层之间进行流动。可选择的是，具有封堵剂性质的处理液可被引入井内以便在形成于筛管段附近的桥塞的中间密封一部分地层。例如，悬浮的热固性聚合物可被引入井内，随后引入硬化剂以便使聚合物交联并在井眼被限制部分形成密封。用于本发明这一实施例的合适材料包括交联羟乙基纤维素。

如前所述，本发明的各个实施例所用的筛管段可相对短一些，例如可以为一或两英尺的数量级。然而，在实际应用中，筛管段的长度通常在约5-20英尺范围内。筛管段之间的间隔可从2英尺至60英尺长，这取决于所要处理地层的间隔。然而，从下部筛管段的顶部到上部筛管段的底部之间的筛管段之间典型的间隔约为10-30英尺。

从前面的描述可知，载液的粘度和颗粒尺寸范围以及粒状封堵剂的密度是相互关联的。此外，由于所有的或者大部分的封堵剂应该保持在筛管上以便形成桥塞，所以筛管孔眼的尺寸与粒状封堵剂的特征有关。粒状封堵剂优选为砂子/砂砾的混合物，其具有约1.5-3.5的比重，其中粒度分布有助于相对较好的砂粒在裂隙内的堆积，所述裂隙是由稍粗的砂砾颗粒形成的。例如，合适的粒状封堵剂包含约为40-60wt.％的砂砾和相对较好的40-60目的砂子，所述砂砾具有约为20-40目的粒度分布，所述的砂子部分占混合物的40-60wt％。对于这样一种粒状封堵剂，载液的粘度应该在约20-200cp范围内。筛管段可为筛管孔眼为0.006-0.01英寸的网状筛管。当所述筛管缠绕在下部孔眼管柱的周围时，如图11所示，孔眼的直径约为1/8-3/8英寸，并且每英尺管柱上具有约2-50个孔眼。

上面已经对本发明的特定实施例进行了描述，可以理解，对本领域的技术人员来说可以对其做出改进，并且所有的这些改进都将落在所附权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种处理从井口伸入地层的井的方法，该方法包括：

(a)使含有悬浮在载液中的粒状封堵剂的封堵液沿着井向下循环穿过井内第一流道并进入井内，并与地层内的井壁接触；

(b)通过使所述封堵液循环穿过一组筛管孔眼而进入井内第二流道从而使载液同粒状封堵剂进行分离，所述孔眼允许载液通过而使粒状封堵剂与孔眼接触，从而使粒状封堵剂聚集而在井内形成桥塞，以在所述井内建立一个与井的其余部分隔离开的井段；

(c)在桥塞形成之后，将处理液引入所述隔离开的井段并使所述处理液在井内在限定所述桥塞的所述聚集的封堵剂附近与地层表面接触。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：在步骤(c)的处理之后，使清洗液沿着所述井向下循环进入所述第二流道，以便使聚积的粒状封堵剂离开所述孔眼并破坏所述桥塞。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理液是在足以水力压裂所述地层的压力下被注入所述隔离开的井段的。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理液为酸化液。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：通过与所述第一组筛管孔眼沿所述井线性间隔开的第二组筛管孔眼，使封堵液循环进入第二流道，以在井内形成与所述第一桥塞线性间隔开的第二桥塞。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粒状封堵剂具有由较粗的粒状封堵剂部分和较细的粒状封堵剂部分所提供的粒度分布，所述较细的粒状封堵剂部分的平均颗粒尺寸小于较粗的粒状封堵剂部分的平均颗粒尺寸。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述较粗的粒状封堵剂部分的颗粒尺寸在20-40目范围内，所述较细的粒状封堵剂部分的颗粒尺寸在40-60目范围内。

8.一种处理穿透地层并具有返回管柱和工作管柱的井段的方法，所述返回管柱在与所述地层相邻的井内位置具有间隔开的筛管段，所述工作管柱通向所述筛管段中间部分的井的内部，该方法包括：

(a)使含有悬浮在载液中的粒状封堵剂的封堵液循环通过所述工作管柱而进入所述筛管段之间的中间井段，并使所述载液通过所述间隔开的筛管段上的孔眼流入所述返回管柱，所述孔眼允许所述载液通过并使井内的粒状封堵剂保持与所述筛管段接触；

(b)继续使所述封堵液流动，一直到所述液体中的粒状封堵剂在与所述筛管段相邻的井内聚积而在所述井内并围绕所述返回管柱形成间隔开的桥塞为止；以及

(c)之后，将处理液引入所述井内并进入所述间隔开的桥塞中间的井段，并迫使所述处理液进入所述地层。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包括：在步骤(c)的处理之后，使清洗液沿着所述井向下循环进入所述返回管柱，以便使聚积的粒状封堵剂离开所述筛管段并破坏所述桥塞。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包括：在步骤(c)的处理之后，沿着所述井眼将所述返回管柱和工作管柱纵向移到与第一位置间隔开的井内第二位置，然后，重复上述步骤(a)、(b)和(c)中所述的操作以处理井眼的不同井段。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述处理液是在足以水力压裂所述地层的压力下被注入所述处理层段的。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述处理液为酸化液。

13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述返回管柱和工作管柱是平行地设置在井内的。

14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述返回管柱和工作管柱同心地设置在井内，并且所述工作管柱设置在返回管柱的内部，以在工作管柱和返回管柱的环空之间提供一个返回通道。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述井段在所述地层内水平延伸。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述处理液在足以水力压裂所述地层并在所述地层内形成垂向裂缝的压力下被注入所述处理层段。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于还包括：在形成所述垂向裂缝之后，沿着所述水平延伸的井段将返回管柱和工作管柱纵向移动到所述井段内与所述第一位置间隔开的一个第二位置，然后使封堵液沿着所述井向下循环穿过井内第一流道并进入井内，并与地层内的井壁接触；通过使所述封堵液循环穿过一组筛管孔眼而进入井内第二流道从而使载液同粒状封堵剂进行分离，所述孔眼允许载液通过而使粒状封堵剂与孔眼接触，从而使粒状封堵剂聚集而在井内形成桥塞，以在所述井内建立一个与井的其余部分隔离开的井段；重复循环和分离步骤以形成第二组间隔开的桥塞，之后再将所述处理液在足以水力压裂地层的压力下引入第二组间隔开的桥塞中间的井段，以在所述井段内形成与所述第一垂向裂缝间隔开的第二垂向裂缝。

18.一种处理穿透地层的井的方法，该方法包括：

(a)将封隔器设置在所述井内，所述封隔器支承着向下延伸的工作管段和向下延伸的返回管段，所述工作管段通向所述井，所述返回管段具有至少一个筛管段；

(b)使含有悬浮在载液中的粒状封堵剂的封堵液通过所述封隔器内的第一流道和所述工作管段而流入所述井，并且使所述载液通过所述筛管段上的孔眼流入所述返回管段，所述孔眼允许载液通过并使井内的粒状封堵剂保持与所述筛管段接触；

(c)继续使所述封堵液沿着所述井向下流入所述工作管段，一直到所述液体中的粒状封堵剂在井内聚积而在所述井内形成一个桥塞为止，以提供在所述井内的隔离开的一个处理井段；

(d)在形成所述桥塞之后，将处理液引入所述井的所述隔离开的井段，并使所述处理液在井内在形成桥塞的聚积的封堵剂附近与地层表面接触；以及

(e)之后，使清洗液沿着所述井向下循环并进入所述返回管段，以使聚积的粒状封堵剂离开所述筛管段并破坏所述桥塞。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述返回管段具有与所述第一筛管段纵向间隔开的第二筛管段，并且所述载液通过所述第二筛管段上的孔眼流入所述返回管段，而井内的粒状封堵剂保持与所述第二筛管段接触，从而在井内形成与所述第一桥塞纵向间隔开的第二桥塞，以在所述井内提供所述隔离开的井段。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述工作管段和所述返回管段相互平行地设置在所述井内。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述返回管段和所述工作管段同心地设置在井内，并且工作管段设置在返回管段内，以提供工作管段和返回管段的环空之间的一个返回流道。

22.一种井下处理系统，该系统包括：

(a)适于插入井内的一个封隔器；

(b)支承在所述封隔器上并从所述封隔器向下延伸的一个返回管段，所述返回管段具有与所述封隔器邻近的一个上部筛管段以及与上部筛管段纵向间隔开的一个下部筛管段，以在所述上部筛管段和下部筛管段之间提供一个处理井段；以及

(c)支承在所述封隔器上并从所述封隔器向下延伸的一个工作管段，所述工作管段通向所述上部筛管段和下部筛管段之间的处理井段，以在一个工具被插入所述井内时提供穿过所述封隔器并进入所述上部筛管段和所述下部筛管段之间的处理井段中的流体流动。

23.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述返回管段和工作管段相互平行地固定在所述封隔器上。

24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述返回管段的下部筛管段位于返回管段的底部并向下逐渐变细，以提供缩小直径的所述筛管段的下部。

25.如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述返回管段和工作管段彼此同心地设置以提供工作管段的外表面与返回管段的内表面之间的一个环空，并且包括设置在上部筛管段和下部筛管段之间的一个辐射形组件，该辐射形组件提供至少一个由工作管段的内部到返回管段的外部的流道。

Images