CN101243240A - 与井的增产措施有关的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
与烃生产相关的方法和装置。在一个实施方式中,所述方法描述了经由泵送系统管汇将多个井连接到增产流体泵送系统。泵送系统管汇被调节,以提供从增产流体泵送系统到第一井的第一井流动路程。然后,第一增产措施被泵送入第一井。在泵送第一增产措施的同时,第二井为第二增产措施作准备。
Description
相关申请的交叉参考
[0001]本申请要求于2005年8月19日提交的美国临时申请60/709,586的权益。
背景
[0002]本部分意图向读者介绍本领域的各个方面,这可能与下面描述的和/或要求保护的本技术的示例性实施方式有关。该讨论被认为有助于为读者提供有助于更好理解本技术具体方面的信息。因此,应当理解,这些陈述将按此阅读,而不必被理解为对现有技术的承认。
[0003]烃的生产,例如油和气,已进行了许多年。为生产这些烃,在油田(或气田)中的一口或多口井通常被钻至地下位置,该地下位置一般被称为地层、储集层或盆地(basin)。从地层生产烃的方法通常包括钻一口或多口井,进入地层。井钻完后,完井和增产作业或操作可用来从地层生产烃,例如油和气。
[0004]因为单井可被用来进入地层的各个区,所以从单个位置——例如地面平台(地面台地或表面平台,surface pad)或海上平台——钻多个井,对于某些应用可能是有益的。例如,在海上应用中,通常从单个海上平台钻井,原因在于相当大的平台安装和操作成本。同样,在陆地上,从单个地面平台钻多个井可降低与建井作业相关的地表干扰和环境影响。此外,在单个位置的多个井的建井作业可在存在地面约束的情况下进行有效管理,所述地面约束(surface constraint)例如地形、接近其它建筑物以及已存在的地面通行权和穿行权。如此,位于单个地面平台的井可被用来降低成本和增强作业。
[0005]尽管在单个位置具有多个井带来益处,但是某些联合作业可能由于多个井的存在而被复杂化、受到限制或被阻止。也就是说,当对井之一进行完井作业时,对其它井进行的作业可能受到限制。例如,当对具有多个井的地面平台的井进行增产时,增产作业通常仅对单口井进行。当井正被增产时,设备和人员不得不等待,因为增产作业以顺序的方式进行,并且其它井筒准备作业的启动可能被延迟,直到增产作业完成。结果是,在地面平台方面,设备和人员未被有效利用。
[0006]因此,对于这样的方法、装置和系统存在需求:所述方法、装置和系统用于增强涉及地面平台上的多个井的作业,以降低与增产措施有关的时间和成本。具体而言,存在对新的装置、方法和系统的需求,使得能够可靠地和成本上有效地在位于单个地面位置的多井井筒中实行同步或同时的井筒准备和增产作业。
[0007]对于另外的信息,请参考Ammer等,″Unconventional Gas:Reserve Opportunities and Technology Needs″,GasTIPS,Fall 2004,pp.22-26;美国专利5,890,536;美国专利6,186,230;美国专利6,394,184、美国专利6,520,255、美国专利6,543,538、美国专利6,575,247;美国专利6,672,405;美国专利公布2003/0075335;和/或英国专利l,243,062;和/或英国专利2,028,400。
发明概述
[0008]在一个实施方式中,描述了与烃生产有关的方法。所述方法描述了经由泵送系统管汇(pumping system manifold)将多井连接到增产流体泵送系统(stimulation fluid pumping system)。泵送系统管汇被调节,以提供从增产流体泵送系统到第一井的第一井流动路程。然后,第一增产措施(stimulation treatment)被泵送入第一井。在泵送第一增产措施的同时,第二井为第二增产措施作准备。
[0009]在可选的实施方式中,描述了与烃生产有关的另一种方法。在该方法中,多口井经由泵送系统管汇连接到增产流体泵送系统。然后,泵送系统管汇被调节,以将增产措施从增产流体泵送系统提供至所述多口井之一,同时将所述多口井的另一口与增产措施隔离,伴随着增产措施的泵送,以使另一口井为另一增产措施作准备。这些提供增产流体和隔离其它井的调节被重复,直至所述多口井的每一口都接受增产措施。然后,在增产措施进行完后,从多口井生产烃。
[0010]在第二个可选的实施方式中,描述了井系统。在该井系统中,多个油田采油树(oil field tree)位于地面平台(或表面平台)上,其中多个油田采油树的每一个与多口井之一相关联。泵送系统管汇将增产流体泵送系统连接到多个油田采油树。泵送系统管汇被配置,以提供从增产流体泵送系统到多个井的至少一个选择井中的流动路程,以及将多个井的至少一个非选择井与增产流体泵送系统隔离。此外,井、增产流体泵送系统和泵送系统管汇可位于单个地面平台上。
[0011]在第三个可选的实施方式中,公开了装置。所述装置包括与增产流体泵送系统关联的主阀、井阀和连接主阀和井阀的管道系统。在该装置中,每个井阀与每口井关联,而管道系统直接由地球表面支撑。所述装置还可以包括密度计、管汇单向阀(manifold check valve)、压力计、流量计和球封注入器(ball-seal injector),其每一个都连接到主阀和井阀。
[0012]在第四个可选的实施方式中,描述了与烃生产相关的方法。所述方法包括:经由第一泵送系统管汇将第一井和第二井连接到第一增产流体泵送系统;经由第二泵送系统管汇将第三井和第四井连接到第二增产流体泵送系统;调节所述第一泵送系统管汇,以提供第一增产措施给所述第一井,以及隔离第二井,用于其它作业;调节所述第二泵送系统管汇,以提供第二增产措施给所述第三井,以及隔离第四井;以及将所述第一增产措施泵送入所述第一井和在泵送所述第一增产措施的同时将所述第二增产措施泵送入所述第三井。此外,所述方法还可包括在泵送所述第一增产措施的同时使所述第二井为第三增产措施作准备;和在泵送所述第二增产措施的同时使所述第四井为第四增产措施作准备。
附图简述
[0013]在阅读了下面的详细描述并参考附图后,本技术的前述优势和其它优势可变得明显,其中:
[0014]图1是根据本技术的某些方面具有位于地面平台上的多个井的示例性生产系统;
[0015]图2是根据本技术的某些方面的示例性地面平台结构,其具有与图1的生产系统一起使用的设备和井;
[0016]图3是根据本技术的方面,对位于图1的地面平台上的井所进行的操作的示例性流程图;和
[0017]图4-6是根据本技术的某些方面,用在根据图3中的工艺与增产措施关联的同步作业中的井的局部图。
详细描述
[0018]在下面的详细描述中,本发明的具体实施方式将连同其优选实施方式被描述。然而,就下列的描述特定于本技术的具体实施方式或具体用途而言,这意图仅仅是阐述性的并仅仅提供对该示例性实施方式的精确描述。因此,本发明不限于下面描述的具体实施方式,而相反地,本发明包括落入所附权利要求的真正范围内的所有选择、修改和等价物。
[0019]本技术涉及钻井、处理、完井和以降低总成本以实现经济的烃生产的方式从地层生产烃,例如油和气。具体而言,本技术描述了降低和/或消除非生产时间以及从单个地面平台或位置对多个井进行钻井、增产和完井的资源利用的装置和方法。也就是说,本技术提供了通过以降低设备、材料和/或人员的非生产时间的方式在多个井的增产中实现同时或同步作业以提高生产经济的机制。如此,本技术可降低与进行井的增产措施操作有关的成本和时间。
[0020]因此,本技术可应用于其中两个或更多个井位于单个地面平台的陆地井和/或其中两个或更多个井位于单个平台位置的海上井。本技术利用了使得增产措施得以更有效进行的方法和设备。具体而言,本技术包括经由井连接系统如泵送系统管汇将两个或更多个井连接到增产流体泵送系统。该泵送系统管汇包含多个阀,以使增产流体得以泵送入任何选择的井,而其它剩余的井通过增产流体泵送系统所产生的压力和能量被液压隔离。通过隔离其它井,可对其它井进行其它操作或作业,例如使下口井准备被增产或生产烃。结果,本技术增强了用于位于单个位置如地面平台(表面平台)的多个井的增产过程。
[0021]现在转向附图,并首先参考图1,根据本技术的某些方面具有位于单个地面平台上的多个井的示例性生产系统100被图解说明。在生产系统100中,地面平台102具有两口或更多口井104a-104n。井104a-104n的每一口都具有位于井筒108a-108n上方的油田采油树106a-106n并以具体的构造安置。这些井筒108a-108n遵循具体的路线,该路线进入地层112的一个或多个具体的地带或区域110a-110n。井筒108a-108n连同任何所采用的套管柱或油管柱可为烃如油和气提供从各个区域110a-110n到采油树106a-106n之一的流动路程。在井筒108a-108n内,套管柱或油管(未示出)可被布置,以支撑井筒108a-108n的壁。应当理解,″n″可以是可被采用的这类单元的任何数量。此外,应当理解,生产系统100为了示例性的目的被图解说明,并且本技术可用于生产来自任何位置的流体,这还可包括海上或陆上应用和其它设备。
[0022]因为可以不同的方向、不同的路线钻井104a-104n,所以从单个位置钻井筒108a-108n可实现进入各个侧向和垂直的位置,例如地层112的区域110a-110n。实际上,井筒108a-108n可在具体的目标位置处或区域110a-110n处穿过地层112,所述区域110a-110n从地面平台102的位置延伸了基本侧向的距离。与区域110a-110n有关的有效供油面积(effective drainage area)可变,因为资源开采受到许多参数的影响,例如所钻的井数、井间距、储集层性质以及增产措施设计和效率。例如,斜井可被钻至深度在20,000英尺以上,侧向距离(lateral throw)在5,000英尺以上。如此,单个地面平台102可包括进入油气层例如地层112——其可以是大约640英亩以上的区域——并对油气层进行有效采集的井104a-104n。
[0023]对于某些类型的地层112,例如低渗透(“紧密的(tight)”)气层,不同的增产措施可被用于进入井筒108a-108n内的层段或区段。这些增产技术或措施可包括水力支撑剂压裂增产和完井技术,以能够商业开发这类地层。例如,用于这些方法的新的多层增产措施和完井方法和设备被描述于美国专利6,394,184、美国专利6,520,255、美国专利6,543,538、美国专利6,575,247和美国专利6,672,405,它们通过引用被并入,其描述了用于以相比于传统的单层处理方法降低的成本,增产含有复式油气目标的地层的技术和设备。如在所述专利中所公开,准时射孔(Just-in-Time Perforating,″JITP″)和环形挠性管压裂(Annular-Coiled Tubing Fracturing,″ACT-Frac″)技术、方法和设备将增产措施提供给单井筒内的复式地层目标。具体而言,JITP和ACT-Fmc技术:(1)经由井下钻具的单部署实现多个目标地带或区域的增产;(2)实现每一单独地带的每一增产措施的选择性布置,以增强井产率;(3)在地带间提供导流,以确保对于每个设计每一地带被处理并且先前处理的地带不被疏忽地损害;和(4)允许增产措施以高流速被泵送,以促进高效的和有效的增产。结果,这些多层增产技术已被开发,以增强从井区内含有油气的多层地下层段的地层开采油气。
[0024]然而,进行这些增产措施可包括一系列支撑作业,其在进行支撑作业的时刻妨碍井中的泵送作业。例如,当对在一天或更多天内进行增产的井应用这些多层增产技术时,通常进行非泵送作业。因此,在进行这些作业时,可以优选在被增产处理的层段组之间设置桥塞(bridge plug)或压裂塞(frac plug)。设置这些塞可能花费大量的时间,例如两小时或更多小时,这取决于井深和钢丝绳设备的操作速度。在塞子的安装期间,在井内进行增产措施泵送作业——增产作业的昂贵部分是不可能的。结果,对于含有许多地带的井,与非泵送作业相关的时间可导致大大的成本增加,原因在于与时间型设备相关的成本结构、以及人工费用。
[0025]作为具体的例子,九口井可从单个地面位置如地面平台102被钻出,该单个地面位置是六英亩的陆地部分。九口井的每一口可被钻出,其中采油树以两排布置在地面平台102上并相互分开大约十五英尺。以这种方式,井可被集聚在地面平台102的相对小的部分中,以为可用于增产措施中的其它设备提供另外的空间。所述井的八口可被钻出,具有s型井路线,而所述井的一口可具有垂直路线。这些井的每一口都可在井底位置结束,该井底位置为地层112的采油提供大约公称20英亩的井距。因此,九口井可从单个六英亩地面位置采油约180英亩。
[0026]为增强地面平台上的这些井的增产、完井和生产过程,对于各个井进行的作业可被协同,并利用以有效方式进行这些作用的机制。因此,在图2中,根据本技术,地面平台结构被示出,其中不同的设备可被用于进行增产措施。示例性的流程图在图3中示出,其描述了可能的同时作业,该同时作业可被进行以增强图1和图2的井的作业。图4-6图解说明了井的视图,其中根据图3的方法对井进行不同作业。因此,通过利用本技术,可以有效的方式进行同时或同步作业,该同时或同步作业包括增产位于单个地面平台上的两口或更多口井。
[0027]图2是根据本技术的某些方面的示例性地面平台结构,其具有与图1的生产系统100一起使用的设备和井。在图2中,示出了通过地面平台102上的三口井104a-104c的JITP水力支撑剂压裂增产进行的增产措施所涉及的地面设备配置。具体而言,为支持JITP水力支撑剂压裂增产作业,地面平台102上的设备可包括例如增产流体泵送系统202、增产存储系统(stimulation storage system)204、井连接系统如泵送系统管汇206、和返排管汇(flowback manifold)230a-230c。然而,应当理解,JITP水力支撑剂压裂增产系统仅为了示例性的目的,因为其它类型的增产系统也可被利用,包括多阶段增产和单阶段增产系统。
[0028]一般而言,井104a-104c通过管道系统228a-228c产生烃类,管道系统228a-228c在各个油田采油树106a-106c和返排管汇230a-230c之间连接。管道系统228a-228c可包括用于油田应用的高压钢管。返排管汇230a-230c还可被分别连接到一个或更多个出油管线234a-234c、236a-236c和238a-238c。这些出油管线234a-234c、236a-236c和238a-238c可被连接到返排坑、流量测试单元、销售管线、储罐、油/气/水分离和加工单元和/或其它相似设备。因此,来自井104a-104c的烃类通常流经返排管汇230a-230c,用于进一步加工或销售。
[0029]为提供增产措施,JITP系统可包括增产流体泵送系统202和增产流体储存系统204。增产流体泵送系统202通过管道系统203连接到增产流体储存系统204,该管道系统203可以是高压钢管或低压软管,这取决于具体的应用。增产流体储存系统204是容器,其容纳足够体积的计划增产措施用的流体。注意到,增产流体储存系统204可包括位于地面平台102上的储罐、在地面平台102上挖掘的坑和/或紧邻地面平台102的池塘、湖、河或水储存设备。
[0030]为将增产流体泵送系统202连接到采油树106a-106c,泵送系统管汇206被利用。泵送系统管汇206可包括用于控制从增产流体泵送系统202进入到井104a-104c的各种元件。例如,泵送系统管汇206可包括一组管道208,以使每一个采油树106a-106c与增产流体泵送系统202接合。为控制通过管道208的流动路程,主管汇阀210和管汇单向阀212可位于增产流体泵送系统202的附近,而第一管汇井阀214、第二管汇井阀216和第三管汇井阀218可分别位于采油树106a-106c的每一个的附近。采油树106a-106c的每一个可分别连接于第一管汇井阀214、第二管汇井阀216和第三管汇井阀218,或利用其它设备来连接到采油树106a-106c。阀210、214、216和218可以是任何类型的阀,包括那些通常用于油田应用的阀,例如闸阀或球阀,而管汇单向阀212可被配置,以允许流体从增产流体泵送系统202流出,但阻止流体倒流入增产流体泵送系统202。这些阀210、214、216和218可被驱动或布置成全开或全关位,以提供各口井104a-104c和增产流体泵送系统202之间的水力隔离。尽管对于阀210、212、214、216和218以“防漏的”位置密封可能是有益的,但是,在一些应用中,进行具有渗漏水力密封的操作是可接受的。此外,泵送系统管汇206可包括密度计220、压力计222、球封注入器224和/或流量计226,它们可以沿着管道208连接在主管汇阀210附近。然而,应当理解,在泵送系统管汇206中描述的元件的具体构造是为了示例性的目的,并且元件的其它构造和排列可被用于另外的功能。
[0031]通过阀210、212、214、216和218的连接,流动路线可通过泵送系统管汇206而被提供。因为第一管汇井阀214、第二管汇井阀216和第三管汇井阀218可被设定为开位或关位,增产流体可被注入井104a-104c的一个或更多个,而其它井104a-104c可通过增产流体泵送系统202的阀214-218的至少一个加以隔离。为增强可靠性,可优选的是,两种阀,例如管汇井阀214-218和采油树106a-106c上的阀(未示出),在与其它井的任何给定隔离期间是关闭的。此外,还可以优选的是,至少一个或更多个阀被安装在采油树106a-106c上,以及处于开位的阀在增产操作过程中被标记。
[0032]此外,其它设备也可在地面平台102上使用。例如,第一起重机240和第二起重机242可用于悬吊增产设备,例如JITP润滑器系统。这些起重机240和242可位于固定位置,其可接近任一个井104a-104c,或者可移动,以实现接近任一个井104a-104c。同样,第一钢丝绞车244和第二钢丝绞车246可用于在井104a-104c中部署和启动JITP射孔工具248如射孔枪、和塞安置工具250,其可包括塞子。此外,挠性管作业机和/或修井钻机252可用于在井内除掉塞子和安装生产油管。增产设备的使用如下在图3中进一步解释。
[0033]图3是根据本技术的方面,对位于图1的地面平台102上的井104a-104n进行的操作的示例性流程图。该流程图,其通过参考数字300被提及,可通过同时参见图1和2而被最佳地理解。在该流程图300中,可以以同时或基本上同步的方式在井104a-104n上进行各种操作,以降低与对井进行增产相关的成本和时间。为了示例性的目的,这些操作可特定于JITP水力支撑剂压裂增产作业,其可包括图2中描述的设备。然而,应当再次注意,其它增产技术或其它操作可在本技术下进行。
[0034]流程图在框302开始。在框304,井104a-104c在地面平台102上被钻出。钻井作业可包括安装生产套管和将生产套管粘接入井筒108a-108c。钻井操作还可以包括建立采油树106a-106c。然后,在完井层段内待被增产的目标地带可以被识别出,如框306所示。该目标地带的识别可以通过使用裸眼井测井和/或套管井测井来进行,以识别含烃类的地带。
[0035]一旦目标地带被识别出,可进行增产操作,如框308-318所示。首先,应当注意,这些增产操作可包括各种作业,例如泵送作业、绳索作业(wireline operation)、返排作业和其它物流协调作业。泵送作业可包括高压泵送;JITP球到达和测压事件(JITP ball arrival andpressure events);滤砂缓和(screen-out mitigation)和砂流返排(sandflowback);以及操纵泵送管汇阀组、井口采油树阀和/或返排管汇阀组。绳索作业可包括无线电通讯和硬连线通讯;装备射孔枪和塞投放工具;拉起和放下射孔枪和塞投放工具;将绳索移入和移出井筒;拖拉绳索以释放被卡住的工具;安装或拆卸射孔枪;和/或升起或降低人用起重机,用于人员进入位于地面平台102外的设备。返排作业可包括返排回井、操纵阻流管汇阀组;产气至销售管线;和/或向大气排放和燃烧气体。物流协调作业可包括水再循环泵送和过滤;支撑剂输送;化学输送;水力牵引;和/或通过手机或无线电与全体人员进行通信。
[0036]此外,其它钻井相关作业、完井相关作业和生产相关作业可以对另一口或第二口井进行。例如,其它作业可包括钻另一口井;将油管安装入另一口井;在另一口井内安装塞子;从另一口井除去岩屑;从另一口井除去塞子;在另一口井内安装生产油管;从另一口井内移走生产油管;在地面平台上移动设备;在地面平台上输送材料;在另一口井内注入流体;操纵阀;在另一口井内进行挠性管作业;在另一口井内进行测井作业;从另一口井生产油气;在地面平台上输送设备或材料和/或从地面平台除去设备或材料。
[0037]因此,地面平台102为增产作业作准备,如框308所示。准备工作可包括将管道系统228a-228c、管汇阀组230a-230c和出油管线234a-234c、236a-236c和238a-238c连接在一起以及将泵送系统管汇206连接至采油树106a-106c和增产流体泵送系统202。泵送系统管汇206可被连接到任何数量的井,所述井具有合适的阀、流量测量设备、流量控制设备。当设备处于适当的位置时,泵送系统管汇206可被调节,以使具体的井准备接受增产措施,同时将其它井与增产措施隔离,如在框310中所示。作为例子,对于增产措施流入第一井104a,主管汇阀210和第一管汇井阀214可被置于开位,而第二管汇井阀216和第三管汇井阀218可被置于关位,以隔离第二和第三井104b和104c。
[0038]一旦泵送系统管汇206被配置,增产措施可被泵送入所述井之一,如框312所示。同时,在所述井之一进行增产措施的情况下,另一口井可以为增产措施作准备,如框314所示,而其它作业可以在余下的井中进行,如框316所示。准备工作可包括使用起重机240和钢丝绞车244来将JITP射孔器248和塞投放工具250安装入另一口井并运行它们、进行返排作业、进行其它绳索作业、注入流体或材料、以及进行塞子移除作业和/或其它作业,如下面进一步讨论。通过在第一井的增产的同时使另一口井作准备,其它井可在第一井内的增产措施完成时为增产措施作好准备。以这种方式,对其它井进行同步作业可降低第一井的增产措施和另一口井的第二增产措施之间的“非泵送”时间,并降低增产作业的时间和成本。
[0039]在第一增产措施完成后,确定井的计划增产措施是否完成,如框318所示。如果井的计划增产措施尚未完成,则泵送系统管汇206可被调节,以为下口井作准备。也就是说,泵送系统管汇206中的阀被安置在适当的开位或关位,以使增产流体得以注入另一口井,该另一口井将接受第二增产措施。同样,如果第三增产措施将被进行,则可以进行同时或同步作业,例如JITP射孔工具248和塞投放工具250在绳索上的井下运输和/或返排作业。这些同时作业被进行,以使其它井为增产措施作准备,降低每一增产措施之间的非泵送时间。顺序操纵泵送系统管汇的阀——如框310所示——以及在井内泵送增产措施,同时进行作业以使其它井为进一步的增产措施作准备的上述过程可被重复,直到每一计划增产措施都被完成。
[0040]如果井的计划增产措施被完成,则与增产措施相关的设备可拆卸并移下地面平台102,如框320所示。然后,修井作业机或挠性管作业机252可被置于地面平台102上,以钻碎塞子并在每一井中运行生产油管,如在框322中所示。在生产油管被安装的情况下,井可被用来生产油气,如框324所示。因此,该过程在框326结束。
[0041]有益地,通过对两口或更多口井进行同时作业,本技术减少了与对地面平台上的多井进行增产相关的时间。同样,通过节省时间,本技术降低了对这些井进行增产的成本。进而,泵送系统管汇的使用降低或消除了与增产流体泵送系统的高压管线安装和/或拆卸至各个井有关的潜在安全风险和另外的时间延迟,使用常规方法时,该高压管线安装和/或拆卸在许多天的时期内可能多次发生。本技术的具体例子是下面的工艺并在图4-6中更详细地加以描述。
[0042]图4-6是根据本技术的某些方面的井104a-104c的局部图,所述井104a-104c被用于根据图3中的工艺进行同步增产作业。图4-6的局部图,其通过参考数字400、500和600被分别提及,可通过同时参见图1和2而被最好地理解。在这些局部图400、500和600中,地面平台102的三口井104a-104c被示出,其中以同时或基本上同步的方式对井104a-104c的每一口进行不同的作业。
[0043]为了示例的目的,在图4-6中进行的作业可特定为五阶段JITP水力支撑剂压裂处理,其可被称为增产措施或JITP压裂处理。因此,JITP压裂处理的每一阶段包括不同的亚阶段。这些亚阶段如下:(a)5,000加仑的2%氯化钾水溶液;(b)2,000加仑含有1磅/加仑的支撑剂的瓜尔胶基线型凝胶压裂流体;(c)3,000加仑含有2磅/加仑的支撑剂的瓜尔胶基线型凝胶压裂流体;(d)10,000加仑含有3磅/加仑的支撑剂的瓜尔胶基线型凝胶压裂流体;和(e)3,000加仑含有4磅/加仑的支撑剂的瓜尔胶基线型凝胶压裂流体,使得50,000磅的支撑剂和23,000加仑(约547桶流体)的增产流体被用在JITP压裂处理的每一阶段中。然后,可以以20桶/分钟的平均速率进行泵送。结果,每一阶段的泵送时间可以为大约27分钟。因此,对于每口井,JITP压裂处理的泵送时间可以是大约2小时15分钟。下列的局部图400、500和600在下面于图4-6的每一幅中加以更详细的描述。
[0044]首先,在图4中,第一井104a可以用JITP压裂处理进行增产。应当注意,对于该增产措施,主管汇阀210和第一管汇井阀214处于开位,而第二管汇井阀216和第三管汇井阀218处于关位,以产生第一井流动路程。同样,钢缆部署的JITP射孔器402——其可以是JITP射孔器248之一,使用第一起重机240通过钢缆403悬挂在井筒108a中。该JITP射孔器402通过第一钢丝绞车244进行驱动和控制。在第一井104a中,支撑剂压裂404已被布置入地层112的区域110a中。增产流体被泵送入井筒108a,以产生支撑剂压裂406。
[0045]同时,准备作业也可在第二井104b中进行。在第二井104b中,钢缆部署的JITP射孔器408——其是JITP射孔工具248的另一个——和具有复合压裂塞409的压裂塞投放系统410——其是JITP塞投放工具250之一,可通过第二起重机242和第二钢丝绞车246由钢缆411部署入第二井筒108b。第二井104b可以已经接受在前的增产措施,其已在地层112的区域110b中产生支撑剂压裂412、414、416、418和420。因为这些支撑剂压裂412、414、416、418和420被在先布置在地层112中,所以第二井104b中的作业可以是在井筒108b内将复合压裂塞409布置在支撑剂压裂412、414、416、418和420之上。
[0046]除了在第二井104b中进行的同时作业之外,其它作业也可在第三井104c中进行。例如,在第三井104c中,支撑剂压裂422、424、426、428和430可在先已在地层112的区域110c中形成。因为这些支撑剂压裂422、424、426、428和430被在先形成,所以返排作业可被进行,以强制关闭支撑剂压裂422、424、426、428和430,并回收用于形成支撑剂压裂422、424、426、428和430的增产流体,以及生产油气至销售管线。
[0047]其次,图5图解说明了图4中进行的作业完成后的井104a-104c。如局部视图500所示,支撑剂压裂404、406、502、504和506用图4中的五阶段JITP处理的泵送加以产生。然而,在图5中,第一井104a在支撑剂压裂404、406、502、504和506布置于地层112的区域110a中之后被返排,以强制关闭支撑剂压裂404、406、502、504和506并回收用于布置支撑剂压裂404、406、502、504和506的增产流体,以及生产油气至销售管线。
[0048]同时,第二井104b可接受五阶段JITP水力支撑剂压裂处理。应当注意,对于该增产作业,主管汇阀210和第二管汇井阀216处于开位,而第一管汇井阀214和第三管汇井阀218处于关位,以产生第二井流动路程。同样,如在图4中讨论,钢缆部署的JITP射孔器408和压裂塞投放系统410,使用第二起重机242通过钢缆411悬挂在井筒108b中,该JITP射孔器408也通过第二钢丝绞车246进行驱动和控制。然而,在该视图中,复合压裂塞409被设定在支撑剂压裂420之上。伴随该复合压裂塞409被安装,五阶段JITP支撑剂压裂处理在进行中,其中增产流体被泵送入井筒108b,以产生支撑剂压裂510。
[0049]另一同时作业也在第三井104c中进行。在该井中,返排作业已经完成并且该井104c现在被关井。因此,为准备下一增产措施,钢缆部署的JITP射孔器512——其是JITP射孔工具248的另一个——和具有复合压裂塞516的压裂塞投放系统514——其是JITP塞投放工具250之一,被部署入井筒108c。JITP射孔器512和压裂塞投放系统514使用第一起重机240通过钢缆403悬吊在井筒108c中,并通过第一钢丝绞车244进行驱动和控制。然后,JITP射孔器512和压裂塞投放系统514可被用于JITP增产并在支撑剂压裂430上方布置额外的支撑剂压裂。
[0050]最后,图6图解说明了在图5中进行的作业完成后的井104a-104c。如在局部视图600中所示,返排作业已经结束并且第一井104a已关井。在该视图中,钢缆部署的JITP射孔器601——其是JITP射孔工具248的另一个——和具有复合压裂塞603的压裂塞投放系统602——其是JITP塞投放工具250之一,被部署入井筒108a。JITP射孔器601和压裂塞投放系统602使用第二起重机242通过钢缆411悬吊在井筒108a中,并通过第二钢丝绞车246进行驱动和控制。压裂塞投放系统602可用于固定复合压裂塞603,而JITP射孔器601可用在下一五阶段JITP处理中,以在下一增产措施期间在支撑剂压裂506上方产生支撑剂压裂。
[0051]同时,在第二井104b中,增产措施结束,支撑剂压裂510、604、606、608和610已经布置在地层112的区域110b中。因此,第二井104b在支撑剂压裂510、604、606、608和610布置之后被返排,以强制关闭所述压裂并回收当布置支撑剂压裂时使用的增产流体,以及生产油气至销售管线。
[0052]同样,在另一同时作业中,复合压裂塞516已经被设立在第三井104c中并且五阶段JITP支撑剂压裂处理的泵送已产生支撑剂压裂614和616。应当注意,对于该增产措施,主管汇阀210和第三管汇井阀218处于开位,而第一管汇井阀214和第二管汇井阀216处于关位,以产生第三井流动路程。同样,如在图5中讨论,钢缆部署的JITP射孔器512和压裂塞投放系统514,使用第一起重机240通过钢缆403悬挂在井筒108c中,并且其通过第一钢丝绞车244进行驱动和控制。在该视图中,复合压裂塞516被设定在支撑剂压裂430之上方。伴随该复合压裂塞516被安装,JITP支撑剂压裂处理被进行,以通过将增产流体泵送入井筒108c,产生支撑剂压裂614和616。
[0053]有益地,在该实施例中,同时作业增强了增产措施工艺。例如,假定井深约12,000英尺,如果钢缆运行速度为大约150ft/min(英尺/分钟)至300ft/min,则泵送总共十五次支撑剂压裂处理的时间为大约十小时。因此,每一接受增产措施的井可被返排过夜,以进行若干小时的增产流体回收和进行油气销售。以这种方式,多个井的增产措施可以以降低时间和成本的有效方式进行。
[0054]为进一步解释本技术的益处,另一实施例被描述。在该实施例中,可在单个大约六英亩的地面平台上钻出九口井。这些井可以以地层中的产气层例如砂层为目标,并被构造,以对大约20英亩的面积进行采油。对于这些井,井深度可在大约12,000ft至15,000ft的范围内,相对于地面平台的侧向距离约1,400ft至2,000ft。地面平台的大小和位置可通过地质和储集层特性、政府规章、地面形貌和地形、以及在平台选择/定位过程期间建立的环境或规章要求的考虑因素加以确定。地层的特征性质可以是包含在多层(例如,20+至40+)低渗透(“紧密的”)含气砂岩中的天然气资源,所述低渗透含气砂岩具有分布在大约4,000ft至6,000ft厚层段的大垂直剖面上的有限面积范围。因此,每口井包括可达四十或更多个储层目标或地带。
[0055]为进入这些目标地带,井用JITP增产技术增产,每一五阶段JITP压裂处理采用塞子分隔。钢缆塞子投放作业——其根据井深、运行速度和安装/拆卸时间可以是大约二至四小时,可以被完成,与此同时对另一口井进行增产措施泵送作业。五个地带的增产措施泵送作业可在大约3小时内完成。因此,每一工作日可泵送十五至二十个地带,这导致大约两个或三个工作日完成四十个地带的增产作业。因此,通过以同步方式进行增产作业,对于每一口井,在增产措施期间,总共大约一个或两个与“非泵送时间”有关的工作日被节省。
[0056]此外,应当注意,这些增产作业可包括各种作业。例如,如上所述,增产作业可包括泵送作业、绳索作业、返排作业和物流协调作业。因为这些增产作业可以对单个地面平台上的不同井同时或同步进行,所以与不同作业相关的若干风险可能出现。因此,某些增产作业可被同时进行,以降低风险并维持同时作业的操作完整性。
[0057]首先,在进行同时增产作业时,泵送作业、绳索作业、返排作业和物流协调作业的不同组合可在某些监测程序下对不同井进行。监测程序可包括对于某些作业使用测位仪、光警示或声警示、对于某些作业获得管理者批准、人员间通信、标记或标注阀位置、遵循锁定标定程序、以及其它类似的过程。例如,当对第一井进行增产作业时,对第二井的作业例如支撑剂输送、化学输送和/或水力牵引可以在指定的区域内并使用测位仪进行,其在下面被讨论。作为另一个例子,当对其它井的作业包括高压泵送、操纵泵送管汇/压裂阀以及气体至销售管线作业时,可在排出气之前获得管理者批准。此外,当对第一井的作业包括高压泵送时,对第二井的作业如装备射孔器或投放工具以及拉起或放下射孔器或投放工具,可利用光声通知。最后,可优选的是,不同时进行某些作业。例如,如果第一井的作业包括高压泵送或JITP球封测压事件,则操纵管汇井阀和井口采油树阀不应当同时进行。同样,如果对第一井的作业包括无线电和手机通信,则所述作业不应当与装备射孔器和投放工具同时进行。
[0058]降低风险的另一方法可包括指派人员来管理作业。例如,如果起重机,如图2的起重机240和242,被用作增产作业的一部分,则可优选的是,操作起重机的人员包括指定的测位者,以帮助起重机操作。此外,起重机可被定位,以减少与地面平台上的其它设备的潜在碰撞。同样,基于与注入和从井返排相关的水力能管线的潜力,可优选的是,与增产系统相关的人员之一管理增产泵送阀位置和返排阀位置,与此同时进行同步作业。
[0059]在另一实施方式中,可优选在图2的地面平台102处包括监测设备,其可检测气体,例如烃气体。例如,地面平台102和/或人员可被装备上便携式爆炸下限(“LEL”)检测器。因此,在返排作业期间,LEL检测器可连续监测地面平台102存在的危险气体水平。如果危险气体水平被检测出,则返排作业可被暂停,并且适当的作业可被进行,以解决与设备相关的任何问题。同样,可优选的是,风向袋也被安装在地面平台102的各个点和高度,以帮助确定风向。
[0060]进而,在另一可选实施方式中,具有自动化的设备可能是有益的,例如基于处理器的设备,其可用于增产作业。例如,增产流体泵送系统202可被自动化并通过基于处理器的设备例如计算机系统加以控制。在计算机系统的情况下,每一单独增产措施的增产措施进度可被预程序化入计算机系统。同样,泵送系统管汇206也可包括基于处理器的设备,例如计算机系统。用于泵送系统管汇206的计算机系统可包括在开位和关位间调节阀210、214、216和218的机构,并与各种仪表220、222和226以及球封注入器224通信。事实上,增产流体泵送系统202和泵送系统管汇206的计算机系统可以被配置来互相作用,以管理多个井104a-104c的泵送增产措施过程。
[0061]在第三可选的实施方式中,与工具和设备相关的某些待操作的作业的具体工作区的指定可以在图3中的框306和318之间进行。也就是说,该过程可包括在图2的地面平台102上指定不同的区域,例如高压泵送区、钢缆/起重机区和返排区,以阻止未经授权的人员进入限制区。工作区的指定可包括为每一工作区和井的作业提供管道系统、阀和流量控制/测量设备的详细图。例如,如果图2的起重机240和242以及钢丝绞车244和246被使用,则可优选的是,指定的钢丝绞车/起重机区域位于起重机240和242的每一辆的周围和附近。同样,可优选的是,增产设备,例如图2的增产流体泵送系统202、增产流体储存系统204和泵送系统管汇206,在地面平台102上被布置,以在高压泵送区的外周围附近的路径或路线提供再装载增产材料和供给的途径。此外,可优选的是,对于每一不同的井,使用不同的独特彩色标记或其它标注,对管道系统和阀进行识别,以帮助肉眼观察和了解流动路线和设备连接点。
[0062]同样,在第四个可选的实施方式中,对于通信方案,可优选在图3的框306和318之间加以建立。例如,当执行同时绳索作业时,如果使用选择性发射射孔枪,则可优选的是,当枪被装备并置于井筒中或从井筒移出时,无线通信设备——例如无线电设备和其它蜂窝式设备,被关闭和/或存放在中心位置。可选地,优选的是,“硬连线(hard-wired)”无线通讯和通信设备被用作主要的通信设备,而无线通信设备仅被用作备用设备。此外,闪光警示灯和/或扩音器系统可用于提供作业期间枪装备顺序和枪深度的状态指示。
[0063]应当注意,图2的泵送系统管汇206可不包括上述元件的每一个。实际上,在可选的实施方式中,另外的测量设备、流量控制设备、流体注入或排出口、和/或材料注入或排出口可被包括在泵送系统管汇206之内和/或位于泵送系统管汇206的上游或下游。
[0064]而且,还应当注意到,井的数目和地面位置的几何形状可受到许多因素的影响,以符合适合的规章要求和其它因素。因此,井可具有垂直的、偏斜的、S形的和/或水平路线。例如,这些路线可以以多个含烃目标为目标,该含烃目标以下述间距被钻井、增产和完井:在低渗透油田中以大约5/8英亩的间距;在紧密气田中以大约10至40英亩的井距;和以与加密钻井工艺(in-fill drilling process)相关的大约40英亩、80英亩和/或160英亩的间距。同样,井可以以下套管完井或裸眼完井进行完井。此外,本技术可包括单个独特地面区域(即,平台)或足够接近的两个或更多个地面平台,用于进行钻井、增产、完井和生产作业目标。两个或更多个地面平台的井的可能使用可基于当地的地理条件、材料供应路径、和/或全部油田下层结构、具体的操作要求、和/或经济因素而加以确定。
[0065]如上所述,本技术还可用于增产措施,该增产措施包括在生产井或注入井中进行水力压裂或酸化增产。水力压裂可包括将流体以高压和高速注入储集岩断裂得到的地层,并且颗粒支撑剂材料——例如砂、陶瓷珠或其它材料——被注入,以保持裂缝(一个或多个)开放。增加的储油生产能力或注入能力源自在裂缝(一个或多个)内的支撑剂材料颗粒之间保留的流动路线。在化学增产措施——例如基岩酸化处理或酸化压裂处理中,通过溶解地层中的物质或另外改变地层性质,产能系数得以提高。
[0066]而且,本技术可用于涉及多阶段处理或一阶段处理的增产措施。多阶段增产措施可包括JITP或ACT-Frac增产方法,其在上面被讨论。此外,多阶段增产措施可包括其它多阶段增产措施,例如美国专利5,890,536和美国专利6,186,230中公开的增产措施,所述专利通过引用并入本文。同样,用于油气作业中的其它方法,例如“限流”转移多阶段处理(″limited-entry″diverted multi-stage treatments)、环形挠性管、挠性管、封堵球多阶段处理、改进的限流多阶段处理、诱导应力转移处理、或塞子分隔的多个单阶段处理、或处理的任何组合,也可与本技术一起被使用。
[0067]此外,应当理解,地面平台例如地面平台102可包括两个或更多个增产流体泵送系统。例如,地面平台可包括两个增产流体泵送系统,其是图2的增产流体泵送系统202。地面平台的这种结构还可包括两个增产储存系统204、两个泵送系统管汇206、和其它相关的管道系统。增产储存系统、泵送系统管汇、和其它有关的管道系统的每一个都各自与两个不同组或不同套的井相关。以这种方式,两口井可被同时或同步增产。也就是说,一口与每一增产流体泵送系统相关的井可接受增产措施,而该井组的其它井可为增产措施作准备。
[0068]尽管本发明的技术可具有各种改变和可选的形式,但是上面讨论的示例性实施方式已举例示出。然而,应当再次理解,本发明不意图受限于本文公开的具体实施方式。实际上,本发明的技术将覆盖落入所附权利要求所定义的发明精神和范围内的所有变化、等价物和替代物。
Claims (46)
1.一种与烃生产有关的方法,包括:
通过泵送系统管汇将多口井连接到增产流体泵送系统;
调节所述泵送系统管汇,以提供从所述增产流体泵送系统到所述多口井的第一井的第一井流动路程;
泵送第一增产措施入所述第一井;和
在所述泵送第一增产措施的同时,使所述多口井的第二井为第二增产措施作准备。
2.权利要求1所述的方法,其中所述调节所述泵送系统管汇包括配置多个阀的至少一个,以提供所述第一井流动路程,和配置所述多个阀的至少一个,以隔离所述第一增产措施进入所述第二井。
3.权利要求1所述的方法,进一步包括调节所述泵送系统管汇,以提供从所述增产流体泵送系统到所述第二井的第二井流动路程。
4.权利要求3所述的方法,进一步包括泵送所述第二增产措施进入所述第二井。
5.权利要求1所述的方法,其中所述第一增产措施包括下列之一:水力支撑剂压裂处理、酸化压裂处理、基岩酸化处理和其任何组合。
6.权利要求1所述的方法,其中所述第一增产措施包括下列之一:准时射孔、环形挠性管、挠性管、限流、封堵球、改进的限流、诱导应力转移、或塞子分隔的一个或多个单阶段增产措施和它们的任意组合。
7.权利要求1所述的方法,其中所述第一增产措施包括多地带准时射孔水力支撑剂压裂增产措施。
8.权利要求1所述的方法,其中使所述第二井作准备包括下列之一:钻所述第二井、将油管安装入所述第二井内、在所述第二井内安装塞子、返排所述第二井、从所述第二井除去岩屑、从所述第二井除去塞子、从所述第二井除去油管、在地面平台上移动设备、在所述地面平台上输送材料、在所述地面平台上通过无线电或手机进行通信、在所述第二井内注入流体、操纵阀、在所述第二井内进行绳索作业、在所述第二井内进行挠性管作业、在所述第二井内安装或拆卸射孔器、在所述第二井内进行测井作业、从所述第二井生产烃、在所述地面平台上排出气、在所述地面平台上燃烧气、在所述地面平台上输送设备或材料、从所述地面平台移出设备或材料以及进行测井作业。
9.权利要求1所述的方法,进一步包括从所述多口井生产烃。
10.权利要求1所述的方法,进一步包括从单个地面平台钻所述多口井。
11.权利要求1所述的方法,其中所述多口井位于单个地面平台上。
12.权利要求1所述的方法,其中所述多口井在一个或多个地面台地或平台上互相紧密接近。
13.权利要求1所述的方法,进一步包括将生产油管安装入所述多口井的每一口中。
14.一种与烃生产有关的方法,包括下列步骤:
a)通过泵送系统管汇将多口井连接到增产流体泵送系统;
b)调节所述泵送系统管汇,以从所述增产流体泵送系统提供增产措施到所述多口井的一口井;
c)在泵送所述增产措施的同时,将所述多口井的另一口井与所述增产措施隔离,以使所述另一口井为另一增产措施作准备;
d)重复步骤b和c,直至所述多口井的每一口都已经接受增产措施;和
e)在所述增产措施进行完后,从所述多口井生产烃。
15.权利要求14所述的方法,其中所述多口井位于单个地面平台上。
16.井系统,包括:
位于地面平台上的多个油田采油树,其中所述多个油田采油树的每一个与多口井之一关联;
增产流体泵送系统;和
泵送系统管汇,其将所述增产流体泵送系统连接到所述多个油田采油树。
17.权利要求16所述的井系统,其中所述泵送系统管汇被配置,以:
提供从所述增产流体泵送系统进入所述多口井的至少一口选择井的流动路程;和
将所述多口井的至少一口非选择井与所述增产流体泵送系统隔离。
18.权利要求16所述的井系统,其中所述泵送系统管汇包括多个阀。
19.权利要求18所述的井系统,其中所述多个阀包括球阀、闸阀和其任意组合的至少一种。
20.权利要求16所述的井系统,其中所述多口井与单个地面平台关联。
21.权利要求16所述的井系统,其中所述多口井在一个或多个地面平台上互相紧密接近。
22.权利要求16所述的井系统,进一步包括连接到所述增产流体泵送系统的增产流体储存系统。
23.权利要求16所述的井系统,其中所述多口井的至少两口穿过多个含烃储集层。
24.权利要求16所述的井系统,其中所述增产流体泵送系统和所述泵送系统管汇提供多地带增产措施给所述多口井的至少两口穿过的多个含烃储集层。
25.权利要求16所述的井系统,其中所述增产流体泵送系统是水力支撑剂压裂增产系统。
26.权利要求16所述的井系统,其中所述增产流体泵送系统是准时射孔系统和环形挠性管压裂系统之一。
27.权利要求16所述的井系统,进一步包括:
位于所述地面平台上的多个另外的油田采油树,其中所述多个另外的油田采油树的每一个与多口另外的井之一相关联;
另外的增产流体泵送系统;和
另外的泵送系统管汇,其将所述另外的增产流体泵送系统连接到所述多个另外的油田采油树。
28.增产地面井的装置,包括:
主阀,其与增产流体泵送系统关联;
多个井阀,其中所述多个井阀的每一个与多口井之一关联;和
管道系统,其将所述主阀连接到所述多个井阀,其中所述管道系统由地球表面直接支撑。
29.权利要求28所述的装置,进一步包括连接到所述主阀和所述多个井阀的密度计。
30.权利要求28所述的装置,其中所述多个井阀包括球阀、闸阀和其任意组合的至少一种。
31.权利要求28所述的装置,进一步包括至少一个连接到所述主阀和所述多个井阀的管汇单向阀。
32.权利要求28所述的装置,进一步包括至少一个连接到所述主阀和所述多个井阀的压力计。
33.权利要求28所述的装置,进一步包括至少一个连接到所述主阀和所述多个井阀的流量计。
34.权利要求28所述的装置,进一步包括至少一个连接到所述主阀和所述多个井阀的球封注入器。
35.一种与烃生产有关的方法,包括:
通过第一泵送系统管汇将第一井和第二井连接到第一增产流体泵送系统;
通过第二泵送系统管汇将第三井和第四井连接到第二增产流体泵送系统;
调节所述第一泵送系统管汇,以提供第一增产措施给所述第一井,以及隔离所述第二井,用于进行其它作业;
调节所述第二泵送系统管汇,以提供第二增产措施给所述第三井,以及隔离所述第四井;和
将所述第一增产措施泵送入所述第一井以及在泵送所述第一增产措施的同时将所述第二增产措施泵送入所述第三井。
36.权利要求35所述的方法,包括:
在泵送所述第一增产措施的同时使所述第二井为第三增产措施作准备;和
在泵送所述第二增产措施的同时使所述第四井为第四增产措施作准备。
37.权利要求36所述的方法,其中所述使所述第二井为第三增产措施作准备包括将JITP射孔工具布置入所述第二井中。
38.权利要求36所述的方法,其中所述第一增产措施包括下列之一:水力支撑剂压裂处理、酸化压裂处理、基岩酸化处理和其任意组合。
39.权利要求35所述的方法,其中所述第一增产措施和所述第二增产措施包括下列之一:准时射孔、环形挠性管、挠性管、限流、封堵球、改进的限流、诱导应力转移、或塞子分隔的一个或多个单阶段增产措施和它们的任何组合。
40.权利要求35所述的方法,其中所述第一增产措施包括多地带准时射孔水力支撑剂压裂增产措施。
41.权利要求36所述的方法,其中使所述第二井作准备包括下列之一:钻所述第二井、将油管安装入所述第二井内、在所述第二井内安装塞子、返排所述第二井、从所述第二井除去岩屑、从所述第二井除去塞子、从所述第二井除去油管、在地面平台上移动设备、在所述地面平台上输送材料、在所述地面平台上通过无线电或手机进行通信、在所述第二井内注入流体、操纵阀、在所述第二井内进行绳索作业、在所述第二井内进行挠性管作业、在所述第二井内安装或拆卸射孔器、在所述第二井内进行测井作业、从所述第二井生产烃、在所述地面平台上排出气、在所述地面平台上燃烧气、在所述地面平台上输送设备或材料、从所述地面平台移出设备或材料以及进行测井作业。
42.权利要求35所述的方法,包括在所述增产措施完成后从所述第一井生产烃。
43.权利要求35所述的方法,进一步包括从单个地面平台钻所述第一井、第二井、第三井和第四井。
44.权利要求35所述的方法,其中所述第一井、第二井、第三井和第四井位于单个地面平台上。
45.权利要求35所述的方法,其中所述第一井、第二井、第三井和第四井在一个或多个地面台地或平台上互相紧密接近。
46.权利要求35所述的方法,包括将生产油管安装入所述第一井、第二井、第三井和第四井的每一口中。
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