CN1143992A - 从地层中生产流体的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种从含有第一流体层(21)、与第一流体层延伸一段水平距离的第二流体层(23)以及处于所述的流体层之间的阻挡层(25)的地层中生产流体的方法。流体通过有位于第一流体层的流体进口的生产井身(31)生产。该法包括打一斜井身段(39),它是在所述的地层中形成的辅助井身(35)的一部分,斜井身段延伸通过第一流体层,阻挡层和第二流体层,以便使所述的流体层之间流体相通;在选择的位置封闭辅助井身,以便防止流体从所述流体层通过辅助井身流到地面;以及流体从第二流体层通过斜井身段流入第一流体层,然后通过生产井身生产。

Description

从地层中生产流体的方法
本发明涉及一种从含有彼此延伸一段距离的分开的流体层的地层中生产流体的方法。当使用传统的开发方法时,由于不能接受的高开发费用,使得从某些地下流体层中经济开采流体(如石油和天然气)可能在经济上受到阻碍。在相当小的海底烃类储集层的情况下,这样的情况可能存在,如果使用传统的开采方法,它的开发需要许多设备,如海底设备、海上平台、控制管缆和管线。所以,希望提供一种以经济上有吸引力的方式开采这样的流体层的方法。
US 2736381公开了一种通过在这样的地层中形成的生产井身生产流体的方法,该地层含有第一流体层和从第一流体层延伸一段距离的第二流体层,因此阻挡层将所述的流体层彼此分开。一个辅助的井身通过阻挡层,延伸进两流体层,以便使流体层之间流体相通。辅助井身在其上端被封闭,流体通过辅助井身从第二流体层流入第一流体层,并通过生产井身生产流体。第二流体层在第一流体层的下方,辅助井身竖直延伸通过两流体层,因此该方法不适合开采彼此延伸一段水平距离的分开的流体层。
本发明的目的是提供一种从彼此延伸一段水平距离的不同流体层经济地生产流体的方法。
根据本发明,提供了一种从含有第一流体层、与第一流体层延伸一段水平距离的第二流体层以及处于所述的流体层之间的阻挡层的地层中生产流体的方法,流体通过流体进口位于第一流体层的生产井身生产,该法包括打一斜井身段,它是在所述的地层中形成的辅助井身的一部分,斜井身段延伸通过第一流体层、阻挡层和第二流体层,以便使所述流体层之间流体相通;在选择位置封闭辅助井身,以便防止流体从所述流体层通过辅助井身流到地面;以及流体从第二流体层通过斜井身段流入第一流体层,然后通过生产井身生产。斜井身段为流体从第二流体层流到第一流体层提供了流路,因此,使两个流体层彼此相通。用先有技术方法的竖直井身不能得到这样的流路,因为流体层彼此延伸一段水平距离。从生产的观点看,两个流体层可看成一个单一的大型储集层,当使用本发明的方法时,它可由单一井或单一的一组井生产。生产井身可为已用于从第一储集层生产流体的现有井身,或者可为新的井身。应当理解,斜井身的倾斜度相对于垂直方向确定,以致斜井身段例如可按水平方向延伸。显然,本发明的方法优选用于开采海底流体层,如海底油/气田,或者在城市下或环境上敏感地区的流体层。
斜井身段可从第一流体层钻到阻挡层和第二流体层,或者从第二流体层钻到阻挡层和第一流体层。另一方面,辅助井身可有一延伸进阻挡层的上部,如竖直上部,斜井身段从这一上部以至少两个井身分支的形式基本上水平钻进,每一分支延伸进所述的流体层中的一个。这样的竖直井身部分装有多个水平井身分支的体系也称为多井管道体系,它可在间隔岩层中找到应用。
斜井身段的倾斜角宜与垂直方向成5~90度,优选45-90度。
流体层和阻挡层可在同一流体储集层中,或者流体层可形成分开的流体储集层,彼此被阻挡层分开。
阻挡层可为不渗透岩层、低渗透岩层(如渗透率为1.5~2.5mD,如2mD)或在地层中形成的地质断层处的岩层。在任何一种情况下,阻挡层都基本上阻止流体从第二流体层流向第一流体层,反之亦然。阻挡层可构成流体层中一个的低渗透部分,在这种情况下,斜井身段可使流体与阻挡层流体相通,以便生产含在阻挡层中的流体。
适合的斜井身段的一端处于第一流体层中,而另一端在第二流体层中。
从第二流体层通过斜井身段流入第一流体层的流体流可通过以下步骤中至少一步来加速:在至少一个流体层中给所述斜井身段周围的地层钻孔,以及在至少一个流体层中压裂在所述的斜井身段周围的地层。
当衬里安装在所述的斜井身段中时,可提高斜井身段的稳定性,衬里在所述的第一流体层和所述的第二流体层处有许多开孔,衬里例如是一割缝衬管。
可用各种方法封闭辅助井身,例如在辅助井身的上部加水泥塞,或在辅助井身的上部安装可拆卸的封闭设备。
为了得到斜井身段中物理参数的数据,可将测量物理参数的传感器在封闭辅助井身前安装在斜井身段中,传感器与地面设备连接,以便将表示所述参数的信号从传感器传送到地面设备,所述的物理参数例如选自流体压力、流体温度、流体密度和流体流速。信号可通过穿过辅助井身至少一部分的电导线传送到地面设备,该导线宜从传感器延伸到辅助井身上端下方一定距离的位置,而该信号从所述位置通过电磁发射的方法传送到地面设备。
在本发明方法的一个有吸引力的实施方案中,流体是水,流体层是含水层,因此在一有吸引力的应用中,第二含水层在海底。海底第二含水层的水可在不需要永久性的海上设备的情况下生产。
在本发明方法的另一有吸引力的实施方案中,流体是烃类,流体层形成烃类储集层。如果第二烃类储集层在海底,为了从第二储集层生产石油或天然气,不需要永久性的海上生产设备。在两个储储层都在海底,而第一储集层已生产的情况下,第一储集层现有的生产设备可用于从两个储集层中生产石油或天然气。
此外,本发明的方法可通过将斜井身段穿入高压油/气层从而使生产井的进口压力提高以及生产井产水的倾向(水锥进)下降来提高从现有井身的石油或天然气的产量。
现参考附图用实施例更详细地说明本发明,其中:
图1是用先有技术系统从储集层生产烃类流体的地层纵截面图;
图2是使用本发明方法的系统的地层纵截面图;
图3是有断层存在的地层纵截面图;
图4是另一地层的纵截面图;
图5是用于本发明方法的系统的视图,在该法中烃类从几个储储层中生产。
图1说明由第一烃类储集层1和第二烃类储集层3生产烃类的先有技术系统,储集层1、3被以不渗透烃类流体的岩层形式的阻挡层5在水平方向上彼此分开。上方岩层7覆盖储集层1、3和阻挡层5。第二储集层3、阻挡层5和第一储集层的一部分在海水9下方,因此第一储集层1延伸到陆上地面下。陆上烃类生产井身1从第一储集层1延伸到井口13。烃类流体通过井身11从第一储集层生产,并从井口13输送到加工设备(未示出)。海上生产平台15在第二储集层3的上方,烃类流体通过从平台15经上层岩层7进入第二储集层3的井身17生产。输出管线19从平台15沿海底20延伸到井口。烃类流体从第二储集层通过井身17生产,并通过管线19输送到井口13,从那里送往加工设备。应当理解,由于需要生产平台,先有技术系统需要相当大的费用。这些高费用可能使某些烃类储集层如相当小的储集层变得没有开采价值。
图2说明类似于图1的地层,其中第一储集层21和第二储集层23被以不渗透烃类流体的岩层形式的阻挡层25在水平方向上彼此分开,上方岩层27覆盖储集层21、23和阻挡层25。第二储集层23、阻挡层25和第一储集层21中的一部分在海水29下方,因此第一储储层21延伸到陆上地面下方。陆上烃类生产井身31从地面延伸到第一储集层21,并装有井口33。烃类流体从第一储集层21通过生产井身31和井口33生产,并输送到加工设备(未示出)。海底辅助井身35已用合适的钻井平台(未示出)钻成,辅助井身35钻井和完井后,已拆除钻井平台。井身35由上部37(它部分是竖直的,部分相对垂直方向是倾斜的)和水平部分39组成。上部37从海底39通过上部岩层27和第二烃类储储层23延伸,而水平部分39从上部37的下端通过第二储集层23,阻挡层25延伸进第一储集层21。水平部分39装有套管(未示出),套管在两储集层21、23处有开孔,使储集层21、23之间流体相通。套管被磁化使得以后能查出水平井身段39的位置(如果需要的话),此外,第二储集层23通过井身段39进入第一储集层21的流体流可通过在所述的储集层21、23中井身段39周围的地层钻孔来加速,另外也可通过压裂在所述储集层21、23中井身段39周围的地层来加速。随后通过用水泥41填满所述的上段37并使水泥固化来封闭井身35的上段37。
在图2所示的系统的正常操作过程中,烃类流体通过井身31和井口33生产。烃类流体通过水平井身段39流动视储集层21、23之间的流体压差而定。如果储集层23中的流体压力高于储集层21中的流体压力(如由于储集层21的部分减少),那么烃类流体从储集层23流入储集层21。随后流体通过储集层21流到井身31,从那里再到井口33。由于连续从井身31生产烃类,储集层23、23之间的压差仍保持,以致烃类流体连续从储集层23通过井身段39流入储集层21。如果储集层23中的初始压力等于储集层21中的初始压力,只有当储集层21中的压力由于连续通过井身31生产流体而低于储集层23中的压力后,烃类流体才开始从储集层23通过井身段39流到储集层21。在储集层23中的初始流体压力低于储集层21中的初始流体压力的情况下,烃类流体开始通过井身段39从储集层21流到储集层23,一直到压力差为零。连续从储集层21生产后,储集层21中的压力下降,以致当储集层21中的压力变得低于储集层23中的压力时,烃类流体就通过井身段39从储集层23流到储集层21。这样就可在不需增加海上生产平台的情况下从海底储集层23生产烃类流体。
代替如图2所示的从陆上井位生产烃类流体,这样的流体也可从现有的海上井位生产。在这种情况下,可使用在第一储集层上的现有海上平台,并从它生产烃类流体。远程的第二海底烃类储集层可按图2中所示的储集层21、23相连的相同方式与第一储集层相连。用这一方法,为开采两个烃类储集层只需要一个海上平台。
图3示出第一储集层40和第二储集层42,储集层40,42在地质断层44的两侧。不渗透的岩层46、48在储集层40、42的周围,因此在储集层40、42之间形成流体阻挡。由于从储集层40连续生产烃类,储集层40部分消耗,储集层42构成比消耗的储集层40有较高流体压力的相对小的未消耗储集层。辅助井身50钻过储集层40、42、岩层48和地质断层44。辅助井身有用水泥塞53封闭的上部52和倾斜的S型下部54。S型部分54使储集层40、42之间流体相通,以致烃类流体通过S型井身部分54从储集层42流入已消耗的储集层40,然后通过生产井身(未示出)生产。
图4示出圆顶形第一烃类储集层60、圆顶形第二烃类储集层62和将储集层60、62水平方向分开的不渗透岩层64。由于从生产井身(未示出)生产烃类,储集层60部分消耗,而储集层62形成比部分消耗的储集层60有较高压力的相对小的未消耗储集层。辅助井身66钻过储集层60、62和岩层64,该第二井身66有装满水泥的上部68(以便封闭井身66)和水平下部70。水平部分70使储集层60、62之间流体相通,以便烃类流体从储集层62通过水平井身部分70流入部分消耗的储集层60,随后通过生产井身生产。
图5示出表示第一储集层80、第二储集层82、第三储集层84和第四储集层86的图,储集层80、82、84和86处于相互水平距离。储集层80、82通过斜井身段88相互连接,储集层82、84通过斜井身段90相互连接,而储集层82、86通过斜井身段92相互连接。在储集层80中的流体压力低于储集层82中的流体压力,而储集层82中的流体压力低于储集层84中的流体压力,也低于储集层86中的流体压力。这样的烃类流体分别通过井身部分90、92从储集层84、86流入储集层82,从这里通过井身部分流入储集层80,从储集层80通过生产井身(未示出)生产流体。

Claims (19)

1.一种从含有第一流体层、与第一流体层延伸一段水平距离的第二流体层以及处于所述的流体层之间的阻挡层的地层中生产流体的方法,流体通过有位于第一流体层的流体进口的生产井身生产,该法包括打一斜井身段,它是在所述的地层中形成的辅助井身的一部分,斜井身段延伸通过第一流体层,阻挡层和第二流体层,以便使所述流体层之间流体相通;在选择位置封闭辅助井身,以便防止流体从所述流体层通过辅助井身流到地面;以及流体从第二流体层通过斜井身段流入第一流体层,然后通过生产井身生产。
2.根据权利要求1的方法,其中所述的流体层和阻挡层处于共同的流体储集层中。
3.根据权利要求1的方法,其中所述流体层形成分开的流体储集层,储集层被阻挡层彼此分开。
4.根据权利要求1~3中任一项的方法,其中所述的斜井身段至少部分水平方向延伸。
5.根据权利要求1~4中任一项的方法,其中所述的斜井身段一端在第一流体层,而另一端在第二流体层。
6.根据权利要求1~4中任一项的方法,其中还包括用以下方法加速从第二流体层通过斜井身段流入第一流体层的流体流动:在至少一个流体层中给所述斜井身段周围的地层钻孔,以及在至少一个流体层中压裂在所述的斜井射段周围的地层。
7.根据权利要求1~6中任一项的方法,其中将衬里安装在斜井身段中,所述的衬里在流体层中的至少一个中有许多开孔。
8.根据权利要求1~7中任一项的方法,其中所述的阻挡层形成地质断层处的岩层、对所述流体层中的流体有相当低渗透性的岩层和不渗透岩层中的一个。
9.根据权利要求1~8中任一项的方法,其中所述辅助井身通过在辅助井身的上部加水泥塞来封闭。
10.根据权利要求1~8中任一项的方法,其中所述辅助井身通过在辅助井身的上部安装可拆卸的封闭设备来封闭。
11.根据权利要求1~10中任一项的方法,其中还包括在辅助井身封闭前,在所述的斜井身中安装用于测量物理参数的传感器,传感器与地面设备相连,以便将表示所述参数的信号从传感器传送到地面设备。
12.根据权利要求11的方法,其中所述的参数选自流体压力、流体温度、流体密度和流体流速。
13.根据权利要求11或12的方法,其中所述的信号通过延伸通过至少一部辅助井身的电导线传送到地面。
14.根据权利要求13的方法,其中所述的导线从传感器延伸到辅助井身上端下方一定距离的位置,而所述的信号从所述的位置通过电磁发射的方法传送到地面设备。
15.根据权利要求1~14中任一项的方法,其中在第一流体层中的流体压力由于流体从第一流体层中生产而低于在第二流体层中的流体压力。
16.根据权利要求1~15中任一项的方法,其中至少所述的第二流体层在海底。
17.根据权利要求1~16中任一项的方法,其中所述的流体为烃类流体。
18.根据权利要求17的方法,其中所述的烃类流体主要含天然气。
19.根据权利要求1~18中任一项的方法,基本上如附图描述的。
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