[发明专利]用于激励传质过程以增强井采收率的电声方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油工业，尤其是用于提高含油的井的生产能力的电声系统及相关方法，本发明包括在井的开采区中施加机械波。

背景技术

由于各种原因，油井的生产率日益下降。这种下降的两个主要原因涉及：与原油的渗透性有关的降低，因此而使原油的流性降低；以及由于固体(粘土、胶体、盐)的堆积，降低了孔隙的绝对渗透性和相互连通性，因此井的井眼区内的储层(reservoir)的孔隙逐渐堵塞。与上述原因相关的问题为：与要开采的流体一起流动的精细矿物颗粒造成孔隙堵塞、无机壳的沉淀、石蜡与沥青质的倾析、粘土水合、泥浆固体的侵入及泥浆过滤、以及由于盐水的注入造成完井液和固体的侵入。上述的每个原因都可以导致渗透性的下降或限制井眼周围的区域中的流动。

井(图1)基本上是与一层水泥19和外壳10排成一行的生产层(production formation)，其中所述外壳依次保持以同轴方式放置在其内的一系列生产管11。井连接储油器，该储油器具有可使产生于地层12中的流体流经井的内层中的射孔(perforation)14和/或孔13的适当的渗透性，从而在地层12中提供路线。管道11为产生于地层内的流体18提供出口。典型地有许多在外部从边界井径向延伸的射孔14。射孔14在通过地层12的内层上被均匀隔开。理想地是仅将射孔设置在地层12内，使得射孔的数量取决于地层12的厚度。很常见的是在地层12中每往深处一米具有九至十二个射孔。另一方面，射孔14在每个纵向上延伸，使得具有可以以0°方位角径向延伸的射孔14，而另外的射孔14每隔90°进行设置，以绕着方位角限定四组射孔14。

地层12的流体流经射孔14进入边界井内。优选地，井由某些密封机 构进行堵塞，例如，在射孔14的水平面下方放置封隔器(packer)15或桥塞。封隔器15与限定隔室16的生产管11相连，其中从地层12产生的流体流入所述隔室内、填充隔室16并达到液面17。积聚的流体18从地层12中流出，并且可以伴随有可变量的天然气。总而言之，内层的隔室积聚油、一些水、天然气和沙子以及固体残渣。通常情况下，沙子沉入隔室16的底部。如果地层12的压力减小，则从地层12产生的流体可以改变相位，从而允许更轻的分子蒸发。另一方面，井也可以产生很重的分子。

一段时间后，穿过从地层12内延伸出的射孔14的路径可能被“精细物”或残渣堵塞。这对连接地层12内的流体的孔隙的尺寸进行了限定，允许所述流体从地层12中流出、穿过裂缝或裂沟或所连接的孔隙，直到流体到达用于收集的隔室16中的孔隙空间为止。在该流动期间，来自地层12的非常小的固体颗粒(通常被称为“精细物”)可能流动，但也可能趋向于沉淀。尽管“精细物”有时可以保持分散状态，而所述精细物也可以聚集并因此而阻塞孔隙中的空间，从而降低流体的生产率。这可以成为自己进行供给的问题并导致生产流程的减少。越来越多的“精细物”本身可以沉积在射孔14内并将所述射孔堵塞，甚至趋向于防止最小流量。

即使具有最好的生产方法和最有利的开采条件，典型地，最初存在于储层内的原油仍然还有20％以上残留在储层中。

对油井和气井进行周期性的激励使用三种普通类型的处理方式：酸化、压裂以及通过溶剂和热量进行的处理。酸化涉及到HCl和HF混合酸的使用，其中将所述混合酸注入生产区(岩石)。酸用来溶解岩石的反应成分(碳酸盐、粘土矿物以及较少程度的硅酸盐)，并因此而提高所述岩石的渗透性。通常添加添加剂(例如，反应延缓剂和溶剂)以增强酸作用时的性能。尽管酸化处理是用于激励油井及气井的通用处理方法，但所述酸化处理明显地具有某些缺点，即，化学品的高额成本及相关的废物处理成本。酸通常与原油不相溶，并且可能在井内产生浓稠的含油残物。酸被耗尽后所形成的沉淀物通常可以比所溶解的矿物质更有害。活性酸的渗透深度通常小于5英尺。

水力压裂是另一种常用于油井及气井的激励的技术。在此过程中，强大的液压用于在地层内产生垂直裂缝。裂缝可以被填充聚合物塞或用酸进 行处理(在碳酸盐和软岩石中)，以在井内产生使石油和天然气流出的导渠。该工艺极其昂贵(约比酸处理贵大约5至10倍)。在一些情况下，裂缝可以延伸至具有水的区域中，增加了所产生的水量(不受欢迎的)。这种处理会延伸至井外数百英尺处，并且更普遍地用于具有低渗透性的岩石中。将聚合物塞成功放置于所有裂缝内的能力通常受到限制，而诸如裂缝封闭和塞子(支撑剂)压碎等问题可以严重降低水力压裂的生产率。