[发明专利]使用超声的深度酸化增强方法以及酸化工具

说明书

发明人：穆罕默德·纳比尔·努依-梅希蒂

        默罕默德·H·阿尔克哈奥帝

技术领域

本发明涉及一种方法和一种装置，通过增加酸贯穿地下碳酸盐地层的渗透深度，提高基质酸化技术的效率。

背景技术

为了提高地层渗透率，通常做法是对地层进行酸化处理。例如，在石油工业中，为了提高周围含碳氢化合物层的渗透率，可以将酸化液注入井中，从而有助于含碳氢化合物的液体从地层流入井中。这种酸化技术可以实现为“基质酸化”过程或者“酸压裂”过程。

在酸压裂过程中，在足够压力下将酸化液配置在井内，以导致在地层内形成压裂。因此，通过所形成的压裂，以及通过酸在地层内的化学反应，实现渗透率的提高。

在基质酸化过程中，以低于地层压裂压力的压力，酸化液从井中通过而进入地层。在这种情况下，渗透率增大主要是由酸在地层内的化学反应导致的，而由于如压裂过程中那样在地层内产生机械破碎的情况则很少或不会导致渗透率的增大。

大多数情况下，在钙质地层诸如白云石、石灰石、白云石质砂岩等中执行酸化处理。然而，在酸化处理这些类型地层的过程中存在共同的困难，原因是酸化液与其首先接触的地层部分的反应速度快。在基质酸化处理过程中这是特别严重的。强制酸化液从井中进入地层时，酸与紧邻井的含钙材料迅速反应。因此，酸在其能渗透进入地层相当距离之前已消耗掉。例如，在石灰石地层的基质酸化过程中，常见的是，用能起作用的酸(live acid)实现的最大渗透达到的深度距井筒面仅仅几英寸至一英尺。当然，这严重限制了井的生产力或注入能力(injectivity)的提高。

已经尝试了多种方法来降低酸与岩层的反应速度。例如，其他人已经尝试过向酸配料添加反应抑制剂。另外，为了减慢反应速度，另一些工作已经开始着手关注降低局部温度的途径。然而，所有这些方式的解决方案，都因增加了基质酸化处理操作的成本和复杂性而带来严重不足。所以，有利的是具有一种方法以及一种装置，为当前已知的那些方法以及装置提供改进的深度酸化增强。

发明内容

本发明的方法以及装置设置用于基质酸化处理，为了在地层中实现更深的增强区。本方法使用超声能量来推动增强酸更深地进入地层。

一种用于执行地层中待处理区深度酸化增强的方法，其使用一种酸化工具。本方法包括引入酸化工具进入井筒的步骤。井筒可操作以允许接近地层。井筒还由井筒壁限定。酸化工具可操作以引入酸配料至井筒壁。酸化工具还可操作以引入超声能量进入地层。本方法包括引入酸配料至处理区处井筒壁的步骤。酸配料包括酸。酸配料的引入使得酸扩散进入处理区处的地层，达到初始酸渗透深度。本方法包括引入超声能量进入处理区处地层的步骤。酸扩散进入处理区处的地层，达到后续酸渗透深度。后续酸渗透深度比初始酸渗透深度更深入地层中。

一种使地层一部分应力压裂的方法，包括引入酸化工具进入井筒使其接近于关注处理点定位的步骤。关注处理点与处于应力下的地层部分相关联。酸化工具可操作以在关注处理点处引入酸配料和超声能量。本方法包括在关注处理点处同时引入酸配料和超声能量的步骤。这种同时引入使来自酸配料的酸扩散进入处于应力下的地层部分中。以低于应力作用下地层压裂梯度压力的压力，引入酸配料。扩散的酸在处于应力下的地层中形成薄弱酸化点。薄弱酸化点与地层中的应力共同作用，导致形成与井筒流体连接的定向应力诱发压裂。

一种在穿过地层的井筒中使用的酸化工具，包括酸输送系统，该酸输送系统可操作以引入酸配料至井筒的井筒壁。酸化工具还包括超声波发射器，该超声波发射器可操作以引入超声能量进入地层。

附图说明

参照优选实施方式的下述具体描述、所附权利要求、以及附图，可以更好地理解本发明的这些和其它的特征、各方面、以及优点，附图中：

图1A～1C在预先形成井筒的剖视图中示出使用本发明方法的一种实施例，其中使用酸化工具的一种实施例；

图2在预先形成井筒的剖视图中示出使用本发明方法的一种实施例，其中使用酸化工具的一种实施例；

图3示出酸化工具的一种实施例的剖视图；

图4示出酸化工具的一种实施例的剖视图；

图5示出关于酸配料暴露在第一钻芯上之前以及之后两种情况下的直方图深度分析；以及

图6示出关于酸配料和超声能量暴露在第二钻芯上之前以及之后两种情况下的直方图深度分析。

附图中，类似的构成要素或特征或二者可以具有相同或相似的附图标记。

具体实施方式