[发明专利]用于蒸汽注入和蒸汽阻止的喷嘴

说明书

用于控制流体流入和/或流出含烃储层的喷嘴，包括在第一开口和第二开口之间延伸的流体通道，其中所述通道包括用于增加注入储层的流体的速度以及用于阻止从储层产生的蒸汽的流动调节区域。

在先申请的交叉引用

本发明根据巴黎公约要求于2018年8月10日提交的美国申请号62/717,576的优先权。该在先申请的全部内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明涉及用于控制流体流入和/或流出管状构件的喷嘴或流量控制装置，特别是用于从地下储层生产烃的管状构件。在特定的示例中，所描述的流量控制装置有助于将蒸汽从油管(诸如注入油管)注入到储层中和/或有助于控制或阻止蒸汽从地下地层到油管(诸如生产油管)中的流量。

背景技术

地下烃储层(Subterranean hydrocarbon reservoir)通常由一个或多个井进入，该井钻入储层中以进入其中包含的烃材料。然后，通过设置在井内的油管(即生产油管)将此类材料(或简称为“烃”)带到地面。

钻入储层中的井眼可以是垂直的或水平的，或者在它们之间成任何角度。在一些情况下，烃包括相对粘性的材料(例如重油等)，蒸汽、气体或其它通常具有较低密度流体可以被注入到储层的一个或多个部分中，以促进烃流入到设置在井眼中的生产油管中。蒸汽辅助重力泄油(Steam Assisted Gravity Drainage)，“SAGD”，是用于促进粘性油流动的工艺的一个示例。在SAGD操作中，将多个井对(每个井对通常包括水平井)钻入储层中。每个井对包括蒸汽注入井和生产井，蒸汽注入井垂直地定位在生产井上方。在操作中，将蒸汽注入到注入井中以加热和降低周围烃材料的粘度，特别是粘性的重油材料。经过蒸汽处理后，被加热之后，立即被调集的烃材料通过重力排入位于注入井下方的生产井中。随后通过生产油管将烃泵送到地面。

循环蒸汽吞吐(Cyclic Steam Stimulation)，“CSS”，是另一种烃生产方法，其中蒸汽被用于提高粘性烃材料的流动性。在CSS工艺中，使用单个井首先将蒸汽通过油管(通常是生产油管)注入到储层中。在蒸汽注入阶段之后，允许来自蒸汽的热量被吸收到储层中，这个阶段被称为“关井(shut-in)”或“浸泡(soaking)”，在此期间，烃材料的粘度降低。在关井阶段之后，如上所述，在生产阶段中将烃带到地面。

在井眼中使用的油管通常包括连接在一起的多个段或管件。也可沿着油管的长度设置各种工具，并与相邻的管件成一直线放置。用于蒸汽注入和/或烃生产的油管通常包括沿其长度的多个孔或端口。这些端口提供了用于注入蒸汽和/或其它降黏剂，和/或用于使烃材料从储层流入管道并因此流入生产油管的装置。具有端口的油管的段通常还设置有一个或多个过滤装置，例如防砂筛网，其用于防止或减轻井中的砂和其它固体碎屑进入油管内。

本领域已知的问题之一涉及相对于期望的烃材料，优先将蒸汽引入生产油管中。这通常发生是由于蒸汽或在储层中发现的其它低密度材料由于其较低的密度而比烃材料更易流动。此外，这个问题出现在沿生产油管长度的一个或多个不连续的位置。为了解决上述问题，通常采取步骤来试图限制或节流进入生产油管的蒸汽生产，从而通过提高带到地面的材料的烃与蒸汽的比率来提高烃材料的总生产率。还如本领域已知的，由于在典型的烃井中使用的油管的长度(可能在几千米的范围内)，需要时必须经常采取步骤以确保沿着油管的长度大致均匀地完成蒸汽和/或其它这种材料的注入，以避免储层的一个或多个区域优先受到激发。

各种喷嘴或流量控制装置已经被提出以控制蒸汽流出和流入油管(例如生产油管)。在一些情况下，诸如限流器或类似喷嘴的装置被设置在油管的“基管”上，以在生产阶段期间阻碍蒸汽等的流入，并且在蒸汽注入阶段期间加速期望部分中的蒸汽的流动。在以下参考文献中描述了这种流量控制装置的示例：US9,518,455；9,638,000；US9,027,642；US7,419,002；US8,689,883；和US9,249,649以及US8,496,059。