專利名稱：多區(qū)域隔離方法
技術領域：
本發(fā)明的領域是多區(qū)域地下完井，更特別地是在砂礫本身而不是外部封隔器提供區(qū)域隔離的單次行程中執(zhí)行的那些多區(qū)地下完井。
背景技術：
開采區(qū)域完井涉及篩管組件的插入，所述篩管組件可以與數(shù)個產油氣帶一樣長， 所述數(shù)個產油氣帶具有在這些開采區(qū)域之間的長的非開采層。篩管周圍的環(huán)空利用稱作 “轉換工具”的工具填充砂礫，所述轉換工具接納從地表順著管柱下來的砂礫泥漿并使其改變方向，到達隔離封隔器下方、篩管的外部的環(huán)形空間。砂礫保持在篩管外部的環(huán)形空間中，同時攜砂液穿過所述篩管進入連接到所述轉換工具的沖洗管。所述轉換工具使返回的流體能夠穿過隔離封隔器，并穿過隔離封隔器上方的上部環(huán)形空間回到地表。如果開采區(qū)域離的很遠，則不帶眼的管子(blank pipe)和允許篩管節(jié)段合適地定位在各個開采區(qū)域處的封隔器跨越開采區(qū)域之間的井眼的長度。一般地，被傳送的砂礫到達井下最遠的(最低的)篩管，并填充其周圍的環(huán)空。當將所述篩管蓋住時，轉移所述轉換工具和沖洗管，以將封隔器安放在(兩區(qū)域之間的)環(huán)空中來在進一步的砂礫沉積填充非開采區(qū)域之前完全隔離下部區(qū)域。在封隔器安放好之后，重新開始泥漿的泵送，砂礫沉積在封隔器的頂部上，同時，返回的流體找到另一條具有最小阻力的路徑，并在由砂礫完全包圍的最下面的篩管到達所謂的“填充結束”或對流體的阻礙到達將返回泥漿傳到下一個更高篩管的程度時開始進入下一個更高的開采篩管。在由Corbett和Vickery撰寫的名稱是“Multiple Zone Open Hole Gravel Packing Techniques with Zonal Isolation，，的 IACC/SPE77214中闡述了這種技術。其局限于在單次行程中利用封隔器將兩區(qū)域分開，但是對于多于兩區(qū)域的情況不實用。US公報2008/01640 顯示了一種一起砂礫填充多個區(qū)域然后將封隔器安放在砂礫充填區(qū)域中以將開采區(qū)域隔離的方法。所需要的且目前不可能獲得的是如下的方法其能更經(jīng)濟地執(zhí)行間隔開的多區(qū)域砂礫填充，且可以在介入的非開采區(qū)域中獲得一致的填充，同時在不使用封隔器的情況下可在開采區(qū)域之間的填充中獲得有效的區(qū)域隔離。本領域技術人員從對優(yōu)選實施方式的詳細描述以及相關附圖的查閱中將會意識到本發(fā)明的每個方面(其中的一些在上面單獨列出)，同時認識到可以在所附權利要求中發(fā)現(xiàn)的本發(fā)明的全部范圍。

發(fā)明內容
由非開采區(qū)域隔開的多個開采區(qū)域被一起砂礫填充。非開采區(qū)域具有接納返回泥漿的部位，從而在非開采區(qū)域中獲得一致的填充。開采管柱具有外部密封件和/或內部堵塞件，從而無論對準哪個開采區(qū)域開采，非開采區(qū)域中的篩管都被選擇性地隔離，使得不打算進行開采的開采區(qū)域僅具有穿過砂礫填充區(qū)域到達實際正在開采區(qū)域的路徑。因為環(huán)空可以是長的并且充滿砂礫，所以在不使用位于成對的間隔開的開采區(qū)域之間的封隔器的情況下，該路徑將使得進入來自目標區(qū)域的流動的、來自非目標區(qū)域的流動最小化。


圖1示出了兩個開采區(qū)域，它們之間具有非開采區(qū)域，其中環(huán)空完全由砂礫填充；圖2是開采管柱的下部，其在圖2中裝入完井中，以在非開采區(qū)域中隔離篩管，并在區(qū)域A和C之間形成僅可以通過環(huán)空中的砂礫填充區(qū)域的進出通道；圖3示出了區(qū)域C中的砂礫填充的開始；圖4是圖3的區(qū)域C的砂礫填充完成的視圖；圖5是圖4的區(qū)域B的砂礫填充的開始的視圖，其中返回泥漿在位置7上穿過篩管；圖6是圖5的視圖中砂礫填充進行到超出區(qū)域7中篩管的情形；圖7是圖6的視圖中砂礫填充進行到超過區(qū)域5中篩管的情形；圖8是圖7的視圖中砂礫填充進行到開采區(qū)域A中的情形。
具體實施例方式圖1示出了通過非開采區(qū)域B與開采區(qū)域C分隔的開采區(qū)域A。整個圖示出的井筒被分成區(qū)域1-10，以簡化對砂礫填充是如何進行的描述。應該指出的是，雖然示出了由非開采區(qū)域B分隔的兩個開采區(qū)域A和C，但是這種型式可以重復，并且開采區(qū)域之間的距離可以改變，并且可以具有從“許多米”直到“非常小的間隙”的范圍?；緲嬎际窃趦H想要在一個開采區(qū)域中開采時，要在開采封隔器14下方的環(huán)空12中不使用阻隔器的情況下，限制區(qū)域A和C之間的竄流。環(huán)空12填充有砂礫16。如果僅對準區(qū)域A和C中的一個進行開采，例如如果對準區(qū)域A開采，正如由箭頭18和20所標示出的那樣，那么來自區(qū)域C的由箭頭22和M所表示出的任何流動將僅能穿過環(huán)空12到達區(qū)域A，正如由箭頭沈所標示出的那樣。區(qū)域C將不流入開采篩管28，因為當開采管柱30的其圖2中示出的下端以密封的關系插入圖1中示出的開采封隔器14時，開采管柱30在其下端34可以具有堵塞件 32。管柱30具有滑動套筒38以選擇性地蓋住端口 40。套筒38 —開始可以處在所需的位置上，并且可以利用公知的移位工具來移位，從而或者一開始將其打開并隨后將其關閉，以出于各種原因隔離任何所需的區(qū)域——比如當其產生過多的水的時候。當管柱30位于封隔器14內時，帶端口的接頭36在區(qū)域A中與篩管42相對。如果從一開始知曉首先要對區(qū)域A開采，那端口 40可以打開，并且堵塞件32在管柱30的下端34上就位。雖然在僅從區(qū)域A開采時保持從區(qū)域C到區(qū)域A的無流動狀態(tài)是理想的，但是穿過環(huán)空12中的砂礫16 可以存在從區(qū)域C到區(qū)域A的一些少量的滲透。開采層A和C之間的流動阻力取決于許多變量，比如它們之間的距離、填充的砂礫的密度、流體粘度和砂礫顆粒尺寸和空隙體積等變量。本發(fā)明的其中一個特征是在區(qū)域B中獲得良好的砂礫填充。通常，在現(xiàn)有系統(tǒng)中， 在開采篩管觀和42之間僅存在不帶眼的管子和封隔器。這意味著當砂礫達到篩管觀填充結束(screen out)的點時，攜帶砂礫的泥漿流體不得不從篩管42返回到地表，因為篩管 42變成了具有最小流動阻力的路徑。這意味著砂礫和攜砂液在篩管42處分離，砂礫僅在重力作用下沿著開采篩管42下方的環(huán)空12下行。結果篩管42和28之間的砂礫16的填充密度不是最理想的那樣高。在本發(fā)明中，存在完井篩管，比如分別位于區(qū)域7，5和3中的篩管44，46和48。這些篩管的間距以及它們各自的長度可以改變，正如該開采區(qū)域B的密封孔2，4，6和8的數(shù)量可以改變一樣。篩管44，46和48應該短于開采篩管觀和42，因為其僅在砂礫填充期間有限地使用，不過這些篩管可以具有相同的尺寸或者更大。這樣做的目的是在篩管觀被砂礫16覆蓋之后，砂礫填充持續(xù)，存在足夠的返回部位使攜帶砂礫的流體在不同的部位處返回到地表，以便于當砂礫16在從篩管觀到篩管42的方向上填充環(huán)空12時繼續(xù)使用流體速度來攜帶砂礫16進入非開采區(qū)域B。這在圖3-8中用圖形示出。在圖3中，砂礫覆蓋了大約一半的篩管觀，攜帶了環(huán)空12中的砂礫的、由箭頭50表示的流體通過篩管觀并且通過封隔器14和穿過封隔器14上方的環(huán)空的轉換工具(未示出)回到地表。在圖4中， 篩管觀已經(jīng)填充結束，并且當砂礫16在篩管觀的高度上方堆積并進入非開采區(qū)域B時由箭頭52表示的返回泥漿進入篩管44。在圖5中，砂礫16已經(jīng)到達篩管44。在圖6中，篩管44已經(jīng)填充結束并且此時由箭頭表示的返回泥漿通過篩管46。在圖7中，篩管46已經(jīng)填充結束并且由箭頭56表示的返回泥漿穿過篩管48。在圖8中，篩管48已經(jīng)填充結束并且由箭頭58表示的返回泥漿穿過篩管42進入。繼續(xù)砂礫填充直到篩管42填充結束將會形成完全砂礫填充的環(huán)空12，其中在篩管42的頂部上方具有砂礫16。在砂礫填充完成后，如圖1中所示，移除轉換工具和所連接的任何沖洗管(未示出)，將圖2的開采管柱插入封隔器14。當該情況發(fā)生時，將密封組件60，62，64和66分別放置在區(qū)域2，4，6和8中，從而使得每個篩管44，46和48被跨越(straddle)從而沒有流體流可以通過其流動。其實質上將圖1中的在篩管觀和42之間的完井的部分轉變成不帶眼的管子。如果沒有堵塞件32，則其還通過其下端34提供進入管柱30的流動通道，從而可以產生從區(qū)域C進入到篩管觀中的流動。替代性地，可以使端口 40處于打開位置或者端口 40已經(jīng)在打開位置上以允許來自區(qū)域A的流動，同時利用堵塞件32關閉所述下端34以阻止從區(qū)域C進入篩管觀的流動。密封組件60，62，64和66可以具有一個或多個位于管柱30外部的密封件。密封件類型可以改變，只要在砂礫填充完成之后能完成篩管44，46和48與流體流的隔離的目標即可。篩管44，46和48可以具有任何形狀尺寸和數(shù)量的小的開口，以防止砂礫在砂礫填充期間穿過。將這些篩管間隔開以便于密封組件60，62，64和66可以安放在不帶眼的管子上以在區(qū)域2，4，6和8中密封。下端34處于篩管34內部的區(qū)域9中。如果使用堵塞件32， 則隨后可以以各種方式將其移除。如果需要，區(qū)域A和C可以一起開采。任何數(shù)量的開采區(qū)域都可以以這種方式完井，并且均可以通過操縱可以定位在任何開采區(qū)域中的滑動套筒 (比如在帶端口的接頭36中的38)以任何想要的順序來開采。優(yōu)選地是通過管柱30的底部上的開口來對最下面的區(qū)域進行開采。當將環(huán)空12緊固地填充時，由于返回篩管44，46和48在非開采區(qū)域中的存在，相鄰開采層之間的遷移流量可以低至每天幾桶，或者在相鄰層之間具有最佳的低壓力差以及長的相鄰層間距，可以想到在相鄰開采區(qū)域之間可以有效地達到無竄流狀態(tài)。顯然，間距越長、裸眼環(huán)空越小、砂礫填充越緊固，則開采層之間的竄流量就越小(如果不能消除的話)。雖然“開采”是通過篩管觀和42提及的，但是能夠想到的是術語“開采”包括在相反方向上的流動，比如在諸如利用蒸汽的壓裂模式或注入模式中。
上面的描述是對優(yōu)選實施方式和各種替代性方式的示例性說明，并不旨在體現(xiàn)本發(fā)明的最寬范圍，本發(fā)明的最寬范圍是由下面所附的權利要求確定的，它們從文字上等效地給出它們全部的范圍。
權利要求
1.一種地下完井的方法，包括與至少兩個間隔開的開采區(qū)域中的每一個開采區(qū)域相鄰地定位開采篩管，其中所述開采篩管與在所述開采篩管之間延伸的連接管道連接，所述連接管道延伸穿過非開采區(qū)域以限定跨越所述區(qū)域的環(huán)空；在靠近所述非開采區(qū)域的所述環(huán)空中沉積砂礫； 將開采管柱連接到所述開采篩管；僅使用沉積后的所述砂礫來控制穿過所述環(huán)空的、在所述開采區(qū)域之間的流動，同時所述開采區(qū)域中的一個通過其相關聯(lián)的開采篩管進行開采并流入所述開采管柱。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，包括在沉積所述砂礫時，在所述連接管道中提供至少一個能夠選擇性關閉的開口。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，包括通過穿過所述連接管道插入所述開采管柱來關閉所述開口。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，包括在所述開采管柱上提供間隔開的密封件，以跨越穿過所述連接管道的所述開口，并接觸所述連接管道中的內壁。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，包括在所述開采管柱的壁上提供至少與第一開采篩管對齊的至少一個開采端口，從而在所述第一開采篩管與地表之間形成流路。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，包括在所述開采管柱的下端提供開口，以在所述第二開采篩管與地表之間形成流路。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，包括堵塞在所述開采管柱的所述下端上的所述開口；穿過所述第一開采篩管進行開采，同時通過所述堵塞的步驟隔離所述第二開采篩管。
8.根據(jù)權利要求5所述的方法，包括在所述開采管柱的壁上的所述端口上提供至少一個選擇性地操作的封閉物。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，包括 使用滑動套筒來選擇性地封閉所述端口。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，包括在穿過所述第一開采篩管進行開采之后隔離所述第一開采篩管；在隔離所述第一開采篩管之后取消所述開采管柱的所述下端的堵塞；在取消所述開采管柱的所述下端的堵塞的步驟之后穿過所述第二開采篩管進行開采。
11.根據(jù)權利要求4所述的方法，包括使用至少一個篩管作為所述連接管道上的所述開口。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，包括在一對所述間隔開的密封件之間提供至少一個可選擇性關閉的端口，以形成從所述連接管道上的所述篩管到地表的流路。
13.根據(jù)權利要求6所述的方法，包括關閉所述開采管柱的壁上的所述開采端口，同時保持所述下端打開； 首先穿過所述第二開采篩管進行開采，同時隔離所述第一開采篩管。
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，包括在穿過所述第二開采篩管進行開采之后，堵住所述開采管柱的所述下端，此后打開所述開采管柱的壁上的所述開采端口，以隨后從所述第一開采篩管進行開采。
15.根據(jù)權利要求1所述的方法，包括 在所述連接管道外部不使用封隔器。
16.根據(jù)權利要求4所述的方法，包括在所述開采管柱上提供多個密封件，以布置在所述連接管道上的所述開口的兩側上， 從而用作彼此的備份，并迫使從一個開采區(qū)域到另一個開采區(qū)域的任何流動首先穿過進行了砂礫填充的所述環(huán)空。
全文摘要
由非開采區(qū)域隔開的多個開采區(qū)域通過砂礫填充在一起。非開采區(qū)域具有接納返回泥漿的部位，從而在非開采區(qū)域中獲得一致的填充。開采管柱具有外部密封件和/或內部堵塞件，從而無論對準哪個開采區(qū)域開采，非開采區(qū)域中的篩管都被選擇性地隔離，使得不打算進行開采的開采區(qū)域僅具有穿過砂礫填充區(qū)域到達實際正在開采區(qū)域的路徑。因為環(huán)空可以是長的并且充滿砂礫，所以在不使用位于成對的間隔開的開采區(qū)域之間的封隔器的情況下，該路徑將使得進入來自目標區(qū)域的流動的、來自非目標區(qū)域的流動最小化。
文檔編號E21B43/26GK102449262SQ201080024050
公開日2012年5月9日 申請日期2010年5月24日 優(yōu)先權日2009年6月1日
發(fā)明者R·D·莫頓 申請人:貝克休斯公司