井眼噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于將噴射流體從水平井眼輸送并分布至地下地層的裝置。所述裝置包括具有同軸外部套筒和內(nèi)部滑動(dòng)套筒的一或多個(gè)蒸汽泵。一或多組噴嘴配置于外部套筒上。本發(fā)明提供一種用于使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的器件，并至少部分地蓋住所述外部套筒上的一或多組噴嘴。本發(fā)明還提供一種用于將噴射流體從一個(gè)水平井眼輸送至一個(gè)地下地層的方法。首先，將一或多個(gè)蒸汽泵插入至所述水平井眼中，所述蒸汽泵具有一個(gè)外部套筒和一個(gè)內(nèi)部滑動(dòng)套筒，一或多組噴嘴配置于外部套筒上。其次，使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒上運(yùn)轉(zhuǎn)以至少部分地蓋住所述外部套筒上的一或多組噴嘴。最后，通過所述蒸汽泵噴嘴將噴射流體噴射到地層中。本發(fā)明還提供一種方法，其包括向所述井眼的一個(gè)末端位置插入一第一和第二對(duì)流量控制懸吊管和拋光座圈，將拋光座圈連接至一個(gè)中間套管并將其粘合到一位置上。將第一對(duì)流量控制懸吊管和拋光座圈連接至一個(gè)噴射/生產(chǎn)襯管，然后將一或多個(gè)蒸汽泵連接至所述第二對(duì)流量控制懸吊管和拋光座圈。
【專利說明】井眼噴射系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從井下井眼處進(jìn)行碳?xì)浠衔镌簧a(chǎn)的噴射裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雖然重油和浙青儲(chǔ)層在世界范圍內(nèi)非常普遍，但從地下地層提取重油與浙青通常具有難度，并且在效率和成本效益方面具有許多挑戰(zhàn)。一種眾所周知的方法是將蒸汽或流體噴射到水平井眼中以增強(qiáng)對(duì)疏松易散的儲(chǔ)層和地下地層的油、重油，或疏松浙青儲(chǔ)層的開采。通常是將蒸汽噴射到重油和浙青地層中降低原位重油和浙青的高粘度來增加油流出地層的流動(dòng)性。盡管蒸汽輔助重力泄油(SAGD)，蒸汽吞吐(CSS)和蒸汽驅(qū)都是常用的提高采油技術(shù)的開采方法。然而，即使以包括均勻流出分布方式、專門置放式噴射分布方式以及偏斜分布方式的較佳方式，將蒸汽噴射到水平井眼中也并不能總是均勻地分布蒸汽?，F(xiàn)在的技術(shù)是通過縫口較低的割縫襯管噴射蒸汽以及通過內(nèi)部單或雙油管管柱輸送蒸汽，其中割縫襯管的I %為縫口。這些方法通常會(huì)使用防砂篩管或襯管來增加蒸汽流的徑向阻力，并促進(jìn)蒸汽沿水平井軸向分布來使蒸汽均勻分布于整個(gè)地層中。然而，該技術(shù)的使用存在一個(gè)問題:噴射/生產(chǎn)襯管的縫口往往太大，不能為蒸汽流提供足夠的徑向阻力，從而導(dǎo)致了地層中的蒸汽分布不均勻。
[0003]噴射/生產(chǎn)襯管縫口的設(shè)計(jì)通常旨在提供一種用于控制和防止砂礫直接或間接堵塞位于噴射/生產(chǎn)襯管上方的儲(chǔ)層孔隙的手段，縫口還可在原位采油生產(chǎn)階段防止砂礫滲入和堵塞噴射/生產(chǎn)襯管表面。用于防砂的縫口面積介于1.5 %至5%之間，通常為3%，該面積遠(yuǎn)大于蒸汽均勻分布所需的縫口面積，所需的縫口面積介于從0.001%至1%之間，通常小于0.05。
[0004]單油管輸送式蒸汽噴射系統(tǒng)通常設(shè)置于無限靠近井眼末端的位置，具有一個(gè)蒸汽分布不均的蒸汽室，該蒸氣室在最靠近井眼末端的位置腔體較大，在頂端分布的蒸汽極少。
[0005]雙油管輸送式蒸汽噴射系統(tǒng)提供了一條靠近末端輸送蒸汽的油管和另一條靠近水平井頂端輸送蒸汽的油管。雖然解決了單油管系統(tǒng)中那樣僅在末端有一個(gè)大蒸氣室的問題。但雙油管輸送式系統(tǒng)形成了兩個(gè)大蒸汽室，一個(gè)無限靠近水平井末端，另一個(gè)無限靠近水平井頂端。
[0006]因此，需要有一種沿井眼整個(gè)長(zhǎng)度提供均勻分布式蒸汽或其它噴射流體，并且能實(shí)現(xiàn)蒸汽按需分布的裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種用于將噴射流體從水平井眼輸送并分布至地下地層的裝置。所述裝置包括一或多個(gè)可拆卸式定位于水平井眼內(nèi)部的蒸汽泵。所述蒸汽泵包括同軸的一個(gè)外部套筒和一個(gè)內(nèi)部滑動(dòng)套筒。一或多組噴嘴配置于蒸汽泵外部套筒上，噴射流體通過所述噴嘴傳送入所述地下地層。本發(fā)明提供一種用于使內(nèi)部滑動(dòng)套筒在外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的器件。內(nèi)部滑動(dòng)套筒在外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)能夠至少部分地蓋住外部套筒上的一或多組噴嘴，從而控制噴射流體流入地下地層。
[0008]本發(fā)明提供一種用于將噴射流體從水平井眼輸送并分布至地下地層的方法。所述方法包括將一或多個(gè)蒸汽泵插入所述水平井眼中，所述蒸汽泵包括同軸的一個(gè)外部套筒和一個(gè)內(nèi)部滑動(dòng)套筒。將一或多組噴嘴配置于所述外部套筒上。其次，使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)來至少部分地蓋住所述外部套筒上的一或多組噴嘴，從而控制噴射流體流入所述地下地層中。最后，經(jīng)所述水平井眼向蒸汽泵提供噴射流體以使噴射流體穿經(jīng)所述噴嘴噴射入所述地下地層。
[0009]最后，本發(fā)明提供一種用于將噴射流體從一個(gè)井眼輸送并分布至一個(gè)地下地層中或用于將所述地下地層中生產(chǎn)流體輸送至所述井眼的方法。所述方法包括向所述井眼的一個(gè)末端位置插入一第一和第二對(duì)流量控制懸吊管和拋光座圈，其中將所述拋光座圈連接至一個(gè)中間套管并將其粘合到一個(gè)位置上。將所述第一對(duì)流量控制懸吊管和拋光座圈連接至一個(gè)噴射/生產(chǎn)襯管。然后將一或多個(gè)蒸汽泵連接至所述第二對(duì)流量控制懸吊管和拋光座圈，所述蒸汽泵包括同軸的一個(gè)外部套筒和一個(gè)內(nèi)部滑動(dòng)套筒，一或多個(gè)噴嘴配置于所述外部套筒上。使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)來至少部分地蓋住所述外部套筒上的一或多組噴嘴；從而控制流體流入或流出所述地下地層。最后，通過所述蒸汽泵使噴射或生產(chǎn)流體穿經(jīng)所述噴嘴流入或流出所述地下地層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中:
[0011]圖1為本發(fā)明蒸汽泵(pup)裝置實(shí)例的剖面圖；
[0012]圖2為使用本發(fā)明安裝工具安裝的本發(fā)明蒸汽泵裝置實(shí)例的剖面圖；
[0013]圖3為本發(fā)明安裝工具實(shí)例的透視圖；
[0014]圖4為顯示縫口位置傾斜噴嘴實(shí)例的本發(fā)明蒸汽泵裝置實(shí)例的剖面圖；
[0015]圖5為顯示關(guān)閉位置傾斜噴嘴實(shí)例的本發(fā)明蒸汽泵裝置實(shí)例的剖面圖；
[0016]圖6為說明本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
[0017]圖7為本發(fā)明使用流量控制密封件和拋光座圈接頭的第一實(shí)施例的示意圖；及
[0018]圖8為本發(fā)明使用流量控制密封件和拋光座圈接頭的第二實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明涉及可拆卸式插入水平井眼中的一或多個(gè)蒸汽泵，用于控制蒸汽或其他噴射流體噴射入井眼以及用于在地下地層向井眼中生產(chǎn)流體，盡管在本文中提及優(yōu)選為水平井眼，但本發(fā)明同樣適用于垂直井眼和傾斜井眼，且應(yīng)理解，本發(fā)明也包含它們的應(yīng)用情形。盡管本發(fā)明中的裝置是指蒸汽泵，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明可用于蒸汽及任何其他已知噴射流體的噴射，并且也可用于在地下地層中生產(chǎn)輸送至井眼中的流體。
[0020]更具體地，所述裝置用于管理流入井眼中的蒸汽或其他噴射流體以及從井眼中流出的生產(chǎn)流體。蒸汽泵設(shè)計(jì)成可設(shè)置并且可從表面進(jìn)行操作，無需從井中將其移除。優(yōu)選地蒸汽泵包含兩個(gè)或更多流體流動(dòng)設(shè)置。一個(gè)設(shè)置隔斷流動(dòng)區(qū)域并終止流體流入或流出井眼。而另一個(gè)設(shè)置則提供最大范圍流入或流出井眼的流率范圍。更優(yōu)選地，可單獨(dú)操作或設(shè)置各蒸汽泵，由此，操作員可以將全部蒸汽泵設(shè)置相同流率，或有選擇性地關(guān)掉特定蒸汽泵的流量流動(dòng)，從而隔離井眼的特定部分。
[0021]盡管蒸汽是最常提及的術(shù)語(yǔ)，但應(yīng)理解，所述裝置和方法提供一種向地下地層噴射任何適合的噴射流體的手段。本領(lǐng)域已知的此類噴射流體很多，包括蒸汽、水、烴類溶劑、柴油、溶劑。因此，應(yīng)理解，全部此類已知流體均適用于本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明通過結(jié)合適當(dāng)?shù)胤郎翱刂?，沿井眼提供均勻的蒸汽分布，有助于促進(jìn)蒸汽輸送并分布于目標(biāo)地層中。本發(fā)明的回收系統(tǒng)可結(jié)合SAGD、蒸汽驅(qū)、CSS或其他蒸汽開采工序和/或結(jié)合如溶劑等其他流體噴射?；诒景l(fā)明的目的，溶劑應(yīng)包括有助于降低原位油粘度、提高蒸汽輸送量或增加儲(chǔ)層有益資產(chǎn)開采的任何化學(xué)品和生化物質(zhì)。本發(fā)明還提供一種通過使軸向井眼阻力與噴射的徑向地層阻力相關(guān)聯(lián)，標(biāo)準(zhǔn)化均勻地輸送蒸汽至地層的手段。
[0023]在本系統(tǒng)中，確定整個(gè)井眼長(zhǎng)度范圍內(nèi)流體噴射所需的縫口面積時(shí)，須考慮到流體性質(zhì)。通過將流體性質(zhì)與井眼規(guī)格及地層特點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，使與噴射縫口面積相對(duì)應(yīng)的噴嘴大小及縫口噴嘴的數(shù)目具體化從而使蒸汽沿水平井眼均勻分布。更優(yōu)選地，本系統(tǒng)還可設(shè)計(jì)為適用于噴射和生產(chǎn)過程中的不同流體的特性，從而使得本系統(tǒng)的應(yīng)用范圍更廣。
[0024]參見圖1，蒸汽泵2包含外部套筒2和內(nèi)部滑動(dòng)套筒6。外部套筒4和內(nèi)部滑動(dòng)套筒6較佳地由硬化材料，如高速鋼(HSS)以及井下工具和定向鉆井工具中普遍使用的其他硬化鋼制成。
[0025]蒸汽泵可設(shè)計(jì)成各種大小的尺寸，從工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)油管大小到常見標(biāo)準(zhǔn)套管大小。更具體地，蒸汽泵直徑范圍為I英寸至113/4英寸。蒸汽泵的長(zhǎng)度也因應(yīng)用情形的不同而不同，其最小長(zhǎng)度為Im,最大長(zhǎng)度為13.5m。
[0026]外部套筒4由上部陰螺紋接頭和下部陽(yáng)螺紋接頭(未圖示)組成，與蒸汽泵2 —起運(yùn)作所需的套管緊密配合。外部套筒4包含排成至少兩排的一或多個(gè)噴嘴孔8。外部套筒4的內(nèi)徑優(yōu)選地包含至少一個(gè)擋圈10，其限制內(nèi)部滑動(dòng)套筒6的運(yùn)轉(zhuǎn)并防止內(nèi)部滑動(dòng)套筒6完全滑出外部套筒4。外部套筒4還包括一或多個(gè)鎖環(huán)12，其用于將內(nèi)部滑動(dòng)套筒6設(shè)置在數(shù)個(gè)所需位置中的一個(gè)。
[0027]內(nèi)部滑動(dòng)套筒6采用心軸形狀，其滑動(dòng)式嵌入外部套筒4的內(nèi)徑中。內(nèi)部滑動(dòng)套筒6包含一組歐形(O)環(huán)14，用以使內(nèi)部滑動(dòng)套筒6的外徑與外部套筒4的內(nèi)徑之間的碎屑流動(dòng)最小以及阻止其流動(dòng)。
[0028]內(nèi)部滑動(dòng)套筒6的外徑包含兩個(gè)或多個(gè)用機(jī)器加工的槽16，其與鎖環(huán)12緊密配合以在數(shù)個(gè)不同位置安置內(nèi)部滑動(dòng)套筒，其位置數(shù)目與噴嘴縫口 8設(shè)置數(shù)目相對(duì)應(yīng)。內(nèi)部滑動(dòng)套筒6的內(nèi)徑還包括有一或多個(gè)銷釘18。
[0029]圖2所示為蒸汽泵2中設(shè)置工具20的優(yōu)選配置，圖3為其更詳細(xì)的示意圖。參見這些附圖，設(shè)置工具20包括對(duì)應(yīng)工作管柱接頭的上部陰螺紋接頭(未圖示)以及下部通孔22。
[0030]設(shè)置工具20的外徑包含一或多個(gè)槽或滑軌24，所述槽或滑軌24延伸遍及整個(gè)設(shè)置工具20長(zhǎng)度并與內(nèi)部滑動(dòng)套筒6上的銷釘18相對(duì)應(yīng)。僅當(dāng)滑軌24與銷釘18對(duì)齊時(shí)，設(shè)置工具20的外徑才會(huì)滑動(dòng)式收納入內(nèi)部滑動(dòng)套筒6中。當(dāng)滑軌24未能與銷釘18對(duì)齊時(shí)，設(shè)置工具20的通孔22緊靠銷釘18且推動(dòng)銷釘18。
[0031]可選擇地，蒸汽泵2的外部套筒4內(nèi)的內(nèi)部滑動(dòng)套筒6的運(yùn)轉(zhuǎn)可以由表面遠(yuǎn)程液壓驅(qū)動(dòng)控制，在這種情況下，不需要設(shè)置工具20。
[0032]如圖1或圖2所示，噴嘴8定向垂直于蒸汽泵2軸的方位，或可選擇地，如圖4和圖5所示，可調(diào)整角度。對(duì)于噴嘴，本發(fā)明適用于并且可包括任何角度。
[0033]參見圖4及圖5，優(yōu)選地，噴嘴組可與蒸汽泵2的軸成60°角設(shè)置。更優(yōu)選地，噴嘴組中各噴嘴的方位是可選擇地或噴嘴組中各噴嘴的方位可隨機(jī)變化，從而有助于促進(jìn)輸送至地層中的蒸汽均勻分布。
[0034]成角度的方位還會(huì)降低蒸汽流動(dòng)期間因經(jīng)常進(jìn)行90°轉(zhuǎn)圈而造成的摩擦損耗。優(yōu)選地成角度的方位還會(huì)降低噴嘴8周圍因蒸汽或其他噴射流體的高粘度而造成的磨損。如圖所示，噴嘴8可經(jīng)機(jī)器加工到外部套筒4上。視情況，噴嘴8也可以是安裝至所述外部套筒4的獨(dú)立元件的部分。在優(yōu)選實(shí)施例中，用于井眼末端的蒸汽泵2的噴嘴8優(yōu)選根據(jù)蒸汽的特性進(jìn)行特定設(shè)計(jì)以便沿水平井眼提供最佳的徑向流阻力。
[0035]噴嘴8的配置及打開或關(guān)閉噴嘴8的優(yōu)先手段使得蒸汽可以沿水平井眼均勻分布。更優(yōu)選地，噴嘴幾何形狀可以不同且可包括圓形、錐形、圓錐形、橢圓形、正方形、矩形或槽形。在蒸汽噴射階段，不同幾何形狀的噴嘴提供了一種在高壓和高溫下調(diào)整噴嘴潛在熱負(fù)荷和塑性變形的靈活而富有彈性的手段，還可隨機(jī)選擇幾何形狀以控制流量阻力、壓力和流率。
[0036]參見圖4和圖5，噴射流體在從蒸汽泵2的噴嘴8流出時(shí)會(huì)流經(jīng)標(biāo)有刻度的斜坡
28。硬化爆破板30安置于噴嘴8上方，用于防止蒸汽泵2所在的噴射/生產(chǎn)襯管(未圖示)免遭磨損。
[0037]噴嘴幾何形狀及蒸汽泵大小可設(shè)計(jì)為用于數(shù)個(gè)不同的蒸汽噴射壓或速率。例如，可在低于、等于或高于儲(chǔ)層裂壓的情形下噴射蒸汽。也可在亞聲速/亞臨界或聲速/臨界流態(tài)下噴射蒸汽。
[0038]優(yōu)選地，蒸汽泵2是一個(gè)可回收系統(tǒng)，其可位于與地層相連接的較大噴射/生產(chǎn)襯管內(nèi)且可隨機(jī)附著安裝、穿過或以其他方式連接至與地層相連接的較大噴射/生產(chǎn)襯管。蒸汽泵2還可以是密閉式或開放式系統(tǒng)。更優(yōu)選地，蒸汽泵組可由無孔套管長(zhǎng)度連接在一起形成蒸汽泵管柱，從而使得沿整個(gè)井眼進(jìn)行的噴射和生產(chǎn)作業(yè)多樣化，并且還可優(yōu)選對(duì)井眼的特定長(zhǎng)度進(jìn)行隔離。以此方式，可在注水操作中使用本系統(tǒng)，同時(shí)在脫水應(yīng)用中產(chǎn)生蒸汽隔離區(qū)。
[0039]在單井設(shè)計(jì)的情形中，蒸汽泵2的配件可在噴射階段后一直放置于噴射/生產(chǎn)襯管內(nèi)部且用于在生產(chǎn)階段生產(chǎn)原位流體。在此情形下，處于反方向中的生產(chǎn)流體會(huì)通過噴嘴8流回到蒸汽泵2中。在生產(chǎn)過程中，爆破板30用于在生產(chǎn)流體進(jìn)入蒸汽泵2時(shí)減小其阻力。
[0040]本發(fā)明所使用的防砂篩管或襯管可以是本領(lǐng)域已知的任何類型的防砂篩管，且其包括但不限于自由繞線、割縫襯管和麥斯瑞特(meshrite?)篩管或其他防砂篩管。
[0041]噴射/生產(chǎn)襯管優(yōu)選地接觸整個(gè)儲(chǔ)層，而非僅僅是其中的部分儲(chǔ)層，因此水平井眼中不存在管道的展開長(zhǎng)度，從而有利于減小流體生產(chǎn)時(shí)沿水平井眼產(chǎn)生的較小壓力、徑向流入效果較好、與整個(gè)儲(chǔ)層接觸較佳、防砂性較高，及蒸汽分布較佳。
[0042]優(yōu)選地，本發(fā)明還提供一種通過連接一或多個(gè)封隔器而在噴射/生產(chǎn)襯管內(nèi)安置并且優(yōu)選地集中蒸汽泵2的方法，所述一或多個(gè)封隔器的尺寸大于蒸汽泵2的外徑，并且足夠小以緊密地?cái)M合(snuggly)于與地下地層相連接的噴射/生產(chǎn)襯管的內(nèi)徑中。
[0043]按照需要，封隔器可設(shè)計(jì)為具有用于銑削和回收的空間，以及具有某種壓力控制和蒸汽分布控制。優(yōu)選地，封隔器可設(shè)置于末端位置以及噴射/生產(chǎn)襯管內(nèi)部沿水平井眼長(zhǎng)度三分之一和三分之二處位置或沿井眼有選擇性地選出的其他位置，從而通過封閉地下地層與噴射/生產(chǎn)襯管、蒸汽泵之間的環(huán)形空隙來維持對(duì)噴射流體的壓力控制和對(duì)流體分布的控制?？蛇x地，如果不使用封隔器，本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)為通過原位油的高粘性也可以提供必需的流體壓力控制和對(duì)流體分布的控制。
[0044]在操作中，優(yōu)選地設(shè)置工具20通常使用此類應(yīng)用中常用的27/8”工作管柱運(yùn)行在井中。設(shè)置工具20運(yùn)行至蒸汽泵2正上方的一個(gè)位置處會(huì)停止移動(dòng)，即對(duì)應(yīng)于設(shè)置工具20的通孔22緊靠銷釘18時(shí)。
[0045]在極少的情形下，當(dāng)設(shè)置工具20的滑軌24剛巧與內(nèi)部滑動(dòng)套筒6上的銷釘18對(duì)齊時(shí)，設(shè)置工具20可能并沒有緊靠?jī)?nèi)部滑動(dòng)套筒6，而是繞過蒸汽泵2，在這種情形下，可將管柱提升到蒸汽泵2上方的位置，并使其與銷釘18 —起運(yùn)轉(zhuǎn)以使其與滑軌24錯(cuò)開距離(offset)，然后再使其高度下降。
[0046]為將蒸汽泵2安置到所需的噴嘴設(shè)置處,需向設(shè)置工具20施加力或重量。一旦重量超出鎖環(huán)12的阻力，內(nèi)部滑動(dòng)套筒6就會(huì)下滑，直至鎖環(huán)12到達(dá)下一鎖環(huán)槽16為止，或直至內(nèi)部滑動(dòng)套筒6緊靠下方擋圈10為止。
[0047]可選地，也可向上拉升設(shè)置工具20以將蒸汽泵2設(shè)置到所需的噴嘴設(shè)置處。在此情形下，設(shè)置工具20首先必須通過內(nèi)部滑動(dòng)套筒6返回。轉(zhuǎn)動(dòng)工作管柱直至滑軌24與銷釘18排成一行為止，然后通過內(nèi)部滑動(dòng)套筒6下移設(shè)置工具20。
[0048]再次轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置工具20以使其與滑軌24并列錯(cuò)開，提升工作管柱直至感覺到阻力為止，這表示設(shè)置工具20緊靠銷釘18。然后提升工作管柱直至克服來自鎖環(huán)12的阻力并且鎖環(huán)12收納新鎖環(huán)槽16為止，或直至內(nèi)部滑動(dòng)套筒6緊靠上方擋圈10為止。
[0049]在可選的實(shí)施例中，本發(fā)明還可在沒有噴射/生產(chǎn)襯管的情形下操作，如SAGD操作情形。在此情形下，無需使用封隔器也不需要使用雙流量控制懸吊管，僅使用單流量控制懸吊管即可。在SAGD應(yīng)用中，通常有一個(gè)“預(yù)熱”階段或“循環(huán)”階段，所述階段需要加熱位于噴油井與生產(chǎn)井之間的浙青或重油儲(chǔ)層以便于提高流動(dòng)性、擴(kuò)展蒸氣室腔體、生產(chǎn)和流體控制。
[0050]本預(yù)熱階段通常需要的蒸汽噴射量和壓力大大低于充分運(yùn)作的一對(duì)SAGD井的完全噴射-生產(chǎn)階段的噴射量和壓力。在這些情形下，第一蒸汽泵系統(tǒng)可優(yōu)選地設(shè)計(jì)為用于在預(yù)熱階段提供均勻而優(yōu)化的蒸汽分布，然后可視情況使第一蒸汽泵系統(tǒng)恢復(fù)原位，插入第二蒸汽泵系統(tǒng)以提供用于完全噴射階段的高壓蒸汽，或者可視情況使第一蒸汽泵系統(tǒng)保持原位并通過調(diào)整內(nèi)部滑動(dòng)套筒6以在不移除初始蒸汽泵系統(tǒng)的前提下通過噴嘴8實(shí)現(xiàn)完全噴射。
[0051]優(yōu)選地，蒸汽泵2流量設(shè)置經(jīng)機(jī)器加工提供縫口，全部流量設(shè)置作為最高位設(shè)置，簡(jiǎn)稱位置“A”、流量切斷設(shè)置作為中等位設(shè)置，簡(jiǎn)稱位置“B”，及部分流量設(shè)置作為最低位設(shè)置，簡(jiǎn)稱位置“C”。根據(jù)流體屬性(包括壓力、質(zhì)量、溫度及損耗)預(yù)先確定高位與低位設(shè)置(位置“A”與“C”)中的縫口面積。可移除包括封隔器在內(nèi)的整個(gè)蒸汽泵管柱并在需要時(shí)重新進(jìn)行設(shè)定。[0052]通過沿水平井眼產(chǎn)生均勻分布的蒸汽，整個(gè)儲(chǔ)層可優(yōu)先與蒸汽接觸，從而提供更大產(chǎn)油量、降低蒸汽-油的比率，并能更高效地將能量傳送到地層中。
[0053]在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明可設(shè)計(jì)用于在高于或低于裂壓的噴射壓下進(jìn)行流體噴射，或本發(fā)明也可適用于亞臨界或臨界流態(tài)。
[0054]在可選實(shí)施例中，可不將蒸汽泵2安裝到井眼的噴射/生產(chǎn)襯管中去。在這種情形下，優(yōu)選地使用成對(duì)的流量控制懸吊管對(duì)和拋光座圈(PBR)。將成對(duì)的流量控制懸吊管和拋光座圈安裝在一起，并在中間套管的位置上下放置。拋光座圈連接至中間套管并將其粘合到某一位置上。
[0055]然后將本系統(tǒng)安裝在水平井眼的末端位置以使漏油率最小化并控制由在末端位置越過流量控制懸吊管產(chǎn)生旁路的高壓蒸汽所導(dǎo)致的噴射蒸汽的壓力損耗。由于位于距離井眼最遠(yuǎn)位置的第一流量控制懸吊管和拋光座圈連接至噴射/生產(chǎn)襯管，由此提供防止漏油的密封件以維持末端位置的壓力。第二流量控制懸吊管和拋光座圈連接至蒸汽泵，并位于第一流量控制懸吊管和拋光座圈上方，而不需要連接至第一流量控制懸吊管和拋光座圈，也可以提供相同的壓力和漏油密封件。
[0056]在另一優(yōu)選實(shí)施例中，還可在不使用用于集中蒸汽泵或蒸汽泵管柱的封隔器的情形下操作本發(fā)明。如圖7和圖8所示，本實(shí)施例使用一或多對(duì)拋光座圈(PBR)接頭26和流量控制(FC)密封件28，而非封隔器來隔離蒸汽泵。
[0057]例如，在井下運(yùn)行的一或多對(duì)PBR接頭26，在這些PBR接頭26之間，運(yùn)行有一或多個(gè)割縫襯管30。所用割縫襯管30的使用數(shù)目取決于以下因素:地層特性、井眼長(zhǎng)度及成本考慮。在某些情形下，割縫襯管30可在管柱中各PBR接頭26之間運(yùn)行，以使得各隔離區(qū)的面積相等。在其他情形下，可能只需要2至3個(gè)割縫襯管30。盡管本文中使用割縫襯管這一術(shù)語(yǔ)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，在不脫離本發(fā)明范圍的條件下，為實(shí)現(xiàn)上述目的可以使用任何防砂篩管。
[0058]可通過一或多個(gè)無孔套管將蒸汽襯管與一或多個(gè)蒸汽泵2連接在一起，所有的蒸汽襯管均定位于FC密封件28之間。通過設(shè)置固定于割縫襯管管柱中PBR接頭26之間的距離以使其與蒸汽襯管管柱上FC密封件28之間的距離相匹配。通過可記憶的密封件使FC密封件28與PBR接頭26相契合，它們之間允許的配合誤差范圍為0.001"至0.002"，在此范圍內(nèi)，不會(huì)造成明顯的蒸汽損耗。更優(yōu)選地，從井眼表面至其底部，將內(nèi)徑不斷變小的PBR接頭26與FC密封件28安裝在割縫襯管管柱中，從而使井下作業(yè)時(shí)全部PBR接頭26與FC密封件28均能留有間隙。當(dāng)達(dá)到井眼底部時(shí)，各FC密封件28均會(huì)與其相應(yīng)的PBR接頭26相接觸，且密封屬于完全密封。以此方式，蒸汽壓力可實(shí)現(xiàn)均勻化，并在井眼長(zhǎng)度范圍內(nèi)維持，且發(fā)生蒸汽旁路的可能性極小。
[0059]在不使用封隔器的情形下，可以避免密封時(shí)，封隔器因蒸汽對(duì)其產(chǎn)生太多壓力或造成磨損繼而對(duì)失效封隔器進(jìn)行銑削和回收。此外，在地層隔離區(qū)使用PBR接頭不會(huì)對(duì)井眼直徑造成不合需要的限制，正如出于相同目的使用封隔器與管路的組合一樣。井眼直徑受限會(huì)產(chǎn)生摩擦損耗、妨礙蒸汽分布、增加管路需求并限制井下所用工具的類型。優(yōu)選的PBR/FC密封系統(tǒng)的運(yùn)作方式應(yīng)與封隔器配置相類似，那樣，如果井眼有一處需要隔離的區(qū)域，那么可直接簡(jiǎn)單地關(guān)掉兩個(gè)FC密封件之間的蒸汽泵以使密封區(qū)域不會(huì)產(chǎn)生流體并使其與井眼其他區(qū)域相阻隔。[0060]示例
[0061]以下實(shí)例僅用于進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施例，而非限制本發(fā)明所限定的范圍。
[0062]示例1:
[0063]一個(gè)井在600m的深度有一中間套管，稱之為增斜井段，且井的總深度為1500m。產(chǎn)油層或生產(chǎn)區(qū)的水平段長(zhǎng)度為900m。三個(gè)不同的蒸汽泵組連同三個(gè)封隔器一同用于蒸汽處理。第一封隔器設(shè)置在深1200m的位置，在1200m至1500m深度范圍內(nèi)，隔離第一蒸汽泵中噴嘴數(shù)量的3/4。第二封隔器設(shè)置在深900m的位置，從900m深度至第一封隔器所在的1200m深度范圍內(nèi)隔離第二蒸汽泵中噴嘴數(shù)量的1/2。第三封隔器設(shè)置在600m深度的位置上，位于中間套管底部，在600m深度與第二封隔器所在的900m深度范圍內(nèi)，隔離第三蒸汽泵中噴嘴數(shù)量的1/4。
[0064]預(yù)定數(shù)量的套管與蒸汽泵一同運(yùn)行以達(dá)到封隔器之間所需的長(zhǎng)度。通過使用封隔器之間蒸汽泵上不同噴嘴的設(shè)定裝置，操作員能夠?qū)⒄羝蚱渌麌娚淞黧w均勻傳送到地層中。
[0065]在需要的生產(chǎn)周期中，可通過相同噴嘴或可將蒸汽泵的生產(chǎn)縫口區(qū)域設(shè)置為更大進(jìn)行完井。如果其中一個(gè)隔離區(qū)正在產(chǎn)生不合需要的產(chǎn)品，如水或砂，可將相關(guān)蒸汽泵的流量設(shè)置在較低水平或可完全關(guān)掉相關(guān)蒸汽泵。
[0066]在上面描述的內(nèi)容中已結(jié)合特定實(shí)施例描述本發(fā)明；但是，顯然在不脫離本發(fā)明更為廣泛的精神和范圍的前提下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變更。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將噴射流體從一個(gè)井眼輸送并分布至一個(gè)地下地層中或用于將所述地下地層中生產(chǎn)流體并將其輸送至所述井眼的裝置，所述裝置包括: a.一或多個(gè)位于所述井眼內(nèi)部的可拆卸式的蒸汽泵，所述每一個(gè)蒸汽泵包括同軸的一個(gè)外部套筒和一個(gè)內(nèi)部滑動(dòng)套筒； b.一或多組設(shè)置于所述蒸汽泵的所述外部套筒上的噴嘴，通過所述噴嘴噴射流體或生產(chǎn)流體通過所述噴嘴傳送入或傳送出所述地下地層；及 c.用于驅(qū)動(dòng)所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的器件； 其中位于所述外部套筒內(nèi)的所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒運(yùn)轉(zhuǎn)以至少部分地蓋住所述外部套筒上的一或多組噴嘴，從而控制流體流入或流出所述地下地層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一或多個(gè)蒸汽泵通過無孔套管連接在一起形成一個(gè)蒸汽泵柱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一或多個(gè)蒸汽泵可拆卸式地連接至與所述地下地層相連接的一個(gè)噴射/生產(chǎn)襯管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述噴射/生產(chǎn)襯管選由自由繞線、割縫襯管和/或麥斯瑞特(meshrite)篩管組成的群組中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述噴射/生產(chǎn)襯管接觸所述整個(gè)地下地層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所 述的裝置，還包括用于在所述噴射/生產(chǎn)襯管內(nèi)定位并集中所述蒸汽泵的一或多個(gè)封隔器，所述一或多個(gè)封隔器的尺寸大于所述蒸汽泵的外徑，并足夠小以牢固地?cái)M合于所述噴射/生產(chǎn)襯管的內(nèi)徑中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述一或多個(gè)封隔器設(shè)置于所述噴射/生產(chǎn)襯管內(nèi)部的一末端位置，及沿所述井眼長(zhǎng)度三分之一和三分之二處，從而封閉所述地下地層與所述噴射/生產(chǎn)襯管、所述一或多個(gè)蒸汽泵之間的環(huán)形空隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括位于所述外部套筒的一個(gè)內(nèi)表面中的至少一個(gè)擋圈，所述擋圈用于限制所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)并防止所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒穿過所述外部套筒而丟失。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述外部套筒的一個(gè)內(nèi)表面還包括一或多個(gè)鎖環(huán)，所述鎖環(huán)與定位于所述內(nèi)部滑動(dòng)環(huán)的一個(gè)外表面的相應(yīng)鎖環(huán)槽匹配嚙合，以定位所述外部套筒內(nèi)的所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒的一個(gè)外表面還包括一組歐形(O)環(huán)，用以使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒的外徑與所述內(nèi)部套筒的內(nèi)徑之間的碎屑流動(dòng)最小化并終止其流動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述用于使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的器件包括一個(gè)安裝工具，插入所述安裝工具，并與所述裝置的內(nèi)部滑動(dòng)套筒中相連接，從而在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述安裝工具的外徑包括延伸遍及所述安裝工具長(zhǎng)度的一或多個(gè)槽，所述槽與定位于所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒上的一或多個(gè)銷釘匹配對(duì)齊，從而使得在所述一或多個(gè)槽與所述一或多個(gè)銷釘對(duì)齊時(shí)，所述安裝工具在所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒中運(yùn)轉(zhuǎn)，且在所述一或多個(gè)槽未能與所述一或多個(gè)銷釘對(duì)齊時(shí)使所述安裝工具緊靠所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述用于使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的器件包括遠(yuǎn)程液壓驅(qū)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述一或多組噴嘴設(shè)置于與所述外部套筒的軸相對(duì)成1°至90°角的一個(gè)方位。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述一或多組噴嘴設(shè)置于與外部套筒的軸成60。角。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述噴嘴組中各噴嘴的所述方位是變化的。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述一或多組噴嘴用機(jī)器加工至所述外部套筒中。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述一或多組噴嘴形成一個(gè)安裝至所述外部套筒的獨(dú)立元件的部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述一或多組噴嘴具有選自由圓形、錐形、圓錐形、橢圓形、正方形和矩形組成的群組的一個(gè)剖面圖。
20.一種用于將噴射流體從一個(gè)井眼輸送并分布至一個(gè)地下地層中或用于將在所述地下地層中生產(chǎn)流體輸送至所述井眼的方法，所述方法包括以下步驟: d.將一或多個(gè)蒸汽泵插入所述井眼，所述蒸汽泵包括同軸的一個(gè)外部套筒和一個(gè)內(nèi)部滑動(dòng)套筒以及配置于所述外部套筒上的一或多組噴嘴； e.使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，以至少部分地蓋住所述外部套筒上的一或多組噴嘴；并控制流體 流入或流出所述地下地層 '及 f.通過蒸汽泵使噴射或生產(chǎn)流體經(jīng)所述噴嘴傳送入或傳送出所述地下地層。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)包括將一個(gè)安裝工具插入至所述外部套筒中并與所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒連接，從而在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒包括:將所述安裝工具插入至所述外部套筒中直至所述安裝工具緊靠所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒為止；及于所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒推動(dòng)所述安裝工具，從而在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒包括將所述安裝工具插入至所述外部套筒中并使之穿經(jīng)所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒；及將所述安裝工具拉回所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒，從而在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)包括從遠(yuǎn)程位置以液壓驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述方法用于蒸汽輔助重力泄油(SAGD)應(yīng)用，所述方法還包括流體噴射之前的一個(gè)循環(huán)階段，其中所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒經(jīng)設(shè)置用于蓋住所述外部滑動(dòng)套筒上的一半或多于一或多組噴嘴，從而向所述地下地層中的熱生產(chǎn)流體提供低壓狀態(tài)下的蒸汽，以此提高流動(dòng)性及擴(kuò)充蒸氣室的腔體，其后便是一個(gè)較高壓下的蒸汽噴射階段和一個(gè)生產(chǎn)階段。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述方法用于在高于所述地下地層裂壓的噴射壓下將流體噴射至所述地下地層中。
27.—種用于將噴射流體從一個(gè)井眼輸送并分布至一個(gè)地下地層中或用于將所述地下地層中生產(chǎn)流體輸送至所述井眼的方法，所述方法包含步驟: a.向所述井眼的一個(gè)末端位置插入一第一和第二對(duì)流量控制懸吊管和拋光座圈，其中將所述拋光座圈連接至一個(gè)中間套管并將其粘合到一個(gè)位置上； b.將所述第一對(duì)流量控制懸吊管和拋光座圈連接至一個(gè)噴射/生產(chǎn)襯章； c.將一或多個(gè)蒸汽泵連接至所述第二對(duì)流量控制懸吊管和拋光座圈，所述蒸汽泵包括同軸的一個(gè)外部套筒和一個(gè)內(nèi)部滑動(dòng)套筒，以及設(shè)置于所述外部套筒上的一或多個(gè)噴嘴； d.使所述內(nèi)部滑動(dòng)套筒在所述外部套筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，以至少部分地蓋住所述外部套筒上的一或多組噴嘴；控制流體流入或流出所述地下地層 '及 e.通過所述蒸汽泵使噴射或 生產(chǎn)流體穿經(jīng)所述噴嘴流入或流出所述地下地層。
【文檔編號(hào)】E21B43/12GK103477026SQ201280008066
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月7日
【發(fā)明者】克雷麥克·布萊恩, 富爾瑪紐克·布倫特, 克雷麥克·杰西 申請(qǐng)人:克雷麥克控股有限公司