通過增強(qiáng)滲透性包裹體的淺層瀝青的熱采的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種將至少一個(gè)大致平面的包裹體從井眼向外擴(kuò)展至地下地層內(nèi)的方法，所述方法包括以下步驟：提供具有至少一個(gè)側(cè)向向外延伸的凸出部的包裹體引入工具，所述包裹體引入工具的側(cè)向尺寸大于所述井眼的一部分的內(nèi)部側(cè)向尺寸；迫使所述包裹體引入工具進(jìn)入所述井眼部，由此迫使所述凸出部進(jìn)入所述地層，從而引入所述包裹體；然后將擴(kuò)展流體泵入所述包裹體內(nèi)，由此使所述包裹體向外擴(kuò)展至所述地層內(nèi)。
【專利說明】通過增強(qiáng)滲透性包裹體的淺層瀝青的熱采
[0001]本申請是申請日為2009年11月6日、申請?zhí)枮?00980145476.1(國際申請?zhí)枮镻CT/US2009/063588)、發(fā)明名稱為“通過增強(qiáng)滲透性包裹體的淺層浙青的熱采”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開內(nèi)容總體涉及有關(guān)地下井采用的設(shè)備以及有關(guān)地下井進(jìn)行的操作，并且在本文描述的實(shí)施例中，更具體地提供了通過增強(qiáng)滲透性包裹體的淺層浙青的熱采。
【背景技術(shù)】
[0003]需要一種對相對較淺層如在地中約70至140米深度之間發(fā)現(xiàn)的浙青進(jìn)行熱采的經(jīng)濟(jì)有效的方法。通常，可通過露天開采工藝來開采向下至約70米深度的浙青，并且蒸汽輔助重力泄油(SAGD)熱采方法可有效地開采深度大于約140米的浙青沉積物。
[0004]然而，對在露天開采和SAGD均有效和有利的深度之間的浙青進(jìn)行開采目前還沒有實(shí)行。70至140米的深度范圍對于常規(guī)露天開采而言太深，而對于常規(guī)SAGD操作而言太淺。
[0005]因此，意識到需要對從地層熱采浙青和其它相對較重的重?zé)N的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本說明書中，提供了解決本領(lǐng)域中至少一個(gè)問題的裝置和方法。下面描述了一個(gè)示例，在該示例中，使增強(qiáng)滲透性包裹體擴(kuò)展至地層內(nèi)并且將蒸汽注入到所述包裹體的上部，同時(shí)從所述包裹體的下部開采浙青。下面描述了另一個(gè)示例，在該示例中，蒸汽注入是脈動的，并且相控制閥允許采出浙青但防止采出蒸汽。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種將至少一個(gè)大致平面的包裹體從井眼向外擴(kuò)展至地下地層內(nèi)的方法，所述方法包括以下步驟:提供具有至少一個(gè)側(cè)向向外延伸的凸出部的包裹體引入工具，所述包裹體引入工具的側(cè)向尺寸大于所述井眼的一部分的內(nèi)部側(cè)向尺寸；迫使所述包裹體引入工具進(jìn)入所述井眼部，由此迫使所述凸出部進(jìn)入所述地層，從而引入所述包裹體；然后將擴(kuò)展流體泵入所述包裹體內(nèi)，由此使所述包裹體向外擴(kuò)展至所述地層內(nèi)。
[0008]在一個(gè)方面，本公開內(nèi)容提供了一種從地下地層內(nèi)開采烴的方法。該方法包括以下步驟:將至少一個(gè)大致平面的包裹體從井眼向外擴(kuò)展至所述地層內(nèi)；向所述包裹體注入流體，由此加熱所述烴；以及在注入步驟期間，從所述井眼開采所述烴。
[0009]在另一個(gè)方面，提供了一種從與井眼相交的地下地層內(nèi)開采烴的井系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括從井眼向外延伸至所述地層內(nèi)的至少一個(gè)大致平面的包裹體。流體被注入所述包裹體，由于被注入的流體而加熱所述烴。通過管柱開采所述烴，其中所述管柱延伸至所述井眼中的位于所述包裹體以下的位置。所述烴在該位置處收集在所述管柱中。
[0010]在又一方面，一種從地下地層內(nèi)開采烴的方法包括以下步驟:將至少一個(gè)大致平面的包裹體從井眼向外擴(kuò)展至所述地層內(nèi)；向所述包裹體注入流體，由此加熱所述烴，注入步驟包括當(dāng)所述流體連續(xù)流入所述包裹體時(shí)改變所述流體流入所述包裹體的流量；以及在注入步驟期間，從所述井眼開采所述烴。
[0011]在再一方面，一種將至少一個(gè)大致平面的包裹體從井眼向外擴(kuò)展至地下地層內(nèi)的方法包括以下步驟:提供具有至少一個(gè)側(cè)向向外延伸的凸出部的包裹體引入工具，所述包裹體引入工具的側(cè)向尺寸大于所述井眼的一部分的內(nèi)部側(cè)向尺寸；迫使所述包裹體引入工具進(jìn)入所述井眼部，由此迫使所述凸出部進(jìn)入所述地層，從而引入所述包裹體；然后將擴(kuò)展流體泵入所述包裹體內(nèi)，由此使所述包裹體向外擴(kuò)展至所述地層內(nèi)。
[0012]對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，經(jīng)對下文的代表性實(shí)施例的詳細(xì)描述和附圖進(jìn)行仔細(xì)考慮之后，這些和其它特征、優(yōu)點(diǎn)、利益和目的將變得顯而易見，在附圖中，使用相同的附圖標(biāo)記來表示各圖中相似的構(gòu)件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是代表性地層的橫截面示意圖，可以在其中實(shí)施體現(xiàn)了本公開內(nèi)容的原理的方法；
[0014]圖2是顯示使用該方法和相關(guān)裝置從地層內(nèi)開采浙青的橫截面局部示意圖；
[0015]圖3是該方法中被擴(kuò)展至地層內(nèi)的增強(qiáng)滲透性包裹體的放大橫截面圖；
[0016]圖4是體現(xiàn)本公開內(nèi)容的原理的完井系統(tǒng)的橫截面局部示意圖；
[0017]圖5是體現(xiàn)本公開內(nèi)容的原理的另一個(gè)完井系統(tǒng)的橫截面局部示意圖；
[0018]圖6是體現(xiàn)本公開內(nèi)容的原理的又一個(gè)完井系統(tǒng)的橫截面局部示意圖；
[0019]圖7是體現(xiàn)本公開內(nèi)容的原理的進(jìn)一步的完井系統(tǒng)的橫截面局部示意圖；
[0020]圖8是體現(xiàn)本公開內(nèi)容的原理的另一個(gè)完井系統(tǒng)的橫截面局部示意圖；
[0021]圖9是體現(xiàn)本公開內(nèi)容的原理的另一個(gè)完井系統(tǒng)的橫截面局部示意圖；
[0022]圖10是體現(xiàn)本公開內(nèi)容的原理的另一個(gè)完井系統(tǒng)的橫截面局部示意圖；
[0023]圖11是顯示從地層內(nèi)開采浙青的另一個(gè)方法中的初始步驟(例如，在井眼中安裝套管)的橫截面示意圖。
[0024]圖12是該方法在套管下方鉆出開孔之后的橫截面示意圖；
[0025]圖13是該方法在安裝作業(yè)管柱之后的橫截面局部示意圖；
[0026]圖14是用于將增強(qiáng)滲透性包裹體引入地層內(nèi)的工具的橫截面示意圖；
[0027]圖15是該方法在將增強(qiáng)滲透性包裹體引入地層內(nèi)之后的橫截面局部示意圖；
[0028]圖16是該方法在取走作業(yè)管柱之后的橫截面局部示意圖；
[0029]圖17是該方法在取走包裹體引入工具之后的局部橫截面圖；
[0030]圖18是該方法在井眼的收集部擴(kuò)大之后的橫截面圖；
[0031]圖19是該方法在將襯套管柱安裝在井眼的收集部中之后的橫截面圖；以及
[0032]圖20是體現(xiàn)本公開內(nèi)容的原理的另一個(gè)完井系統(tǒng)的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]可理解的是，在不背離本公開內(nèi)容的原理的情況下，在此描述的各個(gè)實(shí)施例可以以諸如傾斜、倒置、水平、垂直等各種取向以及各種構(gòu)造來使用。僅以作為本公開內(nèi)容的原理的有益應(yīng)用為例描述了實(shí)施例，本公開內(nèi)容不局限于這些實(shí)施例的任何具體細(xì)節(jié)。[0034]在圖1-10中代表性示出的是體現(xiàn)本公開內(nèi)容原理的井系統(tǒng)10和相關(guān)方法。在如圖1所示的該井系統(tǒng)10中，地層12包含浙青或其它相對較重的重?zé)N14的沉積物。
[0035]需要開采烴14，但是它們位于通過露天開采和SAGD方法不能實(shí)現(xiàn)開采的約70和140米之間的深度。然而，應(yīng)清楚地理解到，根據(jù)本公開內(nèi)容的原理，地層12和烴14可處于除70-140米之外的深度。
[0036]優(yōu)選地，地層12相對較疏松或未良好膠結(jié)。然而，在一些情況下，地層12能夠承受相當(dāng)大的主應(yīng)力。
[0037]覆蓋層16從地層12延伸至地面，相對不滲透層18位于地層12之下。層16和18中每一個(gè)均可以包括相對滲透或不滲透的多個(gè)子層或區(qū)段。
[0038]下面具體參照圖2，示出的井系統(tǒng)10是在井眼20已鉆入地層12之后的情況。套管柱22已安裝并膠結(jié)在井眼20中。然后從套管柱22的下端向下鉆出井眼20的開孔收集部24。
[0039]正如在此使用的，術(shù)語“套管”用于表示井眼的保護(hù)性襯套。套管可包括諸如那些已知為套管、襯套或管子的管狀件。套管可以是大致剛性的、撓性的或可膨脹的，并且可以由包括鋼、其它合金、聚合物等的任何材料制成。
[0040]在套管柱22內(nèi)的是用于形成從井眼20向外進(jìn)入地層12中的大致平面的包裹體28的工具26。盡管在圖2中僅兩個(gè)包裹體28可見，然而根據(jù)本公開內(nèi)容的原理，在地層12中可形成任何數(shù)量的包裹體(包括一個(gè))。
[0041]包裹體28可沿預(yù)定方位角的方向從井眼20呈放射狀向外延伸。這些包裹體28可同時(shí)形成，或以任何順序形成。從幾何意義上說，包裹體28可以不是完全平面或平的，因?yàn)樗鼈兛梢园ㄒ恍澢?、起伏部、扭曲部等，但?yōu)選的是包裹體確實(shí)以大致平面的方式從井眼20向外延伸。
[0042]例如，如果地層是相對較疏松或未良好膠結(jié)的，包裹體28可以僅僅是相對于地層12的剩余部分具有增強(qiáng)滲透性的包裹體。在一些應(yīng)用中(如在能承受相當(dāng)大的主應(yīng)力的地層內(nèi))，包裹體28可以是被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為“斷層”的類型。
[0043]包裹體28可產(chǎn)生于地層12的物質(zhì)內(nèi)的相對位移，產(chǎn)生于沖刷等。形成包裹體28的合適的方法(其中一些不需要使用專用工具26)記載在于2007年12月28日提交的序列號為11/966212、于2007年8月I日提交的序列號分別為11/832602、11/832620和11/832615，以及于2006年12月14日提交的序列號為11/610819的美國專利申請。這些現(xiàn)有申請的整個(gè)公開內(nèi)容在此通過參考引入。
[0044]如圖3代表性地示出，可相對于井眼20將包裹體28沿方位角定向在預(yù)先選定的方向上。盡管井眼20與包裹體28如圖2所示是垂直定向的，然而根據(jù)本公開內(nèi)容的原理它們可以沿任何其他方向定向。
[0045]如圖2所示，向地層12注入流體30。流體30經(jīng)由沿徑向形成在套管柱22和采油管柱34之間的環(huán)狀空間32向下流動。管柱34向下延伸至位于包裹體28以下的位置(例如，在收集部24中)。
[0046]流體30經(jīng)由包裹體28向外流入地層12中。其結(jié)果是，地層12中的烴14被加熱。例如，流體30可以是蒸汽或能夠加熱烴14的其他液體或氣體。
[0047]經(jīng)適當(dāng)加熱，烴14在地層12中變得可移動(或至少更加可移動)并且可經(jīng)由包裹體28從地層排入井眼20。如圖2所示，烴14排入井眼20并收集在收集部24中。因此，能夠經(jīng)由采油管柱34從井中開采出烴14。
[0048]由于環(huán)狀空間32中流體30施加的壓力，烴14可通過采油管柱34向上流動?？商娲?，或另外地，可采用輔助提升技術(shù)促使烴14通過采油管柱34向上流動。
[0049]在圖4中，密度相對較小的流體36( S卩，與烴14相比密度較小)經(jīng)由在采油管柱34旁邊安裝在井中的另一個(gè)注入管柱38被注入管柱34。流體36可以是蒸汽、其他氣體如甲烷、或任何其它密度相對較小的流體或流體的組合。在該方法中可使用常規(guī)的人工提升設(shè)備(如氣舉閥工作筒39等)。
[0050]在圖5中，流體30經(jīng)由另一個(gè)注入管柱40注入井眼20。設(shè)置在井眼20中且處于包裹體28上方的封隔器42有助于保持流體30施加的壓力，由此有助于迫使烴14通過采油管柱34向上流動。
[0051]在圖6中，結(jié)合了圖4和圖5的技術(shù)，即，流體30經(jīng)由注入管柱40被注入地層12，并且流體36經(jīng)由注入管柱38被注入采油管柱34。這表明:根據(jù)本公開內(nèi)容的原理，可采用本文中描述的這些技術(shù)(以及在本文中未描述的技術(shù))中的任何數(shù)量及其組合。
[0052]在圖7中，脈動工具44與注入管柱40—起使用，以便在向地層12注入流體30時(shí)連續(xù)改變流體30的流量。合適的脈動工具記載在專利號US7404416的美國專利、以及于2008年5月14日提交的序列號為12/120633的美國專利申請中?，F(xiàn)有專利和申請的整個(gè)公開內(nèi)容在此通過參考引入。
[0053]改變流體30進(jìn)入地層12的流量是有利的，因?yàn)樗沽黧w在地層內(nèi)的分布最優(yōu)化，由此有助于加熱和移動地層內(nèi)更大比例的烴14。請注意，優(yōu)選地，由脈動工具44改變的流體30的流量在流動周期和非流動周期之間、或在正向流動周期和反向流動周期之間并不發(fā)生交替。
[0054]相反，優(yōu)選地維持流體30沿正向流動(即，流入地層12)，同時(shí)流量改變或脈動。這可被認(rèn)為在流體的正基本流量上疊加流體30流量的“AC (交流)”分量。
[0055]在圖8中，井系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)在大部分方面與如圖6所示的系統(tǒng)相似。然而，采油管柱34具有連接在采油管柱的下端的相控制閥46。
[0056]相控制閥46防止蒸汽或其它氣體跟隨烴14從收集部24中出來。用在系統(tǒng)10中的合適的相控制閥記載在于2008年2月28日提交的序列號為12/039206的美國專利申請中。該現(xiàn)有申請的整個(gè)公開內(nèi)容在此通過參考引入。
[0057]在圖9中，脈動工具44和相控制閥46與各自的注入管柱40和采油管柱34 —起使用。再說一次，在不背離本公開內(nèi)容的原理的情況下，本文描述的任何特征均可根據(jù)需要結(jié)合到井系統(tǒng)10中。
[0058]在圖10中，多個(gè)包裹體引入工具26a、26b用于在地層12中相應(yīng)的多個(gè)深度處擴(kuò)展包裹體28a、28b。流體30被注入每個(gè)包裹體28a、28b中，并且從每個(gè)包裹體28a、28b獲得的烴14收集在井眼20中。
[0059]因此，可以想到的是，根據(jù)本公開內(nèi)容的原理，包裹體28可形成在地層內(nèi)的多個(gè)不同深度處，并且在其它實(shí)施例中，包裹體可形成在多個(gè)地層內(nèi)。例如，在圖10的實(shí)施例中，在上一組包裹體28a和下一組包裹體28b之間可存在相對不滲透的巖層(例如，一層頁
石*寸/ ο[0060]如上所述，包裹體擴(kuò)展工具26可以與在幾個(gè)先前提交的專利申請中所描述的任何一個(gè)工具相似。這些先前描述的工具中的大部分包括使套管柱的一部分發(fā)生膨脹從而例如相對于井眼沿徑向增加壓縮應(yīng)力。
[0061]然而，應(yīng)理解的是，根據(jù)本公開內(nèi)容的原理，并非一定需要膨脹套管(或互連在套管柱內(nèi)的工具)。在圖11-19中，代表性地示出了在不膨脹套管的情況下在系統(tǒng)10中形成包裹體28的方法。
[0062]圖11示出了在井眼20已鉆入地層12且套管柱22已膠合在井眼中之后的方法和系統(tǒng)10。請注意，在該示例中，套管柱22不延伸穿過地層12的將要引入包裹體28的那部分，并且套管柱不包括包裹體引入工具26。
[0063]在圖12中，在套管柱22的下端以下鉆出中間開孔井眼部48。井眼部48的直徑可以等于(以及在其它實(shí)施例中可以稍微小于或大于)如下所述安裝在井眼部48內(nèi)的包裹體引入工具26的主體部。
[0064]在圖13中，作業(yè)管柱50上的包裹體引入工具26被運(yùn)送至井眼20中，并安裝在井眼部48中。施加力使工具26穿過位于套管柱22下方的井眼部48周圍的泥土，因?yàn)橹辽偻钩霾?2從工具的主體54向外延伸并且與井眼部48的直徑相比具有更大的側(cè)向尺寸。如果例如需要增加地層12內(nèi)的徑向壓縮應(yīng)力，主體54也可以具有比井眼部48的直徑大的直徑。
[0065]在圖14中，代表性地示出了被驅(qū)動進(jìn)入地層12中的工具26的橫截面圖。在該圖中可見，凸出部52向外延伸進(jìn)入地層12，由此引入包裹體28。
[0066]盡管在圖14中示出的工具26具有等間距呈放射狀隔開的八個(gè)凸出部52，然而應(yīng)理解的是，該工具可以由任何數(shù)量的凸出部(包括一個(gè))構(gòu)成，并且可以使用該工具引入任何數(shù)量的包裹體28。例如，工具26可以包括間隔180度的兩個(gè)凸出部52，以便引入兩個(gè)包裹體28。
[0067]然后為了引入兩個(gè)另外的包裹體28，這樣的工具26可被提升，沿方位角稍微旋轉(zhuǎn)，并再次被驅(qū)使進(jìn)入地層12。該處理可以重復(fù)所需的次數(shù)，從而引入所需數(shù)量的包裹體28。
[0068]根據(jù)本公開內(nèi)容的原理，可在引入包裹體28之后立即或此后一段時(shí)間后，使包裹體28向外擴(kuò)展至地層12內(nèi)，并且可相繼地、同時(shí)地或以任何順序擴(kuò)展包裹體。在上述的先前專利申請中所描述的用于引入和擴(kuò)展包裹體28的任何技術(shù)(例如，序列號為11/966212、11/832602、11/832620、11/832615和11/610819的美國專利申請)可用于在此描述的系統(tǒng)10和相關(guān)方法中。
[0069]在圖15中，包裹體28已向外擴(kuò)展至地層12內(nèi)。這可以通過如下的步驟完成:在套管柱22中設(shè)置封隔器56、通過作業(yè)管柱50泵送流體58并使流體58經(jīng)由工具26上的凸出部52向外進(jìn)入包裹體28中。
[0070]在將流體58泵入地層12內(nèi)以擴(kuò)展包裹體28的工藝之前或在此期間，工具26可以膨脹或者可以不膨脹(例如，使用液壓致動器或在上述的先前專利申請中所描述的任何技術(shù))。此外，流體58可加載沙子或其他支撐劑，這樣，在擴(kuò)展包裹體28之后，每個(gè)包裹體將限定出高滲透性流路，以便后來注入流體30和從地層12中開采出烴14。
[0071]請注意，工具26并非一定包括凸出部52。主體54可沿徑向向外膨脹(例如，使用液壓致動器等)，并且可以從膨脹的主體泵出流體58以形成包裹體28。
[0072]在圖16中，已從井中取出作業(yè)管柱50，在擴(kuò)展包裹體28之后將工具26留在井眼部48中?？商娲?，視需要，工具26可與作業(yè)管柱50—起取出。
[0073]在圖17中，井眼部48已擴(kuò)大從而形成收集部24，以便烴14最終積聚在其內(nèi)。在該實(shí)施例中，當(dāng)使用套洗工具(圖未示)從井眼部取出工具26時(shí)，井眼部48被擴(kuò)大。
[0074]然而，如上所述如果工具26與作業(yè)管柱50 —起取出，那么可采用其它技術(shù)(如使用擴(kuò)孔器或鉆頭等)來擴(kuò)大井眼部48。此外，在其它實(shí)施例中，井眼部48自身可以在根本不擴(kuò)大的情況下用作收集部24。
[0075]在圖18中，收集部24已進(jìn)一步向下延伸進(jìn)入地層12。如圖2_10所示，視需要，收集部24可延伸進(jìn)入層18中。
[0076]在圖19中，襯套管柱60已安裝在井中，其中襯套懸掛器62在套管柱22中密封和固定襯套管柱的上端。襯套64的開孔或開槽部延伸進(jìn)入與包裹體28相對的井眼部24，襯套66的無孔或無槽部延伸進(jìn)入包裹體下方的井眼部。
[0077]襯套64的開孔部允許流體30從襯套管柱60注入包裹體28。襯套64的開孔部還可以允許烴14從包裹體28流入襯套管柱60。如果襯套66的無孔部在其下端是開放的，那么還可以允許烴14通過襯套的下端流入襯套管柱60。
[0078]現(xiàn)在可以采用上述以及圖2-10中所示的任何技術(shù)來完成該井。例如，視情況，采油管柱34可與注入管柱38、40中任一個(gè)、脈動工具44和/或相控制閥46安裝(在采油管柱34的下端延伸進(jìn)入襯套管柱60的情況下)在一起。
[0079]另Iv完井選擇代表性地顯不在圖20中。在該完井結(jié)構(gòu)中，上襯套64設(shè)有一系列縱向分布的噴嘴68。
[0080]至少部分地通過維持襯套64的從內(nèi)部至外部的正壓差，噴嘴68用于均勻地分布向包裹體28的流體30注入。噴嘴68可適當(dāng)?shù)貥?gòu)造(例如，通過直徑、長度、流動限制等)成獲得所需的流體30的流動分布，并且所有噴嘴并非必須為相同結(jié)構(gòu)。
[0081]下襯套66是開孔的或開槽的，從而允許烴14流入襯套管柱60?？亓餮b置70 (例如，止回閥、減壓閥等)在上襯套64和下襯套66之間提供單向流體連通。
[0082]在操作中，流體30的注入加熱了烴14，烴14流入井眼20并積聚在收集部24，然后經(jīng)由控流裝置70進(jìn)入采油管柱34的下端。流體30可周期性地進(jìn)入采油管柱34的下端(例如，當(dāng)收集部中烴14的水平明顯下降時(shí))，由此有助于通過采油管柱向上提升烴14。
[0083]可替代地，控流裝置70還可以包括相控制閥(如上述閥46)，以防止蒸汽或其它氣體從下襯套66通過控流裝置流入上襯套64。作為另一種替代方案，如果未在采油管柱34和襯套管柱60之間設(shè)置用于密封的封隔器72，那么可在如圖8-10所示的和上述采油管柱的下端處包括相控制閥46。
[0084]在圖20的結(jié)構(gòu)中還可以包括上述任一個(gè)其它完井選擇。例如，可經(jīng)由注入管柱40注入流體30，密度相對較小的流體36可經(jīng)由另一個(gè)注入管柱38注入，并且可以使用工作筒39、脈動工具44改變流體30的流量等。
[0085]現(xiàn)在可以完全意識到的是，井系統(tǒng)10和相關(guān)方法的上述描述使從地下地層開采相對較重的重?zé)N的技術(shù)得到了顯著發(fā)展。系統(tǒng)10和方法特別有利于對于常規(guī)露天開采而言太深且對于常規(guī)SAGD操作而言太淺的地層。[0086]系統(tǒng)10和方法的一些特別有利的特征在于僅需要一個(gè)井眼20既可以注入流體30又可以開采烴14，注入流體可與開采烴同時(shí)進(jìn)行，并且基本上井一旦完成即可以開采烴。系統(tǒng)10和方法為目前使用常規(guī)完井技術(shù)無法進(jìn)行熱采的淺層浙青的大量沉積物的開采提供了非常經(jīng)濟(jì)有效的方式。需要較少的井，這減小了這種開采的環(huán)境影響。
[0087]該方法不需要如常規(guī)SAGD技術(shù)的那樣的3至4個(gè)月的加熱階段，該方法優(yōu)選地也不包括在蒸汽注入階段停止開采的循環(huán)注入蒸汽過程。相反，優(yōu)選地通過流體30的注入連續(xù)加熱烴14，并且在注入期間連續(xù)開采，因此能提供非?？斓耐顿Y回報(bào)。
[0088]上述公開內(nèi)容為本領(lǐng)域提供了一種從地下地層12開采烴14的方法。該方法包括以下步驟:使至少一個(gè)大致平面的包裹體28從井眼20向外擴(kuò)展至地層12內(nèi)；向包裹體28注入流體30，由此加熱烴14 ;以及在注入步驟期間，從井眼20開采烴14。
[0089]烴14可包括浙青。烴14的開采步驟可包括在地中約70米和約140米之間的深度處使烴流入井眼20。
[0090]流體30可包括蒸汽。流體30可注入與開采烴14的包裹體相同的包裹體28。
[0091]流體30可注入位于開采烴14的包裹體下部之上的包裹體28的上部?？梢栽陂_采烴14的同時(shí)，以變化的流量注入流體30。
[0092]可以通過延伸至井眼20的位于包裹體28下方的位置的管柱34來開采烴14。相控制閥46可以防止流體30與烴14 一起通過管柱34出來。
[0093]包裹體28的擴(kuò)展步驟可包括在一個(gè)深度處將多個(gè)包裹體擴(kuò)展至地層12中。該擴(kuò)展步驟還可以包括在另一個(gè)深度處將多個(gè)包裹體28擴(kuò)展至地層12中。開采步驟可以包括從兩個(gè)深度處的包裹體28開采出烴14。
[0094]包裹體28的擴(kuò)展步驟可以在無需在井眼20中膨脹套管的情況下進(jìn)行。
[0095]上面的公開內(nèi)容還提供了一種用于從與井眼20相交的地下地層12中開采烴14的井系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括從井眼20向外延伸至地層12內(nèi)的至少一個(gè)大致平面的包裹體28。
[0096]流體30注入包裹體28中。由于注入的流體30而加熱烴14。
[0097]通過延伸至井眼20中的位于包裹體28下方的位置的管柱34開采烴14。烴14集中到該位置處的管柱34內(nèi)。
[0098]僅單個(gè)井眼20就可以用于注入流體30和開采烴14。脈動工具44可以在注入流體30時(shí)改變流體30的流量。
[0099]可以經(jīng)由管柱34和井眼20之間形成的環(huán)狀空間32注入流體30?？梢越?jīng)由注入管柱40注入流體30。
[0100]控流裝置70可以使烴14從井眼20的位于包裹體28下方的部分24單向流入所述管柱34中。
[0101]上文的描述還提供了一種從地下地層12開采烴14的方法，該方法包括以下步驟:將至少一個(gè)大致平面的包裹體28從井眼20向外擴(kuò)展至地層12內(nèi)；向包裹體28注入流體30，由此加熱烴14，該注入步驟包括在流體30連續(xù)流入包裹體28的同時(shí)改變流體30進(jìn)入包裹體28的流量；以及在注入步驟期間，從井眼20開采烴14。
[0102]上面的公開內(nèi)容還提供了一種將至少一個(gè)大致平面的包裹體28從井眼20向外擴(kuò)展至地層12內(nèi)的方法。該方法包括以下步驟:提供具有至少一個(gè)側(cè)向向外延伸的凸出部52的包裹體弓I入工具26，包裹體弓I入工具26的側(cè)向尺寸大于井眼20的一部分48的內(nèi)部側(cè)向尺寸；迫使包裹體引入工具26進(jìn)入井眼部48，由此迫使凸出部52進(jìn)入地層12，從而引入包裹體28 ;然后將擴(kuò)展流體58泵送至包裹體28內(nèi)，由此使包裹體28向外擴(kuò)展至地層12內(nèi)。
[0103]包裹體引入工具26的主體54可具有大于井眼部48的內(nèi)部側(cè)向尺寸的側(cè)向尺寸，為此工具迫使步驟還包括迫使主體54進(jìn)入井眼部48，由此增加地層12中的徑向壓縮應(yīng)力。
[0104]流體泵送步驟可以包括通過凸出部52泵送流體58。
[0105]凸出部迫使步驟可進(jìn)行多次，在凸出部迫使步驟之間可沿方位角旋轉(zhuǎn)包裹體引入工具26。
[0106]該方法可包括在井眼部48內(nèi)膨脹包裹體引入工具26的步驟?？梢栽诒盟筒襟E之前或在此期間進(jìn)行該膨脹步驟。
[0107]該方法可以包括從井眼20取出包裹體引入工具26的步驟。
[0108]該方法可以包括向包裹體28注入加熱流體30的步驟，由此加熱地層12內(nèi)的烴14 ;以及在注入步驟期間，從井眼20開采烴14。
[0109]當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員在對代表性實(shí)施例的上面描述進(jìn)行仔細(xì)考慮后容易想到的是，可對這些具體實(shí)施例作出許多修飾、增加、替換、刪除以及其它變化，并且這些變化是落入本公開內(nèi)容的原理的范圍內(nèi)的。因此上文詳細(xì)的描述應(yīng)該被清楚地理解為，其僅以解釋說明和示例的方式給出，本發(fā)明的精神和范圍僅由所附的權(quán)利要求和它們的等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種將至少一個(gè)大致平面的包裹體從井眼向外擴(kuò)展至地下地層內(nèi)的方法，所述方法包括以下步驟: 提供具有至少一個(gè)側(cè)向向外延伸的凸出部的包裹體引入工具，所述包裹體引入工具的側(cè)向尺寸大于所述井眼的一部分的內(nèi)部側(cè)向尺寸； 迫使所述包裹體引入工具進(jìn)入所述井眼部，由此迫使所述凸出部進(jìn)入所述地層，從而引入所述包裹體；以及 然后將擴(kuò)展流體泵入所述包裹體內(nèi)，由此使所述包裹體向外擴(kuò)展至所述地層內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述包裹體引入工具的主體具有比所述井眼部的內(nèi)部側(cè)向尺寸大的側(cè)向尺寸，從而工具迫使步驟還包括迫使所述主體進(jìn)入所述井眼部，由此增加所述地層內(nèi)的徑向壓縮應(yīng)力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述流體泵送步驟還包括通過所述凸出部泵送所述流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中凸出部迫使步驟進(jìn)行多次，并且在所述凸出部迫使步驟之 間沿方位角旋轉(zhuǎn)所述包裹體引入工具。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述井眼部中膨脹所述包裹體引入工具的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在泵送步驟之前進(jìn)行膨脹步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在泵送步驟期間進(jìn)行膨脹步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從所述井眼取出所述包裹體引入工具的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟:向所述包裹體注入加熱流體，由此加熱所述地層內(nèi)的烴；以及在注入步驟期間，從所述井眼開采所述烴。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述烴包括浙青。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中開采步驟還包括在地中約70米和約140米之間的深度使所述烴流入所述井眼。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述加熱流體包括蒸汽。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述加熱流體被注入與開采所述烴的包裹體相同的包裹體。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述加熱流體被注入位于開采所述烴的包裹體的下部之上的包裹體的上部。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在開采所述烴的同時(shí)以變化的流量注入所述加熱流體。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中通過延伸至所述井眼中的位于所述包裹體下方的位置的管柱來開采所述烴，并且其中相控制閥防止所述加熱流體與所述烴一起通過所述管柱米出。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在工具迫使步驟中，所述井眼部是所述井眼的露出的開孔部。
【文檔編號】E21B43/26GK104018818SQ201410231938
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2008年11月13日
【發(fā)明者】格蘭特·霍金, 特拉維斯·W·卡萬德, 羅杰·L·舒爾茨 申請人:哈利伯頓能源服務(wù)公司, 格蘭特·霍金