通过贯穿叠置的含油和/或气的地层的井来生产油和/或气的方法和组件.pdf

本发明公开了一种通过贯穿叠置的含油和/或气的地层(2-4)的井来生产油和/或气的组件，包括一系列可膨胀的封隔器(14)和集成射孔枪与滤砂器组件(9-11)，可膨胀的封隔器和集成射孔枪与滤砂器组件安装在生产管上以使得每一个集成射孔枪与滤砂器组件(9-11)被定位在含油和/或气的地层(2-4)附近并且至少一个可膨胀的封隔器(14)被定位在一对相邻的含油和/或气的地层(2-4)之间，和至少一个设置在与每一个滤砂器组件相邻的生产管的壁面上的流入开口(22A-C)。集成射孔枪与滤砂器组件(9-11)以单次作业行程安装到井(1)内，以使得在安装滤砂器(23A-C)和可膨胀的封隔器(14)之前，避免不可控流量的流体和/或砂流入井中。

1、  一种通过贯穿叠置的含油和/或气的地层的井来生产油和/或气的方法，该方法包括：
在井路径贯穿所述叠置的含油和/或气的地层之处沿着井的长度确定位置；
将多个可膨胀的封隔器和集成射孔枪与滤砂器组件安装在生产管上，以使得当生产管被安装到井内时，每一个集成射孔枪与滤砂器组件被定位在含油和/或气的地层附近，并且至少一个可膨胀的封隔器被定位在每一对相邻的含油和/或气的地层之间；
在每一个滤砂器组件附近为生产管提供至少一个流入开口；
在所述井内安装生产管，以使得每一个集成射孔枪与滤砂器组件被定位在含油和/或气的地层附近，并且至少一个可膨胀的封隔器被定位在每一对相邻的含油和/或气的地层之间；
使每一个可膨胀的封隔器膨胀并且在管的外表面和井眼或井眼套管的内表面之间提供环形密封；
发射射孔枪组件，以使得每一个射孔枪组件向井眼套管和/或环绕的含油和/或气的地层射孔眼；以及
使油和/或气从每一个含油和/或气的地层经由所述孔眼流经滤砂器组件和流入开口而流入生产管的内部来生产油和/或气，以及
其中，至少一个滤砂器组件基本上为管形并且被至少一个射孔枪穿透，所述至少一个射孔枪包括：射孔弹，所述射孔弹设置在具有固定至生产管的底部的杯状枪护罩内；管形侧壁，所述管形侧壁延伸穿过管形滤砂器组件中的开口；和点火嘴，所述点火嘴设置在管形滤砂器的外表面和井或井套管或井衬管的内壁之间的环形空间中。

2、  如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个可膨胀的封隔器是包括在井眼内逐渐膨胀的材料的膨胀性封隔器。

3、  如权利要求2所述的方法，其中，所述材料是吸水膨胀性材料，该材料在将封隔器插入到井内之后的几天内膨胀起来。

4、  如权利要求1所述的方法，其中，生产管内的至少一个流入开口设有可调节的流入控制阀。

5、  如权利要求1所述的方法，其中，至少一个滤砂器组件被多个射孔枪穿透。

6、  如权利要求5所述的方法，其中，所述射孔枪在周向和/或轴向间隔开的位置处穿透管形滤砂器组件。

7、  一种通过贯穿叠置的含油和/或气的地层的井来生产油和/或气的组件，该组件包括：
多个可膨胀的封隔器和集成射孔枪与滤砂器组件，所述多个可膨胀的封隔器和集成射孔枪与滤砂器组件安装在生产管上以使得当生产管被安装到井内时，每一个集成射孔枪与滤砂器组件被定位在含油和/或气的地层附近，并且至少一个可膨胀的封隔器被定位在一对相邻的含油和/或气的地层之间；和
至少一个流入开口，设置在与每一个滤砂器组件相邻的生产管的壁面上；
其中，至少一个滤砂器组件基本上为管形，设置在生产管周围，并且被至少一个射孔枪穿透，所述至少一个射孔枪包括：射孔弹，所述射孔弹设置在具有固定至生产管的底部的杯状枪护罩内；管形侧壁，所述管形侧壁延伸穿过管形滤砂器组件中的开口；和点火嘴，所述点火嘴设置在管形滤砂器的外表面和井或井套管或井衬管的内壁之间的环形空间中。

8、  如权利要求7所述的组件，其中，所述封隔器是吸水膨胀性封隔器，并且至少一个流入开口配备有可调节的流入控制阀。

9、  如权利要求7所述的组件，其中，至少一个滤砂器组件设置在生产管周围。

10、  如权利要求7所述的组件，其中，至少一个点火喷嘴定位在沿相对于井的中心轴线基本上径向的方向上。

通过贯穿叠置的含油和/或气的地层的井来生产油和/或气的方法和组件
技术领域
本发明涉及一种用于通过贯穿叠置的含油和/或气的地层结构的井来生产油和/或气的方法和组件，该地层结构由具有低渗透性的一个或多个密封地层分隔开。
背景技术
如果要经由贯穿多个叠置的含油和/或气的地层结构(通常被称为叠置储层)的单个井来生产油和/或气，则对这些储层射孔眼以及随后在该井内安装滤砂器和生产设备的操作可能是一种耗时的操作。叠置储层的孔隙空间中流体的流体压力可能是不同的，这可能引起流体经由井从一个储层流向另一个储层，这可能导致不可控流量的流体从高压储层流向低压储层以及在仍未完成的井眼内产生砂层冲蚀和/或沉积。
通常，在安装滤砂器和封隔器之前，利用如美国专利6,404,139中所述的射孔枪组件向含油和/或气的地层结构、环绕井眼的井套管和/或井衬管射孔眼，以防止损坏这些易碎设备。
从美国专利申请US2003/0230406中可知，将射孔枪设置在置于滤砂器和生产管之间的环形空间中的条段上，以使得射孔枪沿切向方向向管射孔眼。该已知的射孔眼方法具有损坏滤砂器的显著风险，并且仅向环绕管的地层射有限深度的孔眼。
本发明的一个目的是提供一种通过贯穿叠置的含油和/或气的地层的井来生产油和/或气的方法和组件，其中，可以按快速和高效的方式向环绕的地层、井套管和/或衬管射孔眼，以使得在射孔眼之后，可阻止不同含油和/或气的地层之间的流体流动。
发明内容
根据本发明，提供了一种通过贯穿叠置的含油和/或气的地层的井来生产油和/或气的方法，该方法包括：
在井路径贯穿所述叠置的含油和/或气的地层之处沿着井的长度确定位置；
将多个可膨胀的封隔器和集成射孔枪与滤砂器组件安装在生产管上，以使得当生产管被安装在井内时，每一个集成射孔枪与滤砂器组件被定位在含油和/或气的地层附近，并且至少一个可膨胀的封隔器被定位在每一对相邻的含油和/或气的地层之间；
在每一个滤砂器组件附近为生产管提供至少一个流入开口；
在所述井内安装生产管，以使得每一个集成射孔枪与滤砂器组件被定位在含油和/或气的地层附近，并且至少一个可膨胀的封隔器被定位在每一对相邻的含油和/或气的地层之间；
使每一个可膨胀的封隔器膨胀并且在管的外表面和井眼或井眼套管的内表面之间提供环形密封；
发射射孔枪组件，以使得每一个射孔枪组件向井眼套管和/或环绕的含油和/或气的地层射孔眼；以及
使油和/或气从每一个含油和/或气的地层经由所述孔眼流经滤砂器组件和流入开口而流入生产管内部来生产油和/或气，以及
其中，至少一个滤砂器组件基本上为管形并且被至少一个射孔枪穿透，所述至少一个射孔枪包括：射孔弹，该射孔弹设置在具有固定到生产管上的底部的杯状枪护罩内；管形侧壁，该管形侧壁延伸穿过管形滤砂器组件中的开口；和点火嘴，该点火嘴设置在管形滤砂器的外表面和井或井套管或井衬管的内壁之间的环形空间中。
优选地，至少一个可膨胀的封隔器是包括可在井眼内逐渐膨胀的材料的膨胀性封隔器，比如在封隔器插入到井内之后的几天内膨胀的吸水膨胀性材料。
如果叠置的含油和/或气的地层的孔隙内的流体压力彼此不同，则优选生产管中的至少一个流入开口设有可调节的流入控制阀，以避免油和/或气从一层流入另一层。
至少一个滤砂器组件可被多个射孔枪穿透，该射孔枪可在周向和/或轴向间隔开的位置处穿透管形滤砂器组件。
本发明还提供了一种通过贯穿叠置的含油和/或气的地层的井来生产油和/或气的组件，该组件包括：
多个可膨胀的封隔器和集成射孔枪与滤砂器组件，所述多个可膨胀的封隔器和集成射孔枪与滤砂器组件安装在生产管上以使得当生产管被安装到井内时，每一个集成射孔枪与滤砂器组件被定位在含油和/或气的地层附近，并且至少一个可膨胀的封隔器被定位在一对相邻的含油和/或气的地层之间；和
至少一个流入开口，该流入开口设置在与每一个滤砂器组件相邻的生产管的壁中；
其中，至少一个滤砂器组件基本上为管形、设置在生产管周围、并且被至少一个射孔枪穿透，该射孔枪包括：射孔弹，该射孔弹设置在具有固定到生产管上的底部的杯状枪护罩内；管形侧壁，该管形侧壁延伸穿过管形滤砂器组件中的开口；和点火嘴，该点火嘴设置在管形滤砂器的外表面和井或井套管或井衬管的内壁之间的环形空间中。
参照附图，在所附的权利要求书、摘要以及下述的对优选实施例的详细描述中描述了根据本发明的方法和组件的这些及其它特征、实施例和优点。
附图说明
图1是根据本发明的具有三个集成射孔枪与滤砂器组件的井的示意性纵截面图，其中每一个集成射孔枪与滤砂器组件设置在井所贯穿的三个叠置的含油和/或气地层中的一个地层的附近；
图2是图1所示的最上部的集成射孔枪与滤砂器组件的示意性剖开的横截面图，其包括在周向间隔开的位置处穿透滤砂器的两个射孔枪组件；以及
图3是图1所示的最下部的集成射孔枪与滤砂器组件的示意性横截面图，其包括穿透滤砂器的单个射孔枪组件。
具体实施方式
图1描述了贯穿三个叠置的含油和/或气的地层2、3和4的井1，所述三个地层通过密封层5、6、7和8彼此分隔并且与其它地层分隔。
井1配备有三个根据本发明的集成射孔枪与滤砂器组件9、10和11。该组件9、10和11安装在悬挂于井套管13内的生产管12上。一组六个可膨胀性封隔器14安装在生产管12的外表面上，以使得可膨胀性封隔器14定位在密封层5-8附近，从而形成了三个环形空间1 5、16和17，其中每一个环形空间容纳集成射孔枪与滤砂器9、10和11中的一个，并且该三个环形空间彼此密封并与井套管13和生产管12之间的其它环形区域密封。
在将生产管12下放到井1中之后，该生产管12被悬置在固定高度处几天时间，以允许封隔器14通过从井眼吸收水而膨胀起来。一旦封隔器14在生产管12和井套管13之间的环形空间中提供了封住流体的密封，则发射射孔枪20A-D，以使得井套管13被射孔并且环绕的地层裂开，从而使得在含油和/或气的地层2、3和4中形成裂开的空腔21A-D。
生产管配有三个流入控制阀22A-C，它们在射孔枪20A-D发射后被打开，以使得允许油和/或气从含油和/或气的地层2、3和4经由裂开的空腔21A-D流入环形空间15、16和17，并且通过滤砂器23A-C中的开口和打开的流入控制阀22A-C流入生产管12。
随后，流入控制阀22A-C被调节以从每一个含油和/或气的地层2、3和4接收基本上相等流量的油和/或气。
图2是上部的集成射孔枪与滤砂器组件9的示意性横截面图。该组件9包括两个在周向间隔开的射孔枪20A和20D，其中每一个射孔枪包括：设置于杯状枪护罩26A、26D内的射孔弹25A、25D，该护罩的底部固定到生产管12上；管形侧壁，该管形侧壁延伸穿过管形滤砂器23A的开口；和点火嘴27A、27D，该点火嘴设置在管形滤砂器23A的外表面和井套管13的内壁之间的基本上环形的空间17中。一束测量和/或控制线23设置在固定至生产管12的外表面的扁平包装件内。控制线23连接至射孔弹25A-D的点火机构、流入控制阀22A-C，以及连接至传感器(未示出)，用于监测井1的流入区域中的温度、压力、地震波和/或其它物理参数。
图3描述了图1中位于最下部的集成射孔枪与滤砂器组件11。该组件11包括单个射孔枪20C，该单个射孔枪包括：聚能射孔弹25C，该聚能射孔弹设置在带有固定至生产管12的底部的杯状枪护罩26C内；管形侧壁，该管形侧壁延伸穿过管形滤砂器23C的开口；和点火嘴27C，该点火嘴设置在管形滤砂器23C的外表面和井套管13的内壁之间的基本上环形的空间15中。一束测量和/或控制线23固定至生产管12的外表面，并且隔板片29设置在生产管12和管形滤砂器23C之间以将生产管12保持在管形滤砂器23C内基本上同心的位置处。
为了说明聚能射孔弹25A、25C和25D的设计，图2和3示出了它们在爆炸之前的状态，图2和3还示出了在射孔弹爆炸之后形成的裂开空腔21A、21C和21D的形状。
可以理解的是，根据本发明的方法和集成射孔枪组件便于以快速方式将多个滤砂器组件安装在叠置的含油和/或气的地层中，以使得该组件和射孔枪以单次作业行程安装，从而使得安装时间可减至最少。而且，由于在向井套管13和环绕的地层2、3和4射孔眼21A-D之前，在不同的含油和/或气的地层2、3和4之间设置膨胀封隔器14，就避免地层流体流入到井1内以及可选地经由井流向其中的流体压力低于其它地层中的压力的带孔隙地层，以使得在安装滤砂器23A-C之前减少流体流动和可能的砂石流动、冲蚀以及沉积。可以理解的是，滤砂器还可阻止除了砂之外的其它粒状材料流入生产管12，例如粘土，淤泥以及岩石颗粒。