利用多分支井注入热流体 相关申请的引用
本申请要求于 2007 年 7 月 6 日提交的美国第 60/948,346 号临时专利申请的权益， 该临时申请的全部内容通过援引合并在此。
技术领域 本公开内容涉及资源采集， 更具体地涉及利用注入到地下区域的热流体所进行的 资源采集。
背景技术 含烃地层中的流体可经由朝向目标地层向下延伸到地下的井筒来获取。 在某些情 况下， 含烃地层中的流体可能具有足够低的粘度， 从而原油可以从地层经过采集油管流向 位于地面上的生产设备。某些含烃地层含有粘度较高的流体， 这类流体不能自由地从地层 流出并流经采集油管。有时将含烃地层中的这些高粘度流体称为 “重质油藏” 。在过去， 含 烃地层中的高粘度流体由于不能够被经济地开采， 因而一直未被开发。 近年来， 随着对原油 需求量的增大， 商业运营已扩展到对这种重质油藏的开采。
在某些情况下， 对含烃地层施用加热的处理流体可能会降低地层中的流体粘度， 从而能够将原油和其他液体从地层中提取出。 对用于将蒸汽输送至含烃地层的系统的设计 可能会受到多种因素的影响。
发明内容 在特定方案中， 一种井系统包括从地面朝向地下区域延伸的主井筒。第一分支井 筒从主井筒延伸到地下区域中。第二分支井筒也从主井筒延伸到地下区域中。衬管连接装 置位于主井筒中， 并具有延伸到第一分支井筒中的第一支腿和在主井筒中向井下方延伸的 第二支腿。 处理流体注入管柱从主井筒中延伸穿过衬管连接装置进入第一分支井筒并终止 于第一分支井筒中。 第一分支井筒中的密封件进行密封以防止在邻近处理流体注入管柱的 外表面的环空 ( 环形空间 ) 中朝向主井筒的流动。
在特定方案中， 井系统包括多分支井筒系统， 所述多分支井筒系统具有主井筒和 从主井筒延伸的多个分支井筒。衬管连接装置位于主井筒中。衬管位于其中一个分支井筒 中并且联接至衬管连接装置。 热流体注入管柱从主井筒中延伸穿过衬管连接装置并终止于 衬管中。 密封件进行密封以防止从衬管与分支井筒之间流向主井筒的流动和从热流体注入 管柱与衬管之间流向主井筒的流动。
在特定方案中， 一种方法包括将处理流体注入到注入分支井筒中， 所述注入分支 井筒从具有处理流体注入管柱的主井筒延伸， 并且处理流体注入管柱终止于注入分支井筒 中。与处理流体注入管柱的外表面邻近的环空被密封以防止朝向主井筒的流动。从采集分 支井筒提取流体， 采集分支井筒从主井筒延伸并与注入分支井筒间隔开。
特定方案可以包括下述特征中的一个或多个特征。 井系统可以具有位于处理流体
注入管柱中的井下流体加热器。井下流体加热器可以设置在第一分支井筒中。密封件可以 密封在井下流体加热器与衬管连接装置的第一支腿之间。密封件可以包括抛光座圈。处理 流体注入管柱可以联接至地面上的加热的处理流体源。 密封件可以密封在处理流体注入管 柱与衬管连接装置的第一支腿之间。 第二密封件可以设置在第一分支井筒中从而进行密封 以防止在与第二支腿和第一分支井筒邻近的环空中朝向主井筒的流动。 第二密封件可以包 括水泥沉积物 (deposit of cement)。 该井系统可以包括位于主钻孔中的密封件， 该密封件 进行密封以防止在邻近衬管连接装置的外表面的环空中的轴向流动。
基于多分支蒸汽辅助重力泄油的系统和方法可以降低对上部井的要求并节省大 量的钻孔和完井费用。 相似地， 由于减少了井系统的地面占用空间， 从而对地面设备需求的 降低可以实现费用节省并降低对环境的影响。
密封组件的新型的排布可以使同心管将蒸汽向下注入内管并将油向上提取到管 之间的环空， 与此同时仍然以井底温度保持多分支连接装置的压力完整性。
在附图和下文的说明中将阐明本发明的一个或多个实施例的细节。从说明书、 附 图和权利要求书中将显而易见本发明的其它特性、 目的和优点。 附图说明
图 1 为用于处理地下区域的系统的实施例的示意图。
图 2 为图 1 中的系统的局部放大示意图。
图 3 为用于处理地下区域的系统的实施例的示意图。
图 4 为操作用于处理地下区域的系统的方法的流程图。
在各个附图中， 以相同的附图标记表示相同的构件。 具体实施方式
处理地下区域的系统和方法可以包括多分支井， 所述多分支井具有在包含高粘度 流体储层的地层中钻出的一个或多个分支井筒。分支井筒可以用于进入感兴趣的一个或 多个地下区域。在蒸汽辅助重力泄油 (SAGD) 结构中， 上部井筒可以用于注入加热的处理 流体， 而下部井筒可以用于从所述区域提取流体。在例如循环注入结构 ( 也称作蒸气吞吐 (huff-n-puff) 结构 ) 的其它结构中， 一个或多个分支井筒均可以用于注入加热的处理流 体以及用于从所述地层提取流体。被注入的加热的处理流体可以降低地层流体的粘度， 这 使得流体可以向下流入下部井筒。 处理流体的一些示例包括蒸汽、 液态水、 柴油、 汽油、 熔融 钠和 / 或合成传热流体。 合成传热流体的示例包括可从 Solutia， Inc. 购买到的 THERMINOL 59 传热流体、 可从 Condea Vista Co. 购买到的 MARLOTHERM 传热流体、 可从 Dow Chemical Company 购买到的 SYLTHERM 和 DOWTHERM 传热流体等。
在 一 些 情 况 下， 上 部 井 筒 或 注 入 井 筒 和 下 部 井 筒 或 采 集 井 筒 ( 生 产 井 筒， production wellbore) 从单个主钻孔延伸到地下区域， 所述主钻孔从地面朝向地下区域延 伸。 主钻孔中的衬管连接装置可以具有延伸到注入分支钻孔的分支注入支腿和在主井筒中 向井下方延伸的第二支腿。 处理流体注入管柱可以从主钻孔延伸穿过衬管连接装置并进入 注入分支钻孔并终止于注入分支钻孔中。 注入分支钻孔中的密封件进行密封以防止在与处 理流体注入管柱的外表面相邻的环空中朝向衬管连接装置的流动。当提到密封流道的密封件时， 该密封可以是完全密封 ( 例如防止气体和液体的流动 ) 或部分密封或不完全密封 ( 例如限制或减少但无法防止所有的流动 )。
在某些情况下， 加热井下的处理流体的井下流体加热器可以安装在从主井筒延 伸的分支井筒中。热流体发生器可以将处理流体加热成热液体或者加热成 100％的蒸汽 或不足 100％的蒸汽。在某些情况下， 热流体发生器为井下蒸汽发生器。根据在此说明的 概念而使用的热流体发生器 ( 井下或地基 ) 的一些示例包括 ： 电力式热流体发生器 ( 例 如参见美国第 5,623,576、 4,783,585 号专利和 / 或其它 )、 燃烧室式热流体发生器 ( 例 如参见 “Downhole SteamGeneration Study( 井下蒸汽产生研究 )” 第 I 卷， SAND82-7008 和 / 或其它 )、 催化式蒸汽发生器 ( 例如参见美国第 4,687,491、 4,950,454 号专利， 公开 号为 2006/0042794、 2005/0239661 的美国专利文献和 / 或其它 ) 和 / 或其它类型的热流 体发生器 ( 例如参见公开了多种不同类型的蒸汽发生器的 “DownholeSteam Generation Study( 井下蒸汽产生研究 )” 第 I 卷， SAND82-7008)。通过从一个或多个井下流体加热器向 目标地下区域 ( 例如一个或多个含烃地层或者所述地层的一个或多个部分 ) 供给加热的处 理流体， 能够降低目标地下区域中的油和 / 或其它流体的粘度。在某些情况下， 井下流体加 热器系统包括邻近井下流体加热器的自动控制阀， 这些自动控制阀用于控制流向井下流体 加热器的水、 燃料和氧化剂的流量 ( 流速 )。 这些系统可构造为， 地面压力完整性的下降、 井 筒压力完整性的下降或供给压力完整性的下降会导致井下安全阀关闭并且迅速中断燃料、 水和 / 或氧化剂朝向井下流体加热器的流动， 以确保井下燃烧或其它能量释放的安全。 参照图 1 和图 2， 用于处理地下区域 110 的系统 100 包括从主要井筒或主井筒 116 延伸到地下区域 110 的第一注入分支井筒 112 和第二分支井筒 114。 如图所示， 第一分支井 筒 112 为注入井筒， 通过该注入井筒注入处理流体， 而第二分支井筒 114 为采集井筒， 通过 该采集井筒提取开采的储层流体 (reservoir fluid)。主井筒 116 从地面 120 延伸至具有 采集分支井筒 114 和注入分支井筒 112 的地下区域 110 中的套管底部 (casing footer)117 或邻近地下区域 110 的套管底部 117， 其中采集分支井筒 114 从主井筒 116 的端部延伸， 而 注入分支井筒 112 在采集分支井筒 114 的井上方从主井筒 116 上造斜延伸。可以设置更少 或更多个从主井筒延伸的分支井筒。在图 1 中， 所示出的主井筒 116 偏离竖直方向并形成 为倾斜井筒。在某些情况下， 主井筒 116 可以是完全或大体上竖直的。此外， 所示的采集分 支井筒 114 从主井筒 116 的端部延伸 ； 然而， 分支井筒 114 可以从沿主井筒 116 的另一位置 造斜延伸。在某些情况下， 主井筒 116 可以具有在分支井筒 114 下方延伸的贮槽 (sump)。
注入分支衬管 118 设置在注入分支井筒 112 中。注入分支衬管 118 适于使注入流 体连通到地下区域 110。 在此实施例中， 注入分支衬管 118 从衬管连接装置 124 延伸并延伸 到注入分支井筒 112 中。
衬管连接装置 124 安装在注入分支井筒 112 与主井筒 116 之间的连接部 132 处。 示出的衬管连接装置 124 包括主体 134， 所述主体从设置在主井筒 116 中的位于连接部 132 的井上方处的上部密封组件 128 延伸至第一支腿 138 和第二支腿 136。上部密封组件 128 的一些示例包括 ( 例如通过卡瓦 (slips)、 轮廓件 (profile) 和 / 或其它部件 ) 与主井筒 116 的套管 158 接合以支撑衬管连接装置 124 的封隔器、 封隔式衬管悬挂器和 / 或其它密 封组件。第二支腿 136 从衬管连接装置 124 的主体 134 在主井筒中沿井下方向延伸。衬管 连接装置 124 的第二支腿 136 的井下端部密封地联接至设置在主井筒 116 中的位于连接部
132 的井下方的下部分支回接和密封组件 164。在某些情况下， 第二支腿 136 插入并密封在 位于下部分支回接和密封组件 164 中的抛光座圈 130。 抛光座圈为一种密封界面， 该密封界 面具有整饰有座圈的平滑表面， 所述座圈 ( 与通过封隔式密封件密封的较大的公差相比 ) 以相对精密的公差容置凸的插入件。凸的插入件承载一个或多个 O 形环、 金属密封件、 其它 类型的精确匹配的密封件以密封在钻孔上。衬管连接装置 124 的第一支腿 138 从衬管连接 装置 124 的主体 134 延伸到注入分支井筒 112 中， 并且例如在回转接头 146 处接合至注入 分支衬管 118。分支回接和密封组件 164 可以将主井筒 116 的套管 158 与闭锁组件 165 接 合。能够用在此处所描述的系统中的闭锁组件的一个示例包括可从 Halliburton Energy Services， Inc. 购买到的 的组件。下部分支和回接密封组件 164 的井上方的 端部包括钻孔偏转器 140， 所述钻孔偏转器适于当注入分支衬管 118 和衬管连接装置 124 延 伸穿过主井筒 116 时使注入分支衬管 118 偏转到注入分支井筒 112 中。衬管连接装置 124 的第一支腿 138 可以构造成弯曲的， 以使得当衬管连接装置 124 和注入分支衬管 118 延伸 穿过主井筒 116 时， 第二支腿和注入分支衬管 118 基本上平行于第二支腿 136 朝井下定向。 能够用在所述结构中的连接装置的示例包括由 Halliburton Energy Services， Inc. 生产 的 的连接装置、 由 Schlumberger 生产的 RapidExcludeTM 的连接装置和 / 或其 它连接装置。在某些情况下， 用于本文中的 的连接装置可以提供 5 级密封的多 分支先进技术 (TAML)。换句话说， 连接装置被密封或基本上被密封以防止气体和 / 或液体 的流动， 使得来自采集分支井筒 114 的所有的或基本上所有的流动以及朝向注入分支井筒 112 的流动被保持在衬管连接装置 124 内。
在示出的实施例中， 回转接头 146 将衬管连接装置 124 连接到注入分支衬管 118， 并且使得注入分支衬管 118 可以围绕其中心轴线转动 ( 即旋转 )。衬管连接装置 124 可以 构造有密封件 126( 例如溶胀封隔器、 可膨胀封隔器和 / 或其它密封件 ) 以进行密封， 防止 在注入分支衬管 118 与注入分支井筒 112 的壁之间的环空中从注入分支井筒 112 到主井 筒 116 的流动。在示出的实施例中， 回转接头 146 支撑位于回转接头 146 的外表面上的密 封件 126。可以设置有一个或多个附加的密封件。附加地或可选地， 可以通过在注入分支 衬管 118 与注入分支井筒 112 的壁之间的环空中沉积水泥来形成该环空中的密封件。在某 些情况下， 水泥可以为耐热水泥， 例如可从 Halliburton EnergyServices， Inc. 购买到的 的水泥。在与注入分支衬管 118 的界面处还可以设置伸缩接头 148。伸 缩接头可以用于补偿衬管 118 的例如由于热效应而产生的轴向伸缩。尽管只示出了一个 伸缩接头 148， 在某些情况下可以在回转接头 146 与衬管 118 之间和 / 或沿衬管 118 的长 度方向 ( 例如在衬管 118 的多个接头之间或其它地方 ) 设置多个伸缩接头。衬管可以包 括可渗透油管 154( 例如开孔油管、 砂筛和 / 或其它类型的可渗透油管 ) 的一个或多个接 头， 以使得加热的注入流体从衬管 118 内部流入地下区域 110。在某些情况下， 在衬管 118 中可以包括一个或多个配油流阀 152 以分配和 / 或控制从衬管 118 内部进入地下区域 110 的流动。在标题为 “Phase-Controlled Well FlowControl and Associated Methods” 、 申 请号为 12/039,206 的美国专利文献 ； 标题为 “Flow Control in a Wellbore” 、 申请号为 12/123,682 的美国专利文献以及标题为 “Thermally Controlled Valves and Methods of Using the Same in aWellbore” 、 专利号为 7,032,675 的美国专利文献中描述了配油流阀 152 的一些示例。处理流体注入管柱 156 从井口 142 向下延伸到主井筒 116、 延伸穿过衬管连接装 置 124 的第一支腿 138 并终止于衬管 118 中。在某些情况下， 处理流体注入管柱 156 终止 于封闭端或开口端。处理流体注入管柱 156 的将设置在衬管 118 中的一部分沿其长度具有 孔 150。在某些情况下， 孔 150 可以具有选定的尺寸和间隔以沿注入管柱 156 的长度基本 上均匀地分配通过注入管柱 156 供给的加热的注入流体。在其它情况下， 孔 150 的间距和 尺寸能够实现沿注入管柱 156 的长度差异化地分配加热的流体。在某些情况下， 处理流体 注入管柱 156 可以终止于衬管连接装置 124 的第一支腿 138 的端部处， 或终止于所述端部 附近或者甚至终止于衬管连接装置 124 中， 并且可以省去延伸穿过衬管 118 的部分。整个 或部分处理流体注入管柱 156 可以是绝热的。使穿过衬管连接装置 124 的处理流体注入管 柱 156 绝热还有助于对衬管连接装置与流经处理流体注入管柱 156 的加热的处理流体的热 进行热隔离。通过使处理流体注入管柱 156 设置为非绝热或处理流体注入管柱 156 在主井 筒 116 中的部分设置为非绝热， 流经处理流体注入管柱 156 的加热的处理流体可以有助于 产生热或有助于其它流体向上流经主井筒 116。
在示出的实施例中， 设置在主井筒 116 中的密封扶正器 (seal centralizer)160 有助于设定处理流体注入管柱 156 和采油泵 162 的位置 ( 例如用于杆式泵、 电潜泵、 螺杆泵 和 / 或其它流体升降系统的入口 )。从采集分支井筒 114 经过衬管连接装置 124 向上流动 的采集的储层流体可以通过采油泵 162 被提取至地面。尽管示出了在衬管连接装置 124 上 方终止， 但是在某些情况下承载采油泵 162 的管柱可以向下延伸至衬管连接装置 124 并与 衬管连接装置 124 密封地连接。例如， 承载采油泵 162 的管柱可以被容置在上部密封组件 128 处的抛光座圈中。 密封件 144 设置成在处理流体注入管柱 156 的外表面与第一支腿 138 的内表面之 间实现密封。在其它情况下， 密封件 144 可以设置成密封注入分支衬管 118 的内部或密封 位于衬管连接装置 124 的井下方的其它组件。密封件 144 进行密封以防止处理流体 ( 液态 和 / 或气态形式 ) 沿处理流体注入管柱 156 与第一支腿 138 的内表面之间的环空进入衬管 连接装置 124 产生的回流。在某些情况下， 密封件 144 可以包括抛光座圈、 封隔器和 / 或其 它类型的密封件。尽管示出了三个密封件 144， 但是可以设置更少或更多个密封件。
生产衬管 170 延伸到采集分支井筒 114。 下部分支回接和密封组件 164 包括向井下 方延伸至生产分支衬管 170 的下部分支间隔油管 (lower lateralspace out tubing)166。 下部分支间隔油管 166 的井下端部密封地容置在设置在主井筒 116 中的下部密封组件 168 中。下部密封组件 168 的一些示例包括 ( 例如通过卡瓦、 轮廓件和 / 或其它部件 ) 与主井 筒 116 的套管 158 接合以支撑生产分支衬管 170 的封隔器、 封隔式衬管悬挂器和 / 或其它 密封组件。
附加地或可选地， 可以通过在生产分支衬管 170 与分支采集井筒 114 的壁之间的 环空中沉积水泥来密封该环空。 在某些情况下， 水泥可以为耐热水泥。 与注入分支衬管 118 相似， 生产分支衬管 170 可以包括可渗透油管 154 的一个或多个接头、 一个或多个配油流阀 152( 例如用于控制 / 分配流入衬管 170 内部的流体 ) 和一个或多个伸缩接头 148。
在形成井系统 100 期间， 可以在地面 120 形成入口钻孔 172。井口 142 可以邻近地 面 120 设置。随后主井筒 116 可以形成为穿过入口钻孔 172 以向下延伸至地下区域 110。 井口 142 可以与套管 158 联接， 所述套管从地面 120 附近朝向地下区域 110( 例如正在被处
理的地下区段 ) 延伸主井筒 116 的大部分长度。在某些情况下， 套管 158 可以终止于地下 区域 110 处或地下区域 110 上方， 从而使得无套管的井筒 114 穿过地下区域 110( 即裸井 )。 在其它情况下， 套管 158 可延伸贯穿地下区域， 并且可以包括在安装套管 158 之前形成的一 个或多个预磨窗口， 以使得可以更容易地形成分支井筒 114。可以使部分套管 158、 全部套 管 158 或不使套管 158 通过水泥护套或类似构件固定至相邻的地面材料。在某些情况下， 水泥可以包括耐热水泥。套管 158 可以包括位于注入分支井筒 112 的期望的造斜位置的井 下方的闭锁组件 165 的一部分 ( 例如与闭锁组件 165 的其余部分接合的容置轮廓件 )。套 管 158 还可以包括在套管 158 的井下端部附近的密封组件 168 的一部分 ( 例如与密封组件 168 的其余部分接合的容置轮廓件 )。在构架期间， 温度传感器可以用于监测主井筒的套管 外部的温度水平。
生产衬管 170 安装在采集分支井筒 114 和密封组件 168 的组中。如果设置有配油 流阀 152， 则配油流阀可以利用单独的管同心地设置在生产衬管 170 内部或与衬管 170 一同 设置。在生产衬管 170 中可以包括无孔管 (blank pipe) 和 / 或额外的封隔器以分隔经由 分配阀 152 的流动。
随后在主井筒 116 中安装造斜器 (whipstock)， 所述造斜器在某些情况下可以由 闭锁组件 165 支撑。当穿过主井筒 116 的套管 158 磨铣窗口以提供用于钻出注入分支井筒 112 的通道时使用造斜器。 如上所述， 预磨窗口连接件可以用于主井筒的构造中。 预磨窗口 连接件可以实现形成的窗口的几何形状的一致性， 并且还可以在随后的井筒形成期间限制 产生的岩屑量。随后从主井筒 116 延伸穿过所述窗口进入地下区域 110 进行钻孔， 以形成 注入分支井筒 112。
在移开造斜器之后， 下部分支和回接密封组件 164 被安装在主井筒 116 中并通过 闭锁组件 165 支撑。如上所述， 下部分支回接和密封组件 164 包括钻孔偏转器 140。随后衬 管连接装置 124 插入主井筒 116 下部， 同时注入分支衬管 118 附连至衬管连接装置 124 的 第一支腿 138。与下部分支回接和密封组件 164 的钻孔偏转器 140 的接触使得注入分支衬 管 118 被导入注入分支井筒 112。随着衬管连接装置 124 的第二支腿 136 密封地插入下部 分支回接和密封组件 164， 衬管连接装置 124 的第一支腿 138 跟随注入衬管 118 进入注入分 支井筒 112。通过在适当位置的衬管连接装置 124 来设定密封组件 128。
利用密封件 126 和 / 或通过对注入分支衬管 118 和注入分支井筒 112 之间的环空 进行水泥灌浆而使衬管连接装置 124 与所述环空隔离 ( 进而当井系统操作时与加热的处理 流体隔离 )。在某些情况下， 可以通过提供可装载水泥的可膨胀的封隔器组件以实现断流 (flow stop) 以及通过在第一支腿 138 中设置可选择性地打开 / 关闭的端口来便于水泥灌 浆。 如果设置配油流阀 152， 则可以利用单独的管同心地设置在注入分支衬管 118 的内部或 可以与衬管 118 一起设置。在注入衬管 118 中可以附加地包括无孔管和 / 或封隔器以分隔 流经分配阀 152 的流体。
密封扶正器 160 在处理流体注入管柱 156 和 / 或采油泵管柱 162 处穿过主井筒 116 并设定在主井筒 116 中。处理流体注入管柱 156 穿过主井筒 116、 经由连接衬管装置 124 进入注入分支衬管 118。在密封件 144 处密封处理流体注入管柱 156， 从而将衬管连接 装置 124 与穿过第一支腿 138 来自注入分支衬管 118 的流体流隔离 ( 进而当井系统操作时 与加热的处理流体隔离 )。在示出的实施例中， 主井筒 116 具有从地面 120 延伸的基本上竖直的入口部分， 所 述入口部分随后偏离以形成倾斜部分， 基本上水平的分支井筒从所述倾斜部分延伸到地下 区域 110 中。然而， 在此描述的系统和方法也可以用于其它的井筒结构 ( 例如倾斜井筒、 水 平井筒和其它结构 )。
在某些情况下， 可用于朝向地面 120 提升流体的井下流体提升系统至少部分地设 置在井筒 114 中， 并且可以整合到采集油管管柱 ( 未示出 )、 联接至采集油管管柱或以其 它方式与采集油管管柱关联。为了实现将人工提升系统与井下流体加热器进行组合的过 程， 可以采用井下冷却系统来冷却人工提升系统和完井系统的其它部件。例如在标题为 “Producing Resources UsingSteam Injection” 公开号为 2008/0083536 的美国专利申请 中对这种系统进行了更详细的说明。也可以使用其它井下流体提升系统和方法。
参照图 3， 地下区域处理系统 200 的另一示例性实施例包括井下流体加热器 210( 例如蒸汽发生器 )。虽然本实施例大体上与上述参照图 1 所述的实施例相似， 但是本 实施例增加了设置在注入分支井筒 112 中作为处理流体注入管柱 202 的一部分的井下流体 加热器 210， 所述井下流体加热器能够在注入分支井筒 112 中对紧邻地下区域 110 的流体进 行加热。尽管在下文中描述了井下流体加热器 210 设置在注入分支井筒 112 中， 然而井下 流体加热器 210 也可以替代地或附加地设置在系统 200 的其它地方， 例如设置在衬管连接 装置 124 中、 主井筒 116 中和 / 或其它位置。正如在此处所使用的， “井下” 装置是指适于定 位在井筒中并在井筒中操作的装置。 井下流体加热器 210 容置在衬管连接装置 124 的第一支腿 138 的内部并由密封 件 216 密封。在某些情况下， 密封件 216 是位于第一支腿 138 内部的抛光座圈或封隔器， 所述密封件与井下流体加热器 210 的外部或处理流体注入管柱 202 的其它部分连接。处 理流体注入管柱终止于注入分支井筒 112 中的井下流体加热器 210 的出口处或所述出口附 近。 井下流体加热器 210 包括接收处理流体的入口 214， 并且在基于燃烧的井下流体加热器 的情况下接收其它流体 ( 例如氧化剂和燃料 )， 井下流体加热器 210 可以具有多种结构的 其中之一以将热的处理流体输送至地下区域 110。标题为 “CommunicatingFluids with a Heated-Fluid Generation System” 、 公开号为 2007/0039736 的美国专利中公开了容置在 抛光座圈中的井下流体加热器 210 的一个示例。
在此实施例中， 井下流体加热器为基于燃烧的蒸汽发生器 210。供给管线 212 例 如将燃料、 处理流体和氧化剂从地面源 ( 未示出 ) 输送至井下流体加热器 210。供给管线 212 可具有不同的实施形式。例如， 供给管线 212 可以是采集油管管柱的组成部分、 可以 被附连至采集油管管柱、 或者可以是延伸穿过主井筒 116 的单独的管线。尽管一个或多个 供给管线 212 描述为同心地设置在彼此中， 所述一个或多个供给管线 212 也可以是单独 的、 平行的流动管线， 和 / 或可设置少于或多于三个的供给管线。一个用于将流体输送至 井下流体加热器的示例性的管系统包括限定了至少两个环形通道的多个同心的管， 所述 环形通道与管的内孔协同工作， 以将空气、 燃料和处理流体输送至井下热流体发生器。例 如标题为 “Communicating Fluids with a Heated-FluidGeneration System” 、 公开号为 2007/0039736 的美国专利中公开了具有同心的供给管线的井下流体加热器的一个实施例。
供给管线 212 将流体从地面 120 输送至井下流体加热器 210 的相应的入口 214。 例如， 在一些实施例中， 供给管线 212 包括处理流体供给管线、 氧化剂供给管线和燃料供给
管线。 在一些实施例中， 处理流体供给管线用于将水输送至井下流体加热器 210。 处理流体 供给管线可用于输送替代水或除了水之外的其它流体 ( 例如合成化学溶剂或其它处理流 体 )。在此实施例中， 燃料、 氧化剂和水在高压下从地面被泵送至井下流体加热器 210。
在一些实施例中， 供给管线 212 具有一个或多个井下控制阀 ( 未示出 )。 在某些情 况下 ( 例如， 如果井中的套管系统发生故障 )， 需要迅速中断燃料、 氧化剂和 / 或处理流体朝 向井下流体加热器 210 的流动。井深处的供给管线 212( 例如邻近流体加热器 210) 的阀能 够防止供给管线 212 中残留的燃料和 / 或氧化剂流到流体加热器 210， 防止进一步的燃烧 / 产生热， 并且能够限制 ( 例如防止 ) 井下供给管线 212 中的反应物排放到井筒中。
以与上述系统 100 的安装相似的方式安装系统 200。例如， 处理流体注入管柱 202 延伸穿过主井筒 116、 衬管连接装置 124 并进入注入分支井筒 112， 井下流体加热器 210 和 / 或处理流体注入管柱 202 被密封以防止经由处理流体注入管柱 202 与衬管连接装置 124 的第一支腿 138 之间的环空的流动。
参照图 4， 在操作中， 可以使用系统 100 和 200 通过方法 300 来生产流体， 所述方法 包括将热处理流体从处理流体注入管柱 156、 202 注入到注入分支井筒 112。 如上所述， 处理 流体注入管柱 156、 202 从衬管连接装置 124 延伸到注入分支井筒 112 中并终止于注入分支 井筒 112 中 ( 步骤 310)。邻近处理流体注入管柱 156、 202 的外表面的环空通过例如密封 件 126 被密封， 以防止朝向衬管连接装置 124 的流动 ( 步骤 320)。处理流体注入衬管 118 与注入分支井筒 112 之间的环空也已被密封。因此， 所有的或基本上所有的热处理流体被 提供至地下区域 110 中， 并防止回流到衬管连接装置 124 和相关的组件中或防止回流到衬 管连接装置 124 和相关的组件上。通过将热处理流体注入到地下区域 110， 可使储层流体 流动。随后从采集分支井筒 114 提取出储层流体 ( 步骤 330)。如图 1 和图 3 所示， 采集分 支井筒 114 与注入分支井筒 112 竖直地间隔开， 使得储层流体易于在重力作用下向下朝向 采集分支井筒 114 移动 ( 即与 SAGD 式开采一致 )。在其它类型的蒸汽驱 (steamflood) 结 构 ( 即不是 SAGD) 中， 采集分支井筒 114 和注入分支井筒 112 可以竖直地间隔开或不竖直 地间隔开。例如， 采集分支井筒 114 和注入分支井筒 112 可以处于相同的或基本上相同的 水平面中。在某些情况下， 采集分支井筒 114 可以与注入分支井筒 112 水平地间隔开， 或可 以处于相同的或基本上相同的竖直面中。
在某些情况下， 密封邻近处理流体注入管柱的外表面的环空包括密封处理流体注 入管柱与衬管连接装置之间的环空。在某些情况下， 密封邻近处理流体注入管柱的外表面 的环空包括在注入分支井筒中进行水泥灌浆。
在某些情况下， 利用井下流体加热器 210( 例如设置在注入分支井筒 112 中的井下 流体加热器 ) 对处理流体进行加热。在某些情况下， 在地面 120 加热处理流体并将加热的 处理流体向井下方通过衬管连接装置 124 泵送。
以上描述了本发明的多个实施例。 然而， 应理解的是， 在不脱离本发明的精神和保 护范围的情况下可以进行多种变型。例如， 尽管图 1 和图 3 示出了在专用的注入井筒的情 况下 ( 例如， 其中井筒作为注入井操作以对其它的生产井提供热处理流体注入 )， 例如在蒸 汽驱或蒸汽辅助重力泄油 (SAGD) 情况下， 具有热流体注入管柱的井系统， 然而， 在此处说 明的概念也可适用于周期性热流体注入过程 ( 例如 “蒸气吞吐 (huff-n-puff)” ， 其中井筒 周期性地操作以在一段时间注入热处理流体， 并随后重新构造以用作采集井筒 ) 以及其它热流体注入过程。此外， 在此说明的井系统适用于可被加热或不被加热的其它类型的处理 流体的注入。例如， 可以通过与处理流体注入管柱 156 相似地设置且密封的管柱来注入诸 如酸、 压裂液 ( 例如具有支撑剂 )、 水泥、 砾石 ( 例如用于砾石装填 ) 的处理流体和 / 或其它 类型处理流体。相应地， 其它的多个实施例也包涵在所附权利要求的范围内。