稳定井中的空腔的方法.pdf

一种稳定地下井(1)中的生产区域或注入区域处的空腔(5)的方法被描述，所述方法包括以下步骤：(A)在井(1)中待稳定的空腔(5)处设置过滤元件(7)，所述过滤元件(7)形成有开口；以及(B)通过过滤元件(7)向空腔(5)中注入包括可膨胀颗粒(8)的第一流体，处于非膨胀状态的所述可膨胀颗粒(8)具有比过滤元件(7)的开口的直径小的直径，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：(C)通过过滤元件(7)注入第二流体，所述第二流体被设置成与可膨胀颗粒(8)反应，以使得可膨胀颗粒(8)膨胀至比过滤元件(7)中的开口的直径大的直径，其中已膨胀的可膨胀颗粒(8)和过滤元件(7)在井(1)中的生产区域或注入区域处形成过滤器。

1.  一种稳定地下井(1)中的生产区域或注入区域处的空腔(5)的方法，所述方法包括以下步骤：
(A)在井(1)中待稳定的空腔(5)处设置过滤元件(7)，所述过滤元件(7)形成有开口；以及
(B)通过过滤元件(7)向空腔(5)中注入包括可膨胀颗粒(8)的第一流体，处于非膨胀状态的所述可膨胀颗粒(8)具有比过滤元件(7)的开口的直径小的直径，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
(C)通过过滤元件(7)注入第二流体，所述第二流体被设置成与可膨胀颗粒(8)反应，以使得可膨胀颗粒(8)膨胀至比过滤元件(7)中的开口的直径大的直径，由此已膨胀的可膨胀颗粒(8)和过滤元件(7)在井(1)中的生产区域或注入区域处形成过滤器。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(B)和所述步骤(C)包括通过流体运送管线(2)进行注入。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(B)之前，所述方法包括围绕流体运送管线(2)密封地安置一个或多个封隔器元件(4)。

4.  根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述第二流体包括碳氢化合物。

5.  根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第二流体包括水。

6.  根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(B)还包括注入包括可膨胀颗粒(8)和多孔颗粒的混合物的流体。

7.  根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(B)包括注入可膨胀颗粒和多孔颗粒的混合物，所述多孔颗粒取自包括以下材料的组，所述材料包括：大孔硅石、大孔碳、大孔聚合物、火山岩、烧结陶瓷材料以及烧结金属材料，所述火山岩例如为浮石、硅藻土、沸石。

8.  根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(B)还包括注入可膨胀颗粒和无孔颗粒的混合物，所述无孔颗粒取自包括玻璃球体、聚合物球体以及矿物颗粒的组。

9.  可膨胀颗粒作为过滤器和用于稳定地下井(1)中的空腔(5)的应用。

稳定井中的空腔的方法
技术领域
本发明涉及一种稳定井中的空腔的方法。
背景技术
稳定生产井和注入井中的开通的环状空间以避免沙粒产生是已知的。当今，这通常借助于所谓的碎石填充来完成。碎石和/或沙粒被围绕沙粒滤网(沙筛)或穿孔壳体填充以通过防止来自地(岩)层的较细的沙粒在石油中被携带至井中来起到滤筛的作用。另一种备选的方案是通过提供树脂材料以将地层“粘合”到一起来稳定地层。
碎石填充与不能成功地(尤其是在长水平井中)放置沙粒/碎石填料的高风险相关。可能具有挑战性的是在其中封隔器(装填器)将环状空间沿着井通路分成若干生产区间或注入区间的生产井和注入井中放置沙粒和碎石填料。此外，也不存在用于当存在将井分成若干区域的沿着井通路的入流阀或出流阀以及不同地层中的不同压力情况时为若干生产区间或注入区间稳定环状空间的任何好的解决方案。当今，这些环状空间被水泥强化和穿孔并且不能在整个生产区间或注入区间中利用沙粒滤网完成稳定。此外，仅仅井的最下面的部分被碎石填充。如果沙粒/碎石填料穿过沙粒滤网或穿孔壳体泄漏，则还存在井中的管道和设备的侵蚀的巨大风险。如果环状空间沿着井通路在一个或多个位置被地层沙粒自然地关闭，则整个井长度不能以令人满意的方式被沙粒/碎石填充并且碎石填充将是不完全的。当地层沙粒被粘合时，其进而被破裂以使得能够生产。该方法耗时且破裂系的方向是不可预知的。这意味着井未在正确的地层区间中生产/注入的风险产生。总之，已知方法通常是昂贵、复杂的且不是非常灵活。
发明内容
本发明以弥补或减少所述现有技术的缺点中的至少一个或至少为现有技术提供一种有用的备选方案作为其目的。
所述目的通过在以下的说明书以及随后的权利要求中具体说明的特征来实现。
更具体地，本发明涉及一种稳定地下井中的生产区域或注入区域处的空腔的方法，所述方法包括以下步骤：
(A)在井中待稳定空腔处设置过滤元件，所述过滤元件形成有开口；以及
(B)通过所述过滤元件向空腔中注入包括可膨胀颗粒的第一流体，处于非膨胀状态的可膨胀颗粒具有比所述过滤元件的开口的直径小的直径，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
(C)通过所述过滤元件注入第二流体，所述第二流体被设置成与所述可膨胀颗粒反应，以使得所述可膨胀颗粒膨胀至比所述过滤元件中的开口的直径大的直径，由此已膨胀的可膨胀颗粒与所述过滤元件在井中的生产区域或注入区域处形成过滤器。
在一实施例中，步骤(B)和步骤(C)可以包括通过流体运送管线(柱)注入第一和/或第二流体。在备选实施例中，所述流体可以从井孔的开口处被向下泵送至井中。
待稳定的空腔可以包括地下井中的多种类型的空腔、环状空间以及地层裂缝。
因此，已膨胀的颗粒可以连同诸如沙粒滤网和/或穿孔壳体或入流控制装置或出流控制装置的所述过滤元件一起起到过滤器的作用。
例如，可膨胀颗粒可以包括弹性体。所述颗粒还可包括一层或多层有机和/或无机材料。已知，一些弹性体能够在与含碳氢化合物的流体和/或含多种添加化学品的水接触时膨胀。因此，第二流体可以是包括碳氢化合物和/或水的流体。
在一实施例中，所述方法可以包括注入可膨胀颗粒和多孔颗粒的混合物。如果可膨胀颗粒被使用以使得在膨胀状态下相互附接并因此不允许通过已膨胀的颗粒的充分流动，则这可能是有益的。例如，所述多孔颗粒可取自包括以下材料的组，所述材料包括：大孔硅石颗粒、大孔碳颗粒、大孔聚合物颗粒、火山岩、烧结陶瓷材料以及烧结金属材料，所述火山岩例如为浮石、硅藻土(diatomaceous earth)、沸石。
在一实施例中，作为备选或附加，所述方法可以包括注入可膨胀颗粒 和诸如玻璃球体、聚合物球体以及矿物颗粒的无孔颗粒的混合物。所述无孔颗粒可以防止可膨胀颗粒以阻碍充分流动的方式相互附接。
上述颗粒、即多孔颗粒和无孔颗粒均可具有比所述过滤元件的直径小的直径。在可膨胀颗粒膨胀后，所述多孔颗粒和无孔颗粒将被锁定在混合物中，以使得不论其尺寸如何所述多孔颗粒和无孔颗粒都不会通过所述过滤元件中的开口逃离返回。
过滤元件中的开口和可膨胀颗粒可以具有微米范围内的直径。可膨胀颗粒和任何多孔或无孔材料的最终混合物(组分)必须允许通过过滤器、也就是说通过已膨胀的颗粒和过滤元件进出井的碳氢化合物的流动。
所述方法在步骤(B)之前还可以包括在井中的壳体内围绕流体运送管线密封地安置一个或多个封隔器(充填器)。这可以适于在所述流体运送管线的外侧隔离所述环状空间，以使得可膨胀颗粒被朝向待稳定的空腔运送并且不会流至围绕流体运送管线的环状空间。
例如，在步骤(A)中提供的过滤器可以包括一个或多个过滤元件。例如，其可以是带有穿孔和/或槽(缝)的壳体。此外，过滤器可以包括设置在壳体外侧的过滤元件。例如，在壳体外侧的过滤元件可以是本身已知类型的沙粒滤网。
与上述已知的稳定地下井中的生产区域或注入区域处的空腔的方法相比，本发明提供了一种将节省大量时间并且另外赋予提高的灵活性的显著(实质上)简化的方法。除此之外，其将使得能够实现沿着井通路的几乎无限数量的生产区间或注入区间的环状空间填充。此外，环状空间填充将能够与井中的局部压力情况无关地进行。环状空间填充将能够在长水平井中、带有入流阀和出流阀的井中以及多分支井中实现。本发明还将降低井中的管道和设备内/上的侵蚀的风险。
附图说明
在以下说明中，描述了在附图中可见的优选实施例的实例，其中：
图1以侧视图显示了在本发明的实施例中使用的井；以及
图2以侧视图以及大于图1的比例显示了在本发明的实施例中使用的井。
具体实施方式
在以下说明中，附图标记1指示在本发明的方法中使用的井。附图以简化以及示意性的方式示出，并且同样的附图标记指示同样或对应的元件。流体运送管线2向下延伸至井1中，在示出的部分中，井1套设有壳体(套管)9。在一些部分中，壳体9设有沙粒滤网7。壳体9外侧的呈环状空间5的形式的空腔设有永久性封隔器元件3。封隔器元件4用于密封在流体运送管线2和壳体9之间的环状空间10。封隔器元件4可以是临时性的或永久性的。如图1中的箭头指示，包括可膨胀颗粒8(见图2)的流体(未示出)被沿着流体运送管线2运送，经过流体运送管线2中的开口21进入在流体运送管线2和壳体9之间的环状空间10，进而通过壳体9中的穿孔(未示出)、通过沙粒滤网7进入在壳体9和地层6之间的环状空间5中。
接下来，另一流体(未示出)通过流体运送管线2运送并排出至可膨胀颗粒8。因此可膨胀颗粒8膨胀至比沙粒滤网7中的开口的直径大(见图2)的直径，以使得已膨胀的颗粒8不能逃回至在流体运送管线2和壳体9之间的环状空间10中。因此，可膨胀颗粒8连同沙粒滤网7一起形成过滤器，所述过滤器防止不期望的沙粒在井1中产生，但是允许碳氢化合物的产生或水的注入，并且支撑地层6。
图2显示了在可膨胀颗粒8已经通过沙粒滤网7注入并且膨胀至比沙粒滤网7中的开口的直径大的直径后环状空间5的放大部分。