用于冲击压力生成的方法和系统技术方案

介绍了一种用于从储层中采收烃类的方法。所述方法包括设置通过至少一条管路与所述储层流体连通的腔室，并且使所述腔室包括可以彼此相对运动的第一壁部和第二壁部。通过所述管路在所述流体中提供向所述储层传播的冲击压力，其中所述冲击压力通过设置在所述流体的外侧的物体和所述第一壁部之间的碰撞过程来生成，以用于使所述第一壁部冲击所述腔室中的流体。此外，所述腔室设置用于避免气体夹杂物在所述第一壁部冲击所述流体的地方积聚。这可以通过将所述管路设置在通过重力的影响自然地聚集气体夹杂物的区域中或该区域附近，或者通过将冲击流体的所述第一壁部布置成远离该区域来实现。本发明专利技术进一步涉及一种用于如上所述生成冲击压力的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于冲击压力生成的方法和系统
本专利技术涉及用于烃类采收作业的方法和系统，所述烃类采收作业包括冲击压力的生成。本专利技术进一步涉及使用所述方法或系统以用于从地下储层内的多孔介质中采收烃类流体。
技术介绍
烃类采收作业通常会涉及范围广泛的工艺，涉及用于从地层中采收烃类的流体流动作业的使用和控制，包括例如向地层中引入或注入流体譬如处理液、固结液或水力压裂液，注水作业，钻井作业，出油管和井眼的清洗作业，以及在井眼中的注水泥(cementing)作业。地下储层是多孔介质，包括与不同直径和长度的孔喉有关的孔隙容积网络。为了获得改进的烃类采收，已经对将流体注入储层以置换储层内的多孔地质结构中的流体的流体动力学进行了广泛研究。多孔地质结构是多孔介质的固体骨架。弹性波能够在固体骨架中传播，但是不能在流体中传播，原因在于弹性是固体而非液体的性质。固体的弹性和流体的粘性是限定固体和液体之间的区别的性质。弹性固体中的应力与形变成正比，而粘性流体中的应力与形变的变化率成正比。储层中的流体(在注水期间)将在流过孔喉时由于流体和孔喉的润湿状态的壁面之间的表面张力而承受毛细管阻力或推送力。毛细管阻力促使在多孔介质中建立起优选的流体路径(贯通)，这就明显地限制了烃类采收。因此，毛细管阻力限制了流体在储层中的活动性。人们认为烃类采收将在地震类事件例如地震之后有所增加。因此，人们相信对地层造成的显著的动态激励将增加流体相在多孔介质中的活动性。已经有人声称在地震期间通过(在固体骨架中)跨越储层传播的弹性波造成了活动性的改善。基于通过应用人工震源而在储层中引发弹性波的地震激发方法已经在进行深入研究。一般而言，人工震源需要布置成尽可能地靠近有效储层，并且因此通常布置在井眼的底部或井眼的底部附近。例如在RU2171345、SU1710709或WO2008/054256中已经介绍了这样的井下地震激发工具，其中公开了通过负载下落到固定至井底的砧台上并由此下落到储层上的碰撞而在固体中产生弹性波的不同的系统。这些系统的缺点在于地质结构破碎的风险以及控制冲击的难度和方法的有限效果。涉及例如通过在地下利用爆炸和含能材料的规则爆破来模仿地震事件的动态激励的、用于烃类采收的方法也一直在进行开发并且已经广泛使用。但是，这些通过爆炸、地震等手段实现的强烈激励也经常被认为会造成地质结构的恶化，这可能会减少长时间内的烃类采收。用于烃类采收的其他方法涉及通过交替时段的强行从地层抽出流体和/或强行向地层中注入流体实现的压力脉冲。已经有人报告压力脉冲的应用提高了流过多孔介质的流速，但是也仍然有报告说增加了流体注入作业中的水突进和粘性指进(viscousfingering)的风险。依赖于时间的压力现象例如压力冲击波或液压冲击主要是在其例如在管道系统中意外发生时的潜在破坏或者甚至是灾难性效果的相关方面、或者是在由于对平台的海水冲击或波浪破坏而对水坝或离岸建筑物造成的潜在破坏或者甚至是灾难性效果的相关方面进行报告和分析。水击作用(WaterHammering)在例如通过管道系统中的阀突然关闭造成运动中的流体强行停止或突然改变方向时可能会经常出现。在管道系统中，水击作用会导致从噪声和振动到破损和管塌陷等各种问题。管道系统经常装有蓄集器、旁通管和减震器等，目的是避免水击作用。另一种压力现象(在本文中称作冲击压力)通过利用了冲击动力学的碰撞过程来生成，这就使得可以产生依赖于时间的冲击压力，该冲击压力具有大幅值以及可与碰撞接触时间相比较的非常短的时间宽度(时长)。与压力波相比，压力脉冲能够被视为在流体中相对陡锋式地传播。在比较冲击压力与压力脉冲时，有人注意到冲击压力具有更尖一些的陡锋并且像冲击波锋一样地传输。冲击压力因此表现出一些与压力脉冲相同的重要特性，但是这些重要特性由于冲击压力的产生方式而具备明显更强的、具有高压力幅值的陡锋和短上升时间的这种关键效果。此外，本文中介绍的压力脉冲和冲击压力应与弹性波区分开，原因在于这些首次提及的压力现象是在流体中传播，相比之下，弹性波是在固体材料中传播。
技术实现思路
因此，本专利技术的实施例的一个目标是通过提供提高烃类采收率的规程来克服或者至少是减少用于烃类采收作业的已知方法中的一部分或全部的上述缺点。本专利技术的实施例的另一个目标是提供一种用于烃类采收作业的方法，所述方法可以在多孔介质中得到增加的流体活动性。本专利技术的实施例的另一个目标是提供用于产生冲击压力的可选方法和系统，所述冲击压力例如可以在烃类采收作业的领域中应用并且可应用于地下储层或井眼中的流体。本专利技术的实施例的又一个目标是提供一种可以相对简单和廉价地在现有的烃类采收场所实施而又有效的方法。本专利技术的实施例的一个目标是提供用于以更高的效率在流体中产生冲击压力、并且降低了系统中的气蚀风险的主流系统。根据本专利技术获得了一种用于从储层中采收烃类的方法，所述方法包括设置通过至少一条管路与所述储层流体连通的、至少一个部分充注流体的腔室的步骤，其中所述腔室包括可以彼此相对运动的第一壁部和第二壁部。通过所述管路在所述流体中提供向所述储层传播的冲击压力，其中所述冲击压力通过碰撞过程来生成，所述碰撞过程包括设置在所述流体的外侧的物体和所述第一壁部之间的碰撞，所述第一壁部由此冲击所述腔室中的流体。所述方法进一步包括将所述腔室设置成避免气体夹杂物在所述第一壁部冲击所述流体的地方积聚，通过将所述管路设置在腔室的某一区域中或所述区域附近，和/或通过将所述腔室设置为使得冲击流体的所述第一壁部布置成远离所述区域，所述气体夹杂物通过重力的影响而自然地聚集在所述区域中。通过将所述管路布置成靠近气体夹杂物的区域，即可通过相对于碰撞过程连续或有间隔的流体高效且快速地从腔室中完全或部分地移除气体夹杂物。任何气体夹杂物都可能在所述区域中继续聚集，但是通过如上所述的以简单而又有效的方式设置管路而避免了积聚。通过将所述腔室设置为使得冲击在流体上的第一壁部布置成远离所述区域，实现了主要对流体执行冲击而不对存在于腔室中的任何气体夹杂物执行冲击或者仅对存在于腔室中的任何气体夹杂物执行不明显的冲击。用这种方式获得对于流体中存在的气体夹杂物或形成的气体夹杂物不敏感的方法，并且流体系统不需要在启动任何冲击压力过程之前或者在任何冲击压力过程期间进行仔细地排空。通过碰撞过程，来自物体的能量以及动量被转化为流体中的冲击压力。冲击压力在流体中以声速传输和传播。通过碰撞过程引发的冲击压力的产生可以是有利的，原因在于由此可以获得非常尖锐或陡峭的压力锋，与可以通过常规的压力脉冲技术获得的压力脉冲相比，所述压力锋具有高幅值和非常短的上升时间。此外，例如与单一频率或单一正弦的压力波相比，通过碰撞过程引发的冲击压力可以被视为包括更多的高频成分。这在不同的烃类采收作业中例如在注水、引入处理液中或者在固结处理中可以是有利的，原因在于高频成分可以被视为增加了流体在多孔介质中的活动性，在多孔介质中不同材料性质的材料和不同尺寸的液滴可以用其他方式限制或降低流体的活动性。这在避免或降低对于任何堵塞趋势的风险以及保持储层处于良好流动状态方面也可以是有利的。增加活动性可以类似地在注入固结液的作业和固结作业中的后冲洗的相关方面都是有利的。此外，由提出的碰撞过程引发的冲击压力可以有利地应用于清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在流体中生成冲击压力的冲击压力生成系统，所述流体对储层使用以用于从所述储层中采收烃类，所述系统包括通过至少一条管路与所述储层流体连通的、至少部分充注流体的腔室，所述腔室包括可以彼此相对运动的第一壁部和第二壁部，所述系统进一步包括设置在所述流体外侧的物体，所述物体用于在碰撞过程中与所述第一壁部碰撞，由此冲击所述腔室中的流体，在所述流体中生成通过所述管路向所述储层传播的冲击压力，其中所述腔室包括气体夹杂物通过重力的影响而自然地聚集于此的某一区域，并且其中所述腔室设置成：通过将所述管路布置在所述区域中或所述区域附近，或者通过将冲击所述流体的所述第一壁部布置成远离所述区域，从而避免气体夹杂物在所述第一壁部冲击所述流体的地方积聚。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.19 DK PA201170725;2011.12.21 EP 11194897.21.一种用于在流体中生成冲击压力的冲击压力生成系统，所述流体被输送至储层以用于从所述储层中采收烃类，所述冲击压力生成系统包括：通过至少一条管路与所述储层流体连通的、至少部分充注流体的腔室，所述腔室包括能够彼此相对运动的第一壁部和第二壁部；以及设置在所述流体外侧的物体，所述物体用于在碰撞过程中与所述第一壁部碰撞，由此冲击所述腔室中的流体，从而在所述流体中生成通过所述管路向所述储层传播的冲击压力，其中所述腔室包括气体夹杂物通过重力的影响而自然地聚集于此的区域，其中所述腔室设置成用以：通过将所述管路布置在所述区域中，或者通过将所述第一壁部布置成远离所述区域，从而避免气体夹杂物在所述第一壁部冲击所述流体的地方积聚，并且其中通过重力促使所述物体下落到所述第一壁部上。2.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中所述第一壁部形成有活塞，并且其中所述腔室进一步包括在所述活塞和所述第二壁部之间的轴承。3.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中所述物体具有的质量在10-10000千克的范围内。4.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中促使所述物体下落到所述第一壁部上的下落高度在0.02-2.0米的范围内。5.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中所述冲击压力生成系统通过另一条管路连接至第二储层，并且其中所述冲击压力生成系统进一步包括从所述第二储层提供流体流动通过所述腔室并流入所述储层的泵送装置。6.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中所述管路连接至从地面通向所述储层的井眼，并且其中所述腔室布置在所述井眼的外侧。7.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中从与所述管路流体连通的地下储层内的多孔介质中采收烃类流体，以使冲击压力至少部分地在流体中传播到所述多孔介质中。8.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中所述物体具有的质量在10-2000千克的范围内。9.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中所述物体具有的质量在100-1500千克的范围内。10.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中所述物体具有的质量在200-2000千克的范围内。11.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中所述物体具有的质量在500-1200千克的范围内。12.根据权利要求1所述的冲击压力生成系统，其中促使...

【专利技术属性】
技术研发人员：JV·保尔森，
申请(专利权)人：压力技术系统公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO