砾石充填方法技术

本发明专利技术披露了ＶＥＳ基砾石携带液在砾石充填操作中的用途，所述操作使用筛管和分路管路，所述筛管和分路管路已经运行在用油基泥浆完井的井中。使用该方法，避免了以前有必要但是不希望的步骤，同时保持了使用水基流体进行砾石充填的优势，所述步骤是下面的两步：首先在穿孔的挡板中运行，然后用水基流体置换在待砾石充填的区域中的油基流体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及在用油基泥浆(oil-based muds，OBM′s)钻出的井筒中砾石充填裸眼完井。更具体地，本专利技术涉及用水基携带液砾石充填这些井，而无需首先用水性流体(aqueous fluid)置换油基泥浆。更具体地，本专利技术涉及使用替补通道技术(alternate path technique)的砾石充填，同时使用粘弹性流体作为携带液。目前使用合成/油基泥浆钻探许多井，特别是在深水/海底环境中的油田中的井。由于插入(intervention)的高成本和高生产率，这些井需要可靠的完井技术，所述技术能够防止出砂(sand production)和在井的全部使用期限内使生产率最大化。这样的一种技术是裸眼井砾石充填。砾石充填裸眼的主要技术有两种(1)替补通道技术和(2)水封技术(water packing technique)。后者使用低粘度流体，例如完井液以从表面携带砾石并将其沉积到防砂筛管(sand-control screen)和井筒之间的环形空间(annulus)中。另一方面，替补通道技术利用粘性携带液，因此这两种技术的充填机理显著不同。替补通道技术允许绕过在环形空间中形成的任何桥塞(bridge)，这是由以下原因造成的由于泥饼侵蚀造成向地层中的高度漏失，或者超出破裂压力，或者页岩塌陷/页岩溶胀或者在防砂筛管上局部地层塌陷。在未固结的地层中，实施防砂措施，以防止井筒塌陷。控制砂排出(sanddisplacement)的常规实践是放置砾石充填物(gravel pack)，以将地层砂保持在原位。砾石充填物通常围绕穿孔的衬管或筛管沉积。砾石充填物使砂滤出，同时仍然允许地层流体流经砾石、筛管和生产管路。为了避免长或倾斜层段(intervals)导致的困难，可以利用替补通道或“分路(shunt)”工具进行砾石充填。该工具包括带孔的分路，其适于在砾石砂浆进入围绕筛管的环形空间时接收砾石砂浆。这些分路提供了替补通道，该替补通道允许输送砾石砂浆，即使在完成操作前在砾石中形成了桥塞时也是如此。大部分近来发现的深水油气田中含有高比例的页岩，页岩是水敏感性的，并因此是(或将是)用油基流体钻探的。尽管这些井也可以用油基砾石充填液完井，但是迄今为止，除了少数几个外，它们都是用水基流体进行砾石充填的。它们中的大部分是使用替补通道技术，用粘性流体完井。粘弹性表面活性剂(VES)溶液是在使用替补通道技术进行裸眼井砾石充填中已经广泛采用的携带液，其原因是它们的形成和砾石充填破坏小、压降(drawdown)需要小、它们将泥饼清理化学品混入携带液中的能力以及它们的摩擦压力低。然而，因为当粘弹性表面活性剂溶液暴露于大部分油(包括大多数油基泥浆)时，失去了它们的粘性和弹性，因此在井筒充满油基流体下，在井眼中操作替补通道筛管的情况时，它们能否成功用作携带液具有很大程度的不确定性。这是因为在砾石充填前进行的任何流体驱替都不能确保有效地用水基流体置换油基泥浆。任何没有被置换的油基泥浆会填充至少部分分路管路，而筛管进入井眼。这种置换不足的潜在后果是，刚好在需要分路管路，以绕过任何环状桥塞时，分路管路中脱砂(screen-out)。这是因为如果没有置换任何油基泥浆，VES凝胶会接触该油基泥浆。因为已经知道当VES凝胶接触油气(hydrocarbon)时，大部分VES凝胶破裂，在VES凝胶会接触油基泥浆的场合，操作者将不使用VES凝胶作为砾石携带液。存在两种可供选择的实践以避免该问题。第一种实践在井眼中运行替补通道筛管之前，用水基流体置换全部井筒。该方法在西非成功实践了十几个井。该方法的重大缺陷是其通常需要运行预钻衬管，以使井筒稳定，因为水基流体置换会导致页岩溶胀和/或塌陷，阻止筛管运行到目标层段，正如在相同区域的某些井中所经历的。必须运行预钻衬管导致额外的行程，这是昂贵的(钻井时间)。第二种方法在井眼中运行替补通道筛管后，使用聚合物溶液作为砾石充填携带液，在井筒中存在油基流体。因为聚合物流体在被油基流体污染后仍然保持其粘度，与使用常规粘弹性表面活性剂流体相比，该方法消除了在分路管路中的潜在脱砂。然而，在砾石充填过程中存在损失的情况下，侵入地层的聚合物流体具有破坏性，并且井生产率降低。注意到仅在发生泥饼浮脱(lift-off)或侵蚀或者超出地层的破裂压力时，会发生这种损失，前面任何一种情况都导致分路管路激活，也就是说如果泥饼保持完整并且裸眼段中压力的保持低于破裂压力，则不需要压力分路管路。因此，极其需要以油和泥浆的任何比例使用粘弹性表面活性剂携带液进行的，该携带液对于用于钻探储层的油基泥浆系统不敏感，意味着它们能够保持足够的粘度，以至少在放置砾石的时帧内进行砾石充填，然而至少在砾石充填后使该井投入生产的时帧内与生产的油气接触时破裂。还需要砾石充填裸眼完井的方法，该井用OBM钻探，具有“较不敏感的(less insensitive)”水性VES砾石充填携带液，该携带液可能更易获得或较便宜。较不敏感的水性VES砾石充填携带液是稳定时间足够长，以便在OBM′s存在下，在处理条件下得多种(但不是全部)OBM/VES比例下，携带砾石的携带液。术语较不敏感的水性VES砾石充填携带液还用于与不敏感VES流体相比，对于高温或高盐浓度稳定性差的VES流体。
技术实现思路
本专利技术的一种实施方式是使用所选水性VES流体作为携带液用于在裸眼中放置砾石的方法，所述裸眼已经用油基泥浆完井，并且其中具有分路管路的替补通道筛管运行进入裸眼，而没有预先置换OBM。本专利技术的关键方面是选择VES流体和OBM，使得VES对泥浆比对生产的油气更稳定；VES在泥浆中稳定时间足够长，以在作业条件下放置砾石，但是在作业条件下，VES在足够短的时间内被生产的油气破裂，以在回流期间提供净化(clean-up)。对于在砾石充填条件下对油基泥浆不敏感的那些水性VES砾石充填携带液，本专利技术的该实施方式不需要在砾石充填前置换完井时使用的油基泥浆。在该实施方式中，穿透地下地层的裸眼井筒的层段是用砾石填充的，其步骤包括用钻柱和油基泥浆使井筒钻入地层中；拔出钻柱；将具有一个或多个筛管和一个或多个替补通道分路管路的防砂柱(sand controlstring)运行到含有油基泥浆的井筒中；在井筒穿透地层的位置或该位置附近设置封隔器；用水性粘稠粘弹性表面活性剂基携带液进行砾石充填，该携带液以有效量存在，以提供足以携带砾石的粘度，但是该携带液对油基泥浆不敏感，不敏感的时间足以放置砾石，并且该携带液在生产的流体存在下破裂；和从井筒生产流体。该实施方式也可以在足够低的温度下使用较不敏感的水性VES砾石充填携带液，该VES在泥浆中稳定足够长的时间，以便在作业条件下放置砾石。待完井的层段通常但是不限于高度偏斜或水平层段，并且油基泥浆通常，但不限于逆乳状液油基泥浆。基于所述条件，不敏感水性VES砾石充填携带液含有有效量的表面活性剂，该表面活性剂为相应于下式的胺的季铵盐 其中R1为至少约C16脂族基团，其可以为直链或支链的和其可以为饱和或不饱和的；R2、R3和R4各自独立地是C1至约C6脂族基团，其可以为直链或支链的，饱和或不饱和的，并且其可以被使得R2或R3基团更亲水的基团取代；R1、R2、R3和R4都不是氢，并且R2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿透地下地层的裸眼井筒层段的完井方法，包括下面步骤：ａ．使用钻柱和油基泥浆将井筒钻入地层中；ｂ．拔出钻柱；ｃ．运行防砂柱至含有油基泥浆的井筒中，所述防砂柱包括一个或多个筛管和一个或多个替补通道分路管路；ｄ ．在井筒穿透地层的位置或该位置附近设置封隔器；ｅ．用水性粘稠粘弹性表面活性剂基携带液进行砾石充填，所述粘弹性表面活性剂以有效量存在，以提供足以携带砾石的粘度，所述携带液对油基泥浆不敏感一段时间，该时间段足以放置砾石，并且所述携带液能 够被生产的流体破裂，和ｆ．从井筒生产流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅米特帕拉，利兹莫里斯，陈依彦，保罗普赖斯，
申请(专利权)人：施蓝姆伯格技术公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]