完井以降低水流入的流入控制装置和方法制造方法及图纸

一种用于井筒的地下自动流入控制装置，所述流入控制装置包含管状基础管，该管状基础管具有用于接收井筒内生产流体的一个或多个通孔。所述流入控制装置进一步包括外壳，其沿着所述管状基础管外径布置并且覆盖所述一个或多个通孔。所述外壳包含配置来接收来自地下地岩层的生产流体的流体入口，和在所述外壳内位于所述流体入口和所述通孔之间的疏水材料。所述疏水材料提供了孔的网络，其允许烃流体在途中由此流动到所述通孔，但是所述疏水材料阻挡了含水流体由此通过。还提供了一种完井方法，其中井筒具有多孔的，疏水流入控制装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】完井以降低水流入的流入控制装置和方法相关申请的交叉参考本申请要求2018年12月28日提交的标题为“完井以降低水流入的流入控制装置和方法”的美国临时专利申请系列No.62/786138和2018年9月20日提交的标题为“减少水产生的方法和系统”的美国临时申请系列No.62/733709的权益，二者具有共同的专利技术人和申请人，其二者的公开内容在此以其全部引入作为参考。专利技术背景这一节目的是介绍技术的各个方面，其可能与本专利技术的示例性实施方案相关联。这个讨论据信有助于提供框架来便于更好地理解本专利技术的具体方面。因此，应当理解这一节应当从这方面解读，并且无需解读为现有技术的承认。专利
本专利技术涉及完井领域。更具体地，本专利技术涉及井筒中储集层流体的受控流入。本专利技术进一步涉及井下流入控制装置，其能够过滤或者限制水流入生产流体。技术讨论在油气井的钻探中，井筒是使用钻头形成的，钻头是在钻柱的下端处向下驱进的。在钻探到预定深度后，除去该钻柱和钻头并且向所述井筒中插入套管柱。因此在所述套管柱和地岩层之间形成环形区域。通常进行胶合作业来用水泥填充或者“压挤”所述环形区域。水泥和套管的组合增强了所述井筒和促进了所述套管后的地岩层的隔离。通常是将几个具有逐渐减小的外径的套管柱置于井筒中。将钻探和然后胶合逐渐减少套管柱的方法重复几次直到该井达到总深度。将最终的套管柱(称作生产套管)合适地胶合并且穿孔。今天大部分的生产井筒是水平完成的。这意味着所述井筒的下部具有后跟和趾部，从而形成了所谓的“腿”。在大部分情况中，生产套管柱是沿着所述腿放置的。然后将生产套管穿孔并且将周围的地岩层分级压裂。在一些情况下操作者会期望将所述井筒的腿(或者底部部分)打开。在完成裸眼井中，生产套管没有延伸穿过所述生产区和穿孔；代替地，所述生产区保持无套管。所谓的砂筛是沿着开放井筒布置的，这形成了用于生产流体的主要流路。在大部分的常规储集层中完成裸眼井相比于完成套管井具有某些优点。完成裸眼井允许地岩层流体在井的方位角的整个360度上径向会聚到井筒。这具有降低压力降的益处，所述压力降与会聚径向流和然后穿过粒子填充的穿孔隧道的流动摩擦相关。与完成裸眼井相关的减少的压力降通常有益于常规储集层中的生产。此外，使用砂筛(具有或者不具有沿着裸眼井井筒的砂砾填料)有助于防止地岩层细粒进入所述井筒和所述井漏砂。令人期望的是控制储集层流体向井筒中的流入。为此目的，所述井可以用筛和带狭缝的基础管来完井，其是沿着水平腿同心放置的。流入控制装置和/或封隔器可以沿着所述基础管布置。所述流入控制装置通过增加沿着完井区的压降而限制了它们安装之处的区域中的生产，由此使得储集层性能例如渗透性，和压力中的不均匀性效果平坦化。国际公开No.WO2007/126496；美国专利No.7708068；美国专利No.7984760；美国专利No.8127831；和美国专利公开No.2015/0027700公开了多种使用流入控制装置的实施方案，其包括相关的砂筛。它们包括使用可溶胀或者可降解材料和使用滑动套筒。这些流入控制装置可以从地面启动或者操作来在生产操作开始时，限制生产流体向基础管中的流动。在一些水平完井中，具体的区域会开始产生不期望量的水。这被称作水窜状况。早期水窜是在采用水压支持的储集层中实现目标生产和最大烃回收率的主要挑战之一。最近已经引入了自动流入控制装置(AICD)。它们是主动流动控制装置，其可以响应流过其中的流体的物理性能(例如粘度，密度)，而传递可变的流动限制。目前可用的AICD可以限制水流入，同时允许油流动。这假定了所述油和水的密度和粘度是明显不同的。所以，需要这样的流入控制装置，其能够接收烃流体，同时限制水流入。进一步需要这样的流入控制装置，其能够运行而没有来自地面的干涉或者不使用外部的启动装置。
技术实现思路
本申请首先提供一种自动流入控制装置。所述流入控制装置目的是与沿着井筒的生产接头协同操作。优选所述生产接头是砂筛。仍然优选所述井筒是水平完井的，如使用砂筛的裸眼井完井一样。在本专利技术中，所述AICD目的是作为主动流动控制装置，其可以响应流过其中的流体的物理性能(例如粘度，密度)，而传递可变的流动限制。在油和水的密度和粘度明显不同的情况中，目前可用的AICD可以限制水流入同时允许油流动。在某些方面，本专利技术将具有渗透性的多孔疏水材料与AICD技术相组合来产生甚至当水和油的物理性能类似时限制水流入的解决方案。所述多孔疏水材料用于排斥水分子(这归因于水分子强的偶极矩和相关的毛细管力和相对的渗透性效应)，同时允许烃分子(其是非极化的)经过孔的网络。虽然这种形式的AICD会有益于任何的烃-水混合物，但是它在轻质油(其的粘度类似于水)的情况中将是特别有效的。在一种实施方案中，所述流入控制装置首先包括管状基础管。该基础管具有一个或多个通孔，其配置来接收井筒内的生产流体。所述基础管具有第一端和第二对端。每个端可以配置来螺纹连接到(或者操作性连接到)砂筛接头或者其他生产接头。同时，所述基础管配置来与井筒中的生产管流体连通来放置，这形成了主要流路。所述流入控制装置还包括外壳。所述外壳沿着管状基础管的外径布置，并且还覆盖所述一个或多个通孔。优选，所述外壳在所述基础管周围以圆周方式布置。所述外壳包括流体入口，其配置来接收来自地下地岩层的生产流体。所述外壳包括面朝地下地岩层的主筛和配置来限制所生产的流体进入基础管的一个或多个喷嘴。所述外壳包括位于所述外壳内的疏水材料。具体地，所述疏水材料是布置在所述主筛和喷嘴之间的多孔材料。在一方面，所述疏水材料包含由二氧化硅，聚四氟乙烯或者其组合制成的纤维的多孔网络。有益地，所述流入控制装置内的多孔疏水材料提供了具有预先设计的孔喉尺寸分布的孔网络，使得所述孔的网络允许烃流体在途中由此流动到基础管通孔，但是所述疏水材料限制或限定了含水流体由此通过。在另一方面，所述疏水材料包含单个粒子的集合，其具有50μm到几毫米，例如高到和包括0.01mm，0.1mm，0.5mm，1mm，2mm，5mm或者甚至10mm的预选的外径，其可以使用压力，化学反应和/或热来紧密填充在一起或者熔合。可以选择所述粒子外径分布使得球形粒子的致密填充体具有在粒子之间的最佳通道尺寸，来用于传导烃的流动同时阻挡水。在一些实施方案中，所述疏水材料可以优选包含单个粒子的集合，每个粒子的外径是50μm-1000μm。在一方面，每个粒子限定了包含内芯和外层的球形体。所述内芯优选是坚固的材料例如石墨烯珠。取决于所选择的材料，每个粒子限定了由均质材料制成的球形粒子或者包含内芯和外层的球形体。所述外层是由疏水材料制成的，其中所述内芯包含压缩强度大的材料，例如陶瓷，纳米纤维，或者纳米碳增强的聚合物。优选的是所述流入控制装置是与砂筛接头流体连通的。因此，在一方面，所述流入控制装置的入口接收这样的生产流体，其已经经过与砂筛接头相连的过滤介质。在这种情况中，所述基础管是和与砂筛接头相连的基础管流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于井筒的流入控制装置，其包含：/n管状基础管，其具有用于接收井筒内生产流体的一个或多个通孔；和/n外壳，其沿着所述管状基础管的外径布置并且覆盖所述一个或多个通孔，所述外壳包含：/n流体入口，其配置来接收来自地下地岩层的生产流体；和/n多孔疏水材料，其位于所述外壳内在所述流体入口和所述一个或多个通孔之间，其中：/n所述疏水材料提供了孔的网络，和/n所述孔的网络允许烃流体在途中由此流动到所述通孔，但是所述疏水材料限制了含水流体由此通过。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180920 US 62/733,709;20181228 US 62/786,1381.一种用于井筒的流入控制装置，其包含：
管状基础管，其具有用于接收井筒内生产流体的一个或多个通孔；和
外壳，其沿着所述管状基础管的外径布置并且覆盖所述一个或多个通孔，所述外壳包含：
流体入口，其配置来接收来自地下地岩层的生产流体；和
多孔疏水材料，其位于所述外壳内在所述流体入口和所述一个或多个通孔之间，其中：
所述疏水材料提供了孔的网络，和
所述孔的网络允许烃流体在途中由此流动到所述通孔，但是所述疏水材料限制了含水流体由此通过。


2.权利要求1的流入控制装置，其中：
所述外壳在所述基础管的一部分的周围同心布置；和
所述疏水材料包含二氧化硅、聚四氟乙烯或者其组合。


3.权利要求1或者2任一项的流入控制装置，其中所述疏水材料包含单个粒子的集合，使用压力、使用热或者使用二者将每个外径为50μm到几毫米的粒子紧密填充在一起或者熔合。


4.权利要求1-3任一项的流入控制装置，其中所述疏水材料包含单个粒子的集合，每个粒子是球形体，该球形体包含：
内芯；和
疏水外层。


5.权利要求4的流入控制装置，其中每个粒子的内芯由陶瓷、纳米纤维或者纳米碳增强的聚合物制造。


6.权利要求4的流入控制装置，其中每个粒子的外层包含二氧化硅、聚四氟乙烯或者其组合。


7.权利要求1-6任一项的流入控制装置，其中：
所述流入控制装置的入口接收生产流体，该生产流体经过了与砂筛接头相连的过滤介质；和
所述基础管和与所述砂筛接头相连的基础管流体连通。


8.权利要求1-6任一项的流入控制装置，其中：
所述流入控制装置的外壳是砂筛接头的过滤介质；
所述流入控制装置的入口限定了由所述砂筛接头的过滤介质形成的狭缝；
所述基础管在所述过滤介质中同心布置，从而在所述基础管和周围的过滤介质之间形成了环形流路；和
多孔的疏水材料布置在所述环形流路内。


9.权利要求8的流入控制装置，其中所述砂筛接头包含在所述基础管周...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·斯托伊科维奇，M·S·杰克逊，E·C·瓦纳特，M·洛卡斯希奥，F·G·加洛，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US