[发明专利]用于产生地下井中的环形堵塞的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及油田钻井和完井操作，具体地涉及在这样的操作（特别是诸如包括蒸汽驱的提高采油操作）中使用或进行支持的用于产生井中的环形堵塞的系统和方法。

背景技术

蒸汽驱是用于以其它方式难以从使用传统资源生产的油藏中生产石油的常用方法。该类型的提高采油（EOR）技术典型地利用散置有生产井的多个注蒸汽井。例如参见1978年7月11日公布的Hutchison等人的美国专利第4,099,563号；和1984年2月14日公布的Shu的美国专利第4,431,056号。

注蒸汽井常常部分地向下套管到紧邻将注入蒸汽的区域。然而将注入蒸汽的井的区域必须保持通向包括目标油藏的地层。在该区域中，衬管柱典型地延伸一定距离（例如，几百至几千米），沿着衬管柱的长度的至少部分具有允许与地层流体连通的狭槽、孔或其它多孔通道。例如参见1990年7月24日公布的Themig美国专利第4,942,925号。

理想地，在蒸汽注入期间，保持至油藏的均匀流体通量。然而实际上，由油藏不均匀性和/或变化油藏压力而复杂化的环形空间中的无限制流导致至油藏的不均匀流体流。接着，至地层的该不均匀流体通量或流体流减小来自油藏的烃提取总产量。

许多装置目前在工业中用于保证相当均匀的流体通量离开衬管并且进入地层。这样的装置通常引起环形区域内的环形堵塞（即，屏障）（例如参见2003年5月20日公布的Grigsby等人的美国专利第6,564,870号）。在一些情况下，主动地部署这样的装置使得采取具体措施以致动和/或产生堵塞（例如，液压和/或机械致动）。这样的装置的下侧以及它们的部署方法需要运转井下机械和/或液压致动装置。

在其它情况下，这样的上述装置的致动是被动的，不需要直接外部介入，例如包括包裹在弹性材料中的心轴的“膨胀封隔器”，其中在存在引入环形区域中的特定流体的情况下弹性材料膨胀。

考虑到前述内容，一种用于被动地堵塞注蒸汽井中的环形区域的改进方法和/或系统（或包括主动元件的被动堵塞，例如混合堵塞）将是非常有用的，特别地其中这样的方法和/或系统提供对致动过程的更好控制，而不必运转井下工具或装置以机械地和/或液压地致动环形堵塞封隔器。

发明内容

本发明涉及在提高采油操作（特别是包括注蒸汽（例如，蒸汽驱）的提高采油（EOR）操作）中使用或进行支持的用于产生井中的环形堵塞的系统和方法。在至少一些情况下，本发明的系统和方法实施例利用用于形成环形堵塞的一个或多个被动致动的环形堵塞装置（和/或混合主动/被动装置），其中关联的被动或混合致动至少部分地由热手段控制，使得可以认为它是热引导的或热控制的。这样的热引导被动致动可以提供对环形堵塞过程，并且因此对地层和关联油藏中的总蒸汽注入的显著更多控制，由此提供更有效的烃回收。

在一些实施例中，本发明涉及用于产生地下（例如，注蒸汽）井中的环形堵塞的第一类型的一种或多种系统，这样的第一类型的一种或多种系统大体上包括：（a）至少部分可渗透的衬管柱，其位于至少部分地通向含烃地层的井眼的一部分内；（b）密封金属室，其围绕所述至少部分可渗透的衬管柱的一部分布置；（c）包含在所述密封金属室内的材料，其中所述材料初始处于凝聚状态，但是当加热到高于某个阈值温度时转变为气态；以及（d）加热包含在所述金属室内的所述材料从而实现它转变为气态的手段，其中当转变为气体时，所述材料增加所述室内的压力，并且其中当经历压力增加时，所述金属室膨胀使得接合地层，由此在所述至少部分可渗透的衬管柱和地层之间形成环形堵塞。这样的第一类型的系统实施例可以被看作包括基于室的环形堵塞装置（或手段），即，在功能上可操作地用于接合地层壁并且实现至少井眼环的区域中的环形堵塞。