[发明专利]注入井的改进或与之相关的改进

说明书

一种用于确定多层储层中的注入井中的错流的方法。进行井口压力测量并且分析特征曲线以标识指示错流的后期井筒存储。还可以在关井处分析水锤压力波，以标识鼠洞中是否有砂填充。通过测量所述井口压力，可以对所述注入井进行较少干预的连续监测，从而可以采取行动来减少出砂并且保持注入能力。

技术领域

本发明涉及将流体注入井中，并且更具体而言，而非排它性地涉及用于确定在注入井中的错流和存在砂的方法，以便采取步骤来减少出砂并保持注入能力。

背景技术

目前的碳氢化合物开采主要集中在最大化来自井的采收系数上。这是因为我们已经开采了所有可能含有石油的地区，仅留下了世界上在偏远和环境敏感地区(例如北极和南极)中的那些地区。尽管有大量非常规碳氢化合物，诸如非常粘稠的油、油页岩、页岩气和天然气水合物，但许多利用这些资源的技术要么是非常能源密集型的(例如将蒸汽注入重油)，要么政治上/环境敏感的(例如“裂解”以回收页岩气)。

为了提高在井内的采收系数，现在通常是通过注入井将流体(通常为水)注入到储层中。这种提高石油采收的形式使用注入水来增加储层内的枯竭压力，并且还将石油移动到位，以便可以将它回收。如果生产水被重新注入，这也将带来环境效益。

在将流体注入多层储层期间，在每个可渗透区的表面上产生不同的压力梯度。这种压力梯度在关井期间在井筒中生成驱动力，引起注入的流体从高压区移动到低压区，这种现象称为错流。如果在错流期间产生的地层较弱，则可能产生砂。由于重力沉降，这些砂将随着时间的推移逐渐积聚在鼠洞内。在生产层段中的穿孔附近的地层的孔隙度将随着时间的推移逐渐增加。随着时间的推移和关井数量，在生产层段中的穿孔附近的地层的孔隙度将达到临界极限。一旦已经达到这个极限，在生产层段中围绕穿孔的地层可以被在注入时发生的水锤压力波液化。地层液化导致完全坍塌和井内大量砂涌入。在某些情况下，井可能会由于被填充砂而失去所有注入能力。因此，为了采取步骤减少出砂、保持注入能力和增加井预期寿命，需要在注入井中确定错流和是否存在砂。

目前的技术首先确定横跨关井的注入能力指数下降，注入能力指数是注入压力(针对井底流动条件进行校正)减去远场储层压力的注入速率的量度。接下来，运行ILT(注入测井仪器)日志来测量错流。这个日志提供关井后的给定时间内的错流流速和方向。运行捞砂筒或环规以测量鼠洞内的砂填充水平。最后砂强度分析被执行以建立出砂风险。对这个数据进行分析，以决定是否隔离一个注入层段和/或强制执行渐进关井程序，在任何可能的时候避免砂流化——即泵跳闸可能不总是允许这样。

第一次诊断表明在注水器中潜在的打磨问题，这被认为是横跨关井的注入能力指数的损失。遗憾的是，其它储层相关因素可能导致横跨关井的注入能力指数下降。已经发现的是，由于在各层中的储层压力的改变，在井启动之后的某个时间不能准确模拟错流，剩余的很大程度上未知。确认错流的仅有的方法是在电缆上运行注入测井仪器(ILT)，并且在关井期间测量流动。这是当前的技术。目前，确认鼠洞填充的仅有的方法是通过在电缆上运行捞砂筒。遗憾的是，电缆部署本身就很昂贵：用于干井口较少并且用于海底井较多。更不利的事实是井干预是需要的。运行电缆会中断井注入数小时至数天，这反过来又会延迟生产。

还已知在关井期间监测在注入井中的井底压力(bottom hole pressure，BHP)的下降。图1(a)展示了BHP A和注入速率B相对于时间C的绘图。标记了标志为1至4的四个点，以展示BHP下降曲线上的位置。所谓的特征曲线是一个诊断绘图，其中在关井期间BHP的下降的测量值在日志曲线中展示为：

这如图1(b)中如曲线D所绘示。可以看出，1至4这四个点与曲线D的不同斜率相匹配。基于在测试井中压力扩散方程的最常使用解，可以根据与这四个点相匹配的绘制趋势D的斜率来检测不同的流动状态为：斜率1具有梯度1，可以认为是井筒存储，对于作为低压缩性流体的注水器来说，这被预期是非常短的；斜率2具有指示线性流动的梯度0.5；斜率3具有代表双线性流的梯度0.25；并且斜率4具有是纯径向流动的梯度零。

发明内容