[发明专利]使用声能增加井的产量

说明书

本发明涉及利用井筒中的一个或多个声能传感器用于增加从由井筒穿入的地下地层中生产液态烃产量的方法和设备。

从生产地层或蓄积库中产生液态烃通常在很大程度上借助于自然产生的力，如压缩气体的膨胀力，进入水的浮力的驱动力以及重力。主要的再生技术利用这些力使液态烃地下地层中移入一个或多个穿入地层的井筒中。但不幸的是，自然力通常只能用于要生产的地层和蓄积库中的全部液态烃中的一小部分。

辅助的再生技术通常用于恢复地下地层中的更多的液态烃。这些技术利用外部动力补充地层中的自然产生的力以将液态烃从地层中压入井筒中。外力可以从许多来源产生，包括气体注射，蒸汽注射，水注射等。这些辅助的再生技术通常在一地层或蓄积库中的主要自然力至少部分耗尽后再开始使用。

水冲洗是成功用于不同类型的地层中的一辅助的再生技术的例子。通常，根据水冲洗技术，使用一个或多个注射井和一个或多个生产井。通过注射井注射一种水溶剂以将液态烃驱至生产井，在此产出液态烃。已开发了许多对基本的水冲洗技术的改进，包括在注射水中使用特定的化学物质和材料，以帮助从地层中移动液态烃。例如，经常使用凝胶剂以增大水的粘度并从而增大其将油驱至生产井的效率。还使用了表面活化剂以降低液态烃的表面张力，从而便于其生产。

另一种用于增加油再生的辅助再生技术涉及使用低频振动能量。来自地面或井下发生源的低频振动已用来影响来自地下蓄积库的液态烃的再生。此类在频率发生源通常小于2000Hz的振动在参考文献中称为音波、声波、地震波、P波或弹性波激励。例如，在俄罗斯低频振动激励已有效地用于一些场合中改进来自被水冲洗的蓄积库的油的生产。文献中的例子表明低频激励可以加速或增进最终的油的再生。对为什么低频激励会产生不同的解释很不一样。这些解释的例子包括振动使油滴的聚结以重新建立一连续的油相，逐出油滴以使它们可以作为液体流动，通过改变表面张力和面际张力降低毛细力，以及释放在岩层表面吸收或溶解在水和/或油相中的气体。例如，1993年2月9日授予Pechkov等人的美国专利No.5,184,678公开了一种利用设置在一生产区的井筒中的一声能传感器在生产井中激励流体产量的方法和设备。在此专利中表明，传入生产地层中的声波发射降低了其中的液态烃的粘度，从而使液态烃可以更方便地流至井筒。

众所周知超声波可以从多孔介质中增进和/或加速油的产量。超声波的不利之处在于，通常超声波从一发生源进入一蓄积库的深度或穿透距离非常有限(约小于几英尺)，而低频波可以通过岩层穿行很长距离(几百至几千英尺)。

尽管在激励或增进从地下地层生产液态烃产量的方面声波液态烃流动激励方法和设备已取得了一些成功，但使用的声能传感器通常缺乏充分显著有效的声能强度。这样，就迫切需要使用声能来增进从地下地层中生产液态烃如油和气体冷凝物的产量的改进的方法和设备。

本发明提供了用于增进从油井筒穿入的地下地层中生产液态烃的产量的方法和设备，它们可以满足上述需要并克服现有技术的缺陷。

本发明的方法基本包括以下步骤，将由至少一个包括用terfenol合金制成的驱动杆的磁致伸缩致动器致动的声能传感器放入所述地下地层中的井筒中。此后，使压力波形式的声能从所述声能传感器发射出通过所述地层中的所述液态烃，从而减小所述液态烃的表面张力并使所述液态烃更自由地流向所述井筒。

用于传感器中的电动磁致伸缩致动器最好包括一由一terfenol合金制成的驱动杆。围绕terfenol杆的一线圈在杆中产生一交变磁场，使杆比其他类型的驱动杆伸长的收缩很多。Terfenol杆连在一柔性件上，柔性件向距其较长距离的围绕井筒的流体施加高强度的声压波。

当生产出的液态烃为相对粘性的油时，除了声能传感器外，至少一个由电动磁致伸缩致动器致动的超声能传感器放入井筒中并向流入井筒中的液态烃发射超声波能，从而暂时降低液态烃的粘度。这种粘度的降低使液态烃可以更自由地通过井筒流动。

在没有足够的压力驱动使液态烃流向地面的场合下，可以在生产地层的井筒中放置一电动液态烃泵。泵可以连在设置在井筒中的一生产管道或其的一卷管上。泵以及上述的一个或多个声能传感器连在一电缆上，而电缆又连在地面上的一能量源和控制单元上。

这样，根据具体应用场合、涉及的地层类型以及生产的液态烃的种类，在穿入一生产地层的井筒中使用一个或多个声能传感器、一个或多个两种声能传感器和超声能传感器或者一个或多个两种类型的传感器以及一液态烃泵。