通过激发响应材料进行波及控制的制作方法

专利名称：通过激发响应材料进行波及控制的制作方法
技术领域：
0002本发明总体上涉及控制砂、水和烃从井筒的产生。更具 体而言但不排它地，本发明涉及应用激发响应材料(stimulus-responsive material)以控制井筒中的生产剖面和注入剖面，这通常被称为"波及 控制(conformance control)，，。
背景技术：
0003本部分意欲介绍本领域的各个方面，其可以与本技术的 示例性实施方式相关。该讨论被认为有助于提供有利于更好地理解本 技术具体方面的框架。因此，应当理解，本部分应当以此角度来阅读， 而不必是对现有技术的承认。
0004烃如油和气的生产已经进行许多年。为了生产这些烃， 生产系统可以利用各种装置如防砂设备、流量控制装置和其它工具， 以完成井内的具体任务。通常这些装置被置于在下套管完井或裸眼完 井中完成的井筒里。在下套管完井中，井筒套管被置于该井筒里，并 且射孔形成穿过该套管进入地层里，以提供地层流体如烃进入井筒的 流动路程。另外，在裸眼完井中，生产套管被置于井筒内部，而没有 井筒套管。地层流体流经地层与生产套管之间的环空进入该生产套管。
0005无论完井类型如何，从一些地层中生产烃是具挑战性的， 因为固体物质如颗粒或沙粒和水可以随着地层烃而产生。举例来说， 一些地层可包括高压/高温储层、长层段、弱胶结地层和/或松软地层。尽管固体颗粒的产生可以借助通常的防砂技术来控制，但是水的产生 可能存在问题，这显著增加了单个井的成本。也就是说，控制来自地 层的不想要的气体和水的成本可能导致运转的井更少。
0006作为例子，成本可能与来自一些地层的不想要的气体和 水的产生有关。这些成本可能包括与提升、搬运和处理过量流体相关 的直接成本以及与更期望流体如烃的生产率降低和回收降低相关的间
接成本。根据Seright等的一篇论文，在美国，每一桶油，产生七桶水， 而在全世界范围内，每一桶油，产生三桶水。参见Seright等，"A Strategy for Attacking Excess Water Production", SPE Permian Basin Oil and Gas Recovery Conference, Midland, Texas (May 2001)。处理7乂每年的成本在 美国估计为50亿至100亿美元，在全世界范围内为400亿美元。另外， 不想要的气体可能引起地层价值另外的损失。举例来说，气体与油的 高比例可能导致油产量縮减或储藏量损失。与不想要气体的产生相关 的额外成本可能包括修复挤压地层的成本或者气体流向火炬塔的损 失。因此，来自地层的不想要的气体和水的产生可能限制或阻止烃从 地层的生产。
0007同样，注入应用可能经受各种剖面调整问题。举例来说， 在压力保持应用中，未控制的注入剖面可能导致地层一个层段注入过 量或另一层段注入不足。事实上，过量注入甚至可能导致过早突破和 在附近生产井中产生不想要的水或气体。此外，井处理应用是注入应 用的另一问题范围。对于这些井处理应用，利用处理流体如酸、示踪 剂、防垢剂等的剖面调整来有效地处理某些井条件。保持剖面调整失 效可能导致过量的处理体积增加成本，因为井处理已经失效。因此， 来自地层的不想要的气体和水的产生可能限制注入应用的效力。
0008已经研发并使用了各种方法来降低与来自地层的烃一起 产生的水的流量。这些方法通常涉及将流体泵入地层中，该流体在其 中形成水堵物质。举例来说，美国专利号3,334,689公开了一种止水涌 方法，其中包含单烯键不饱和丙烯酸酯单体和交联剂的可聚合组合物 的水溶液被注入也产生水的产烃地层部分。该单体和交联剂在该地层 里形成稳定的交联冻胶，因此降低了该地层的水渗透性并且因此终止 或至少减小了来自地层的水的流动速率。0009美国专利号5,358,051公开了另一止水涌方法。在这种方 法中，在含有烃的地层的产水部分中形成凝胶，以降低或防止水自地 层产生。根据这种方法，选自羟基不饱和羰基化合物的自交联单体通 过合适的弓I发剂在该地层中聚合。
0010已经利用其它方法来降低水自产烃和水的地层产生，所 述其它方法利用各种其它水堵剂，包括交联冻胶、水泥组合物和各种 聚合物。然而，这样的方法通常只降低水的产生，并且直到水己经侵 入地层里的油带之后才被利用。因此，直到水的产生已经变成使分离 和处理的操作成本增加的问题时，这些其它方法才被利用。
0011美国专利号6,109,350公开了一种止水涌方法，其通过用 涂有当接触水时膨胀的有机聚合物的颗粒固体填满层段来进行。该膨 胀阻止了水流过该填料。然而，没有公开经其它介质作用时膨胀的材 料、用这样的聚合物涂布井工具、使膨胀过程逆转或者有意收縮颗粒， 用于止水涌目的。

发明内容
0012根据本发明的一个方面，公开了一种改变沿完井长度的 流量剖面的方法，其包括用至少一种激发响应材料涂布颗粒固体，其 中所述至少一种激发响应材料在至少一种激发存在下体积上膨胀或收 縮，其中所述至少一种激发主要由接触非水流体、改变所述至少一种 激发响应材料的浓度、改变接触所述至少一种激发响应材料的介质的 pH、改变温度、改变电流、改变接触所述至少一种激发响应材料的介 质的磁极性组成；和将涂布有所述至少一种激发响应材料的许多颗粒 固体置于地层中或地层附近，其中至少一部分所述许多颗粒固体被涂 布有所述至少一种激发响应材料。在至少一种激发存在下所述激发响 应材料的膨胀或收縮可以是可逆的。该颗粒固体可以包括分级的沙粒 或砾石之一。该激发响应材料可以是交联的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯 或其它类似材料中至少一种。
0013在本发明一种可选实施方式中，公开了一种改变沿完井 长度的流量剖面的方法。该方法包括用至少一种激发响应材料涂布颗 粒固体，其中所述至少一种激发响应材料当接触第一激发时体积膨胀并且在接触第二激发时体积收縮；和将涂布有所述至少一种激发响应 材料的许多颗粒固体置于地层中或地层附近，其中至少一部分所述许 多颗粒固体被涂布有所述至少一种激发响应材料。
0014在本技术的第三实施方式中，公开了一种改变沿完井长 度的流量剖面的方法。该方法包括用至少一种激发响应材料涂布至少 一部分井设备，其中所述激发响应材料当接触第一激发时体积膨胀并 且在接触第二激发时体积收縮；和将涂布有所述至少一种激发响应材 料的所述至少一部分井设备置于地层中或地层附近。
0015在本技术的第四实施方式中，公开了一种改变沿完井长 度的流量剖面的装置。该装置包括一定长度的生产油管，其包括井设 备并且被置于基本上靠近地层的井里，其中至少一部分井设备被涂布 有至少一种激发响应材料，其中所述至少一种激发响应材料在至少一 种激发存在下体积上膨胀或收縮。
0016在本技术的第五实施方式中，公开了一种用于烃生产的
生产井系统。该系统包括置于井可进入的地层中或地层附近的至少一 种激发响应材料，其中所述激发响应材料当接触第一激发时体积膨胀 并且在接触第二激发时体积收縮。
0017在本技术的第六实施方式中，公开了一种被动式井筒波 及控制装置。该装置包括具有至少一个流量孔(floworifice)的管状构件；
含有流量控制材料的颗粒，其中所述流量控制材料在第一激发存在下 膨胀并且在第二激发存在下收縮；在所述至少一个流量孔上或附近的 流量控制材料保持器，其中所述流量控制材料被保持在所述至少一个 流量孔上或附近，以在膨胀状态下允许第一流体流动并且在收縮状态 下基本上限制第二流体的流动。
0018本发明的其它示例性实施方式和优点可以通过阅读本公 开内容和附图理解。


0019阅读下面的实施方式的非限定性实施例的详述和附图之
后，本技术前述优点和其它优点可以变得明显，其中 图1图解了根据本技术某些方面的示例性生产系统；图2图解了在多个层带完成的传统的裸眼井砾石充填(OHGP)， 其中水从层段之一产生；
图3A和3B图解了在不同激发下智能聚合物(智能化高聚物， intelligent polymer)的各禾中行为；
图4图解了通常的筛管部分的横截面；
图5图解了筛管在澄清盐水中运行情况下的OHGP应用；
图6图解了筛管在固体加重流体系统里运行情况下的OHGP应用；
图7图解了具有筛管/中心管环空的生产配置，所述环空充填了胶 结砾石或膨胀的流体敏感材料(液敏材料，fluid sensitive material);
图8图解了在中心管内径(ID)里加入堵塞器，以控制流体流入 剖面并且限制来自层段下游的不想要流体的产生；
图9图解了在中心管ID里加入跨式组件，以控制流体流入剖面并 且限制来自层段上游的不想要流体的产生；
图10图解了作为井生产量函数的估计含水量(water cut)的减少；
图11图解了防止水产生的网状筛管；
图12图解了涂布的射孔或圆盘，用于限制水流入管件；
图13A-13B图解了在膨胀、未堵塞构形中流量控制材料的初始状
态；
图14A-14B图解了在半膨胀、部分堵塞构形中流量控制材料的控 制状态；
图15A-15B图解了在收縮、完全堵塞构形中流量控制材料的封堵 状态。
具体实施例方式
0020在下面的详述部分中，本技术的具体实施方式
结合优选 的实施方式被描述。然而，就下面的描述具体到本技术的具体实施方 式或具体应用来说，它意欲只是出于示例目的并且仅仅提供示例性实 施方式的描述。因此，本发明不限于下面所述的具体实施方式
，而是 它包括落在所附权利要求的真实精神和范围内的所有可选形式、改变 和等价物。
0021现在转向图1，阐述的是根据本技术某些方面的示例性生产系统100。在该示例性生产系统100中，浮式采油设施102被连接到 位于海底106的水下采油树104。通过该水下采油树104，浮式采油设 施102进入一个或多个地层如地层107，其可以包括含有烃如油和气的 多个生产层段或地段108a-108n。有利地，防砂设备如防砂设备 138a-138n可以被用于增强烃从生产层段108a-108n的生产。然而，应 当注意，该生产系统100是为了示例性目的被阐述，并且本发明可以 用于从任意海底、平台或陆地位置生产或注入流体。
0022浮式采油设施102被配置以监控和生产来自地层107的 生产层段108a-108n的烃。浮式采油设施102可以是能监控来自水下井 的流体如烃的生产的浮式船。这些流体可以被储存在浮式采油设施102 上和/或提供给油轮(未显示)。为了进入生产层段108a-108n，浮式采 油设施102通过控制管缆112被连接到水下采油树104和控制阀110 上。控制管缆112可以包括将来自水下采油树104的烃提供给浮式采 油设施102的生产套管、水力或电力设备的控制管和与井筒114内其 它设备通信的控制电缆。
0023为了进入生产层段108a-108n，井筒114穿透海底106进 入在井筒114内不同层段上与生产层段108a-108n对接的深度。生产层 段108a-108n—其可以被称为生产层段108——可以包括各个岩石层 或岩石层段，其可能包括烃或者可能不包括烃并且可以被称为地段。 水下采油树104——其位于海底106处的井筒114上——提供井筒114 内设备与浮式采油设施102之间的对接。因此，水下采油树104可以 被连接到油管柱128上以提供流体流动路程，并且被连接到控制电缆 (未显示)上以提供通信路程，其可以与水下采油树104上的控制管 缆112对接。
0024在井筒114内，生产系统100还可以包括提供进入生产 层段108a-108n的不同设备。举例来说，表层套管柱124可以从海底 106被安装到海底106下面具体深度处某一位置上。在表层套管柱124 内，中间或生产套管柱126——其可以向下延伸至靠近生产层段108 的某一深度——可被用于为井筒114的壁提供支撑。表层套管柱124 和生产套管柱126可以被胶结到井筒114内的固定位置以进一步稳定 井筒114。在表层套管柱124和生产套管柱126内，油管柱128可以被用于为烃和其它流体提供通过井筒114的流动路程。沿着该流动路程，
地下安全阀132可以被用于在地下安全阀132以上发生裂开或破裂的 情况下阻断来自油管柱128的流体的流动。进一步，封隔器134a-134n 可以被用于将井筒环空内的具体地带相互隔离。封隔器134a-134n可以 包括外部套管封隔器如SWELLPACKERtm (EasyWell Solutions)和 MPAS-PACKER (Baker Oil Tools),或任何其它适合于裸眼井或下套管 井的封隔器，如果合适的话。
0025除了上述设备外，其它设备或工具如防砂设备138a-138n 可被用于控制颗粒流入油管柱128。防砂设备138a-138n——其在本文 可被称为防砂设备138——可以包括割缝衬管、独立筛管(SAS)、预 制滤沙管、绕丝筛管、薄膜筛管、可膨胀筛管和/或金属丝网筛。为了 示例性目的，防砂设备138在本文被描述为带有绕丝筛管的割缝中心 管。另外，在防砂设备138周围，砾石充填140a-140n如天然的砂粒充 填或压裂充填(fracpack)可以被布置以提供用于控制颗粒流入油管柱 128的另外机构。防砂设备138和砾、石充填140a-140n可以被用于控制 从生产层段108到油管柱128的烃流动。
0026使用外部封隔器的商业砾石充填系统可以从包括Baker 和Schlumberger在内的各种来源得到。举例来说，Baker的BETA BREAKER SYSTEM 已经被用于裸眼井砾石充填，并且利用在带有细 心布置的空隙的筛管周围的充填砾石，其中外部套管封隔器然后膨胀 进入这些空隙区域。另外，举例来说，Schlumberger的MZ PACKER 与ALTERNATE PATH⑧技术(APT) —起使用，以在下套管井眼的砾
石充填完井中提供层段隔离。
0027因为存在过量水产生的许多不同原因，过量水产生的本 质通常被鉴别并且不同材料/方法被用于处理过量水产生。 一般地，用 于解决过量水产生的方法可以被分成化学方法和机械方法。举例来说， 一种机械方法可以包括机械隔离，其使用了桥状沙堵、跨式双封隔器、 油管补贴管、水泥塞等。化学方法通常涉及凝胶处理。凝胶处理中的 凝胶通常通过使水溶性有机聚合物化学交联而形成。本技术可以在各 种应用如来自多个层段的不想要的气体、水或气以及类似情况中发挥 作用。对于水的产生，传统OHGP的实例被更详细地显示在图2中。0028图2图解了多个层段内的传统OHGP完井剖面200，其 中水产生来自层段205-207之一。 一般地，在砑、石充填安装过程中沿第 一流动路程214的渗透性被用于确保砾石充填140a-140c的有效放置。 然而，釆用标准筛管202-204，尝试隔离来自产水层段如具有内部塞208 的层段206的流动可能只是稍微限制了流动。举例来说，由于中心管 内部的压力，流动从第一流动路程214被转向第二流动路程216，其穿 过位于堵塞部分周围的筛管203外部的环空并且进入筛管204下一部 分的底部。流动被轻微阻碍，因为筛管202-204和中心管210-212之间 的环空提供了穿过井筒的第二流动路程216。也就是说，第二流动路程 216可以被利用，因为第二流动路程216中的压差小并且流动沿这条路 径没有被限制。因此，限制或消除该第二、无限制流动路程通过本技 术被有效地解决。
0029因此，本技术的一些实施方式描述了用至少一种激发响 应材料来改变沿完井层段长度上的生产或注入剖面。尽管激发响应材 料的位置和形式可以随着井配置的具体情况和期望的波及控制的类型 (气、水、油、酸、乳液和/或其它处理流体)而变化，但是每种应用 通过在激发存在下材料内聚合物体积的增大(膨胀)或减少(收縮) 而改变沿流动路程的压降而实现，所述激发例如浓度、与激发响应材 料相接触的介质pH、盐度或温度的变化；电流变化；与激发响应材料 相接触的介质的极性变化；和其任意组合。另外，激发响应材料如聚 合材料可包括交联的聚丙烯酰胺或聚丙烯酸酯(通常被称为"吸水性 聚合物"或"水凝胶")。另外，激发响应材料可包括用于激发响应聚 合材料的不同的颗粒固体， 一种优选的颗粒固体是分级砂粒。
0030激发响应聚合材料可以采取许多普通形式，其包括整 个颗粒；颗粒涂层；设备组件；设备涂层；阀部件；阀涂层；孔涂层； 井口装置、油管、套管、筛管和流入波及装置的涂层；纤维；和/或纤 维涂层。当被暴露于水浓度、烃浓度、pH、盐度、温度的变化；电流 变化；与激发响应聚合材料相接触的介质的磁极性变化时，这些形式 中任意一种形式的激发响应聚合材料可以可逆地和/或不可逆地膨胀或 收縮。本文所公开的材料的一些行为和种类的更深层次解释被包括在 Toyoichi Tanaka在SCIENTIFIC AMERICAN, Vol 244， pp 124-138 (1981)中发表的论文GELS中，其以引用方式被引入本文。
0031举例来说，如图3A和3B所示，智能聚合物被以各种构 形显示。在图3A中，智能聚合物302被显示为压縮构形或第一构形 304，以及引入激发后为膨胀构形或第二构形306。该激发可以包括温 度、溶剂组成、pH、离子、电场、紫外光(UV)和轻质特定分子或化 学品和其任意组合的变化。温度转变的实例可以在图3B的图表310中 看到。图表310包括响应曲线312，其提供了智能聚合物302相对于体 积轴314和温度轴316的变化。如响应曲线312所示，智能聚合物302 低温下具有膨胀构形306，其中体积随着温度升高有轻微变化。然而， 在转变温度T賊处，智能聚合物302的体积下降至压縮构形304。超过 转变温度T转变后，随着温度升高，智能聚合物302的体积沿着响应曲 线302以一渐进的速率继续下降。这种体积变化在其它激发下也可能 发生，如盐度；pH;电流；或与激发响应聚合材料相接触的介质的磁 极性上的变化。
0032在本技术的一些方面，激发响应材料如智能聚合物302 的不同响应可以用于改善井的运行。举例来说，当被暴露于各种激发 时被设计膨胀的组件一般抑制(减少)了流动，这是通过减少流动可 利用的横截面积来增加沿流动路程上的压降而实现的。具体地，堵水 可以是本技术的一个应用。在堵水应用中，当在某些条件下被暴露于 水时，包含水可膨胀(激发响应)颗粒或涂布颗粒的颗粒填充，膨胀 并且减小通过颗粒填充的流动。这可适用于砾石充填、压裂充填、预 制滤沙管和其它颗粒填充。在其它应用中，当在某些条件下被暴露于 水时，带有由激发响应聚合物构成或涂布有激发响应聚合物的孔组件 的机械装置膨胀并且减小流动的关键区域(在作用上"膨胀关闭")， 并且因此减少了穿过该装置的流动。这适用于各种设备如流入控制设 备(ICD)、割缝衬管割缝(通过割缝表面涂层)、预射孔筛管(通过射 孔表面涂层)和其它节流设备。
0033还是在一些其它应用中，包含激发响应聚合物部分的凝 胶或携带液可以被注入且进入产水地带，该聚合材料膨胀，桥塞泄漏/ 通道/孔喉，并且有效地降低产水地带的渗透性。这个应用可以被应用 在下述情况中节流下的套管泄漏，节流下的管后流动，通过含水层导致的水力压裂、导向含水层的天然压裂系统、引起井之间形成孔道 的单个压裂的两维锥进，带有防砂的裸眼完井或下套管完井。
0034作为这种功能的实例，本技术的一种实施方式在生产应 用中减少了不想要的流体(气/水)，在压力保持和注水应用中改变注入 剖面以提高压力支撑和波及系数，以及在化学处理应用中使处理转移 以提高处理效率。
0035然而，当暴露于各种激发时，被设计收縮的组件可以通 过产生流动所需的较大横截面积(相应的较小压降)而提高(增加) 流动，或者由于在减小尺寸后变得自由移动以及通过将位置(通常沿 着流动方向)变为其中更小尺寸更有效地堵塞通过孔(阀、孔喉、孔 道、底座)的流动的位置而抑制(减少)流动。聚合物的膨胀/收縮可 以是自动或被动的，因为膨胀/收縮可以通过可依赖于当地水浓度的平 衡过程来控制。这些系统对环境变化产生实时反应，提供了流体流量 剖面动态且自动的变化。它具有位置特定性，因为膨胀受到当地环境 的控制，并且任何体积变化只发生在已经经历足够的环境变化的那些 区域。它是可逆的，因为如果条件从触发环境恢复，膨胀/收縮过程被 逆转，恢复原来的流动状况。膨胀或收縮还可由于向该环境中引入使 膨胀或收縮过程逆转的第二激发而被逆转。该引入可以是操作者干预 或者井筒环境变化的结果。
0036举例来说，图4图解了典型筛管部分的横截面，其可以 是防砂设备138a-138n之一的橫截面。在该方法的一种实施方式中，中 心管402、筛管404和支撑筋条406之间的环形流动区408用节流(激 发响应)材料装满。该节流材料可包括几种商业可得的材料的任意一 种，其存在用于限制或堵塞环状流动区408里的流动。因为有各种砾 石充填技术，优选的材料可以具有应用特定性。材料选择包括固结砂 和流体敏感弹性体——其被配置为在接触不期望的流体后膨胀，以及 水/气敏感聚合物凝胶。
0037流体敏感膨胀材料可被用于筛管在泥浆系统或盐水系统 中运行的应用中，在这些系统中化学性质可被改变得与地层水充分不 同。当运行筛管并且泵送砾石的同时，该材料可以保持在未膨胀状态， 提供了足够的流动面积以放置砾石充填。填充后，暴露于特定流体足够时间，该材料膨胀以堵塞环空。在不想要的流体出现时，堵塞器和 跨式塞可以被设置在中心管的内径(ID)里，促使流过填充的环形流
动区408。
0038当充填在其中聚合物对暴露于不想要流体产生响应的澄 清盐水系统中的砾石以及该盐水系统不能被设计得充分地不同时，胶 结砾石充填砂可以被用于节流(通过与激发响应材料接触的介质pH、 盐度、抑制剂或其它条件的变化)。在不想要流体出现时，堵塞器和跨 式塞可以被设置在中心管的ID里，促使流过砾石填充的环形流动区 權。
0039为了示例性目的，几种优选实施方式在不同应用中被描 述，例如通过完井设计在防砂完井中封堵水或气激发响应颗粒；通 过完井设计封堵水或气激发响应涂层；通过流体注入封堵水；和通 过完井设计封堵水或气流入控制设备。因此，将在下面更详细地描 述的实施方式仅仅是不同应用下本技术的例证性实施方式。
A)通过完井设计在防砂完井中封堵水或气激发响应颗粒
0040在这些实施例中，在完井安装之前的井运行期间，水或 气进入是预期的。因此，该实施方式可被用于天然砂粒填充完井类型、 裸眼井砾石充填完井类型或下套管井砾石充填完井类型。
实施例l:
0041该示例性实施方式基于这一概念将流动从压降小的"正
常"径向流(从钻开的生产层表面，穿过砾石充填，穿过筛管)转向 成压降大得多的穿过筛管外部环空的限制性线性流动路程，其可以参
考图7而被进一步解释。该实施方式需要一种方法，将在钻开的生产 层表面或套管-砾石充填筛管环空(sand face or casing-by-gravel pack screen annulus )禾口砾石充填筛管-中心管环空 (gravel pack screen-by-basepipeannulus) 二者中的流动路程分隔。阻塞这些环空中 任意一个允许在中心管的内径(ID)里使用塞子和/或跨式封隔器来控 制生产(或注入)剖面。该阻塞流动路程的方法包括用固结砂复合物 (包含一定分数的激发响应聚合物珠或涂布有激发响应聚合物的砾石)或其它流体(烃或水)敏感材料——其被设计为当被合适流体/气 体接触时膨胀并堵塞该空间——填满这些空间。
实施例2:
0042
一种可选的例证性实施方式包括泵入许多颗粒固体，其
中第一部分包括涂布有在地层水存在下膨胀的聚合物的颗粒，其中第 二部分包括涂布有当接触原油时"收縮"的聚合物的颗粒。这种"双 作用"砾石填充可以提高产油井筒区域的渗透性并且降低产水井筒区 域的渗透性。
0043在实施例1和2中描述的示例性实施方式可以被用在任 何砾石充填应用中，其中砾石被紧密填充并且该砾石充填基本上没有 空隙。通过确保迫使流动穿过低渗透性的砾石充填，在砾石充填中消 除空隙或者添加在水存在下膨胀的激发响应颗粒消除了未限制的环状 流动路程。那么流动速度受到流动路程的长度、砾石充填的渗透性和 流动的横截面积控制。裸眼井和下套管井砾石充填应用——其采用任 意的ALTERNATE PATH 、分路管或压裂填充技术——为实现没有空 隙的紧密砾石充填提供最大保证。进一步描述这些应用的更多实施例 提供在图5-9中。
1)安装配置一一具有在澄清盐水中运行的防砂设备的砾石充填 ("GP")应用，其中防砂设备具有筛管
0044图5阐述了示例性OHGP实施方式，其中防砂设备在澄 清盐水中运行。在这种实施方式中，本技术被用在防砂设备138b内形 成的筛管/中心管环空506里，所述防砂设备138b被预填充有胶结砂砾 如固结砂510。防砂设备138a-138c——其中每一个包括砂粒筛管 502a-502c和中心管504a-504c——以传统方式被设置到具有澄清盐水 的井筒114里。每个防砂设备138a-138c与不同层段108a-108c如生产 层段108a和108c以及非生产层段108b相关连。在砂砾布置过程期间， 砂砾浆——其可以包括携带液和砂砾508——被泵入井筒114与筛管 502a-502c之间形成的环空512中。砂砾浆里的携带液泄漏到地层里或 者穿过筛管502a-502c并且被返回到表面，而砂砾508靠着筛管502a-502c填充以形成砾石充填140a-140c。为了限制可选的流动路程， 防砂设备138b已经在筛管502b与中心管504b之间预填充固结砂510。 在这种配置中，与其它通常的防砂设备相比，在防砂设备138b中的预 填充固结砂510可增加泵压。另外，在安装过程期间，在固结砂510 的预填充部分周围的压力增加小，因为径向流动面积大并且径向厚度 小，即l英寸的分数。
2) 安装配置——带有在含固体泥浆中运行的防砂设备的GP应用， 其中防砂设备具有筛管
0045图6图解了示例性0HGP实施方式，其中防砂设备在固 体加重流体系统如油基泥浆中运行。在这种实施方式中——其可包括 图5的各个组件，本技术被用在防砂设备138b的筛管/中心管环空中， 所述防砂设备138b被预填充有未膨胀构形的流体敏感材料602。安装 后，该流体敏感材料602——其可以是激发响应材料——处于未膨胀构 形，以在砂砾放置期间提供无限制的路程。因此，在砂砾放置期间， 作为砂砾携带液部分的砂砾510被泵入井筒114与筛管502a-502c之间 形成的环空里，以形成砾石充填140a-140c。砂砾携带液进入层段 108a-108c或者穿过筛管502a-502c，并且返回表面，使脱水砂砾紧靠 着筛管502a-502c沉淀。砂砾放置之后，流体敏感材料602当它接触不 想要的流体如水时膨胀，以填充并塞住由筛管502b和中心管504b所 形成的环空506。因此，流体敏感材料602可以被用于提供流体连通路 径，直到激发如不想要流体接触激发响应材料602，此时该材料602 膨胀，因此至少部分抑制了穿过环空506的流动。
3) 生产配置——限制的筛管/中心管环空一未限制的ID0046图7图解了这样的生产配置，其中筛管/中心管环空506
填充有激发响应材料702，其可以是图5所示的固结砂510或处于膨胀 构形的流体敏感材料602。因此，该图可以通过一并参考图5和6而被 最好地理解。在这种实施方式中，穿过激发响应材料702的流动阻力 增加，因为筛管502b和中心管504b之间的环空被填充堵住(即激发 响应材料702膨胀，阻塞了进入中心管504b的流动)。因此，在层段108a和108c的流体的流动路程704和706继续进入各自的中心管504a 和504c。然而，在生产层段108b的流体的流动路程708沿着井筒114 轴向流动，直到它到达另一防砂设备138a或138c。这个流动路程708 可以被限制，因为沿流动路程708的差压可能足够大以阻碍流动。因 此，流体(不想要的或想要的)可以直接从层段108b流入中心管502a 和502c。
4)生产配置——限制的筛管/中心管环空一限制的ID0047图8图解了将塞子加入到防砂设备138b内部，以控制流 体流入剖面并且限制来自第一层段或下游层段的不想要流体的产生。 因此，这张图可以通过一并参考图5-7而被最好地理解。在这种实施方 式中，塞子802在中心管502b内径的内部被使用以改变流入剖面。通 过安装塞子802，来自各个层段108a、 108b和108c的流体流动路径 804、 806和808可以流动穿过井筒114与砂粒筛管502a-502c之间的 环空。因此，流体流动路程804可以相对地不受限制，而由于穿过砾 石充填140b和140c的差压降，流体流动路程806和808可受到限制。 因此，塞子802和激发响应材料702可以被用于阻断或限制来自防砂 设备138b以下的层段138c-138n的流动。
0048图9图解了将跨式组件902添加在中心管502a和502b 的内径里。跨式组件902被用于控制流体流入剖面并且限制不想要流 体产生自第二或上游层段如层段108a。跨式组件902包括两个塞子和 安装在中心管502a-502c内的一部分管子。安装了跨式组件902，来自 各自层段108a-108c的流体流程904、 906和908则被转向下游层段里 的防砂设备138c。因此，流体流动路程908可以相对地是不受限制的， 而由于穿过砾石充填140a和140b的差压降，流体流动路程904和906 可被限制。因此，在中心管502a-502b里使用传统塞子/跨式塞与本技 术的结合提供了控制流量剖面的灵活性。
0049堵塞此可选路程迫使流动穿过整个长度的筛管部分或防 砂设备的环空填充，其可以导致来自产水层段的更低速率。波及控制 的程度是几个因素的函数，所述因素包括但不限于流动路程长度、渗 透性和面积以及生产层段的生产量。在一些应用中，对于中等和高生产量井来说，大约90%或更多的含水量减少是可能的。
0050举例来说，图10是对于简单应用，估计的含水量(water cut) 减少作为井生产量的函数的示意图。在该图表里——其在本文以参考 数字1000表示，填料渗透性和面积的传统值被使用并且假定的流动路 程长度为40ft (几乎等于标准筛管长度)。对于该图表1000的假定为均 一的流动分布；地带A是100%油；地带B是100%水；Kpack是100 达西(darcies); A (横截面流动面积)是331ft2; L (防砂设备长度)是 40ft和20ft;油的粘度是0.6cp (厘泊)；和水的粘度是l.Ocp。基于这 些假定，各个响应曲线1006-1008相对于含水量轴1002和生产指数 (productivity index)车由1004被显示。
0051在图10中，无限制含水量响应曲线1006是基于没有任 意添加的流量控制机构如使用激发响应材料702的生产量的井筒内含 水量百分数。该含水量百分数对于不同生产速率来说没有变化，但是 对于各种生产水平来说基本上是恒定的。然而，如果防砂设备如具有 激发响应材料702的防砂设备138b具有20ft的L，那么减少响应曲线 1007是基于该生产量的井筒内含水量百分数。随着沿生产指数轴1004 的生产量增加，激发响应材料702的使用降低了沿着含水量轴1002的 含水量百分数。类似地，如果防砂设备被增加至具有40ft的L，那么 减少响应曲线1008是基于生产指数的井筒内含水量百分数。对于响应 曲线1008来说，激发响应材料702的使用以及流体沿着可选流动路程 必须穿过的长度的增加，降低了含水量百分数。
0052如这些响应曲线所示，激发响应材料702和防砂设备的 加入长度增加了来自井的烃生产。对于低生产速率来说，防砂设备越 长，生产速率越大，因为来自层段的水产生被减少。该生产增加通过 响应曲线1007和1008之间的差别而被显示。然而，随着生产速率增 加，防砂设备长度没有提供生产速率增加那么大的增加。无论怎样， 激发响应材料702由于减少含水量百分数而增加了生产水平，如响应 曲线1007和1008与无限制含水量响应曲线1006之间的差别所示。
实施例3:天然砂粒填充(NSP)
0053在可选实施例中，防砂筛管还可以在没有砾石充填时被安装。在这些安装中，随着时间的推移，来自地层的未胶结砂随着井 的生产填充在环空里。只要在按照本技术安装激发响应颗粒或材料与 剖面控制是有利的层段之间，该天然砂粒填充没有空隙，本技术可以 以与上述讨论类似的方式被用于控制流入剖面。
B)通过完井设计封堵水或气激发响应涂层0054在这些实施例中，在完井安装之前井运行期间，水或气 进入是预期的。这些实施例还可被用于天然砂粒填充完井类型、裸眼 井砾石充填完井类型或下套管井砾石充填完井类型。
实施例4.-
0055本技术还可被用于将流动从"正常"径向流(即从钻开 的生产层表面，穿过砾石充填，穿过砂粒筛管)——其中压降小—— 转向成穿过其中压降较大的砂粒筛管外部的环空的限制性线性流动路 程。为了将该流动转向，激发响应材料涂层可以利用在地层水存在下 膨胀的智能聚合物或智能化高聚物(intelligent or smart polymers)在砂 粒筛管上形成。该激发响应材料涂层可以至少部分被放置在筛管的金 属丝段上、筛管的筋条上或任意组合上。这种实施方式的实施例显示 在图11中。图11图解了位于砂粒筛管1106的筋条1104之间的智能聚 合物涂层1102的膨胀，所述砂粒筛管1106可以是防砂设备138a-138n 的一部分。智能聚合物涂层1102被用于阻碍或消除水进入油管柱或防 砂设备中心管1108的内径里。此外，智能聚合物涂层也可以覆盖筋条、 金属丝网筛部分或中心管中孔的暴露部分的一部分或全部。举例来说， 智能聚合物涂层可以覆盖偏离预期生产水的地层层段的砂粒筛管区 域。
实施例5:
0056激发响应涂层的可选实施方式可以覆盖预射孔衬管上射 孔周围的表面，或者覆盖在这样的专用管件表面上——所述专用管件 包含带有涂布孔的圆盘，所述圆盘被置于图1所示防砂设备138a-138n
的筛管内部。圆盘里的孔或孔眼可以提供具有多个流动点的管件，其被显示在图12里。图12图解了涂布的射孔或圆盘，用于限制水流入
管件。在这种实施方式中，显示的是具有一个或多个孔1202的圆盘 1200。这些孔1202中每一个被涂布有激发响应涂层如智能聚合物涂层 1204。随着含水量增加，智能聚合物涂层1204里的智能聚合物可能膨 胀充满射孔或孔1202，以减少水产生。在一种实施方式中，圆盘1200 可以被安置在生产层段108之间的管状构件内部。该应用可以能够阻 断正在产生激活智能聚合物涂层1204的水或其它激发的井筒整个部 分。
0057有利地，激发响应材料涂层以及在上述所讨论的砂粒应 用中激发响应材料的使用可以比单独使用任意一种都更有效。用于阻 断砾石填充的流动路程的本方法包括用固结砂粒复合物(包含一部分 激发响应聚合物珠或涂布有激发响应材料如智能聚合物的砾石)或其 它流体(烃或水)敏感材料——其被设计为当接触合适的流体/气体时 膨胀并且堵塞该空间——填满这些空间。
实施例6:
0058激发响应材料还可以被调整或设计为在甲烷气体或游离 储层气体存在下膨胀。这些智能聚合物颗粒或涂层可以代替水响应聚 合物或者联合水响应聚合物而被使用。举例来说，更靠近水层段或接 触地带的筛管可以被涂布有水可膨胀聚合物(即，或者被装满水可膨 胀填充物)，而更靠近气层段或接触地带的筛管可以被涂布有气可膨胀 聚合物(即或者被填满气可膨胀填充物)。以这种方式，各种井类型中 的气顶突破或锥进可以通过限制游离气体进入井筒来控制。
C)通过流体注入封堵水
0059当现有完井设计不能减轻水进入(在将波及控制结合于 完井中是不必要的或者在经济上是禁止的情况下)时，这是适用的。 当存在流通水进入时这也是适用的，并且适用于多种完井类型。
实施例7:波及控制
0060该示例性实施方式可包括水敏感聚合物凝胶，其在注入程序中具有非水携带液。在该非水环境里，聚合物凝胶(通常为球形/ 颗粒形式)保持在收縮或压縮构形，这可以允许该聚合物凝胶进入针 孔、水泥沟道、天然/诱生裂缝或孔喉。当聚合物凝胶接触淡的地层水 至微咸地层水时，该聚合物凝胶膨胀为膨胀构形，其可以是原始体积 的10至100倍，以堵塞路径，并且产生低渗透性地带。该处理可以降 低产水层段或地带中水的流动性。
0061在可选实施方式中，在了解地层水化学的情况下，水携 带液可以在下列情况下被使用1)如果它具有与地层水显著不同的离 子浓度或pH并且激发响应聚合物被设计得对这些条件不敏感；2)如 果聚合物涂层具有有效地延缓膨胀直到注入的流体就位的外扩散阻挡 层；或者3)如果聚合物只是在能使注入流体就位的足够时间之后在井 下温度下被激活。因此，通过了解地层水化学，携带液或预涂敷聚合 物凝胶可以被优化为保持在收縮状态(即未膨胀状态)，其可以降低该 聚合物凝胶的过早膨胀。
0062当泵入该处理液以减少过量水产生时，聚合物凝胶在膨
胀为膨胀构形之前穿过套管里的针孔、套管后面的水泥沟道、裂缝或 孔喉。如果该聚合物凝胶被用于隔离/桥塞这些泄漏/沟道/裂缝/可渗透 地层，聚合物凝胶膨胀构形的尺寸可以被用于有效地执行该功能。一 般而言，该聚合物凝胶尺寸被设定为比套管里针孔直径、水泥沟道的
宽度或产水地层的孔喉大小的大约1/7小，以确保穿过。0063泄漏和沟道的孔尺寸可以通过压水试验(pump-in test)定量
确定。对于没有流动限制的泄漏或沟道来说，传统的挤水泥可以是该 问题的成本有效的解决方法。对于具有流动限制的泄漏(小于1/8英寸 的针孔)和具有流动限制的管后水泥沟道(小于1/16英寸)，聚合物凝 胶的使用可以是处理该问题的优选方法。对于锥进问题，了解地层里 孔喉尺寸分布可能是有利的。对于特定应用来说，该信息可用于选择 "尺寸"或配置聚合物凝胶。岩心分析数据或注入井吸收能力测试可 以提供该信息。此外，在任何单个泵送操作中，聚合物凝胶的尺寸可 能随着操作的进行而增加。操作者可以通过泵入可首先制备的最小聚 合物凝胶(微米至亚微米)而启动该操作。这应当允许这些凝胶穿透 最远至储层并且穿过最小的孔喉。随着操作者增加该凝胶的尺寸(直径)，操作者提高了最终堵塞连续增大的孔喉的可能性。了解孔喉直径 的分布有助于该过程。因为聚合物凝胶被设计当接触地层水时膨胀， 井的回流可激活聚合物凝胶。这允许地层水更好地接触并膨胀聚合物 凝胶。这种实施方式的前提之一是基于这样的假设凝胶可以经受住 或足够强以抵抗与生产相关的压降所引起的"剪切"力。
实施例8:—用于压力保持或注水的砾石充填注入应用0064剖面控制可被用于生产和注入应用。改变气体或水压保 持应用中的注入剖面以波及先前绕过的层段通常是有利的。在安装了 足够砾石充填的注入井中，本技术可被用于限制注入到层段上游和下 游里的流体体积，以提高波及效率和先前注入不足的层段里的压力支 持。
实施例9: 一用于化学处理的砾石充填注入应用
0065本技术的一些实施方式可有益于将处理化学试剂放置在 生产井和注入井应用中。此外，封隔器和跨式塞可被用于暂时限制处 理流体进入层段，如提高处理效率或减少处理体积以降低处理成本的 目的所期望的。
实施例10: 一用于提高酸转移(aciddiversion)的应用0066带有酸预冲洗液的分级水和pH敏感聚合物凝胶可以被用 在该示例性实施方式中。在低pH (小于3)环境下，聚合物凝胶保持 在收縮形式或压縮构形以进入孔喉。当该聚合物凝胶与水或更高pH流 体接触时，该聚合物凝胶膨胀/扩张至原始体积的IO至IOO倍，桥塞住 孔喉并且产生低渗透区。该酸处理剂然后从含水带转向含油带。当井 回到生产时，同样的过程也降低水产生层中的水流动性。
0067当将处理剂泵入以降低水产生地带的渗透性时，聚合物 凝胶可在膨胀之前穿过孔喉。如果聚合物凝胶要降低含水带的渗透性， 它们可以进入孔结构、膨胀然后"桥塞(bridgeoff)"孔喉。为了增强 该操作，可以测定该地层里孔喉大小分布。该信息可被用于确定聚合 物凝胶的尺寸，以便泵入以降低水产生地带的渗透性。岩心分析数据或注入井吸收能力测试可再次提供该信息。此外，在任何单个泵入操 作中，操作者可以在操作期间缓慢增大聚合物凝胶大小。操作者可以 通过首先泵入最小的可用凝胶(微米至亚微米)而启动该操作。这应 当允许这些聚合物凝胶穿透更深至储层并且穿过最小的孔喉。随着聚 合物凝胶的尺寸(直径)增加，最终桥塞连续增大的孔喉的可能性增 加。因此，了解孔喉直径的分布加强了该过程。因为聚合物凝胶被设 计当接触地层水时膨胀，井可以在泵入增产措施之前回流。这允许地 层水在实际增产措施之前接触并膨胀凝胶。当聚合物凝胶膨胀/扩张至 压縮构形下原始体积的100至1000倍时增强的转移可以实现。这种实 施方式的前提之一是基于该假设聚合物凝胶足够强以抵抗泵入增产 措施所引起的"剪切"力。
D)通过完井设计封堵水或气流入控制设备
0068当预期在完井安装之前未来水或气进入时，本技术的一
些实施方式可以被使用，并且这也适用于与流入控制设备相容的完井 类型。
0069这种井筒波及方法借助了材料的体积变化以被动地(如， 没有活性波及问题的鉴别和干预)提供井筒波及。这种被动流量控制
设备通常由三项组成具有流动渠道或孔的改良生产管件；流量控制
材料或激发响应材料，其在不想要生产流体存在下膨胀和/或收縮；和 流量控制材料固定器。因此，这些不同形状显示在下面图13A-B、 14A-B 和15A-B中。
0070流量控制材料的初始状态或压縮构形处于一种极限体积 状态(如，烃流体里的膨胀乙烯丙烯(EPDM)球)。图13A-B图解了 处于膨胀、未堵塞构形的流量控制材料的初始状态。图13B是流动孔 的俯视图，其没有颗粒1304并且包括阴影区域1320，所述阴影区域显 示了颗粒1304与孔1306之间的接触面积。在这种实施方式1300中， 生产管件1302被改进，使得密封件1306内的流量控制材料如膨胀 EPDM颗粒或球1304的初始状态没有阻碍储层流入或流动渠道1308。 EPDM球1304处于膨胀状态，其中烃沿着流动路程1310流入生产管 件1302。0071水或另一激发引入后，EPDM球1304可以开始变成另一 构形或状态，如图14A-B所示。图14A-B图解了处于半膨胀、部分堵 塞构形的流量控制材料的控制状态。在这种实施方式1400中——其可 以包括类似于图13A-B讨论的元件，EPDM颗粒或球1402处于半膨胀 构形。EPDM球1402——其已经在烃流体里——可以在暴露于水时膨 胀并且减少了流体向流动渠道1308的流动。这种可逆的体积变化控制 了穿过改良生产管件的流动渠道和孔的流动。因此，EPDM球1402处 于膨胀状态，其中烃和水沿着流动路程1404流入生产管件1302。
0072在最后构形里，图15A-B图解了处于收縮、完全堵塞构 形的流量控制材料的封堵状态。在这种实施方式1500里，其它激发或 水可以接触EPDM颗粒或球1502，使其縮小为压縮状态。EPDM球1502 的体积变化可以将进入流动渠道1308的流体路程1504堵塞。因此， EPDM球1502可以封堵进入生产管件1302的流体的流动。
0073对于烃膨胀聚合物来说，EPDM是具有下述特性的弹性 体对于过氧化物固化级别来说具有耐高温性；对热水、蒸汽、干热 和臭氧具有良好抵抗性；对水力流体、抑制剂、生物杀灭剂和其它处 理化学品具有良好抵抗性；良好的H2S抵抗性；成本低；对烃具有低 的抵抗性(膨胀发生)和-60。F至300下的可操作温度范围。
0074虽然本发明的技术可允许有各种改变和可选形式，但仅 通过举例示出了上述示例性实施方式。然而，应再次理解，本发明并 不意欲限于本文所公开的具体实施方式
。事实上，本发明的技术将覆 盖落入所附权利要求书所限定的本发明精神和范围之内的所有可选形 式、改变和等价物。
权利要求
1.一种改变沿井长度上的流量剖面的方法，所述方法包括用至少一种激发响应材料涂布颗粒固体，其中所述至少一种激发响应材料在至少一种激发存在下体积膨胀或收缩，其中所述至少一种激发主要由接触非水流体、改变所述至少一种激发响应材料的浓度、改变接触所述至少一种激发响应材料的介质的pH、改变温度、改变电流、改变接触所述至少一种激发响应材料的介质的磁极性组成；和将许多颗粒固体置于地层中或地层附近，其中至少一部分所述许多颗粒固体被涂布有所述至少一种激发响应材料。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中在至少一种激发存在下所述 至少一种激发响应材料的膨胀或收縮是可逆的。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述颗粒固体包括分级砂粒、 砾石和其任意组合中一种。
4. 根据权利要求1所述的方法，其包括使用可选路程技术放置所 述许多颗粒固体、传递激发至所述激发响应材料或其任意组合。
5. 根据权利要求1所述的方法，其包括从所述井中生产烃。
6. —种改变沿井长度上的流量剖面的方法，所述方法包括 用至少一种激发响应材料涂布颗粒固体，其中所述至少一种激发响应材料当被第一激发作用时体积膨胀并且当被第二激发作用时体积 收縮；和将许多颗粒固体置于地层中或地层附近，其中至少一部分所述许 多颗粒固体被涂布有所述至少一种激发响应材料。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一种激发包括含水 流体、非水流体、盐度变化、所述至少一种激发响应材料的浓度变化、 接触所述至少一种激发响应材料的介质的pH变化、温度变化、电流变化、接触所述至少一种激发响应材料的介质的磁极性变化中至少一种。
8. 根据权利要求6所述的方法，其中所述颗粒固体包括分级砂粒、 砾石和其任意组合中一种。
9. 根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一种激发响应材料 是乙烯丙烯、交联的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯和其任意组合中至少一 种。
10. 根据权利要求6所述的方法，其包括使用可选路程技术放置所 述许多颗粒固体、传递激发至激发响应材料或其任意组合。
11. 根据权利要求6所述的方法，其包括从所述井中生产烃。
12. —种改变沿完井长度上的流量剖面的方法，其包括 用至少一种激发响应材料涂布至少一部分井设备，其中所述激发响应材料当被第一激发作用时体积膨胀并且当被第二激发作用时体积 收縮；和将涂布有所述至少一种激发响应材料的所述至少一部分井设备置 于地层中或地层附近。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一种激发包括所 述至少一种激发响应材料的浓度变化、接触所述至少一种激发响应材 料的介质的pH变化、盐度变化、温度变化、电流变化、接触所述至少 一种激发响应材料的介质的磁极性变化和其任意组合中至少一种。
14. 根据权利要求12所述的方法，其中在所述至少一种激发存在 下所述至少一种激发响应材料的膨胀和收缩是可逆的。
15. 根据权利要求12所述的方法，其中所述井设备包括阀部件、 阀涂层、孔涂层、井口装置、油管、套管、筛管、流入波及设备涂层 和纤维中至少一种。
16. 根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一种激发响应材料是乙烯-丙烯、交联的聚丙烯酰胺和聚丙烯酸酯中至少一种。
17. —种改变完井长度上的流量剖面的装置，其包括 一定长度的生产油管，其包括井设备并且被置于基本上靠近地层的井里，其中至少一部分所述井设备被涂布有至少一种激发响应材料， 其中所述至少一种激发响应材料在至少一种激发存在下体积膨胀或收 缩。
18. 根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一种激发包括所 述至少一种激发响应材料的浓度变化、接触所述至少一种激发响应材 料的介质的pH变化、盐度变化、温度变化、电流变化、接触所述至少 一种激发响应材料的介质的磁极性变化和其任意组合中至少一种。
19. 根据权利要求17所述的装置，其中在所述至少一种激发存在 下所述至少一种激发响应材料的膨胀和收縮是可逆的。
20. 根据权利要求17所述的装置，其中所述井设备包括阀部件、 阀涂层、孔涂层、井口装置、油管、套管、筛管、流入波及设备涂层 和纤维中至少一种。
21. 根据权利要求17所述的装置，其中所述至少一种激发响应材 料是乙烯-丙烯、交联的聚丙烯酰胺和聚丙烯酸酯中至少一种。
22. —种用于烃生产的生产井系统，其包括 至少一种激发响应材料，其被置于井进入的地层中或地层附近，其中所述至少一种激发响应材料当与第一激发接触时体积膨胀并且当 与第二激发接触时体积收縮。
23. 根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一种激发响应材 料被涂布在固体颗粒上。
24. 根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一种激发响应材 料被作为许多固体颗粒中的至少一部分放置在所述井内。
25. 根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一种激发响应材料被涂布在置于所述井内的一部分井设备上。
26. 根据权利要求25所述的系统，其中所述井设备包括阀部件、 阀涂层、孔涂层、井口装置、油管、套管、筛管、流入波及设备涂层 和纤维。
27. 根据权利要求22所述的系统，其中在至少一种激发存在下所 述至少一种激发响应材料的膨胀和收縮是可逆的。
28. 根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一种激发主要由 非水流体、改变所述至少一种激发响应材料的浓度、改变接触所述至 少一种激发响应材料的介质的pH、改变温度、改变电流、改变接触所 述至少一种激发响应材料的介质的磁极性组成。
29. 根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一种激发响应材 料是乙烯-丙烯、交联的聚丙烯酰胺和聚丙烯酸酯中至少一种。
30. —种被动式井筒波及控制装置，其包括 管状构件，其具有至少一个流量孔；包括流量控制材料的颗粒，其中所述流量控制材料在第一激发存 在下膨胀并且在第二激发存在下收縮；流量控制材料固定器，其在所述至少一个流量孔上或附近，其中 所述流量控制材料被保持在所述至少一个流量孔上或附近，以在膨胀 状态下允许第一流体流动并且在收縮状态下基本上限制第二流体的流 动。
31. 根据权利要求30所述的装置，其中所述第一流体是烃并且所 述第二流体是水。
32. 根据权利要求30所述的装置，其中所述流量控制材料是乙烯-丙烯。
33.根据权利要求30所述的装置，其中所述颗粒的形状是球形。
全文摘要
本发明的名称是通过激发响应材料进行波及控制。一种方法、装置和生产井系统，其利用激发响应材料作为砾石充填的一部分或井工具上的涂层，用于在井中沿流体流动路程的“波及控制”和剖面控制。该激发响应材料也被称为智能聚合物或智能化高聚物，并且通常是在激发存在下可逆地或不可逆地膨胀或收缩的聚合物材料，所述激发例如与所述激发响应材料接触的流体介质的浓度、接触所述激发响应材料的介质的pH或极性、盐度、电流或温度上的变化。所述激发响应材料可以在与第一激发接触后膨胀并且在与第二激发接触后收缩或坍缩，或者反之亦然。生产剖面和注入剖面之间的变化在应用激发响应材料下可以是自动的并且可以在没有使用者干预下发生。
文档编号E21B43/04GK101529051SQ200780002412
公开日2009年9月9日 申请日期2007年1月4日 优先权日2006年2月10日
发明者D·H·克, D·L·耶格, F·D·布内尔, P·Y·黄, S·R·克林曼 申请人:埃克森美孚上游研究公司