专利名称：用于减少气井内积液的向上的排放孔的制作方法
技术领域：
本发明涉及提高致密气储层的碳氢化合物产量。
背景技术：
致密地层气体涉及从渗透性相对低的储层生产出的“天然气”。致密地层气体可聚集在砂石或碳酸盐或页岩地层中，这些地层的渗透性和孔隙率低，会阻碍气体流动。常规气储层中的气体可相对容易地从钻井中流出，与这种常规气储层相比，致密气储层的采集在许多情况下是不经济的。本发明公开的内容涉及井建造方法和系统，可让致密气储层的生产更经济。
发明内容
在本发明公开的许多方面，提供了一种用于从致密气储层采气的方法。该方法可包括，使用排放孔使气体从致密气储层流出，该排放孔具有连接主井筒的接合部分以及末端，末端的深度位置比接合部分要高。末端位于致密气储层中。在本发明公开的许多方面，提供了一种用于从致密气储层采气的系统。该系统可包括主井筒以及至少一个排放孔，该排放孔具有连接主井筒的接合部分和末端，该末端位于致密气储层中，其深度位置比所述接合部分要高。应该理解为，为了读者能更充分理解下面的详细描述，也为了能理解本发明对现有技术做出的贡献，本文已经相当充分地概述了具有更重要特征的实例。当然，还公开了其他特征，下面将对这些特征进行描述，这些特征也构成所附权利要求书的主题。
参照附图可最充分理解本发明的公开内容，附图中的类似标记表示类似元件，附图如下:图1示意性示出了用于从致密气储层采气的烃采集设备；图2A示出了具有竖直部分的井，该竖直部分包括向上的排放孔；图2B示出了具有水平部分的井，该水平部分包括向上的排放孔；图2C示出了具有倾斜部分的井，该倾斜部分包括向上的排放孔；以及图2D示出了具有竖直部分和侧向井孔的井，该井包括向上的排放孔。
具体实施例方式本发明的一些方面可用于从地下地层采集气体，如天然气。本发明的公开内容可采用不同结构形式的实施例。即，本发明公开的一些实施例可用于其他应用场合。因而，应该理解为，本发明在此公开的具体实施例是本发明基本原理的范例，并未限制在此所示和所述的公开范围。对于气井而言，井内积液是个疑难问题，会产生诸如水的液体。所产生的液体可以是储层中的自由水、含水层中的水、含水带的水锥、凝析气、和/或注入水。文中所使用的术语“水”包括水基液体，如盐水。当生产出的气体流速相当高时，产出的液形成液滴，夹带在流动气体中，然后被输送到地面。但是，在一些情况下，储层压力不会产生将液滴带到地面的流速相当高的流体流。在这些情况下，液滴会落到井底，或者到达其他低浅区域。当水聚集在井内时，会形成水柱且水柱上升。如果水柱很高，水柱将会阻碍钻孔和生产层之间的流通，导致采气过程停止。参照图1，示出了烃采集设备10，用于通过使用井14从一个或多个地下储层12采气，井14被构造为延缓由于井内积液所致的产量减小状况或将此状况的程度降低到最小。地下储层12可以是“致密气”储层。为了达到本发明的目的，“致密气”储层可以是孔隙率和渗透性低的储层。这类储层由砂岩、页岩、碳酸盐岩或其他类似材料形成。致密气储层的一个定义为:岩基孔隙度为10%或更小、渗透率为0.1毫达西或更小的岩层。相比较而言，传统气储层的渗透率为0.01至0.5达西。因而，通常来说，“致密气”储层的渗透率在毫达西至微达西量级范围内。为了减轻井内积液状况，在一个结构中，用于从储层或地层12产气的井14具有复杂架构，包括主井筒16和一个或更多个“分支”或“侧向”孔18。主井筒16包括竖直部分19、以及与储层12交叉的非竖直部分20 (如，水平部分)。分支孔18可包括非水平部分(如，该部分倾斜或偏离水平方向、或者甚至垂直于水平方向)。通常，选择井架构，以可行地对井14暴露储层12的尽可能多的部分。应该理解为，图1所示实施例是一种具有非限制性结构，适当的井眼可以具有一个或更多个竖直部分、倾斜部分、水平部分、和/或多个侧向分支等。分支孔18的方位和尺寸可被设定为:可控制与气体一起从储层12产出的水。为了更容易地解释，这种分支孔18将被称之为排放孔。在实施例中，将一个或更多个排放孔18的方位设定为具有大于90度偏向角或“向上的”方位。即，排放孔18具有斜度或倾斜一定角度，该斜度或倾斜角度会让水主要通过重力作用从向上的排放孔18排出到主井筒16中。另外，向上的排放孔18可被构造为，使产气速度提高以将水滴提升到地面上，即，使气体产量最大、使产水量最小。例如，在实施例中，向上的排放孔18被定位成，使排放孔18对于储层12的高层区22中的相对高压气体的暴露量增加。例如，向上的排放孔18可定位成:排放孔18具有与主井筒16相接的接合部分46以及靠近所述高层区22的末端48。请注意，接合部分46所处的深度位置低于所述末端48。首先，储层12在高层区22的气饱和度比低层区24要高、在高层区的水饱和度比低层区要低。由于水的密度比气体高，因而产生上述饱和度差异。因而，水沉到低层区24，气体上升到高层区22。并且，高层区22的气体压力更高，因而，气体提供膨胀能量而将流体向主井筒16推动。并且，为了充分利用这种更高的压力，可选择向上的排放孔18的尺寸，使储层12的膨胀能量形成相当大的压力，足以使液体从储层流出进入主井筒16中。在实施例中，向上的排放孔的直径范围为0.5英寸至4英寸，但是，应该理解为，该范围仅是示例性的。并且，可选择排放孔18的长度，使得足够多的流入气流以产生能将水从排放孔18排出所需的流量。另外，在实施例中，根据储层12的各向异性来设定排放孔18的诸如偏向角、长度、以及分布密度这样的参数。例如，可改变这些参数和相关参数，使其中的渗透率各向异性大的致密气储层中的产气量最大、产液量最小。在某些情况下，但不是所有情况，各向异性值为从5至I表示各向异性大。在其他情况下，各向异性值大就足以基本上影响存留气体的流动方向。现在参照图2A-2D，示出了组合有向上的排放孔18的井12的示例。在图2A中，具有竖直或基本竖直部分30的井12包括多个向上的排放孔18。在图2B中，具有水平或基本水平部分32的井12包括多个向上的排放孔18。在图2C中，具有偏斜或倾斜部分34的井12包括多个向上的排放孔18。在图2D中，井12具有多个从竖直部分30呈辐射状伸展的侧向孔36。竖直部分30和一个或更多个分支孔36包括多个向上的排放孔18。尽管示出了多个向上的排放孔18，但是一些井可以仅包括一个排放孔18。但是，通常由于致密气储层的渗透性相对低，因而，需要通过多个排放孔穿入储层12。并且，排放孔18可在一个轴向位置上排列和/或沿井12的一部分分布。应该理解为，向上的排放孔18不需要是笔直的。例如，向上的排放孔18可以包括低浅的凹部。向上的排放孔18可以是“裸眼”或用衬管/套管加衬。并且，向上的排放孔18可以包括完井设备，如筛管、压力控制装置、阀等。参照图1，在示例性的生产期间，从致密气储层12产出的气体40流到向上的排放孔18中。产生的水42向下流到主井筒16中。如前所述，向上的排放孔18的整个长度不需要是偏斜的；即，一些部分可以具有很小的倾斜度或不倾斜。结合所产生的水的重力作用，排放孔18中的气体压力可以沿排放孔18将所产生的水推到接合部分46。这样就可容易去除主井筒16中聚集的水。例如，水可流到主井14的低端区域，如井底44。在某些实施例中，所产生的水驻留在低端区域或集水坑中。在其他实施例中，可使用泵或其他流体驱送装置让所产生的水流到地表。即，主井筒16也可被构造为，使所产生的水妨碍采气的风险降到最低。对于使用向上的排放孔从致密气储层生产气体的井而言，可使用任何数量的技巧和方法建造这种井。例如，井可以是新井，可根据规划好的储层管理策略来设计这种新井的主井筒和向上的排放孔。但是，可将向上的排放孔形成于现有井中。例如，随着时间推移，气储层可能丧失膨胀能量。可通过增加向上的排放孔来重修这类井。形成向上的排放孔的典型工具包括:通过连续管输送的钻井设备、短半径钻井系统、激光钻井系统、流体喷射钻井系统、冲击式钻井系统、电动钻井系统、和/或将孔钻入储层的任何其他系统。在某些应用场合中，向上的排放孔可通过使用爆炸物(如，定形炸药包)的穿孔工具来形成。另外，液力压裂、酸化处理以及其他增产措施等方法可用来增强地层的渗透性。通过上述内容，应该理解为，公开的一部分内容包括一种用于从致密气储层采气的方法。该方法可包括:使用排放孔使气体从致密气储层流出，该排放孔具有末端以及连接主井筒的接合部分，该末端所处的深度位置高于所述接合部分。所述末端可位于致密气储层中。通过上述内容，应该理解为，公开的一部分内容包括一种用于从致密气储层采气的系统。该系统可包括主井筒和至少一个排放孔，该排放孔具有末端和连接主井筒的接合部分，所述末端位于致密气储层中，末端所处的深度位置高于所述接合部分。为了对本发明进行阐释和解释，上述内容涉及本发明的具体实施例。但是，对于本领域的普通技术人员而言，很显然，在不脱离公开范围的情况下，可以对上述实施例进行改进和改变。应理解为，下面的权利要求书应解释为包括所有这些改动和改变。
权利要求
1.一种从致密气储层采气的方法，包括: 使用至少一个排放孔让气体从致密气储层流出，该排放孔具有末端以及连接主井筒的接合部分，所述末端所处的深度位置比所述接合部分高，末端位于致密气储层中。
2.根据权利要求1的方法，还包括，使所述末端位于致密气储层的高层区。
3.根据权利要求1的方法，其中，致密气储层具有各向异性的渗透率，该方法还包括，根据各向异性的渗透率设定下述一个或更多个参数:(i)排放孔的偏向角，(ii)排放孔的长度，以及(iii)排放孔的分布密度。
4.根据权利要求1的方法,还包括,主要通过重力使产出的液体从排放孔流入主井筒中。
5.根据权利要求1的方法,还包括将所述主井筒形成为使所产出的液体从接合部分流出；以及,从主井筒去除聚集的液体。
6.根据权利要求1的方法，还包括，在至少一个排放孔中产生足够的压力，该压力足以使所产出的水流到主井筒中。
7.根据权利要求1的方法，其中，所述至少一个排放孔包括多个排放孔。
8.用于从致密气储层采气的系统，包括: 王井筒；以及， 至少一个排放孔，该排放孔具有末端和连接主井筒的接合部分，该末端位于致密气储层中，所述末端所处的深度位置比所述接合部分要高。
9.根据权利要求8的系统，其中，所述至少一个排放孔包括多个排放孔。
10.根据权利要求8的系统，其中，所述接合部分形成在下述位置处:(i)主井筒的水平部分，(ii)主井筒的竖直部分，(iii)主井筒的偏斜部分。
11.根据权利要求8的系统，其中，主井筒包括多个侧向分支部分，其中所述接合部分位于所述多个侧向分支部分中的至少一个上。
12.根据权利要求8的系统，还包括流体驱动装置，该流体驱动装置被构造为使所产出的液体远离所述接合部分移动。
13.一种用于从致密气储层采气的方法，包括: 在地层中形成王井筒； 使至少一个排放孔的末端位于所述致密气储层中，以接收从致密气储层流出的气体；以及 使气体从至少一个排放孔的接合部分流入主井筒中，该接合部分所处的深度位置比所述末端要低。
14.根据权利要求13的方法，还包括将末端定位成与致密气储层的低压、低气饱和度区域的距离相比，该末端更靠近致密气储层的高压、高气饱和度区域。
15.根据权利要求13的方法，其 中，致密气储层具有各向异性的渗透率，且渗透率不超过I毫达西。
16.根据权利要求13的方法，其中，渗透率的各向异性值在5至I的范围内。
17.根据权利要求13的方法，还包括:将所述主井筒形成为使所产出的液体远离所述接合部分流动；以及,从主井筒中去除聚集的液体。
18.根据权利要求13的方法，还包括，在至少一个排放孔中产生足够大的压力，该压力足以使所产出的水移动到 主井筒中。
全文摘要
可使用排放孔从致密气储层中产生气体，该排放孔具有末端和通向主井筒的接合部分，末端所处的深度位置比所述接合部分要高。所述末端可位于致密气储层中。
文档编号E21B43/00GK103189596SQ201180049263
公开日2013年7月3日 申请日期2011年8月26日 优先权日2010年8月27日
发明者李宝琰, H·格利默尔, V·克吕格尔 申请人:贝克休斯公司