专利名称：除去液态水改善细粒土层的渗透性的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种在含有细粒土层中改善流体流动效率的方法。
在土层中流体流动效率部分取得于该土层的渗透性，若能增加其渗透性，就可以改善储水量和灌入量。
以前增加土层渗透性的尝试都未能做到从井孔或断裂面往下渗透超过一英尺，而按本发明可使其渗透深入土层内。
本发明是在含有细粒土层中，以增加该部分土层的渗透性(如该部分为石油储层)来改善其流体流动效率的方法。通过采用蒸发和去掉该部分中的液态水，来增加该部分土层的渗透性。最好是将几乎所有液体水都除去。
本发明在某种程度上基于这一发现，该发现就是用蒸发的办法把该液态水从粘土质储水层中除去，以增加其渗透性。这种渗透性的增加如乎是在蒸发过程的后期，由在液态/气态界面处的面际张力而产生的粘土颗粒缠结到岩层孔壁上而引起的。
在本发明的一个实施例中，在土层的外界压力下，将该部分土层加热到水的沸点以上的温度来将液态水蒸发掉，也可以通过在其内部采用就地燃烧，孔下燃料点火加热或高频振荡的办法来对该部分土层加热。
在另一实施例中，用注入该土层一种气体(如氮气)的方法来蒸发掉这种液态水，这种气体对水而言是不饱和的，最好是加热了的气体。
在再一个实施例中，该部分土层的渗透性是通过将过热的蒸汽注入该土层中以除去液态水的办法来增加的。
还在另外的实施中，通过将蒸汽注入土层中的井孔内，并喷出该蒸汽未蒸发几乎所有的液态水的办法来蒸发掉该液态水。随着所注入的蒸汽的性能的提高，这个过程的效率也会提高。
在这些实施例之前，与水不互溶的流体可以从部分土层中排出一部分的液态水，这种流体可以是气体，如氮气或天然气。
为了便于理解本发明，现对本发明最佳实施例的附图作一些说明，不过这些附图仅仅是举例，不应该被构成对本发明的限制。
图1为通过烘干后所观察到的粘土结构变化的示意图;
图2为对净化粘土的扫描电子显微镜的显微照片，表示因烘干而缠结的粘土结构;
图3为烘干加利福尼亚储层砂后其渗透效果图。
概括地说，本发明是一种在含有细粒土层中，通过增加该部分土层的渗透性来改善流体流动效率的方法，而增加渗透性又是通过从该部分土层中蒸发掉液态水来除去该土层中的液态水来实现的。
所说的“含有细粒的土层”的指一种含有球面相当直径小于4微米的粘土矿物或其它细粒矿物，所说的“球面相当直径”是指在重力作用下，以上述颗粒相同的速度穿过一粘性介质自由落下的相同物质的球面颗粒的直径。该土层最好是石油储层的一部分。
当通过蒸发从粘土岩层中去掉几乎所有的液态水时，粘土颗粒如乎缠结了。因此，增加了该岩层的渗透性，如乎当去掉几乎所有水时才会发生这种“缠结”效果。但是，对某些储水层来说，去掉少于几乎所有应去掉的水也能达到这种效果。
渗透性的增加被认为是在图1所示的液相蒸发过程中，由降低蒸汽/液体界面使细粘土粒度的岩层颗粒缠结而引起的。储水层粘土总是以液相出现，这种液相通常伴随着砂粒表面。岩层内水的蒸发首先是在较大的孔内发生的，继续烘干时会引起蒸汽/液体界面移动进入较小的孔和粘土基体内，当该界面通过很脆的粘土基体时，由降低界面使该粘土畸变并毁坏，最后，大多数粘土材料被缠结在砂粒上。这种粘土缠结过程有效地增大了流体流动孔道的大小，并增加了渗透性。
图2的扫描电子显微镜显微照片表示了对加利福尼亚储水层砂粒中的净化粘土结构的空气烘干效果。在彼此几毫米之内提取了二个相邻砂粒的样品，用一种防止界面移过砂粒的办法来可混熔地清除该二个样品的油。一个样品放在一烘箱内，在110℃下用空气烘干，而另一个是用液态的二氧化碳来烘干到临界点来去掉液态水，而并不穿过砂粒的界面。如图2所示，到该临界点烘干的样品保持了细的自生粘土结构，而在空气中烘干的样品中的粘土结构被明显地改变了。在空气烘干过程中，因穿过粘土基体的高能量空气/水的界面，该粘土好象是缠结在砂粒上面。
相同的加利福尼亚储层砂的烘干的渗透效果如图3所示。为了用注入或喷出蒸汽的办法促使在现场储水岩层干燥，在一高温渗透仪内使温度为450°F，压力为800Psi的热的液态水穿过钻孔。在流动和温度稳定后，孔内压力下降到50Psi，从而引起液态水的蒸发和砂粒的干燥。在每种情况下，在蒸汽喷出之前和喷出之后，都可以立即测定对液态水的渗透率。如图3所示，在所有情况下，在喷出以后的渗透率(Kf)要比在喷出之前的(Ki)要高得多。这证明了在促进渗透方面在现场所模拟的储水岩层烘干的有效性。
一种从部分土层中蒸发掉液态水的方法是在该部分土层的外界压力下将该部分土层加热到超过水的沸点的温度。这可以通过各种办法来实现，如就地燃烧、孔下燃料点火加热或高频振荡，这些方法在美国专利3173483号，名称为“用于孔下燃气加热器的控制方法和系统”，美国专利3241615号，名称为“用于井孔的孔下燃烧器”，和美国专利4250962号，名称为“用于从地下构造中分离液态含碳燃料的现场燃烧工艺”中公开了。因此，参考上述的专利技术使全部目的更为具体化了。
另一种蒸发液态水的方法是给土层内注入气体，如氮气，就水而言这种气体可以不饱和，“不饱和”是指该气体在现存条件下含有比它能够含有的水蒸汽要少的水蒸汽。该气体最好是在注入之前加热，以便提高它的不饱和程度。
另一种蒸发液态水的方法是在该土层中注入蒸汽，并喷出蒸汽以蒸发几乎全部的液态水。“喷出”是指突然降低对蒸汽的压力，这种突然降低压力会引起蒸汽迅速喷发，并使水的液相转变为气相。同一般规律那样，随着所注入的蒸汽的质量的提高，这个过程的效率也会提高，这是由于高质量的蒸汽所含有的将要变成蒸汽的液态水要少一些。
在另一个实施例中，通过给土层注入过热蒸汽来从该部分土层中除去液态水。过热蒸汽既可以从该部分土层中排去某些现存的孔隙水，也可以蒸发掉剩下的孔隙水。“过热蒸汽”是指在其注入压力下被加热超过其饱和点的蒸汽。
在使用这些方法中的任何一种方法之前，可以使用一种与水不相溶的流体来从该部分土层中排去部分液态水，从而减少了需要蒸发的液态水的量。这种流体可以是气体，如氮气或天然气。
尽管参照特定的实施例对本发明作了描述，但是，本申请想要包括那些不离开所附权利要求的精神和范围，由本领域的普通技术人员可以做出来的各种变化和替换。
权利要求
1.一种在含有细粒的土层中改善其流体流动的效率的方法，该方法包括通过采用蒸发液态水，从所述部分土层中除去其液态水来增加该部分土层的渗透性。
2.一种是权利要求1所述方法，其特征在于所述部分土层是一石油储层。
3.一种是权利要求1所述方法，其特征在于几乎所有的所述液态水被除去了。
4.一种如权利要求1所述方法，其特征在于在所述部分土层的周围压力下，通过将所述土层加热到水的沸点以上的温度以蒸发掉所述液态水。
5.一种如权利要求4所述方法，其特征在于通过在所述土层中采用现场燃烧、孔下燃料点火加热或高频振荡所组成的该组技术中所选定的加热方法来对所述部分土层进行加热。
6.一种如权利要求1所述方法，其特征在于通过对所述土层注入气体来蒸发掉所述液态水，这种气体就对液态水而言是不饱和的。
7.一种如权利要求6所述方法，其特征在于所述气体在注入前是加热的。
8.一种如权利要求7所述方法，其特征在于所述气体实际上是氮气。
9.一种如权利要求1所述方法，其特征在于在所述蒸发之前，一种与水不互溶的流体从所述部分土层中排出了一部分所述液态水。
10.一种如权利要求9所述方法，其特征在于所述的流体是气体。
11.一种如权利要求10所述方法，其特征在于所述气体基本上由包括氮气和天然气的一类中来选择的。
12.一种在含有细粒土层中改善流体流动效率的办法，包括采用按如下步骤从所述土层中除去液态水来增加所述部分土层的渗透性;(a)将蒸汽注入所述土层的井孔内;(b)喷出所述蒸汽来蒸发掉几乎所有的液态水，并使被蒸发的所述液态水离开所述土层。
13.一种在含有细粒的土层中改善流体流动效率的方法，包括通过采用给所述土层注入过热蒸汽来从所述部分土层中除去液态水，来增加所述部分土层的渗透性。
全文摘要
本发明公开了一种改善石油储层中流体流动效率的方法。它采用蒸发液态水，从该储层中除去几乎所有液态水来增加该部分储层的渗透性。在其周围压力下将该部分储层加热到水的沸点以上的温度，或通过给该储层注入气体(如加热的氮气)，或将蒸汽注入该部分储层中的孔内并将它喷出以蒸发掉几乎所有液态水，再使蒸发的液态水离开该储层，也可将过热蒸汽注入该储层中。在用上述方法蒸发之前，氮气或天然气可以从该土层中置换掉部分液态水。
文档编号E21B43/24GK1068624SQ91105650
公开日1993年2月3日 申请日期1991年7月17日 优先权日1991年7月11日
发明者M·G·里德 申请人:切夫里昂研究和技术公司