專利名稱：油井或氣井的清洗方法與設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及清洗生產(chǎn)油或氣的井的方法與設(shè)備。
油井或氣井通常包括-稱為井筒的孔，它是從地面或海床鉆至-含油或氣的層面所構(gòu)成。這種井筒一般由稱作套筒的管子襯墊來(lái)增強(qiáng)井筒本身。此種套筒進(jìn)而環(huán)繞著用來(lái)將油等從井筒內(nèi)運(yùn)送至地面的被稱作“生產(chǎn)管子”的管子。
在井的鉆進(jìn)、完工、操作和/或修理的各個(gè)階段，都需要清洗井筒和/或生產(chǎn)管子。例如在鉆進(jìn)、注水泥或穿孔作業(yè)之后，在這些作業(yè)過(guò)程中從井筒的側(cè)壁面上取出的大量粒狀物質(zhì)便會(huì)滯留在井筒的底部。此外，在井的抽吸作業(yè)中，砂和其它顆粒會(huì)聚集于生產(chǎn)管子內(nèi)，而可能部分或完全堵塞住流體流過(guò)生產(chǎn)管子，導(dǎo)致井的生產(chǎn)效率降低。由于此種堵塞可能發(fā)生在地下數(shù)千英尺處，要把生產(chǎn)管子拉到地面上來(lái)清除這類(lèi)堵塞物常常是不經(jīng)濟(jì)的。為此，需要有一種方法來(lái)有效地清洗油井或氣井，以除去井底的粒狀物和消除生產(chǎn)管子的堵塞現(xiàn)象而不必將生產(chǎn)管子從井內(nèi)拉出。
于是，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種方法，用以有效地清洗油井或氣井，來(lái)清除砂與其它粒狀物。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種在清洗油井或氣井中使用的設(shè)備。
在按照本發(fā)明的清洗油井或氣井的方法中，是把一導(dǎo)管插入井筒的生產(chǎn)管子內(nèi)。將含有絮凝劑的一種清洗流體通過(guò)此導(dǎo)管或生產(chǎn)管子，使此清洗流體中的絮凝劑與井中的固體顆?；旌隙跄@種顆粒。然后從井中通過(guò)其它生產(chǎn)管子或?qū)Ч軐⒁研跄牧钗锶〕?。此種絮凝劑亦可用作為一種減摩劑，以減少清洗流體、固體顆粒、生產(chǎn)管子與導(dǎo)管之間的摩擦力，而提高清洗作業(yè)的效率。
在發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，是將一種聚合物絮凝劑添加到清洗流體之中。此清洗流體與聚合物絮凝劑通過(guò)導(dǎo)管，從導(dǎo)管下端排卸入井筒內(nèi)，然后與已絮凝的粒狀物經(jīng)生產(chǎn)管子從井筒中排出?；蛘呖蓪⑶逑戳黧w經(jīng)生產(chǎn)管子引入到井筒內(nèi)，而將帶有已絮凝的粒狀物的清洗流體經(jīng)導(dǎo)管從井筒內(nèi)取出。
根據(jù)本發(fā)明的用來(lái)清洗油井或氣井的設(shè)備包括有下端插入到井筒內(nèi)的盤(pán)管;含有聚合物絮凝劑的清洗流體源;以及一臺(tái)用來(lái)將此流體源中的清洗流體泵送到井內(nèi)的泵汲設(shè)備。例如，清洗流體可以從上述流體源通過(guò)該盤(pán)管泵出并從盤(pán)管的下端排入到井筒內(nèi)，在此，絮凝劑即與井中的粒狀物混合而絮凝這些粒狀物。然后可以經(jīng)過(guò)井筒來(lái)除去帶有已絮凝的粒狀物的清洗流體?；蚩蓪⑦@種清洗流體泵入到盤(pán)管之外的井筒內(nèi)，然后通過(guò)盤(pán)管從井筒取出帶有已絮凝的粒狀物的清洗流體。
本發(fā)明的方法與設(shè)備可以用在油井或氣井運(yùn)行壽命期內(nèi)的各個(gè)階段。例如，它們可以用在鉆進(jìn)與完成階段來(lái)除去粒狀物，它們可以在開(kāi)始生產(chǎn)前來(lái)清洗一完成的井，或是可以在有關(guān)的井已然運(yùn)行一段時(shí)間之后來(lái)對(duì)它進(jìn)行修理。
本發(fā)明唯一的一個(gè)附圖
乃是根據(jù)本發(fā)明的清洗設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的部分橫剖面示意圖。
下面對(duì)照這一優(yōu)選實(shí)施例的上述附圖來(lái)描述本發(fā)明的清洗方法與設(shè)備。此實(shí)施例適用于油井，但也可用于氣井。如圖所示，其中的一個(gè)已完成的油井包括一個(gè)從地面或海床延伸到產(chǎn)油層的井筒10。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，此井筒10以垂直延伸的形式示明，但本發(fā)明同樣適用于井筒作水平伸延或依一介于水平與垂直之間的角度延伸的井。井筒10可按通常的方式以套筒或油層套管20(總稱之為套筒)襯墊，該套筒增強(qiáng)著井筒10的周邊壁。在套筒20的下端加工出多個(gè)穿孔21，以使來(lái)自油層的油能通過(guò)套筒20的壁部。用來(lái)將收集于套筒20內(nèi)的油帶至地面的空心生產(chǎn)管子30則在套筒20內(nèi)向下延伸至適當(dāng)深度。在套筒20的內(nèi)壁與生產(chǎn)管子30的外壁之間設(shè)置有一個(gè)稱作封隔件40的密封件，以使得油與其它流體能通過(guò)生產(chǎn)管子30流向地面。生產(chǎn)管子30的上端連接有一具有排出管51的常規(guī)井口50，用來(lái)控制流體從此完成的井中流出。
砂與其它粒狀物11會(huì)通過(guò)套筒20中的穿孔21進(jìn)入到井筒10內(nèi)而聚集于井筒10中的不同位置。例如粒狀物11可以聚集于井筒10的底部，或者可能積聚于生產(chǎn)管子30內(nèi)而形成一種能夠阻撓流體流進(jìn)該生產(chǎn)管子的所謂砂橋。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，上述粒狀物11是通過(guò)下述方式從井內(nèi)排除的，即把一種含有例如聚合物絮凝劑之類(lèi)的絮凝劑的清洗流體引入井內(nèi)，絮凝這些粒狀物，然后將此已絮凝的粒狀物隨同清洗流體排出。
這種清洗流體包括一種構(gòu)成按流體的體積計(jì)占其最大百分率的載液和一種能絮凝在油井或氣井中最常見(jiàn)的砂粒或類(lèi)似粒狀物的聚合物絮凝劑的混合液。此種載液可以是任何一種能與上述絮凝劑溶混并能同油井中通常存在的液體相匹配的液體。適于作這類(lèi)載液的幾個(gè)例子為水、海水一類(lèi)含水的流體，以及含有諸如氯化鈉、氯化鈣、氯化鉀、氯化銨、溴化鈉、溴化鈣或溴化鋅這類(lèi)鹽中之一的一種鹽水。
這里的聚合物絮凝劑并不限于任何特殊的類(lèi)型，它可以是任何一種能在載液中進(jìn)行絮凝的聚合物。在含水溶液中具有絮凝性質(zhì)并可用于本發(fā)明的聚合物包括陰離子型與非離子型的聚丙烯酰胺、聚氧化乙烷、聚丙烯酸及其鹽類(lèi)、聚酰胺，等等。絮凝劑可以根據(jù)載液的性質(zhì)來(lái)選取。當(dāng)載液是海水或鈣鹵水時(shí)，合適的聚合物絮凝劑的一個(gè)例子乃是一種分子量約在2×105與2×106之間且水解度為約15%至40%的陰離子型高分子量聚丙烯酰胺類(lèi)的混合物。在包括有鋅鹵水的載液中，一合適的聚合物絮凝劑的例子則是一種分子量在約2×105至2×106之間的非離子型高分子量聚丙烯酰胺。
聚合物絮凝劑在清洗流體中的濃度按體積計(jì)一般在約1ppm至約100ppm之間的范圍內(nèi)，而最好是在約20ppm至約100ppm之間的范圍內(nèi)。要是聚合物絮凝劑的濃度太低，就不能產(chǎn)生充分的絮凝;而另一方面，要是這種聚合物絮凝劑的濃度太高，經(jīng)濟(jì)上便造成浪費(fèi)。為便于將絮凝劑與清洗流體混合，最好將此絮凝劑在一種液體中預(yù)先混合。例如可把此種聚合物絮凝劑加到水中，而聚合物絮凝劑在此水中的濃度按體積計(jì)通常是從約0.5%至約1%。可把這一預(yù)先混合的絮凝劑溶液添加到清洗流體中。
這種清洗流體還可在載液與絮凝劑之外含有其它物質(zhì)，只要此類(lèi)物質(zhì)不損害絮凝劑的性能就行。例如，此種清洗流體可以含有諸如油井修理工作中通常所用的傳統(tǒng)的抗蝕劑。
上述清洗流體最好由較小直徑的導(dǎo)管60例如那種周知的盤(pán)管引入到井筒內(nèi)。之所以愿采用這種盤(pán)管，是因?yàn)樗梢愿咝实貙⑶逑戳黧w引入到井內(nèi)的適當(dāng)位置上。盤(pán)管60通常存放在一可旋轉(zhuǎn)地支承著的卷軸61上，并由油管?chē)娚淦髦?lèi)的給進(jìn)裝置62經(jīng)井口50引入到井內(nèi)。清洗流體由與一流體儲(chǔ)罐64之類(lèi)的清洗流體源連通的泵63送入盤(pán)管60內(nèi)。包括有盤(pán)管、卷軸、給進(jìn)裝置與泵且能迅即地安裝到現(xiàn)有井上的盤(pán)管系統(tǒng)，可以從各式各樣的制造廠家處買(mǎi)到。適用于本發(fā)明的一種系統(tǒng)的例子是德克薩斯州的豪斯頓(Houston)市西南管道公司制造的Cymax-80或Cymax-100型。但此種盤(pán)管60是可以用任何其它適當(dāng)裝置引入到井內(nèi)的。
市售的盤(pán)管的尺寸范圍為外徑從0.75英寸至3.5英寸。但用于本發(fā)明的盤(pán)管尺寸不是很?chē)?yán)格的，也可采用在此范圍之外的尺寸。盤(pán)管尺寸的選擇將取決于諸多因素如生產(chǎn)管子30的內(nèi)徑、井內(nèi)的壓力、井深以及井的其它特性。
盤(pán)管60可由給進(jìn)裝置62插入到井內(nèi)，直到盤(pán)管60的下端達(dá)到所需深度。例如當(dāng)需要從生產(chǎn)管子30內(nèi)除去砂橋時(shí)，則可把此盤(pán)管往下置放到附圖中實(shí)線所示的此種砂橋的附近。當(dāng)需要除掉積聚在井筒10的底部處的粒狀物或清洗穿孔21時(shí)，則可把盤(pán)管60下放到附圖中虛線所示的井筒10的底部附近。上述這種位置取決于油井本身，該位置可以在生產(chǎn)管子30下方上千英尺或更深之處。
清洗流體從盤(pán)管60的底部排入井內(nèi)的速率雖不嚴(yán)格，但最好要高到足以在盤(pán)管60的下端與井口50之間的生產(chǎn)管子30內(nèi)存在一渦流區(qū)。渦流能提高清洗流體從井內(nèi)移動(dòng)粒狀物固體并使之懸浮于清洗流體中的能力，直至將這些粒狀物固體從井口50處排出。通常，清洗流體將以約每分鐘20至100加侖的速率通過(guò)盤(pán)管60，但也可采用在此范圍之外的速率。
清洗流體在清洗作業(yè)期間的溫度并不嚴(yán)格，但最好低于使聚合物絮凝劑退化的溫度。
當(dāng)清洗流體從盤(pán)管60排入到井中的粒狀物的鄰近時(shí)，成團(tuán)的粒狀物便破碎成較小的結(jié)塊，在井內(nèi)的而清洗流體則被攪動(dòng)，以使各個(gè)粒狀物能與此清洗流體中的聚合物絮凝劑進(jìn)行接觸。絮凝劑使這些粒狀物構(gòu)成聚集體，在這種聚集體中由于在一批粒狀物上同時(shí)吸收了絮凝劑而在它們之間形成了結(jié)實(shí)的橋連件。這些聚集體稱之為絮凝物，通常較單個(gè)粒狀物大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，絮凝物被它夾裹在清洗流體中而隨清洗流體掃掠過(guò)生產(chǎn)管子30到達(dá)井的頂部。
作用到懸浮于清洗流體中的聚集體上的拖曳力隨著聚集體尺寸的平方而增加，而加大了的拖曳力便又提高清洗流體的清掃能力，也即清洗流體從井內(nèi)清除粒狀物的能力。這樣，聚集體的尺寸越大，就越能有效地進(jìn)行井的清洗。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在例如清洗油井時(shí)于一般所存在的渦流條件下，聚合物絮凝劑是能夠較采用其它物質(zhì)例如表面活性劑來(lái)形成聚集體時(shí)使粒狀物形成的聚集體更大。據(jù)認(rèn)為這是由于用表面活性劑來(lái)使粒狀物形成聚集體時(shí)，粒狀物之間的拖曳力要遠(yuǎn)低于由絮凝劑形成的聚集體的粒狀物之間的拖曳力。于是，由表面活性劑所形成的聚集體在渦流期間更易于被作用于其上的力所破碎，而不能獲得通過(guò)絮凝所形成的較大尺寸的聚集體。
在清洗流體中采用絮凝劑的另一優(yōu)點(diǎn)是，這類(lèi)絮凝劑特別是高分子量的絮凝劑起到減摩劑或潤(rùn)滑劑的作用，并減小了清洗流體、固體顆粒、套筒、生產(chǎn)管子和/或?qū)Ч苤g的摩擦力。這樣就可使較大的流體體積通過(guò)較小的空間，而提高清洗流體的流動(dòng)速率，從而減少了清洗時(shí)間，同時(shí)提高了清洗效率。
清洗流體在到達(dá)井筒10的頂部時(shí)其便自井口50的排出管51排出，然后回收并根據(jù)環(huán)保法規(guī)以適當(dāng)方式重新利用或處理掉。例如，在所闡述的這一實(shí)施例中，是將清洗流體收集到一個(gè)池70中。然后通過(guò)適當(dāng)?shù)牧黧w處理裝置71來(lái)從此清洗流體中清除絮凝物或其它不需要的物質(zhì)。從流體處理裝置71排出的流體適合重新用于清洗井，并可以返回到儲(chǔ)罐64中用作清洗流體。可以由流體處理裝置71來(lái)實(shí)行各式各樣的常規(guī)方法處理此清洗流體。例如，可以采用美國(guó)專利4，599，117號(hào)中所述的一種方法，通過(guò)沉淀和/或過(guò)濾未截獲固體粒狀物而從清洗流體中除去絮凝物。由流體處理裝置71所截獲的固體粒狀物則能安全地排放到外部環(huán)境中。
在所述實(shí)施例中，含有絮凝劑的這種清洗流體是從儲(chǔ)罐64中經(jīng)盤(pán)管64泵出或循環(huán)抽出。然后從盤(pán)管60的下端排入到井筒10內(nèi)。此時(shí)，絮凝劑便將粒狀物絮凝，而帶有已絮凝粒狀物的清洗流體經(jīng)生產(chǎn)管子30而返回到井口50?；蛘撸梢圆捎孟喾捶较虻谋盟突蜓h(huán)抽汲，使含有絮凝劑的清洗流體經(jīng)生產(chǎn)管子30而引入到井中，然后此帶有已絮凝粒狀物的清洗流體則通過(guò)盤(pán)管60而返回到井口50。
通過(guò)該井而循環(huán)的清洗流體的體積將取決于井的尺寸與井口所存在的粒狀物的數(shù)量。通常，將至少有一口井容量(生產(chǎn)管子30內(nèi)從盤(pán)管60下端起上至井口50的液體容積)的清洗流體在清洗過(guò)程中通過(guò)盤(pán)管60。由此種清洗流體所進(jìn)行的清洗進(jìn)程可以通過(guò)監(jiān)控從井口50排出的清洗流體的濁度來(lái)確定。此種濁度則隨由清洗流體從井中所排出去的粒狀物的數(shù)量而改變。當(dāng)所排出的清洗流體的濁度下降到基本上是恒定的程度時(shí)，由此清洗流體從井中排出的粒狀物中的絕大部分便已然被清除，此時(shí)即可中止清洗流體的循環(huán)，因?yàn)樵僮餮h(huán)也不會(huì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的更多的利益了。
由含有絮凝劑的清洗液來(lái)清洗已完成的井時(shí)是可以結(jié)合其它常規(guī)的洗井方法的。例如，在將此種清洗流體引入到井內(nèi)之前，最好用一定體積量的混合有抗蝕劑的鹽酸來(lái)浸漬盤(pán)管60，以除去銹斑、鱗片與其它碎屑。然后用氫氧化鈉之類(lèi)的苛性丸片來(lái)過(guò)濾掉此種酸，使之中和。此外，在使清洗流體循環(huán)通過(guò)井之前，最好引入諸如羥乙基纖維類(lèi)一類(lèi)粘性的材料丸片。這類(lèi)材料都可通過(guò)盤(pán)管60引入。在引入清洗流體后進(jìn)行進(jìn)一步清洗之前，也可使水或海水循環(huán)流過(guò)井筒。
本發(fā)明特別適用于已完成之井的修理工作，但也可用于井的建造或操作中的其它階段。例如，在安裝封隔件之前，將盤(pán)管插入到生產(chǎn)管子之內(nèi)，可使用含有絮凝劑的清洗流體來(lái)徹底沖洗生產(chǎn)管子與環(huán)繞它的套筒兩者之間的環(huán)形空間。或者，可在安裝生產(chǎn)管子之前將盤(pán)管插入生產(chǎn)管子與套筒之間，用含有絮凝劑的清洗流體來(lái)清洗上述環(huán)形空間。此外，也可在安裝生產(chǎn)管子之前將盤(pán)管插入到套筒之中，用含有絮凝劑的清洗流體來(lái)清洗套筒，或者即使是在安裝上套筒之前也可用它來(lái)清洗井筒。
權(quán)利要求
1.一種油井或氣井的清洗方法，它包括以下步驟將具有一下端的盤(pán)管插入到一油井或氣井的井筒的生產(chǎn)管子內(nèi)；將一種含有絮凝劑的清洗流體通過(guò)上述盤(pán)管與生產(chǎn)管子中的一個(gè)之中；使此清洗流體與井筒中的固體粒狀物混合以絮凝這些粒狀物，通過(guò)上述盤(pán)管與生產(chǎn)管子中的另一個(gè)來(lái)從井筒中排出此清洗流體與已絮凝的粒狀物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使清洗流體通過(guò)盤(pán)管與生產(chǎn)管子中之一的步驟包括使此清洗流體從盤(pán)管的下端排出進(jìn)入井筒內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中從盤(pán)管內(nèi)排出清洗流體的步驟包括使此清洗液體以足以在此井中形成一渦流區(qū)的速率排出。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述絮凝劑是一種聚合物絮凝劑。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述絮凝劑包括一種減摩劑。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述絮凝劑是一種陰離子型或非離子型的聚丙烯酰胺。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述清洗流體包括一種載液。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述載液是一種含水的流體。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述載液包括一種鹽水。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述絮凝劑在該清洗流體中的濃度按體積計(jì)是從約1ppm至約100ppm。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述絮凝劑在清洗流體中的濃度按體積計(jì)是從約20ppm至約100ppm。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述清洗流體是通過(guò)盤(pán)管的。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中此方法還包括，在將清洗流體從井筒內(nèi)排出之后從此清洗流體中分離出已絮凝的粒狀物且重復(fù)使用該清洗流體。
14.一種油井或氣井的清洗方法，它包括以下步驟將具有一下端的盤(pán)管插入一油井或氣井的井筒內(nèi);將一種含有絮凝劑的清洗流體通過(guò)上述盤(pán)管與井筒中的一個(gè)之中;使此清洗流體與井筒中的固體粒狀物混合以絮凝這些粒狀物;通過(guò)上述盤(pán)管與井筒中另一個(gè)排出此清洗流體與已絮凝的粒狀物。
15.一種油井或氣井的清洗設(shè)備，它包括具有一個(gè)設(shè)置在一油井或氣井的井筒內(nèi)的下端的盤(pán)管;一個(gè)含有聚合物絮凝劑的清洗流體的供給源，以及一臺(tái)泵，它安裝成能從所述供給源中將清洗流體經(jīng)由所述盤(pán)管與井筒中的一個(gè)泵送到井筒之內(nèi)。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中泵把含有絮凝劑的清洗流體從盤(pán)管的下端排放到井中。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中泵將此清洗流體按足以在井筒中形成渦流區(qū)的速率從盤(pán)管中排出。
18.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中泵使得此清洗流體自盤(pán)管排出之后從井筒的上端排出。
19.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中此設(shè)備還包括有用來(lái)將從井筒的上端排出的清洗流體中分離出已絮凝的粒狀物然后將此清洗流體重新引入到井中的分離裝置。
全文摘要
一種油井或氣井的清洗方法，其包括將一盤(pán)管插入于井筒(10)中例如井筒的生產(chǎn)管子(30)內(nèi)。將含絮凝劑的清洗流體通入到井中，而讓清洗流體中的絮凝劑與井筒(10)中的固體粒狀物(11)混合，以絮凝此粒狀物。然后從井中排出此清洗流體與已絮凝的粒狀物。在一實(shí)施例中，此含有絮凝劑的清洗流體從盤(pán)管的下端排入到井中，再經(jīng)生產(chǎn)管子從井中排出此帶有已絮凝粒狀物的清洗流體。或者可經(jīng)生產(chǎn)管子(30)將含絮凝劑的清洗流體引入井中后再經(jīng)盤(pán)管(60)排出。此絮凝劑亦可用作清洗流體、粒狀物、生產(chǎn)管子與盤(pán)管之間的減摩劑。
文檔編號(hào)E21B33/068GK1111064SQ94190374
公開(kāi)日1995年11月1日 申請(qǐng)日期1994年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月11日
發(fā)明者R·哈舍米, C·A·馬爾布雷爾 申請(qǐng)人:帕爾公司