使用超声的深度酸化增强方法以及酸化工具技术

一种利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，本方法包括以下步骤：引入酸化工具进入井筒，引入酸配料至处理区处的井筒壁，以及，引入超声能量进入处理区处的地层。后续酸渗透深度比初始酸渗透深度更深。一种使地层一部分应力压裂的方法，包括以下步骤：引入酸化工具进入井筒、并在关注处理点处引入酸配料和超声能量。薄弱酸化点和作用于地层的应力共同作用，从而形成与井筒流体连接的定向应力诱发压裂。酸化工具包括酸输送系统和超声波发射器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用超声的深度酸化增强方法以及酸化工具专利技术人：穆罕默德·纳比尔·努依-梅希蒂默罕默德·H·阿尔克哈奥帝
本专利技术涉及一种方法和一种装置，通过增加酸贯穿地下碳酸盐地层的渗透深度，提高基质酸化技术的效率。
技术介绍
为了提高地层渗透率，通常做法是对地层进行酸化处理。例如，在石油工业中，为了提高周围含碳氢化合物层的渗透率，可以将酸化液注入井中，从而有助于含碳氢化合物的液体从地层流入井中。这种酸化技术可以实现为“基质酸化”过程或者“酸压裂”过程。在酸压裂过程中，在足够压力下将酸化液配置在井内，以导致在地层内形成压裂。因此，通过所形成的压裂，以及通过酸在地层内的化学反应，实现渗透率的提高。在基质酸化过程中，以低于地层压裂压力的压力，酸化液从井中通过而进入地层。在这种情况下，渗透率增大主要是由酸在地层内的化学反应导致的，而由于如压裂过程中那样在地层内产生机械破碎的情况则很少或不会导致渗透率的增大。大多数情况下，在钙质地层诸如白云石、石灰石、白云石质砂岩等中执行酸化处理。然而，在酸化处理这些类型地层的过程中存在共同的困难，原因是酸化液与其首先接触的地层部分的反应速度快。在基质酸化处理过程中这是特别严重的。强制酸化液从井中进入地层时，酸与紧邻井的含钙材料迅速反应。因此，酸在其能渗透进入地层相当距离之前已消耗掉。例如，在石灰石地层的基质酸化过程中，常见的是，用能起作用的酸(liveacid)实现的最大渗透达到的深度距井筒面仅仅几英寸至一英尺。当然，这严重限制了井的生产力或注入能力(injectivity)的提高。已经尝试了多种方法来降低酸与岩层的反应速度。例如，其他人已经尝试过向酸配料添加反应抑制剂。另外，为了减慢反应速度，另一些工作已经开始着手关注降低局部温度的途径。然而，所有这些方式的解决方案，都因增加了基质酸化处理操作的成本和复杂性而带来严重不足。所以，有利的是具有一种方法以及一种装置，为当前已知的那些方法以及装置提供改进的深度酸化增强。
技术实现思路
本专利技术的方法以及装置设置用于基质酸化处理，为了在地层中实现更深的增强区。本方法使用超声能量来推动增强酸更深地进入地层。一种用于执行地层中待处理区深度酸化增强的方法，其使用一种酸化工具。本方法包括引入酸化工具进入井筒的步骤。井筒可操作以允许接近地层。井筒还由井筒壁限定。酸化工具可操作以引入酸配料至井筒壁。酸化工具还可操作以引入超声能量进入地层。本方法包括引入酸配料至处理区处井筒壁的步骤。酸配料包括酸。酸配料的引入使得酸扩散进入处理区处的地层，达到初始酸渗透深度。本方法包括引入超声能量进入处理区处地层的步骤。酸扩散进入处理区处的地层，达到后续酸渗透深度。后续酸渗透深度比初始酸渗透深度更深入地层中。一种使地层一部分应力压裂的方法，包括引入酸化工具进入井筒使其接近于关注处理点定位的步骤。关注处理点与处于应力下的地层部分相关联。酸化工具可操作以在关注处理点处引入酸配料和超声能量。本方法包括在关注处理点处同时引入酸配料和超声能量的步骤。这种同时引入使来自酸配料的酸扩散进入处于应力下的地层部分中。以低于应力作用下地层压裂梯度压力的压力，引入酸配料。扩散的酸在处于应力下的地层中形成薄弱酸化点。薄弱酸化点与地层中的应力共同作用，导致形成与井筒流体连接的定向应力诱发压裂。一种在穿过地层的井筒中使用的酸化工具，包括酸输送系统，该酸输送系统可操作以引入酸配料至井筒的井筒壁。酸化工具还包括超声波发射器，该超声波发射器可操作以引入超声能量进入地层。附图说明参照优选实施方式的下述具体描述、所附权利要求、以及附图，可以更好地理解本专利技术的这些和其它的特征、各方面、以及优点，附图中：图1A～1C在预先形成井筒的剖视图中示出使用本专利技术方法的一种实施例，其中使用酸化工具的一种实施例；图2在预先形成井筒的剖视图中示出使用本专利技术方法的一种实施例，其中使用酸化工具的一种实施例；图3示出酸化工具的一种实施例的剖视图；图4示出酸化工具的一种实施例的剖视图；图5示出关于酸配料暴露在第一钻芯上之前以及之后两种情况下的直方图深度分析；以及图6示出关于酸配料和超声能量暴露在第二钻芯上之前以及之后两种情况下的直方图深度分析。附图中，类似的构成要素或特征或二者可以具有相同或相似的附图标记。具体实施方式本说明书(其包括
技术实现思路
、附图简要说明和优选实施方式的具体描述)以及所附权利要求，涉及本专利技术的独有特征(包括过程或方法的步骤)。本领域技术人员应当理解，本专利技术包括说明书中所描述的独有特征的所有可能组合及应用。本领域技术人员应当理解，本专利技术并不局限于说明书中所给出的实施方式的描述，也不受其限制。本专利技术主题没有限制，只要其不脱离说明书和所附权利要求的精神范围。本领域技术人员还应当理解，描述特定实施方式所使用的术语并不限制本专利技术的范围或宽度。在解释说明书和所附权利要求的过程中，所有术语应当按与各术语上下文一致的最宽的可能方式解释。除非另有定义，本说明书和所附权利要求中所使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域中普通技术人员通常理解的相同含义。在本说明书和所附权利要求中使用时，除非上下文明确指明，单数形式的“一”以及“该”包括多个所指对象。动词“包括”及其派生形式，应当解释为以非排除方式涉及组件、部件或步骤。所涉及的组件、部件、或步骤可以是现存的、与未清楚提及的其它组件、部件或步骤组合一起使用与之组合。动词“连结”及其派生形式指完成任意形式的要求结合，包括电结合、机械结合或流体结合，以由两个或更多事先非接合对象形成单个对象。如果第一装置连结至第二装置，连接可以直接方式进行，也可以通过常见连接器实现。“可选地”及其变化形式指随后描述的事件或情况可以出现也可以不出现。本说明书包括事件或情况出现的实例以及没有出现的实例。“可操作的”及其变化形式指适配用于其适当功能并且能用于其预期应用。空间术语描述一个对象或一组对象相对于另一对象或一组对象的相对位置。空间关系沿垂直轴及水平轴适用。使用包括“向上(uphole)”和“向下(downhole)”、“之上”和“之下”、“上”和“下”、以及其它类似术语的取向或相关词，是为了描述方便，但并无限制，除非上下文明确指明。本说明书或所附权利要求提供值的范围，应当理解的是，区间包括上限和下限之间的各中间值以及上限和下限。根据所提供的排除性说明，本专利技术包含并且受限于较小的区间范围。本说明书以及所附权利要求涉及包括两种或更多确定步骤的方法时，所限定的步骤可以以任意次序实现或同时实现，除非上下文排除这种可能性。图1A～图1C图1A～图1C在穿过地层预先形成井筒的剖视图中示出本专利技术方法的一种实施例，其中使用酸化工具的一种实施例。图1A示出包含处理区15的地层10，处理区15是地层10的待处理的部分。通过井筒20可接近地层10以及处理区15。井筒20从地面向下延伸至处理区15，并且由井筒壁22限定。处理区15与井筒20在井筒壁22处交界，并且，处理区15从井筒20径向延伸。处理区15具有上方边界24和下方边界26，上方边界24是通过井筒20可接近的处理区15的最上方部分，以及，下方边界26是通过井筒20可接近的处理区15的最下方部分。在图1A中，引入(箭头32)酸化工具30进入井筒20，使其接近于处理区15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，包括以下步骤：将所述酸化工具引入井筒，所述井筒可操作以接近所述地层、并且由井筒壁限定，以及，所述酸化工具可操作以引入酸配料至所述井筒壁、以及将超声能量引入所述地层；将含酸的酸配料引入到所述处理区处的所述井筒壁上，使得所述酸扩散进入所述处理区处的所述地层，达到初始酸渗透深度；以及将超声能量引入所述处理区处的所述地层，使得所述酸扩散进入所述处理区处的所述地层，达到后续酸渗透深度，所述后续酸渗透深度比所述初始酸渗透深度更深入所述地层中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.08 US 61/568,2791.一种利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，包括以下步骤：将所述酸化工具引入井筒，所述井筒可操作以接近所述地层、并且由井筒壁限定，以及，所述酸化工具可操作以引入酸配料至所述井筒壁、以及将超声能量引入所述地层；将含酸的酸配料引入到所述处理区处的所述井筒壁上，使得所述酸扩散进入所述处理区处的所述地层，达到初始酸渗透深度；以及将超声能量引入所述处理区处的所述地层，使得所述酸扩散进入所述处理区处的所述地层，达到后续酸渗透深度，所述后续酸渗透深度比所述初始酸渗透深度更深入所述地层中，其中，所述处理区处的所述地层具有压裂梯度压力值，以低于所述压裂梯度压力值的压力引入所述酸配料，并且扩散进入处于应力下的地层部分的所述酸形成薄弱酸化点，所述薄弱酸化点与所述地层部分中的所述应力共同作用，导致形成了与所述井筒流体连接的定向应力诱发压裂。2.根据权利要求1所述的利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，其中，所述地层的所述处理区包括碳酸盐岩。3.根据权利要求1或权利要求2所述的利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，其中，所述酸配料是凝胶，可操作地以物理方式附着至所述井筒壁。4.根据权利要求1或权利要求2所述的利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，其中，所述酸配料是发泡体，可操作地以物理方式附着至所述井筒壁。5.根据权利要求1或2所述的利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，其中，所述酸是弱酸。6.根据权利要求1或2所述的利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，其中，所述酸具有的pH值在2～5范围内。7.根据权利要求1或2所述的利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，其中，以10千赫～1兆赫范围内的频率引入所述超声能量。8.根据权利要求1或2所述的利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，其中，以1～10瓦/平方厘米范围内的声波强度引入所述超声能量。9.根据权利要求1或2所述的利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，其中，所述后续酸渗透深度比所述初始酸渗透深度至少更深50％。10.根据权利要求1或2所述的利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化增强的方法，其中，所述酸配料和所述超声能量二者都从所述酸化工具径向方式引入。11.根据权利要求1或2所述的利用酸化工具使地层中待处理区深度酸化...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·纳比尔·努依梅希蒂，默罕默德·H·阿尔克哈奥帝，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA