專利名稱：用于對(duì)重油油藏取樣的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在樣品源存在的溫度和壓力條件下或者在至少不 同于環(huán)境溫度的溫度下進(jìn)行流體樣品處理和/或界面流變學(xué)測(cè)量的領(lǐng) 域，其包括但不限于油藏?zé)N類和水基流體、鉆井泥漿、壓裂液和具有 多相(固相和液相)的類似物質(zhì)。
背景技術(shù)：
獲取地層流體樣品以進(jìn)行化學(xué)和物理分析的客觀需要一 直受到石
油公司的重視，本發(fā)明的受讓人斯倫貝謝(Schlumberger )公司已經(jīng) 進(jìn)行這種取樣有好多年了。地層流體的樣品，也稱作油藏流體，通常 會(huì)在油藏壽命之內(nèi)盡可能早的進(jìn)行采集以在地面進(jìn)行分析，尤其是在 專業(yè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行分析。通過(guò)這些分析得到的信息為規(guī)劃和開(kāi)發(fā)烴類 油藏以及油藏產(chǎn)能和特性評(píng)價(jià)提供了關(guān)鍵的信息。
井眼取樣工藝包括將取樣工具下入井眼中，通過(guò)在取樣工具的探 測(cè)器組件與井眼壁之間接合，從而采集地層流體的一種或多種樣品。 許多已公知的取樣工具產(chǎn)生穿過(guò)這一接合的壓差以便引導(dǎo)地層流體流 入取樣工具內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)樣品室。這種工藝和類似的工藝在下述美 國(guó)專利中進(jìn)行了描述US4， 860，581、 US4， 936，139 (二者均#:轉(zhuǎn)讓給 了斯倫貝謝公司)；US5，303， 775、 US5， 377, 755 (二者均凈皮轉(zhuǎn)讓給了 Western Atlas );和 US5， 934， 374 (被轉(zhuǎn)讓給了 "合里伯頓 (Halliburton))。井下取樣工具的其它示例在美國(guó)專利US6， 223， 822、 US6，457，544、 US6， 668，924、以及美國(guó)公開(kāi)專利申請(qǐng)US20050082059、 US20050279499和US20060175053中進(jìn)行了描述，這些專利全部轉(zhuǎn)讓給 了本申請(qǐng)的受讓人。這些參考文獻(xiàn)所公開(kāi)的井下取樣工具在本文中作 為參考而被引用。在"樣品模塊"內(nèi)安裝有至少一個(gè)，并且常常為多 個(gè)這樣的樣品室和相關(guān)閥和流動(dòng)管線連接裝置的客觀需要也是已公知 的。每一種類型的取樣工具對(duì)于特定的情況具有特定的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有技 術(shù)中的工具通常為用于剛鉆出的新井的探測(cè)器取樣工具，所迷的新井 充滿過(guò)平衡的泥漿并在高壓井眼和低壓油藏之間具有密封泥餅。本發(fā) 明適用于泥漿已被移除、沒(méi)有泥餅并且井眼內(nèi)的壓力低于油藏壓力的
開(kāi)采井中。環(huán)狀流體取樣通過(guò)隔熱線圈進(jìn)行放熱進(jìn)行增強(qiáng)的，而不是
探測(cè)器取樣。然而，對(duì)于粘度超過(guò)1000cp的石油來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的取樣方 法和工具可能是不夠的。
由于隨著時(shí)間的推移輕質(zhì)烴油逐漸被采盡，多年來(lái)重油已經(jīng)吸引 了石油公司的注意力。重油油藏需要熱力增產(chǎn)措施以降低重油的粘度， 從而使重油能夠流動(dòng)。開(kāi)發(fā)新的重油油藏的可行性取決于隨溫度變化 而變化的石油粘度。對(duì)于不同的重質(zhì)原油，這種流體性質(zhì)是不同的， 并且其常常通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)流體樣品進(jìn)行測(cè)量而獲得。這種測(cè)量對(duì) 于重油開(kāi)發(fā)的財(cái)務(wù)模型是必要的，因?yàn)槭蛊淞鲃?dòng)所需熱量而產(chǎn)生的金 額是開(kāi)采成本的主要部分。在現(xiàn)有技術(shù)中，這反過(guò)來(lái)又產(chǎn)生了從油藏 中獲得重油樣品的需求。獲得這一樣品本身就需要熱量，因而沒(méi)有熱 量所述重油是不能流動(dòng)的，這就意味著重油取樣需要就地(原位)加 熱。
盡管例如使用電線圈加熱部分油藏并在之后利用取樣設(shè)備從該區(qū) 域獲得樣品是可能的，但是，這不是一種簡(jiǎn)單的計(jì)劃，因?yàn)槔秒娎| 輸送足夠的功率是不可能的.表示為熱量/小時(shí)的更多的功率可通過(guò)泵 送非常熱的流體而進(jìn)行輸送。然而，從地面沿著常規(guī)的有關(guān)向下泵送 熱油以輸送熱量不是一種可行的選擇，因?yàn)樵诘孛媸軣岬牧黧w會(huì)在到 達(dá)取樣區(qū)時(shí)由于熱傳導(dǎo)而損失了大部分熱量，所述流體會(huì)在井眼內(nèi)流 動(dòng)數(shù)千米。因此，對(duì)油藏區(qū)域內(nèi)的部分重油油藏進(jìn)行加熱的方法是在 現(xiàn)有技術(shù)中存在的一直以來(lái)但是仍未滿足需要的需求，所述的油藏區(qū)
域是需要在該區(qū)域布置取樣工具并同時(shí)獲取樣品的區(qū)域，并且實(shí)際上 利用一種設(shè)備和所述設(shè)備的一部分對(duì)所述油藏進(jìn)行取樣，所述設(shè)備用 于向目標(biāo)油藏區(qū)域輸送熱量。如果這能夠?qū)崿F(xiàn)并能將油藏流體泵送到
地面是更加有利的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，描述了用于從具有重油組分的油藏中對(duì)重油組分進(jìn) 行取樣的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)使用完井系統(tǒng)、隔熱管、受熱 流體和環(huán)形井下取樣工具。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)適用于對(duì)去除泥漿的、 沒(méi)有泥餅的開(kāi)采井進(jìn)行取樣，該開(kāi)采井的井眼內(nèi)的壓力小于油藏壓力。 不是最初用于對(duì)剛完鉆井進(jìn)行取樣的探測(cè)器取樣工具，本發(fā)明方法和 系統(tǒng)中的取樣工具而是環(huán)形流體取樣工具，并且這些取樣工具是通過(guò) 利用隔熱線圈而不是探測(cè)器取樣工具進(jìn)行熱量輸送而得以增強(qiáng)的。在
此使用的短語(yǔ)"重油組分"指的是至少一部分包含重油的組分.術(shù)語(yǔ) "重油"可以具有不同的意思，本申請(qǐng)不傾向于受限于任何特殊的定義。 一組公開(kāi)的定義是由Unite Nation Information Centre for Heavy Crude and Tar Sands提供的定義，其將瀝青定義為粘度大于10， 000 厘泊(cP)的石油；粘度小于10, 000厘泊(cP)并且密度在10' API 和20-API之間的石油定義為重油；特重油的密度小于IO'API。本申 請(qǐng)的方法和系統(tǒng)可適用于這些定義下的瀝青、重油和特重油，在此使 用的術(shù)語(yǔ)"重油"用來(lái)包括一種或多種這些定義的組分，除非另外指 出的除外。 一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可用于獲得粘度為1000厘 泊(cP)或更大粘度的樣品。
重油組分可包括但不限于包含烴類(包括硫化氬、疏醇和其它含 硫化合物的含硫烴類)、水、有機(jī)和/或無(wú)機(jī)固體的組分，并且可包括 膠束、大分子、球粒、樹(shù)脂、瀝青烯、烴類和水基流體、鉆井泥漿、 壓裂液和具有多相(固相和液相)的類似物質(zhì)。使用本發(fā)明方法和系 統(tǒng)所獲取的重油組分樣品包括每一種相中的一種或多種。換言之，重 油組分可包括一種或多種液相， 一種或多種固相以及一種或多種氣相。
另一種可選方式是，根據(jù)所使用的取樣工具，所述取樣工具可將氣體 與液體部分分離。
本發(fā)明的一個(gè)方面是對(duì)重油組分進(jìn)行取樣的方法，該方法包括
(a) 利用地面泵和包含井下泵的完井系統(tǒng)使受熱流體在油藏的第 一區(qū)域內(nèi)循環(huán)一段時(shí)間，并且其流量(flow rate)足以產(chǎn)生可流動(dòng)的 重油組分，其中所述油藏的第一區(qū)域中存在或確信存在重油組分，所 迷完井系統(tǒng)包括取樣工具；以及
(b) 使用取樣工具對(duì)可流動(dòng)的重油組分進(jìn)行取樣。 本發(fā)明方法的特定實(shí)施例可包括
(a) 在重油油藏的第一部段附近的井眼內(nèi)安裝完井系統(tǒng)；所述 完井系統(tǒng)包括
(i) 非隔熱管；
(ii) 連接到非隔熱管一端的井下泵；以及
(iii) 旁通管；
(b) 通過(guò)旁通管插入隔熱撓性管，所述隔熱撓性管的遠(yuǎn)端具有 連接到其上的取樣工具；
(c) 利用地面泵使受熱的非揮發(fā)性油通過(guò)隔熱撓性管并被泵送到 油藏的第一部段中；
(d) 使用井下泵將至少一部分受熱的非揮發(fā)性油泵送到地面，直
到受熱重油開(kāi)始從油藏的第 一部段流動(dòng)；
(e)停止地面泵，從而停止泵送受熱的非揮發(fā)性油，但利用井下 泵保持泵送；以及
(f )使用取樣工具對(duì)重油進(jìn)行取樣。
本發(fā)明的方法包括在第一區(qū)域附近在井眼內(nèi)插入堵塞器，如砂 塞，以便可以對(duì)第一區(qū)域之上的油藏的一個(gè)或多個(gè)其它區(qū)域進(jìn)行取樣。 本發(fā)明的其它方法包括分析所取樣的重油組分的粘度；循環(huán)、取樣和 分析的步驟可以重復(fù)用于油藏的一個(gè)或多個(gè)其它區(qū)域。本發(fā)明的另外 的方法包括使用至少粘度分析結(jié)果制作從油藏中開(kāi)采重油組分的財(cái)務(wù) 模型(financial model )。對(duì)重油組分的取樣時(shí)可以同步關(guān)閉地面泵， 或可以根據(jù)定時(shí)器設(shè)定取樣次數(shù)或間隔。
本發(fā)明的方法可包括在取樣工具上測(cè)量溫度對(duì)時(shí)間的關(guān)系，并且 可選地記錄取樣溫度對(duì)時(shí)間的關(guān)系。這可以是靠電池供電的記憶測(cè)量 裝置。本發(fā)明的典型方法包括在不同的溫度下對(duì)井眼的相同區(qū)域進(jìn)行 取樣，并且利用所泵送的受熱流體對(duì)所述溫度進(jìn)行控制。使用地面加 熱器用于向流過(guò)隔熱管并到達(dá)取樣區(qū)域的受熱流體提供變流體溫度。 這樣就允許測(cè)量油藏采油量，該采油量為不同溫度的函數(shù)，這種不同 溫度下的取樣可在油藏的不同深度或區(qū)域進(jìn)行重復(fù)。因此本發(fā)明的方 法可用于對(duì)作為油藏溫度和深度的函數(shù)的重油開(kāi)采進(jìn)行取樣。
本發(fā)明的另一方面是實(shí)施本發(fā)明方法的系統(tǒng)，
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)在本發(fā)明的詳細(xì)描述和隨后的權(quán)利要求書(shū)的 基礎(chǔ)上將變得顯而易見(jiàn)，


本發(fā)明的目的和其它所希望的特征可以通過(guò)下面的描述和附圖來(lái) 獲得，其中
圖1為本發(fā)明的一種系統(tǒng)和方法的示意圖.
圖2為用于本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的Y形工具的側(cè)視示意圖。
圖3為用于本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的現(xiàn)有技術(shù)的堵塞器的局部剖視 圖，該堵塞器配置在圖2所示的Y形工具中的旁通管中。
圖4為圖3所示的堵塞器的內(nèi)密封機(jī)構(gòu)的剖視圖。
圖5A，圖5B，圖5C和圖5D示出了用于本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的現(xiàn) 有技術(shù)的取樣工具的剖視圖。
圖6A,圖6B，圖6C和圖6D示出了用于本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的現(xiàn) 有技術(shù)的取樣轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的剖視圖。
圖7和圖8示出了用于本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的兩種現(xiàn)有技術(shù)的同 心撓性管實(shí)施例的剖視圖。
但是，應(yīng)該注意的是附圖不是按比例進(jìn)行繪制的，而僅僅是用 于示出本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不被視為限制本發(fā)明的范圍，對(duì)于 本發(fā)明來(lái)說(shuō)可以允許其它的等效實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在下面的說(shuō)明書(shū)中，進(jìn)行了許多細(xì)節(jié)描述以利于理解本發(fā)明。但 是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是本發(fā)明在沒(méi)有這些細(xì)節(jié)描述的情況 下也能實(shí)踐，并且對(duì)所描述的實(shí)施例可以作出多種變化或修改。術(shù)語(yǔ) "油藏"可包括可由一個(gè)或多個(gè)井眼進(jìn)入的烴類儲(chǔ)層。術(shù)語(yǔ)"井眼，， 包括下套管井眼、下套管和水泥膠結(jié)井眼或棵眼井眼，并且可以是任 意類型的井，包括但不局限于開(kāi)采井、非開(kāi)采井、實(shí)驗(yàn)井、探井和類 似的井。井眼可以是垂直的、水平的，在垂直和水平方向之間呈任意 角度的、定向的或非定向的、以及其各種組合的井眼，例如具有非垂 直部分的直井。短語(yǔ)"高溫，高壓"指的是在大氣壓以上和WC以上 的任何溫度和壓力。
重油藏一般為低壓并且常常低于流體靜力。這意味著，即使受熱 到粘度減小時(shí)，重油也不會(huì)自然流到地面。因此，重油藏需要人工舉 升系統(tǒng)。因此，對(duì)油藏進(jìn)行加熱的同時(shí)進(jìn)行取樣的本發(fā)明的方法和系 統(tǒng)與人工舉升系統(tǒng)相適合。
用于提升井的同時(shí)提供通向油藏的技術(shù)是已公知的，其使用稱為 Y形工具的旁通管，從所述Y形工具的一條腿配置井下泵，如電潛泵 (ESP)或螺桿泵(PCP)。如現(xiàn)在所使用的，這種旁通管允許非隔熱 撓性管通向所述油藏。這種非隔熱撓性管可用來(lái)泵送流體，如水、增 產(chǎn)流體(如酸)、堵水流體(如膠體和水泥)。但是，泵送受熱流體 通過(guò)非隔熱撓性管是不實(shí)際的，這是因?yàn)槭軣崃黧w到達(dá)油藏之前，導(dǎo) 熱金屬撓性管會(huì)損失掉流體的大部分熱量。本發(fā)明方法和系統(tǒng)克服了 這種缺陷。
本發(fā)明的系統(tǒng)包括完井系統(tǒng)，本發(fā)明的方法包括在油藏中對(duì)重油 組分取樣之前在井眼內(nèi)安裝完井系統(tǒng)。除了指油井完成操作之外，在 此使用的術(shù)語(yǔ)"完井系統(tǒng)"和"完井"用作名詞.本發(fā)明的完井系統(tǒng) 包括但不局限于下套管完井系統(tǒng)、混合完井系統(tǒng)、撓性管完井系統(tǒng)、 雙層完井系統(tǒng)、高溫完井系統(tǒng)、高壓完井系統(tǒng)、高溫/高壓完井系統(tǒng)、 多層完井系統(tǒng)、自然完井系統(tǒng)、人工舉升完井系統(tǒng)、局部完井系統(tǒng)、 初級(jí)完井系統(tǒng)、無(wú)油管完井系統(tǒng)以及類似的完井系統(tǒng)。另外， 一個(gè)或 多個(gè)初級(jí)完井部件可包括一個(gè)或多個(gè)在此描述的鐵基合金。在此使用 的短語(yǔ)"初級(jí)完井部件"包括但不局限于油井或氣井的主要部件，其 包括采油管柱，其可以使完井的特定類型或設(shè)計(jì)起設(shè)計(jì)的作用。初級(jí) 完井部件主要依賴于完井系統(tǒng)的類型，如在電潛泵完井系統(tǒng)中的泵和 馬達(dá)組件。
參考圖1，圖1實(shí)際上為示意圖，在此描述的筒單井下取樣工具ST 連接在隔熱撓性管14的井下或遠(yuǎn)端，其剛好在循環(huán)口 C下方。在每一 個(gè)取樣深度，例如從垂直井眼WB的底部開(kāi)始，受熱流體(如受熱輕油) 沿隔熱管l4向下循環(huán)，并且使用井下泵(未示出)通過(guò)非隔熱管泵回 地面，如箭頭所示?？梢哉{(diào)節(jié)地面泵和井下泵的泵速，以便保持從油 藏到井眼井的生產(chǎn)壓差。在幾小時(shí)(或幾天)之后，鄰接隔熱管的油 藏變得溫和。鄰接隔熱撓性管14遠(yuǎn)端的受熱重油組分的部分HH0本身 開(kāi)始流動(dòng)。受熱重油組分HH0與更輕的受熱流體混合，并且均通過(guò)井 下泵泵送到地面。最后關(guān)閉所述地面泵，阻止受熱流體的循環(huán)。所述 井下泵將繼續(xù)進(jìn)行泵送，只有重油組分形成流動(dòng)。在本發(fā)明方法的某 些實(shí)施例中， 一旦地面泵停止沿隔熱管向下泵送受熱流體，在取樣之 前就必須等待一會(huì)兒。 一旦取出樣品，那么應(yīng)當(dāng)將具有取樣工具ST的 隔熱撓性管14盡可能快地從井中撤回，受熱流體注入重新開(kāi)始通過(guò)循 環(huán)口 C。這就避免了隔熱管和/或取樣工具卡在井眼內(nèi)，所述井眼充滿 了當(dāng)其冷卻時(shí)變成高粘重質(zhì)原油的受熱重油。隨后必須比井眼冷卻速 度更快的速度進(jìn)行取樣，這一事實(shí)要求對(duì)個(gè)人進(jìn)行培訓(xùn)，否則當(dāng)其"凝 固"為高粘重質(zhì)原油柱時(shí)將不可能重返井中，
用于本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的典型井下取樣工具與如圖2所示的Y 形工具一致，可以靠電池供電并且包括操作時(shí)鐘。在本發(fā)明的某些實(shí) 施例中，這種靠電池供電的、時(shí)鐘操作生產(chǎn)取樣工具是有效的，同步 阻止受熱流體的循環(huán)并且對(duì)可流動(dòng)的重油進(jìn)行取樣。當(dāng)受熱重油組分
的體積減少時(shí)，受熱重油組分的開(kāi)采速度快速減小。因此，在阻止受 熱流體從地面循環(huán)之后不久，啟動(dòng)(或在計(jì)時(shí)器上自動(dòng)觸發(fā))井下取 樣工具ST進(jìn)行操作。這就使關(guān)閉地面泵和時(shí)鐘操作井下取樣器同步進(jìn) 行。這種取樣操作在井眼上每間隔一段時(shí)間重復(fù)進(jìn)行。用于本發(fā)明方 法和系統(tǒng)中的井下取樣工具包括2英寸(5cm)直徑(或更小)的取樣 工具，其能夠獲得圍繞所述取樣工具的環(huán)空流體樣品。在典型的實(shí)施 例中沒(méi)有探測(cè)器、泵等多種復(fù)雜的井下取樣工具。在一些實(shí)施例中， 所述工具簡(jiǎn)單包括空腔和根據(jù)時(shí)鐘指令打開(kāi)的閥，所述整個(gè)工具足夠
小以便能夠通過(guò)Y形工具，優(yōu)選不大于2英寸(5cm)的隔熱管，在由 Schlumberger (斯倫貝謝)生產(chǎn)的商業(yè)名稱為PST的已公知工具中， 生產(chǎn)測(cè)井工具通常使用在下套管井中。
如上所述，本發(fā)明方法和系統(tǒng)可包括測(cè)量取樣工具上、取樣工具 處或取樣工具內(nèi)溫度對(duì)時(shí)間的關(guān)系，以及任意記錄取樣溫度對(duì)時(shí)間的 關(guān)系。這也可以使用與取樣工具成一整體的靠電池供電的記憶測(cè)量子 單元。本發(fā)明的典型方法包括在不同的溫度下對(duì)井眼的相同區(qū)域進(jìn)行 取樣，不同的溫度由所泵送的受熱流體的溫度進(jìn)行控制。地面加熱器 用于向流過(guò)隔熱撓性管并到達(dá)取樣區(qū)域的受熱流體提供變流體溫度。 這允許測(cè)量油藏采油量，該采油量為不同溫度的函數(shù)，并且這種不同 溫度下的取樣可在油藏的不同深度或區(qū)域重復(fù)。因此本發(fā)明的方法可 用于對(duì)作為油藏溫度和深度的函數(shù)的重油開(kāi)采進(jìn)行取樣。
再次參考圖1，為了確保只有受熱重油組分HH0從井下取樣器ST 的上部和下部流動(dòng)，堵塞器P可以安裝在井眼WB內(nèi)，例如砂塞。所述 堵塞器P與取樣器ST下面的井眼隔離，并且阻止來(lái)自先前受熱的更深 油藏區(qū)的任何殘流重油組分流入取樣器。這些堵塞器可以通過(guò)隔熱撓 性管14設(shè)置和去除
本發(fā)明的受熱流體起到將熱傳遞至巖層區(qū)域的作用，重油組分樣 品可以從所述巖層區(qū)域獲得。所述受熱流體可從氣體、蒸汽、液體和 其組合物中選擇，也可以從水、有機(jī)化學(xué)制品、無(wú)機(jī)化學(xué)制品以及其 混合物中選擇。在一些實(shí)施例中，受熱流體包括非揮發(fā)性輕油或非揮 發(fā)性輕油的化合物。所述組分主要依賴于開(kāi)采可流動(dòng)的重油組分所需 的特定壓力和溫度。受熱流體的組分還依賴于泵送受熱流體的地面和 井下泵的能力。眾所周知，油藏流體在高壓和高溫條件下常常含有懸 浮顆粒。這些顆?？梢詾榈诙合?烴類或水基)的形式或固態(tài)(有 機(jī)或無(wú)機(jī))的形式。這些顆粒的存在與石油流體形態(tài)的相有關(guān)，因此 這些顆粒的天然和/或合組分可以隨著壓力、溫度或總組分的變化而變 化。為了改善對(duì)顆粒相形態(tài)的理解，需要獲得懸浮顆粒在限定壓力和 溫度條件下的樣品，以用于隨后的分析特性。受熱流體組分可以深思 熟慮后選擇。在本發(fā)明方法和系統(tǒng)種用于加熱和循環(huán)的本發(fā)明的流體 包括有機(jī)和無(wú)機(jī)液體及其它們的組合。理想地是，它們是非揮發(fā)性、 非易燃的液體，但是這不需要嚴(yán)格要求.更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)為所選擇的流 體不會(huì)對(duì)要取樣的油藏造成顯著的損害。合適的有機(jī)液體可以從脂肪 族和芳香族的化合物或其混合物中選擇。脂肪族化合物可以是直鏈和/ 或支鏈或從1至大約20個(gè)碳原子的循環(huán)鏈。合適的直鏈烴類可包括ri-
己烷、n-庚烷和其類似物質(zhì).合適的支鏈烴類可包括異辛烷和其類似 物質(zhì)，同時(shí)合適的循環(huán)鏈烴類可包括環(huán)己烷和其類似物質(zhì)。合適的芳 香族烴類可包括苯、曱苯、(鄰，間和對(duì))二甲苯和其類似物質(zhì)?？?以使用各種類型的石油溶劑油，如無(wú)味石油溶劑油。用于石油溶劑油 的典型成分如下具有體積百分比0.1 %的最大芳香族含量的脂肪族溶 劑己烷，數(shù)值為29的貝殼松脂-丁醇，初始、沐點(diǎn)為149°F (65匸)，干 點(diǎn)大約為156。F(69'C),質(zhì)量密度為0.7g/cc,在歐洲委員會(huì)，石油 溶劑油的成分來(lái)自指令200V96/EC (WEEE)的條款11 ( 2 )。如果油
藏可以容忍這些組分，可以使用各種含水乙二醇溶液，如使用在汽車 和卡車中的水和乙二醇的混合物。
使用在本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的一組組分在申請(qǐng)日為2006年6月26 日的美國(guó)專利申請(qǐng)11/426, 359 ( 69 5706 )中已經(jīng)公開(kāi)，這篇文獻(xiàn)全文 在此作為參考。所公開(kāi)的組分包括瀝青烯溶劑和降粘劑，所述瀝青烯 溶劑和降粘劑以某種比例存在，以便能夠基本上降低含有瀝青烯的物 料(如重油，瀝青和類似物質(zhì))的粘度，同時(shí)在油藏中在生產(chǎn)油管內(nèi) 或當(dāng)混合或接觸含有瀝青烯的物料時(shí)基本上不使瀝青烯沉積。在某些 實(shí)施例中，降粘劑可以是烴蒸氣或氣體(室溫和壓力)，瀝青烯溶劑 可包括甲苯或甲苯等同物。這些化合物在油藏條件下(大約猩pa和 293K)具有更大的摩爾體積，以便對(duì)流動(dòng)的稀釋重油的重力效應(yīng)最大， 并且在單氣相或油藏條件下的超臨界狀態(tài)下和/或在注入壓力和溫度下 可以存在，并且在環(huán)境溫度下(至少與異辛烷一樣高)具有高蒸氣壓 力，以便能夠簡(jiǎn)單通過(guò)降低壓力或者選擇增加熱量來(lái)使采出油的組分 進(jìn)行再循環(huán).所述瀝青烯溶劑和降粘劑在溫度高于大約273K時(shí)至少部 分混溶。所述瀝青烯溶劑和降粘劑可以以從大約100: 1到大約1: 100， 或者從大約10: 1到大約1: 10的范圍的體積或摩爾比存在。所述降 粘劑可以從具有1至大約20個(gè)碳原子的直鏈、支鏈和循環(huán)鏈烷烴，1 至大約20個(gè)碳原子的單烷烴，二氧化碳，吡咯烷酮如n-曱基-2-吡咯 烷酮和其混合物中選擇。某些有用的降粘劑可以具有石蠟的特征。某 些實(shí)施例可包括從大約3至大約8個(gè)碳原子的n-烷烴，如丙烷。在某 些實(shí)施例中可以使用降阻劑，如天然和合成表面活性劑，其中在本文 中的"天然，，指的是在天然重質(zhì)原油或?yàn)r青中存在的化學(xué)制品.表面 活性劑可以從陰離子、陽(yáng)離子、非離子、兩性表面活性劑以及兩種或 多種組合物中選擇。在此提供一些例子。瀝青烯溶劑可以從包括苯和 通式(I)中的苯衍生化合物和鹽以及其混合物中選擇，<formula>formula see original document page 13</formula>
其中所包括的R'-W是單獨(dú)從氫，羥基，卣素，硝酸鹽，胺，硫酸 鹽，羧基，酰胺和其類似物，直鏈和支鏈烷基取代基，芳香族，環(huán)， 烷芳基，芳烷基取代基或其混合物中選擇的原子團(tuán)，并且其中R組可 以是每一個(gè)含有1-30個(gè)碳原子。例如可包括甲苯和甲苯等同物，如 苯，(鄰，間和對(duì))二甲苯，苯乙烯，甲苯或其混合物，在此使用的 術(shù)語(yǔ)"苯衍生物"指的是具有結(jié)合到中心苯核心的1至6個(gè)取代基的 化合物。多環(huán)芬香烴如萘，蒽和菲也可以存在。天然和/或合成的樹(shù)脂， 樹(shù)脂芳香化合物和其類似物也可以是有效的湯青烯溶劑。
用于本發(fā)明方法和系統(tǒng)的完井系統(tǒng)包括從地面延伸到所要取樣的 油藏中的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域的非隔熱或"標(biāo)準(zhǔn)"油管(連接或非連接)， 以及從一條腿上懸掛井下泵，另一條腿上懸桂旁通管的Y形工具。這 些特征中的每一個(gè)在此詳細(xì)地討論，如適合的地面泵和井下取樣器，
用于本發(fā)明的Y形工具和所附的旁通管和井下泵在圖2中示出。 其中示出了生產(chǎn)油管70，生產(chǎn)油管轉(zhuǎn)換器2，控制接頭8和Y形工具6。 在圖2的右側(cè)示出了泵接頭50,泵出口壓頭52，泵出站壓力口54，井 下泵56 (所示的是由Schlumberger生產(chǎn)型號(hào)為ESPCP S20F170的井 下泵)，泵轉(zhuǎn)子適配器58，泵入口 60，泵保護(hù)器62,馬達(dá)64，傳感 器單元66以及引導(dǎo)器68。其中也示出了作為T(mén)eleswivel的已公知的 操作裝置72，旁通管74以及再入導(dǎo)向器76。
從Y形工具6懸桂的所迷旁通管74的尺寸可設(shè)定為其內(nèi)部直徑或 孔足以容納圖1中更小直徑的隔熱撓性管l4，例如2英寸(5cm)外部 直徑的隔熱撓性管。該隔熱管的外部直徑的尺寸可設(shè)定為該隔熱管可 以按照需要縱向移動(dòng)通過(guò)所述旁通管。雖然可使用單個(gè)非隔熱管以及 單個(gè)隔熱撓性管，但是并不要求使用。例如，依賴于局部油管供應(yīng)和 井眼的示意剖面，可以使用多種長(zhǎng)度的非隔熱管和隔熱撓性管來(lái)取樣 不同區(qū)域的油藏.
用于Y形工具的以前的撓性管測(cè)井堵塞器依賴于黃銅套內(nèi)的狹窄 間隙，以提供動(dòng)態(tài)水力密封。但是，由于其橢圓度，磨損，以及由于 堵塞器長(zhǎng)度限制而使密封件的長(zhǎng)度受到限制，從而導(dǎo)致所迷撓性管的不規(guī)則的幾何形狀，這種形狀對(duì)所泵送流體的再循環(huán)引起相當(dāng)大的滲
漏通道.在大于1500到2000mV天的高流速井中，600到800m3的滲漏 仍然是可以忍受的，在沒(méi)有過(guò)度加熱ESP的情況下仍然能夠帶來(lái)好的 結(jié)果。因此在完井系統(tǒng)中設(shè)計(jì)黃銅套對(duì)高流速井來(lái)說(shuō)是足夠的，在此 條件下，世界上大部分國(guó)家利用撓性管Y形工具測(cè)井。但是，在低流 速井中所有流體再循環(huán)，使生產(chǎn)測(cè)井無(wú)效并且過(guò)度加熱ESP。新堵塞器 設(shè)計(jì)可以克服這種問(wèn)題，并且在名稱為"具有高度完整的內(nèi)密封的堵 塞器"(Logging Plug with High Integrity Internal Seal)的美 國(guó)公開(kāi)專利申請(qǐng)20050279494中已經(jīng)進(jìn)行了描述，這篇文獻(xiàn)在此全文 作為參考。由于可以用于結(jié)合改進(jìn)的密封件的堵塞器壁厚受到較大撓 性管和小型旁通管的限制，因此它是一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)。在某些油藏中要 求使用2英寸(5cm)的撓性管，以達(dá)到長(zhǎng)水平井的TD。應(yīng)該考慮將撓 性管作為柱塞，并且具有柔性的密封機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜的場(chǎng)地測(cè)試中，堵 塞器優(yōu)選用于密封6000英尺(1830m)的2英寸(5cm)撓性管，所述 撓性管在變速度和變壓力情況下運(yùn)動(dòng)。這種新型堵塞器能夠使多種測(cè) 井在低流速井中通過(guò)。
圖3為用于本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)井堵塞器的局部 剖視圖，其示出了如圖2所示的Y形工具的旁通管74,圖4為圖3的 測(cè)井堵塞器的內(nèi)部密封機(jī)構(gòu)的剖視圖。圖3示出了根據(jù)公開(kāi)的美國(guó)專 利申請(qǐng)20050279494并且用于本發(fā)明中的測(cè)井堵塞器10，該堵塞器配 置在井眼(未示出)中的旁通管74內(nèi)，并且具有在其內(nèi)延伸隔熱撓性 管14以在本發(fā)明中進(jìn)行油藏取樣。測(cè)井堵塞器10包括上部接頭16， 內(nèi)密封殼體18以及位于上述二者之間的內(nèi)密封組件20，該密封組件內(nèi) 密封組件20用于在隔熱撓性管14和內(nèi)密封殼體18的孔之間進(jìn)行密封。 所述測(cè)井堵塞器10還包括外密封組件22，該外密封組件22用于在測(cè) 井堵塞器的外表面和旁通管74的孔之間形成密封.如現(xiàn)有技術(shù)一樣， 所述外密封組件22包括許多V形環(huán)狀密封件24并由外密封殼體26從 底部支承。盤(pán)簧28緊靠外密封殼體26的底部，并且在其相對(duì)端還緊 靠?jī)?nèi)套管30。所述盤(pán)黃28包含在支承環(huán)32內(nèi)，所述支承環(huán)安裝在外
,密封殼體26和內(nèi)套筒30之間。測(cè)井堵塞器10的下部主體34圍繞內(nèi) 套筒30,并且延伸到下部接頭36，剪切銷釘38安裝在該下部接頭36 內(nèi)。該剪切銷釘38將該下部接頭36固定到保持套筒40上，直到在完 成取樣操作的情況下從旁通管74開(kāi)始去除隔熱撓性管l4為止。轉(zhuǎn)換 器42在44處連接到測(cè)井堵塞器10內(nèi)部的隔熱撓性管l4的底部，并
i且在其井下端支承井下取樣工具42 (所述工具在附圖5A-5D中進(jìn)行更
充分地描迷).在開(kāi)始取樣操作時(shí)，附在隔熱撓性管14上的測(cè)井堵塞 器10被插入旁通管74內(nèi)，直到測(cè)井堵塞器10座封在旁通管74的孔 內(nèi)的拋光短節(jié)中。然后，外部V字形環(huán)狀密封件24通過(guò)結(jié)合旁通管74 的孔來(lái)阻止井眼流體在測(cè)井堵塞器10的外部周圍通過(guò)。其后，當(dāng)隔熱 撓性管14通過(guò)測(cè)井堵塞器10 (目前其在旁通管14內(nèi)靜止)的孔時(shí)， 繼續(xù)將隔熱撓性管14布置到井眼中。圖4詳細(xì)描述的內(nèi)密封組件20 確保在隔熱撓性管14和測(cè)井堵塞器10的孔之間一直保持高度的完整
密封，以在撓性管操作期間阻止井眼流體通過(guò)這條路徑再循環(huán)入旁通 管74內(nèi)。
現(xiàn)在參看圖4，圖3的內(nèi)密封組件20以剖面的形式示出，但是在 其內(nèi)沒(méi)有隔熱撓性管14。內(nèi)密封組件20包括上部環(huán)狀密封件21，上 部蓋密封件23，中心環(huán)狀密封件25，下部蓋密封件27以及下部環(huán)狀 密封件29。除了其密封作用之外，每一個(gè)環(huán)狀密封件21, 25， 29幫助 保持各自相鄰的蓋密封件，充當(dāng)碎屑阻擋層，并且對(duì)在其內(nèi)移動(dòng)的隔 熱撓性管14起到軸承的作用。例如，所述環(huán)狀密封件21， 25, 29由 低摩阻材料如PEEK制成。蓋密封件23， 27是自動(dòng)的并且抗擠壓。每 一個(gè)蓋密封件23， 27包括在密封孔內(nèi)由蓋環(huán)23B, 27B圍繞的彈性0 形環(huán)23A， 27A。例如，所述0形環(huán)23A, 27A由氟化橡膠制成，所述蓋 環(huán)23B， 27B由高級(jí)PTFE，如Avalon89制成。當(dāng)0形環(huán)23A， 27A由彈 性體制成時(shí)，它們對(duì)蓋密封件23， 27施加力以在蓋環(huán)23B, 27B和隔 熱撓性管14之間一直保持良好接觸，無(wú)論撓性管中存在任何殘余彎曲 或在其剖面中存在任何扭曲變形。應(yīng)該注意的是，當(dāng)還需要進(jìn)一步加 強(qiáng)密封件的彈性時(shí)，蓋密封件23，27中的每一個(gè)可包括多個(gè)0形環(huán)23A， 27A。
在地面上，可以使用熱發(fā)生器和地面泵，以在完井系統(tǒng)的旁通管 的合適位置沿隔熱撓性管向下泵送受熱流體。任意地面泵和熱發(fā)生器 可以用于這些目的。地面泵(如水平泵送系統(tǒng)("HPS")) —般包括 驅(qū)動(dòng)器(其可以為馬達(dá))，渦輪，柴油或非柴油內(nèi)燃機(jī)，發(fā)電機(jī)和其 類似的裝置，在一些情況下可結(jié)合保護(hù)器，密封室和其類似物，以及 安裝在水平滑架上的泵。水平泵送系統(tǒng)可使用在本發(fā)明中以將受熱流 體泵送到要求取出一種和多種樣品的油藏區(qū)域。如受讓人的專利 US6， 425，735中所述，可以在水平滑架的馬達(dá)安裝面上將馬達(dá)固定結(jié)合 到水平滑架上。所述泵可以通過(guò)安裝組件結(jié)合到水平滑架上，該安裝 組件可包括支承件(如固定支承件)和夾緊組件。所迷泵可以通過(guò)支 承件驅(qū)動(dòng)結(jié)合到馬達(dá)上。另一種可選方式是，所述支承件可以是用于
連接泵送管道(如從所述泵延伸的兩個(gè)泵送管道中的一個(gè))的外部管 道組件。
井下泵可以從與受熱流體和Y形工具相匹配的任意井下泵中進(jìn)行 選擇，其中"受熱"意思是在150°F (651C)以上的任意溫度。這種泵 是已公知的，其可以是來(lái)自Schlumberger、商業(yè)名稱為"Hotline ESP"
的泵。所述井下泵可以是容積泵或離心泵。合適的容積泵包括螺桿泵 (progressive cavity pump )(PCP)，如圖2討論的型號(hào)ESPCP S20F170。 也可以使用其它的螺桿泵，如來(lái)自 Kudu Industries Inc. ， Calgary, Alberta, Canada的商業(yè)名稱為"15 TP 600 SL" ， "30 TP 650 SL" ， "80 TP 400 SL" ， "1000 TP 200 SL"的泵。在500rpm 轉(zhuǎn)速和零壓頭的情況下，這些螺桿泵分別可以泵送15，27，80，和1000m3/ 天。所述井下泵可以是電潛泵(ESP)，如商標(biāo)為人叉〖&7"的泵送系統(tǒng)， 其可以從Schlumberger Technology Corporation中得到或進(jìn)行改進(jìn)。 這種類型的泵具有經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的雙元件泵-馬達(dá)構(gòu)造，并且這種泵在殼 體內(nèi)具有一級(jí)或多級(jí)，以及組合馬達(dá)以及保護(hù)器'所述泵可以增加整 體入口和出口壓頭。幾乎沒(méi)有機(jī)械連接，這有助于更快地安裝這些螺 桿泵并具有更高的穩(wěn)定性。組合馬達(dá)和保護(hù)器組件(商標(biāo)為ProMotor ) 可以在受控環(huán)境下進(jìn)行預(yù)充滿，并且可以包括測(cè)量井下溫度和壓力的 整體裝置。使用在本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的可選擇的電潛泵結(jié)構(gòu)包括配 置在電纜上的ESP,以及配置在撓性管并搭接在所述撓性管(所述油管 充當(dāng)生產(chǎn)介質(zhì))外側(cè)的電力電纜上的ESP,例如，三個(gè)"在頂部"的馬 達(dá)可驅(qū)動(dòng)三個(gè)泵級(jí)，所有泵級(jí)被封裝在殼體內(nèi)。所述泵級(jí)可具有相同 的泵級(jí)數(shù)量和性能特征，并且一些泵級(jí)可以具有不同的性能特征。可 以提供獨(dú)立的保護(hù)器，以及任選的壓力/溫度表，井下安全閥(SSSV) 以及化學(xué)劑注入心軸。底部入口螺桿泵(頂部具有馬達(dá))技術(shù)已經(jīng)存 在許多年了。在撓性管內(nèi)確保安裝泵級(jí)，馬達(dá)和保護(hù)器是很重要的， 這能夠加快安裝、以及減少電纜防護(hù)和在充氣井中起下引起的取出次 數(shù)。
對(duì)地層中的井下流體進(jìn)行采集和取樣是公知的。例如，在石油勘 探和開(kāi)采工業(yè)中，由于各種目的，如確定地層烴類流體油藏的存在、 組分以及產(chǎn)能，需要采集和分析地層流體樣品。這一方面的石油勘探 和開(kāi)采過(guò)程在發(fā)展的開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略上是至關(guān)重要的，并且大大影響財(cái)政開(kāi) 支和儲(chǔ)蓄。井下取樣工具的例子在US4， 860，581、 US 4, 936, 139、 US 6， 223， 822、 US 6, 457, 544、 US 6， 668， 924以及/>開(kāi)的美國(guó)專利申請(qǐng)US 20050082059、 US 20050279499和US 20060175053中已經(jīng)公開(kāi)，這些 文獻(xiàn)均已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。用于獲得地層流體樣品的各種其它
的方法和裝置也已經(jīng)提出。例如，發(fā)明人為Ciglenec等的 US6， 230， 557、發(fā)明人為Jones的US6， 223， 822、發(fā)明人為Wilson的 US4，416，152、發(fā)明人為Davis的US3， 611， 799以及國(guó)際申請(qǐng)專利號(hào) WO96/30628已經(jīng)改進(jìn)了某些探測(cè)器和相關(guān)技術(shù)以改善取樣。在取樣過(guò) 程分離清潔流體的其它技術(shù)也已經(jīng)獲得發(fā)展。例如，發(fā)明人為Hrametz 等的US6，301，959專利公開(kāi)了一種具有兩條液壓管的取樣探測(cè)器，以 從井眼的兩個(gè)區(qū)域回收地層流體。井眼流體被吸入保護(hù)區(qū)，該保護(hù)區(qū) 與吸入探測(cè)器區(qū)域的流體分離。盡管在取樣中已經(jīng)存在這些進(jìn)步，但 是仍然需要發(fā)展對(duì)重油組分的流體進(jìn)行取樣所改進(jìn)技術(shù)。
圖5A-5D示出了用于本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的環(huán)形井下取樣工具80 的操作的四個(gè)階段，這種特殊的取樣工具是已公知的，其來(lái)自 Schlumberger、商業(yè)名稱為"單相油藏取樣器(SRS)"，但是也可以 使用其它的等同取樣器。取樣工具80可與油田轉(zhuǎn)換單元(FTU) 102， 可選擇的加熱套以及單相取樣瓶(SSB) 103結(jié)合使用，如圖6D所 示。SRS取樣工具80為井下壓力補(bǔ)償取樣工具，并且其在光滑管道、 電線、撓性管、抽油桿或束輸送器(SCAR-A)上以多達(dá)8種工具的管 柱延伸。每一種工具具有自己的時(shí)鐘82,其在決定管柱上的各個(gè)工具 在何時(shí)或在什么井深進(jìn)行采樣方面具有完全的靈活性。SRS取樣工具能 夠在15， 000psi (103MPa)的工作壓力，22， 500psi ( 155MPa )的測(cè)試 壓力以及々00。F ( 2041C)的溫度下進(jìn)行工作。
根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，為了采集樣品，SRS取樣工具80連接 到隔熱撓性管的遠(yuǎn)端，并且通過(guò)Y形工具的旁通管74而被輸送到井下。 每一個(gè)SRS受到高溫時(shí)鐘82或電子時(shí)鐘的激發(fā)從而獨(dú)立地進(jìn)行取樣， 所述高溫時(shí)鐘8可以是具有12小時(shí)以上延遲時(shí)間的機(jī)械時(shí)鐘，所述電 子時(shí)鐘適用于多達(dá)幾周長(zhǎng)期持續(xù)操作。另一種可選方式是，當(dāng)SRS在 作為DST管柱的一部分的取樣輸送器(SCAR-A )內(nèi)延伸時(shí)安全膜(rupture disk)可被觸發(fā)并通過(guò)施加環(huán)空壓力而受到激勵(lì)。所述取樣工具包括 主體81、氣室84、調(diào)節(jié)閥86、關(guān)閉裝置87、用于緩沖液的室88以及 取樣孔90。取樣工具80還包括浮式活塞91、充滿壓力補(bǔ)償流體的室92、 膜分隔器94以及充滿氮?dú)饣蚱渌栊詺獾牧硪皇?6。固定活塞93和 滑閥(spool valve)95完成井下取樣工具的方案。
當(dāng)燃燒時(shí)，取樣工具80通過(guò)受熱重油(冊(cè)0)油藏流體的受控驅(qū) 替來(lái)獲取600cc的樣品，所述油藏流體作用在樣品室內(nèi)部的浮式活塞91 上。完整的取樣過(guò)程花費(fèi)大約5分鐘，并以圖5A (運(yùn)動(dòng)位置)，圖5B
(開(kāi)始取樣)，圖5C (完成取樣并關(guān)閉取樣室)和圖5D (壓力補(bǔ)償) 中的四個(gè)步驟示出。在地面上排出的氮?dú)庵饕獮閴毫ρa(bǔ)償流體，同時(shí) 取樣孔90關(guān)閉。機(jī)械或電動(dòng)時(shí)鐘82設(shè)定調(diào)節(jié)閥86的打開(kāi)時(shí)間。在開(kāi) 始取樣時(shí)，調(diào)節(jié)閥86通過(guò)時(shí)鐘82打開(kāi)。緩沖液88通過(guò)氣室94，并且 浮式活塞91通過(guò)油藏流體HH0的進(jìn)入而移動(dòng)。在完成取樣時(shí)，樣品室 充滿油藏流體HHO。浮式活塞91作用在關(guān)閉裝置87上，同時(shí)固定活塞 93移入與HHO樣品隔離的樣品室。機(jī)械鎖定關(guān)閉裝置87確保取樣工具 的孔90不再打開(kāi).當(dāng)完成關(guān)閉動(dòng)作后，滑閥95打開(kāi)，以釋放壓力補(bǔ) 償流體92。當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)(非隔熱)的撓性管取回工具時(shí)，溫度通常會(huì) 降低并且樣品收縮。但是，與在此所暗示的一樣，通過(guò)隔熱撓性管的 受熱流體的再次流動(dòng)可以使其降至最低。通過(guò)壓力補(bǔ)償流體92使樣品 保持預(yù)定壓力。在運(yùn)動(dòng)之前通過(guò)氮?dú)獬錃鈮毫?lái)確定預(yù)定壓力。
在成功取樣后，SRS樣品室通過(guò)機(jī)械和液壓進(jìn)行鎖定。然后通過(guò) 釋放預(yù)定的氮?dú)膺M(jìn)行充氣，從而使所述樣品在取回過(guò)程中保持在油藏 壓力或保持在油藏壓力之上。室96內(nèi)的氮?dú)獾淖饔镁拖裢ㄟ^(guò)作用在緩 沖液88上的浮式活塞91而作用在HH0樣品上的彈簧一樣，所述緩沖 液可以是合成油，這樣就避免了 HH0樣品的氮?dú)馕廴?，所述取回壓?一般設(shè)定在泡點(diǎn)壓力之上的幾千psi (或幾百M(fèi)Pa)，或在瀝青烯研究 的情況下，壓力設(shè)定在油藏壓力之上。
取樣工具依賴于樣品和大氣之間的彈性密封，因此對(duì)于長(zhǎng)期樣品 儲(chǔ)存或運(yùn)輸來(lái)說(shuō)是不切合實(shí)際的。當(dāng)將取樣工具取回到地面時(shí)，樣品 因此就在油藏條件下從取樣工具轉(zhuǎn)入壓力補(bǔ)償樣品筒103，如圖6A-6D 所示，圖6A示出了最初的設(shè)備安裝，固6B示出了樣品轉(zhuǎn)移的開(kāi)始， 圖6C示出了轉(zhuǎn)移的完成，圖6D示出了氮?dú)饣蚱渌栊粤黧w氣頂?shù)男?成。樣品筒可以是已公知的，其來(lái)自Schlumberger、商業(yè)名稱為單相 取樣瓶或(SSB)，但是可以是任何類似結(jié)構(gòu)的取樣瓶。取樣工具的制 備和井場(chǎng)樣品的轉(zhuǎn)移可利用商業(yè)名稱為Field Transfer Unit ( FTU ) 102 來(lái)完成，其可以是Schlumberger供應(yīng)的便攜式工作站，該工作站具有 用于氮?dú)?、合成油和?乙二醇混合物的三個(gè)專用高壓泵。在油藏溫度 '之上轉(zhuǎn)移樣品可以通過(guò)使用加熱套(未示出)進(jìn)行，所迷系統(tǒng)還包括 用于收集水/乙二醇的容器104，壓力表109和氮?dú)?或其它惰性氣體) 供應(yīng)源N2。樣品筒103包括活塞107和充滿水/乙二醇溶液(例如)的 變?nèi)莘e腔105。
所采集樣品的最小尺寸或數(shù)量由所選擇的特定分析(一般為粘度) ;方法所需的最小樣品來(lái)決定。 一些普遍應(yīng)用的組分分析技術(shù)只需要毫
微克重量的材料來(lái)進(jìn)行正確分析，但是粘度分析需要相當(dāng)大體積的樣 品。根據(jù)所需樣品的體積，需要多種樣品采集以采集用于分析的足夠 的材料.為了這些和其它原因，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可自動(dòng)進(jìn)行。所 采集的樣品包括氣相、液相、超臨界相和其任意它們的組合物。所述 樣品可包括在升高的溫度和壓力下的任何樣品，其包括但不僅僅限于 包含烴類(包括硫化氫、硫醇和其它含硫化合物的含硫烴類)、水、 有機(jī)和/或無(wú)機(jī)固體的組分，并且可包括膠束、大分子、球粒、樹(shù)脂、 瀝青烯、烴類和水基流體、鉆井泥漿、壓裂液和具有多相(固相和液 相)的類似物質(zhì)。
隔熱撓性管最近才能得到。例如，名叫MAJUS的英國(guó)公司正在利 用海底管線技術(shù)來(lái)研制這種撓性管。這家公司的撓性管預(yù)計(jì)2000m的 熱損失僅僅為5%。采用這種專用的撓性管，可以在沒(méi)有很多熱損失的 情況下泵送受熱流體，并且可以向油藏供應(yīng)熱量同時(shí)從油藏泵送流體。 如
公開(kāi)日為2006年8月10日受讓給英國(guó)的MAJUS的美國(guó)公開(kāi) 專利US20060175053A1所述，在隔熱管的兩條管道之間提供隔離存在 幾種可能性，這篇文獻(xiàn)在此全文作為參考。圖7示出了特別適合本發(fā) 明方法和系統(tǒng)的撓性管4的剖視圖。使用已公知的"管中管"技術(shù)來(lái) 生產(chǎn)撓性管4。第一內(nèi)管202確保流體的運(yùn)輸。所述第一內(nèi)管202由與 第一內(nèi)管202同心的更大直徑的笫二外管210機(jī)械保護(hù)。在兩條管之 間設(shè)有絕熱體220。真空是很好的絕熱體，但是管的長(zhǎng)度很長(zhǎng)則存在問(wèn) 題，由于兩條管之間的環(huán)空的壓應(yīng)力和引起管中的壓曲應(yīng)力的熱變化， 因此真空絕熱不能確保兩條管道彼此不接觸。這種接觸首先消除了兩 條管道之間的絕熱真空，也導(dǎo)致相當(dāng)大的熱損失，尤其因?yàn)楣艿烙山?屬材料制成。這些接觸可以通過(guò)在兩條管道之間設(shè)置引導(dǎo)分隔器250 來(lái)避免。在管道之間可以引入抗壓的剛性隔熱體22,該隔熱體可以充 當(dāng)分隔器以阻止管道接觸。用于制造這些分隔器的材料必須具有良好 的絕熱特性。這種材料可以優(yōu)選是微孔材料。所述微孔材料為 US6，145，547中描述的類型，這篇文獻(xiàn)在此全文作為參考，并且優(yōu)選通 過(guò)壓碎粉末(例如含有極大部分的二氧化硅和小部分二氧化鈦的混合 物)來(lái)很好地獲得。這種受壓的微孔材料的密度優(yōu)選在200和400kg/m3 之間。當(dāng)將其放置在低壓環(huán)境地兩條管道之間中時(shí)，這種材料的絕熱 性能大大改進(jìn)。所述低壓優(yōu)選在1毫巴和大氣壓之間，并且通過(guò)在同 心管道202和210之間使用真空泵160獲得。如果使用所迷微孔材料 來(lái)整體充滿兩條管道之間的空間，那么可以獲得由所述微孔材料充滿 的分隔器。從機(jī)械的角度來(lái)看，也可以以大約0.1至大約1米范圍的
間隔沿油管4定位分隔器，從而確保絕熱體的加固以抵抗任何壓碎， 所述分隔器由平均長(zhǎng)度為幾厘米的微孔材料制成.
絕熱體220也可以從夾入多層粉末240的反射熒光片230構(gòu)造的 多層超絕熱體制成，如美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0050100702所述，在此全文 作為參考，并且在圖8示意性地示出。所述熒光片由反射片，例如鋁 構(gòu)成，所述粉末沉積在該反射片上，并且圍繞本身螺旋形巻繞。所述 粉末MO具有大致等于40毫微米孔徑的粒度，其尺寸數(shù)量級(jí)為氣體分 子的平均自由行程，所述粉末放置在所述孔徑內(nèi)并且其密度在50至 150kg/n^之間。優(yōu)選的是，在在隔熱撓性管的兩條管道之間保持10一2 和1毫巴之間的壓力。通過(guò)將多層反射熒光片230與大約10—2至1毫 巴的部分真空結(jié)合使用來(lái)制造絕熱體220是可能的。這種絕熱體能夠 將開(kāi)采區(qū)加熱到接近2001C的溫度，并使重油組分的粘度大大降低，從 而保證令人滿意的樣品。
隔熱撓性管在US6，015，015中也進(jìn)行了描述，在此全文參考。在 具體實(shí)施例中，在此描述的隔熱撓性管包括連續(xù)撓性管組合，該連續(xù) 撓性管包括設(shè)置在外撓性管內(nèi)的內(nèi)撓性管.兩管的長(zhǎng)度限定了隔熱環(huán) 空，或者可以包含絕熱材料。如US6，015，015所述和上述的MAJUS的 公開(kāi)專利申請(qǐng)US20060175053 —致，應(yīng)該理解的是，"提供絕熱"的 一種意思是提供真空。真空可包括絕熱材料。許多扶正器縱向間隔設(shè) 置在所述環(huán)空內(nèi)以所述撓性管。所述組合本身具有足夠的柔韌性，以 便能夠巻繞在可運(yùn)輸?shù)膸嗇S上，并且所述組合本身具有足夠的剛性在 井眼內(nèi)注入。在井下操作中尺寸一般受到限制。 一般要求撓性管組合 實(shí)施其作用，同時(shí)使組合的外部直徑最小。因?yàn)檫@個(gè)原因，與 US6， 015， 015提及的一樣，與偏心油管不同，當(dāng)使用雙層管時(shí)"同心" 撓性管可以具有更高的成本效率和有效設(shè)計(jì)。當(dāng)考慮將雙層撓性管柱 巻繞在巻軸上的操作時(shí)，同心還具有結(jié)構(gòu)上的好處。但是，應(yīng)該理解 的是，如果其不同心或如果許多"扶正器"分隔但不保持精確的同心， 那么絕熱雙層撓性管就能夠起作用。
形成有用的隔熱撓性管的內(nèi)管長(zhǎng)度和外管長(zhǎng)度中的每一個(gè)可具有 至少幾百或幾千英尺或米，有用的隔熱撓性管顯示了足夠的結(jié)構(gòu)完整 性，并且具有柔性和剛性，以重復(fù)巻繞在井眼上或從井眼上退繞開(kāi)， 并且重復(fù)注入和從井眼取出，如US6，015，015描述的一樣。在內(nèi)撓性 管和外撓性管之間的環(huán)空可以被密封以阻止與撓性管外部的環(huán)境流體 連通。通常為了排除與外部環(huán)境的流體連通而在環(huán)空內(nèi)提供至少受限 的內(nèi)部流體連通，所述環(huán)空可被密封。在此使用的同心隔熱撓性管的 特定實(shí)施例中，在所述隔熱撓性管的一端處，內(nèi)撓性管長(zhǎng)度可固定到 外撓性管長(zhǎng)度上，而在長(zhǎng)度組合的另一端處兩個(gè)長(zhǎng)度都可結(jié)合到伸縮 接頭上。在區(qū)域的每一端，內(nèi)部長(zhǎng)度在外部長(zhǎng)度或伸縮接頭處可再次 密封，從而密封兩條管道之間的環(huán)空。
所述隔熱管的內(nèi)部管道的最大外部直徑只由外管的內(nèi)部直徑和絕 熱的需求來(lái)限制，以便極大部分熱不會(huì)由流過(guò)內(nèi)管的受熱流體損失。 所述外管的外部直徑只由所需的隔熱管來(lái)限制，以能夠定位在完井系 統(tǒng)的旁通管內(nèi)。設(shè)想一下，所述隔熱管的內(nèi)管的外部直徑范圍為1英
寸(2.54cm)至大約5英寸(12.7cm)，同時(shí)外管長(zhǎng)度的外部直徑范 圍為2英寸(5.1cm)至大約6英寸(15.2cm)。所述環(huán)空優(yōu)選大約為 1/2英寸寬(大約1.25cm)。所述環(huán)空不需要在所有的位置具有相同 的寬度。隔熱撓性管的"隔離"從真空，惰性氣體，松散顆粒，尤其 從磨得很細(xì)的松散顆粒(如磨碎的目級(jí)(1.19mm)精細(xì)珍珠巖)以及 它們的組合物中選擇。
扶正器可以存在于用于本發(fā)明方法和系統(tǒng)中的隔熱撓性管的內(nèi)部 和外部管道的環(huán)空中。使用的扶正器提供縱向通過(guò)扶正器的流體相通。 這種相通由外部外圍凹槽提供，也使徑向熱傳導(dǎo)最小，優(yōu)選的是，扶 正器包括在5英尺至7英尺(1. 5m - 2. lm)或至少大約為6英尺(1. 8m)
的間隔在兩條管道之間分隔的開(kāi)口鋼環(huán)，
雖然在上文中僅描述了本發(fā)明的幾個(gè)典型的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域 的技術(shù)人員將易于理解在典型實(shí)施例中進(jìn)行許多可能的修改，而本質(zhì) 上不會(huì)偏離本發(fā)明的新教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)。因此，所有的各種修改傾向于都 被包括在本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)限定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括利用地面泵和包含井下泵的完井系統(tǒng)使受熱流體在油藏的第一區(qū)域內(nèi)循環(huán)一段時(shí)間，并且其流量足以產(chǎn)生可流動(dòng)的重油組分，其中所述油藏的第一區(qū)域中存在或確信存在重油組分，所述完井系統(tǒng)包括取樣工具；以及使用取樣工具對(duì)可流動(dòng)的重油組分進(jìn)行取樣。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的循環(huán)包括在油 藏第一區(qū)域附近的井眼內(nèi)安裝完井系統(tǒng)，所述完井系統(tǒng)包括非隔熱管、 連接到非隔熱管端部的井下泵以及旁通管。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，包括穿過(guò)旁通管插入隔熱撓性管， 隔熱撓性管的遠(yuǎn)端具有連接到其上的取樣工具。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的受熱流體為非 揮發(fā)性油，所述的循環(huán)包括利用地面泵使受熱的非揮發(fā)性油通過(guò)隔熱撓性管并被泵送到油藏的第一區(qū)域中。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述的循環(huán)包括利用 井下泵將至少一部分受熱的非揮發(fā)性油泵送到地面，直到受熱重油組 分開(kāi)始從油藏的第一區(qū)域流動(dòng)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，包括停止地面泵，從而停止泵送 受熱的非揮發(fā)性油，但利用井下泵保持泵送.
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括在取樣之后將堵塞器插入第 一區(qū)域附近的井眼內(nèi)以便使笫一區(qū)域附近的重油組分不能流動(dòng)。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括分析可流動(dòng)的重油組分的粘度。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，包括在油藏的多個(gè)區(qū)域內(nèi)重復(fù)所 述循環(huán)、取樣和分析步驟。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，包括形成從油藏開(kāi)采重油組分 的財(cái)務(wù)模型。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括在循環(huán)停止之后基本上立 即同步進(jìn)行取樣。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所迷受熱流體從有 機(jī)流體、無(wú)機(jī)流體以及它們的組合中進(jìn)行選擇。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所迷受熱流體為有 機(jī)流體，并且所述受熱流體是從非揮發(fā)性輕油或非揮發(fā)性輕油的組合 中進(jìn)行選擇的。
14. 如權(quán)利要求1所迷的方法，包括在油藏第一區(qū)域的取樣工 具上、其所在位置處或其內(nèi)部測(cè)量溫度對(duì)時(shí)間的關(guān)系，并且可選地記 錄取樣溫度對(duì)時(shí)間的關(guān)系。
15. 如權(quán)利要求14所迷的方法，包括利用受熱流體控制取樣工 具上、其所在位置處或其內(nèi)部的溫度。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，包括利用地面加熱器調(diào)整受熱 流體的溫度，從而調(diào)整所要取樣的第一區(qū)域的溫度.
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，包括在油藏的不同區(qū)域重復(fù)取 樣、調(diào)整溫度和溫度測(cè)量，并且測(cè)量重油組分的開(kāi)采量，該開(kāi)采量是 溫度和/或深度或油藏區(qū)域的函數(shù)。
18. —種從油藏中獲得重油樣品的方法，所述方法包括(a) 在重油藏的笫一部段附近的井眼內(nèi)安裝完井系統(tǒng)，所述完井 系統(tǒng)包括(i) 非隔熱管；(ii) 連接到非隔熱管一端的井下泵；以及(iii) 旁通管；(b) 通過(guò)旁通管插入隔熱撓性管，所述隔熱撓性管的遠(yuǎn)端具有連 接到其上的取樣工具；(c) 利用地面泵使受熱的非揮發(fā)性油通過(guò)隔熱撓性管并被泵送到 油藏的第一部段中；(d) 將至少一部分受熱的非揮發(fā)性油泵送到地面，直到受熱重油 開(kāi)始從油藏的第 一部段流動(dòng)；(e) 停止地面泵，從而停止泵送受熱的非揮發(fā)性油，但利用井下 泵保持泵送流體；以及(f )使用取樣工具對(duì)重油進(jìn)行取樣。
19. 一種系統(tǒng)，包括(a)重油油藏笫一部段附近井眼內(nèi)的完井系統(tǒng)，所述完井系統(tǒng)包括非隔熱管、連接到非隔熱管端部的井下泵以及具有一定內(nèi)徑的旁通管；(b) 隔熱撓性管，所述隔熱撓性管具有小于旁通管內(nèi)徑的外徑 以便使隔熱撓性管能夠縱向移動(dòng)穿過(guò)旁通管，所述隔熱撓性管的遠(yuǎn)端 具有連接到其上的時(shí)鐘操作的、電池供電的取樣工具；(c) 用于使受熱的非揮發(fā)性油穿過(guò)隔熱撓性管并將受熱的非揮 發(fā)性油泵送到油藏第一區(qū)域內(nèi)的地面泵。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于所述井下泵從螺桿泵和電潛泵中進(jìn)行選擇，所述隔熱撓性管具有包括內(nèi)管和外管的管中管設(shè)計(jì)，在內(nèi)管和外管之間形成有環(huán)空，所述環(huán)空充滿隔熱材料。
全文摘要
本發(fā)明披露了用于從烴類油藏中隔離或控制操縱重油組分的樣品的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的方法實(shí)施例包括利用地面泵和包含井下泵的完井系統(tǒng)使受熱流體在油藏的第一區(qū)域內(nèi)循環(huán)一段時(shí)間，并且其流量足以產(chǎn)生可流動(dòng)的重油組分，其中所述油藏的第一區(qū)域中存在或確信存在重油組分，所述完井系統(tǒng)包括取樣工具；并且利用所述取樣工具對(duì)可流動(dòng)的重油組分進(jìn)行取樣。本摘要符合摘要的要求。根據(jù)37CFR1.72(b)，本摘要不應(yīng)當(dāng)作為對(duì)權(quán)利要求書(shū)范圍和意思的限制。
文檔編號(hào)E21B49/08GK101201003SQ20071019972
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者J·愛(ài)德華茲 申請(qǐng)人:普拉德研究及開(kāi)發(fā)有限公司