專利名稱：套管井孔中地層流體的取樣方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種從套管井孔所貫穿的地層中對地層流體進行采樣的方法。該地層為含烴地層或預期含烴的地層。
背景技術(shù)：
套管井孔是一種襯有套管的井孔，該套管凝固于井孔內(nèi)，從而套管外表面與井孔內(nèi)表面之間的環(huán)狀空間由一層凝結(jié)水泥填充。套管內(nèi)充有液體用以在水泥凝固之前將其置換出套管并進入環(huán)狀空間。套管內(nèi)液體的稠度大小應能阻止其進入套管。
為了從地層中獲得地層流體的樣品，先對套管壁在地層內(nèi)按預定間距形成射孔。用以形成射孔的工具為一射孔槍。該射孔槍為一設有若干朝向外側(cè)的彈藥的細長體。該彈藥以不同取向設置于沿細長體的不同位置，并可采取電力方式或機械力方式激發(fā)。彈藥設計為如下形式，即每一彈藥經(jīng)激發(fā)后，皆形成一包含穿過套管壁延伸至井孔周圍地層內(nèi)的射孔通道的射孔。該射孔槍可通過例如一鋼絲繩放下至套管井孔內(nèi)。
為了獲得流體樣品，將射孔槍放下至預定深度，并激發(fā)彈藥以產(chǎn)生若干射孔。存在于套管內(nèi)的液體阻止地層流體進入套管內(nèi)。
然后，將取樣器通過例如一鋼絲繩放下至套管井孔內(nèi)。取樣器包括一具有一入口和一排出口的中央導管，一通向中央導管的流體樣品容器，以及一用于將流體從中央導管排出并且將流體移入流體樣品容器的系統(tǒng)。取樣器還包括設置于中央導管的進口兩側(cè)的一上封隔器和一下封隔器，其中排出口開口于下封隔器的下方。上封隔器和下封隔器之間的距離大于射孔的高度。
取樣器設置為使上封隔器位于射孔之上，而下封隔器位于射孔之下的方式。而設置封隔器是為了封閉所有射孔所通向的封隔器之間的取樣空間。
用于將流體從中央導管中排出并將流體移入流體樣品容器的系統(tǒng)包括一抽吸泵。啟動抽吸泵以將液體從取樣空間中清除出去。從取樣空間中清除液體所需要的時間基本上等于取樣空間的容量除以泵抽吸速度。
再次啟動抽吸泵，此時，進入中央導管的液體即流入樣品容器。一旦樣品容器被充滿后，即將其密封，并將取樣器由井孔內(nèi)取出。
在地面上，將樣品容器送至實驗室作進一步的分析。該分析過程相當重要，因為它可以對地層流體是否為有價值的烴類這一問題給出答案。
遺憾的是，取樣流體并非總能代表地層流體。例如當環(huán)狀空間內(nèi)的水泥未完全注滿環(huán)狀空間時，就會形成一個對流體流動阻力較小的通道。從而來自該通道的流體將被優(yōu)先吸入取樣空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是克服上述缺陷，并提供一種采集能正確代表地層流體的流體樣品的方法。
為實現(xiàn)這一目的，在本發(fā)明中，從套管井孔所貫穿的地層中采集地層流體的樣品的方法包括以下步驟a)設置若干穿過套管壁進入地層的射孔組，其中射孔組的取向選擇為相鄰射孔組之間的夾角等于360°除以射孔組數(shù)；b)在井孔內(nèi)下入一取樣器至第一射孔組，其中取樣器包括一具有入口和排出口的中央導管，若干通向中央導管的流體樣品容器，以及一用于將流體從中央導管中排出并使流體移入流體樣品容器的系統(tǒng)，所述取樣器設有位于中央導管入口兩側(cè)的一上封隔器和一下封隔器，所述排出口開口于上封隔器的上方或下封隔器的下方，所述上封隔器和下封隔器之間的距離大于一射孔組的高度，而最長的封隔器的長度小于相鄰射孔組之間的間距。
c)設置封隔器以使射孔組跨于封隔器之間，從地層中采集一樣品，將樣品存放于第一流體樣品容器中并關(guān)閉第一流體樣品容器。
d)將取樣器置于下一個射孔組附近，設置封隔器以使射孔組跨于封隔器之間，從地層中采集一樣品，將樣品存放于下一個流體樣品容器中并關(guān)閉下一個流體樣品容器。
e)重復步驟d)，直至由至多所有射孔組內(nèi)采集出樣品，并取回取樣器。
在說明書和權(quán)利要求書中，所述一射孔組是指至少一個射孔，其中，如果射孔組包含兩個或多個射孔，則各射孔具有相同的取向。
下面將詳細描述本發(fā)明所提供的，從套管井孔所貫穿的地層中采集地層流體樣品的方法。
為了從地層流體中取樣，首先對套管進行射孔。本發(fā)明的套管射孔過程包括設置若干穿過套管壁進入地層的射孔組。各射孔組的高度小于取樣器的上封隔器和下封隔器之間的距離，而相鄰射孔組之間的間距則至少等于取樣器最長封隔器的長度。這樣可以確保當取樣器就位時，封隔器之間的取樣容積能包含一個且僅一個射孔組。另外，射孔組的取向選擇為使相鄰射孔組之間的夾角等于360°除以射孔組數(shù)。通過這種方式可實現(xiàn)沿套管圓周進行多個取樣，但可以沿某一特定的方向以及從不同的高度上獲得單一樣品。因此所有樣品均受污染的可能性可予以忽略。例如，如果在套管后沒有水泥時，這種情形就會出現(xiàn)。
然后，在套管井孔內(nèi)將取樣器放下至位于最低處的第一射孔組。取樣器包括一具有入口和排出口的中央導管，若干通向中央導管的樣品容器，以及一用于將流體從中央導管中排出并使流體移入流體樣品容器的系統(tǒng)。另外，取樣器設有位于中央導管入口兩側(cè)的一上封隔器和一下封隔器。中央導管的排出口開口于上封隔器的上方或下封隔器的下方，其中上封隔器和下封隔器之間的距離大于射孔組的高度，而最長的封隔器的長度小于相鄰射孔組之間的距離。排出口的位置取決于取樣器的結(jié)構(gòu)形式，但是它應當位于封隔器間的取樣空間之外。
作為一個實施例，取樣器可以通過例如鋼絲繩來放下。
設置封隔器，使射孔組跨于上封隔器和下封隔器之間。通過這種方式，封隔器之間的取樣空間與余下的套管隔離開來。流體被吸入中央導管并被排出，直至取樣空間的容積被移置。然后將樣品從地層中采集出來，并將其存放于第一流體樣品容器內(nèi)。當樣品被存放好之后，即關(guān)閉第一樣品容器。取樣之前可將取樣空間內(nèi)的容納物排入下封隔器下面的空間內(nèi)。
在完成首次取樣之后，將取樣器置于下一個較高位置的射孔組附近。設置封隔器，使射孔組跨于封隔器之間。從地層中采集一樣品并將其存放于下一個流體樣品容器內(nèi)，然后關(guān)閉下一個流體樣品容器。
重復后一步驟，直至由至多所有射孔組中取出樣品。將取樣器從套管井孔中取回。
在地面上，將流體樣品容器從取樣器中取出，并在實驗室中對其中的容納物進行分析以獲得相關(guān)的信息。
在一個適當?shù)膶嵤├?，重復從下一個射孔組中取樣的步驟直至從所有射孔組中取出樣品。
在本發(fā)明的一個備擇實施例中，取樣器還包括一流體分析儀。在這種情況下則重復從下一個射孔組中取樣的步驟直至探測到地層流體。
其中一個實施例是從厚度為40m的沙層中通過貫穿該沙層的套管井孔進行取樣。射孔組的高度為0.5m，而相鄰射孔組之間的間距為1.5m。那么射孔組數(shù)為20(＝40/(0.5+1.5))，兩個相鄰射孔組之間的夾角則為18°(＝360°/20)。取樣器上封隔器的長度約為0.5m，該長度小于1.5m的間距，而封隔器最近端之間的距離即為1.5m。在這種情況下，取樣器必須設有至多20個流體樣品容器。
在一個合適的實施例中，最底部的射孔被標記出來，而取樣器中包括一探測該標記的裝置。該標記宜采用放射性示蹤物，而取樣器宜包括一用于探測該放射性示蹤物的原子核工具。該原子核工具適宜為伽馬射線探測儀。
本發(fā)明提供了一種確保至少其中一個取樣能正確代表地層流體的簡單方法。
權(quán)利要求
1.一種從由套管井孔所貫穿的地層中對地層流體進行采樣的方法，包括以下步驟a)設置若干穿過套管壁進入地層的射孔組，其中射孔組的取向選擇為使相鄰射孔組之間的夾角等于360°除以射孔組數(shù)；b)在井孔內(nèi)下入一取樣器至第一射孔組，其中所述取樣器包括一具有一入口并設有排出口的中央導管、幾個通向該中央導管的流體樣品容器以及一用于將流體從中央導管中排出并用于使流體移入流體樣品容器的系統(tǒng)，所述取樣器設有位于中央導管入口兩側(cè)的一上封隔器和一下封隔器，其中所述排出口開口于上封隔器的上方或下封隔器的下方，所述上封隔器和下封隔器之間的距離大于一個射孔組的高度，其中最長的封隔器的長度小于相鄰射孔組之間的間距；c)設置封隔器以使射孔組跨于封隔器之間，從地層中采集一樣品，將樣品存放在第一流體樣品容器內(nèi)并關(guān)閉第一流體樣品容器；d)將取樣器置于下一個射孔組附近，設置封隔器以使射孔組跨于封隔器之間，從地層中采集一樣品，將樣品存放于下一個流體樣品容器并關(guān)上下一個流體樣品容器；以及e)重復步驟d)，直至由至多全部射孔組采集完樣品，并取回取樣器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，重復步驟d)直至由全部射孔組采集完樣品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述取樣器還包括一流體分析儀，并且重復步驟d)直至探測到地層流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，對最低位置的射孔作出標記，所述取樣器包括一用于探測所述標記的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述標記為一放射性示蹤物，其中所述取樣器包括一用于探測所述放射性示蹤物的核能工具。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述核能工具為一伽馬射線探測儀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在套管井孔中對地層流體進行采樣的方法，包括設置若干穿過套管壁進入地層的射孔組，其中射孔組的取向選擇為使相鄰射孔組之間的夾角等于360°除以射孔組數(shù)。在井孔內(nèi)放下一取樣器至第一射孔組；由地層中采集一樣品并將其存放于第一流體樣品容器內(nèi)；將取樣器置于下一個射孔組附近，由地層中采集一樣品并將其存放于下一個流體樣品容器內(nèi)；重復上述后一步驟，直至由全部射孔組采集完樣品，并取回取樣器。
文檔編號E21B49/08GK1488030SQ02803885
公開日2004年4月7日 申請日期2002年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月18日
發(fā)明者穆罕默德·N·哈希姆, 穆罕默德 N 哈希姆 申請人:國際殼牌研究有限公司