用于停止或至少減少烴類從烴抽提井不受控的釋放、噴出的方法
【專利摘要】一種用于停止或至少減少烴類從用于抽提烴類的井不受控的釋放、噴出的方法，該方法包括：通過合適的管線，將高密度固體粒子引入該井的底部，以便引入的該固體粒子通過不規(guī)則填充在該井的該底部積聚，該固體粒子具有多面體、類球體、橢球體或拋物線體的形式，為規(guī)則或不規(guī)則的，可能涂覆有與離開該井的流體接觸的膨脹聚合物材料，該固體粒子的最小尺寸大于1mm且最大尺寸小于100mm；形成柱，該柱完全或至少部分地阻礙該烴類的該不受控的釋放。
【專利說明】用于停止或至少減少烴類從烴抽提井不受控的釋放、噴出的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本專利申請涉及一種用于停止或至少減少烴類從用于抽提烴類的井不受控的釋放、噴出的方法。
[0002]即使本方法可主要應用于海上井，其還可用于陸上井。
【背景技術(shù)】
[0003]世界范圍內(nèi)對烴流體的需要的持續(xù)增加導致水下或海上勘探和生產(chǎn)的積極性增加。
[0004]除了使生產(chǎn)更困難之外，在噴出事件(即例如，由于水下管路的破裂，烴類從抽提井的不受控的釋放、和/或烴類向海洋的其他不受控的泄露)的情況下，水下環(huán)境引起環(huán)境損害的風險的增加。
[0005]即使罕見，這些事件不僅導致能量的損失，還可產(chǎn)生在人身安全、環(huán)境污染和井恢復成本方面的嚴重后果。
[0006]在海上鉆井領域中，通過泥的柱將井保持在控制之下，該柱提供了足以將井與外部壓力之間的壓力差保持在受控值的靜液載荷。
[0007]還稱為井的主要控制阻擋層的、該泥的柱存在于井的內(nèi)部和稱為提升管的管內(nèi)，該提升管將鉆井設備連接至海床。
[0008]此外，在海床處，與井源對應，一般存在稱為防噴裝置或BOP的次級井控制裝置，該次級井控制裝置作為閥且在流體從井本身不受控地泄露的情況下可關(guān)閉井。
[0009]例如，在提升管破裂的情況下，結(jié)果提升管中存在的泥的柱的靜載荷(由于海的深度，典型地比靜電荷高)損失，BOP被關(guān)閉。該操作阻止進入井的噴出狀態(tài)。
[0010]在罕見情況下，例如，通常由于諸如孤立子的特殊自然事件，可存在提升管和海床處安裝的BOP的偶然移除，不可能阻止井進入噴出狀態(tài)。
[0011]類似地，噴出事故還可在BOP的安裝之前發(fā)生。
[0012]在水下井的噴出的情況下，目前可使用各種技術(shù)(諸如，例如橋塞(bridging)、封蓋、產(chǎn)生減壓井和壓井)來用于恢復井的控制。
[0013]為噴出狀態(tài)下井的自發(fā)斷裂的橋塞為不可控事件，其通常在裸井的充足部件的存在下發(fā)生。
[0014]封蓋為陸上噴出中廣泛使用的閥關(guān)閉技術(shù)，但是難以應用于(特別是深度大的)海上。
[0015]產(chǎn)生減壓井為目前最安全的且最廣泛使用的技術(shù)，但是導致長的時間(大約幾個月)和特別高的成本。
[0016]壓井干預在于將延伸桿的特定繩(壓井繩)插入噴出井內(nèi)部，其允許應用常規(guī)壓井技術(shù)，諸如重泥的循環(huán)、通過閘門或膨脹封隔器的關(guān)閉等等。
[0017]該方法現(xiàn)在僅可用于淺水(即深度小于1，000m)中的井噴的情況，其提供了合理的水下可視狀態(tài)的可能性和通過鉆井設備相對容易地移動壓井繩的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的一個目的是:由于向井中注射具有合適尺寸的高密度固體粒子，減少用于停止噴出的操作時間(相對于使用目前技術(shù)需要的幾周/幾個月，為幾天)，和克服以上提到的可能缺陷。
[0019]本發(fā)明的另一個目的是確保井底部的關(guān)閉:這因此還可應用于井的完整性既不允許井源處的關(guān)閉也小允許通過從BOP抽泥來壓井的情況。
[0020]本發(fā)明的目的的、用于停止或至少減少烴類從用于抽提烴類的井不受控的釋放、噴出的方法，該方法包括:通過合適的管線，將高密度固體粒子引入井的底部，以便引入的所述固體粒子通過不規(guī)則填充在所述井的所述底部積聚，所述固體粒子優(yōu)選具有高于7，000kg/m3、更優(yōu)選高于10，000kg/m3的密度，具有多面體、類球體、橢球體或拋物線體的形式，為規(guī)則或不規(guī)則的，最小尺寸大于1mm、優(yōu)選大于2.5mm且最大尺寸小于100mm、優(yōu)選小于50mm ;形成柱，所述柱完全或至少部分地阻礙所述烴類的所述不受控的釋放。
[0021]固體粒子必須由允許達到高密度以保證其在極高的噴出流速條件下下沉的材料組成或包含允許達到高密度以保證其在極高的噴出流速條件下下沉的材料:可以使用的該材料中，推薦鉛和鎢。
[0022]引入的固體粒子的形式優(yōu)選為類球體，更優(yōu)選選自球體、扁球體(扁平球體)和長球體(橢圓形球體)；或多面體，優(yōu)選選自立方體和圓柱體。
[0023]在球體和立方體的情況下，最小尺寸和最大尺寸明顯是一致的且因此優(yōu)選范圍必須與相同尺寸的最小值和最大值對應。
[0024]至少一部分引入的固體粒子可被涂覆或包含與噴出過程中釋放的液體、烴類或水(取決于情況)接觸的膨脹材料，該膨脹材料優(yōu)選選自聚合物或樹脂。
[0025]在這種情況下，由膨脹材料涂覆或包含膨脹材料的固體粒子的密度優(yōu)選高于7，000kg/m3且形成不包含膨脹材料的、被涂覆的固體粒子的材料的密度高于10，000kg/m3。
[0026]該膨脹材料的功能是通過膨脹填充自發(fā)填充過程中固體粒子自由形成的空間且這樣停止或顯著減少烴類從井中不受控的流動。
[0027]涂覆有膨脹聚合物或樹脂的固體粒子可以各種方式制備，在這些方式中:
[0028].將單個固體粒子用熔化聚合物的層、或乳液形式的聚合物的層涂覆，隨后干燥；
[0029].將單個固體粒子用合適地粘在固體粒子本身的表面的粒狀膨脹材料涂覆；
[0030].制備球體形式或其他形式的膨脹聚合物或樹脂且將其用一種或多種固體粒子填充以增加其重量。
[0031]例如，通過在井底部溫度下打開的外殼或類似形式，釋放聚合或膨脹時封閉相同固體粒子之間的空間的合適聚合物可實現(xiàn)被涂覆的固體粒子(即包含膨脹材料的固體粒子)的可選解決方式。
[0032]膨脹樹脂或聚合物優(yōu)選選自對烴類的存在敏感的樹脂或聚合物。樹脂或聚合物的體積膨脹可優(yōu)選在50 %至8，000 %范圍內(nèi)，取決于使用的產(chǎn)品和應用的厚度。
[0033]同時如固體粒子(諸如球體或球...)的應用技術(shù)，這些產(chǎn)品為商業(yè)可得的且代表已知技術(shù)。[0034]既沒有被涂覆也不包含膨脹材料的引入固體粒子與被涂覆或包含膨脹材料的引入固體粒子之間的比優(yōu)選在5/1至1/5的范圍內(nèi)。
[0035]固體粒子的表面可為光滑的或粗糙的，與涂覆要求或可用度有關(guān)。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的方法可實施于任意類型的、用于抽提烴類的井，特別是海上井，其中優(yōu)選存在所謂的防噴裝置(BOP)的次級井控制裝置。
[0037]用于將固體粒子引入水下井的底部的合適插入管線應該優(yōu)選連接水下井的浮標與井的底部處的BOP:該管線可為:
[0038].水下井中存在的服務管線
[0039].特定構(gòu)造的新管線
[0040].套管本身。
[0041]可以以足以確保將固體粒子也帶入導管的水平部件或小斜坡的速率，將濃度為配方中已知的液體(優(yōu)選包含水，可能為通過加入稠化聚合物(例如羧甲基纖維素或黃原膠)而被稠化的水)抽入固體粒子的引入管線或?qū)Ч茏鳛殂@井流體。一旦注射的液體到達井，其被噴出的流體向上帶走。
[0042]可用已經(jīng)存在的簡單裝置將固體粒子插入泵的出口處的注射導管，該簡單裝置可能被優(yōu)化以允許以每秒至少一個固體粒子的優(yōu)選頻率將固體粒子自動射出，因此減少用于停止噴出所需的時間。
[0043]可以使用或調(diào)節(jié)，例如，用于將密封球(用酸抽吸的塑料球，其提高了刺激效率)注射進入井的那些射出裝置作為射出裝置。
[0044]井和流的特征決定了干預的參數(shù):高度、柱、固體粒子的數(shù)量和大小、聚合物的類型和厚度、不包含膨脹材料的固體粒子/涂覆有膨脹材料或包含膨脹材料的固體粒子的合適間隔(在不存在上覆重物的情況下，阻止膨脹固體粒子在柱中漂浮和上升所需要的間隔)、載體液體(海水)的粘度和流速。
[0045]通過計算，出現(xiàn)的是，即使在不存在膨脹聚合物的情況下或在膨脹聚合物無效的情況下，為了確保停止噴出，需要50-100米高的球的柱，這相當于幾萬個球(取決于裸井和/或套管的直徑)。另一方面，當聚合物有效時，如本發(fā)明設想的，有效柱可以減少一個數(shù)量級，這將球帶至幾千個且減少了對應的注射時間。
[0046]使用該系統(tǒng)的、井的密封操作可用從浮標到BOP的兩個連接方案來實施:
[0047].橫向地，通過壓井管線；
[0048].在頂部通過直接豎直通路到達BOP (使用頂蓋或雙ROV激活的插入管)。
[0049]該注射方法還可應用于陸上井的情況。
[0050]將高密度固體粒子引入井底部可優(yōu)選至少通過按順序排列的以下階段來實施:
[0051].引入既沒有被涂覆也不包含膨脹材料、具有小于5_的直徑，可能為在稀釋在水中的分散體的形式的高密度固體粒子，以便形成由所述固體粒子的床組成的、具有合適高度的第一柱，
[0052].引入涂覆有膨脹樹脂、尺寸比前一階段中引入的既沒有被涂覆也不包含膨脹材料的所述高密度固體粒子的尺寸大5至15倍的高密度固體粒子，以便形成由所述固體粒子的床組成的、高度優(yōu)選在所述第一柱的所述高度的一半與所述第一柱的所述高度的兩倍之間的第二柱；[0053].引入既沒有被涂覆也不包含膨脹材料、尺寸比前面引入的既沒有被涂覆也不包含膨脹材利的所述高密度固體粒子的尺寸大5至15倍、優(yōu)選尺寸與所述前一階段中引入的所述被涂覆的固體粒子的尺寸大體相同的高密度固體粒子，以便形成由所述固體粒子的床組成的、高度優(yōu)選在所述第一柱的所述高度的一半與所述第一柱的所述高度的兩倍之間的
第二柱。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]參考所附的示意性附圖，根據(jù)本發(fā)明的、用于停止或至少減少烴類從井不受控的釋放的方法的特征和優(yōu)點將從以下說明性的和非限制性的描述中變得更明顯，其中:
[0055]-圖1為可能應用的情況的示意性圖示，包括在噴出狀態(tài)下的海上井⑵；干預船(N)，該干預船(N)還與用于鉆井的工具重合，裝有圖4和圖5的注射裝置和固體粒子的存儲裝置；和將重固體粒子引入井的引入管線(L)；
[0056]-圖2示出了通過可用的閥和導管的重固體粒子的可能路線，其中箭頭表示固體粒子通過引入管線進入井(P)的可能路線；
[0057]-圖3不出了具有小尺寸(表不最大直徑不大于3mm)的重固體粒子的注射系統(tǒng)的可能實現(xiàn)方式，其中固體粒子在漏斗(T)中積聚且與流體(F)在槽(S)中混合以形成從泵(P)抽入注射管線(L)的懸浮液⑶；
[0058]-圖4示出了具有更大尺寸的固體粒子(即不能夠直接進入注射泵)的注射裝置，其中將固體粒子積聚在合適的容器中且引入設備(A)，該設備(A)通過特定的閥系統(tǒng)(V)將每個固體粒子引入流入管線(L)的流體(F)；
[0059]-圖5示出了逐漸引入井中、用于實現(xiàn)本發(fā)明所保護的目的(即逐漸減少釋放至環(huán)境的烴類的流速直到完全停止釋放)的、重固體粒子的分層，其中(A)為具有小尺寸的、被注射直到超過生產(chǎn)水平線且觀察到噴出流速的減少的、未涂覆固體粒子的第一層，(B)為具有更大尺寸、涂覆有膨脹樹脂的固體粒子的第二層，(C)為具有更大尺寸、沒有涂覆樹脂的固體粒子的第三層。
【具體實施方式】
[0060]類球體的、固體粒子的形式純粹為圖解的，因為其還可為如本發(fā)明中已經(jīng)說明的其他形式。
[0061]以下提供本發(fā)明的方法的一個實施例，其不應該被認為是限制了權(quán)利要求的范圍。
[0062]示例
[0063]參考與烴類從海上井的不受控流動相關(guān)的圖1、圖2，本發(fā)明的一個可能實現(xiàn)方式通過按順序?qū)嵤┮韵虏僮鱽肀硎?
[0064](A)將沒有被樹脂涂覆且具有小直徑(<3mm)，形式為稀釋的、水中的球的分散體的高密度固體粒子通過內(nèi)徑為3英寸的管線(L)引入(圖2)，該管線(L)連接船與水下Β0Ρ。一旦這些固體粒子到達井的內(nèi)部，其落入逆流直到其到達井底部，而攜帶這些固體粒子的水跟隨烴類的流且離開井本身。該水中的固體粒子的分散體的注射流速使得在3英寸管線中獲得約5m/s的速率。將固體粒子以等于約2.5%的低體積濃度分散在水中且通過圖3或圖4中示出的裝置注射。延長注射操作直到記錄到水下噴出流速的明顯減少。例如，可以期望的是，該減少需要形成高度等于約60米(即等于約Im3的分散固體粒子)的、固體粒子的床。在2.5%的建立的固體粒子濃度下，該體積將通過將約40m3的分散體注射進入井來獲得。然而，應當注意的是，烴類從其釋放的生產(chǎn)水平線的位置是未知的且可與井底部處的位置不同。因此，作為例子，參考圖5，假設等于240m的、固體粒子的柱(A)必須在到達生產(chǎn)水平線之前形成且在該水平線上必須積聚另外60m的固體粒子以獲得噴出流速的顯著減少。因此必須將總共5m3的分散體抽入以獲得稱為(A)的固體粒子的層。該操作將需要約3小時來實施。
[0065](B)將20m高的、涂覆有膨脹樹脂、尺寸比階段㈧的固體粒子的尺寸大的固體粒子的床(B)抽至前面階段(A)中制備的沒有被涂覆的、小固體粒子的床之上。將該固體粒子用圖4中示出的裝置注射。作為例子，假設這些被涂覆的固體粒子的注射頻率等于約10固體粒子/秒。用與階段(A)中使用的水流速相同的水流速將該固體粒子的流沿著3英寸注射管線運送。就等于約35克的每個固體粒子的重量而言，該操作需要將約250，000個固體粒子注射進入井和約3小時的操作時間。
[0066](C)將被涂覆的固體粒子注射之后，接下來使用與階段(B)相同的設備將沒有被涂覆的、尺寸和形式與階段(B)的尺寸和形式相同的固體粒子的40m高的床(C)注射進入井。按照與階段(B)相同的分析，該注射需要約6小時。
[0067](D)總體上，形成三種固體粒子(其中，一種涂覆有膨脹樹脂的固體粒子和兩種沒有被涂覆的固體粒子)的床需要約12小時且導致離開井的烴類的流的顯著減少。在隨后的24-36小時內(nèi)，中間層中存在的樹脂的膨脹導致烴類的通道孔的完全閉塞，因此導致噴出的
完全停止。
[0068]應當注意的是，完全停止的該作用是在固體粒子的注射操作開始之后的36-48小時時間內(nèi)這樣獲得的，而噴出流速的顯著減少在操作開始之后6小時就已經(jīng)可以獲得。
[0069]涂覆有膨脹樹脂的固體粒子可通過浸沒在分散在水中的樹脂乳液中和隨后的可能在適用于相同樹脂(前面已經(jīng)加入硫化劑)的硫化的溫度下的干燥來獲得。硫化操作具有阻止樹脂在烴類中溶解(該溶解的可能的消極結(jié)果為烴類的流再次開始朝向井的外部流動)的作用，和延遲樹脂的膨脹以在樹脂與烴類第一次接觸之后的約12小時產(chǎn)生可檢測的效果的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種用于停止或至少減少烴類從用于抽提烴類的井不受控的釋放、噴出的方法，所述方法包括:通過合適的管線，將高密度固體粒子引入所述井的底部，以便引入的所述固體粒子通過不規(guī)則填充在所述井的所述底部積聚，所述固體粒子具有多面體、或類球體、橢球體或拋物線體的形式，為規(guī)則或不規(guī)則的，最小尺寸大于Irnm且最大尺寸小于IOOmm ;形成柱，所述柱完全或至少部分地阻礙所述烴類的所述不受控的釋放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中引入所述井的所述底部的所述固體粒子的密度高于 7，000kg/m3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述最小尺寸大于2.5mm且所述最大尺寸小于50mmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中引入的所述固體粒子的所述形式為選自球體、扁球體和長球體的類球體或選自立方體和圓柱體的多面體。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其中所述井為水下的，且其中可能存在稱為防噴裝置(BOP)的、所述井的次級控制裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固體粒子的所述合適引入管線連接所述水下井的浮標與所述井本身的所述底部處的所述Β0Ρ。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固體粒子的所述合適引入管線為所述水下井中存在的服務管線或為了這個目的構(gòu)造的新管線，或為所述井的套管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一部分引入的所述固體粒子為外部被涂覆的或內(nèi)部包含選自聚合物或樹脂的膨脹材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中外部被涂覆或內(nèi)部包含膨脹材料的所述固體粒子的密度高于7，000kg/m3且形成不包含所述膨脹材料的、被涂覆的所述固體粒子的材料的密度高于 10，000kg/m3。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中既沒有被涂覆也不包含所述膨脹材料的引入的所述固體粒子/被涂覆或包含所述膨脹材料的引入的所述固體粒子的比在5/1至1/5的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將液體抽入所述固體粒子的所述合適引入管線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中抽入所述合適引入管線的所述液體包含水。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的一項或多項所述的方法，其中將所述高密度固體粒子引入所述井的所述底部至少通過按順序排列的以下階段來實施: ?引入既沒有被涂覆也不包含膨脹材料、具有小于5mm的直徑、可能為稀釋在水中的分散體的形式的高密度固體粒子，以便形成由所述固體粒子的床組成的、具有合適高度的第一柱; ?引入涂覆有膨脹樹脂、尺寸比前一階段中引入的既沒有被涂覆也不包含膨脹材料的所述高密度固體粒子的尺寸大5至15倍的高密度固體粒子，以便形成由所述固體粒子的床組成的、高度優(yōu)選在所述第一柱的所述高度的一半與所述第一柱的所述高度的兩倍之間的第二柱； ?引入既沒有被涂覆也不包含膨脹材料、尺寸比前面引入的既沒有被涂覆也不包含膨脹材料的所述高密度固體粒子的尺寸大5至15倍、優(yōu)選尺寸與所述前一階段中引入的所述被涂覆的固體粒子的尺寸大體相同的高密度固體粒子，以便形成由所述固體粒子的床組成的、高度優(yōu)選在所述第一柱 的所述高度的一半與所述第一柱的所述高度的兩倍之間的第三柱。
【文檔編號】E21B33/13GK103958823SQ201280048523
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月3日
【發(fā)明者】阿爾貝托·朱利奧·迪·盧洛, 詹巴蒂斯塔·德·蓋托 申請人:艾尼股份公司