[发明专利]用于对地下地层中的重油进行采样的方法和设备

说明书

相关引用

本发明要求2007年1月1 7日递交的美国专利申请No.60/885,250、2007年10月12日递交的美国专利申请No.60/979,697以及2007年11月12日递交的美国专利申请No.60/987,267的优先权。美国专利申请No.60/885,250、No.60/979,697和No.60/987,267在此以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本发明披露的内容主要涉及地下地层流体采样，而更具体地，涉及对在地下地层中的重油进行采样的方法和设备。

背景技术

用于勘探地下地层的一种技术涉及获得井下地层流体的样本。诸如MDT和CHDT(Schlumberger的商标)等工具对于获得和分析这种流体样本极其有用。诸如MDT(见例如授予Urbanosky的美国专利No.3,859,851以及授予齐默曼(Zimmerman)等的美国专利No.4,860,581，其以引用的方式整体并入本文中)等的工具典型地包括地层接口，例如协同设置有一个或多个壁接合封隔器的流体进口或管状探针，所述壁接合封隔器将地层接口(例如进口或采样探针)与井内流体和/或其他污染物隔离开。这种工具也典型地包括一个或多个采样室、用于控制地层压力和采样室压力之间的压降的装置、以及用于获得与采样到的流体相关的信息的各种传感器(例如压力传感器、温度传感器和/或光学传感器)，所述采样室通过输油管(具有其中所设置的一个或多个控制阀)连接到地层接口。

光学传感器可以采用例如OFA、CFA或LFA(所有都是Schlumberger的商标)模块(见例如，授予Safinya等的美国专利No.4,994,671、授予Mullins的美国专利No.5,266,800和授予Mullins的美国专利No.5,939,717，所有这些专利以引用的方式整体并入本文中)以确定采样流体的成分。CHDT在许多方面与MDT相类似，但是还包括用于对套管穿孔(perforating a casing)的机构(例如钻削机构)。这种钻削机构的示例可以在文献“Formation Testing and Sampling through Casing，”Oilfield Review，Spring 2002中找到，所述文献以引用的方式整体并入本文。然而，诸如MDT和CHDT等工具典型地被用于获得具有相对低的粘性(例如通常达到30mPa.s)的地层石油的样本。尽管这种工具已经被用于对更高粘度的流体进行采样，但是采样过程经常需要多次适配和许多小时。

由于轻原油的全球储量减少，重油和沥青的勘探对于维持全球供给已经变得更为重要。当评估重油或沥青地层时，获得该地层的代表性的样本来确定合适的生产方法是有利的。然而，由于重油和沥青的低流动性，采用许多公知的轻原油采样技术对这些地层进行采样可能是困难的或不可能的。

例如试图在不首先增加这些流体的流动性的情况下对重油或沥青进行采样，可能导致过大的水位降低压力，所述过大的水位降低压力可以造成用于抽取流体的泵或泵送(pumpout)单元的失效、地层的失效(例如，断裂、压裂和/或塌陷)和/或相变，并因此采样得到的流体的成分改变。进而，这种过大的水位降低压力可能导致沙层的产生，这可能使采样工具密封失效。尽管增加采样口或探针的面积可以一定程度上降低水位降低压力，但是在不对采样工具的总体尺寸以及在采样口或探针周围进行有效密封的能力构成负面影响的情况下可能很难获得增大的采样口或探针面积。

有助于重油和沥青地层的低流动性的一个因素是这些流体的高粘度。因此，基本降低地层中重油和沥青的粘度可以帮助增加流动性以足以获得样本。一些用于增加地层流体的流动性的公知的方法涉及通过各种装置加热地层，所述装置将稀释剂注入地层，或将溶剂注入地层。

加热地层通常采用加热元件、地层中的一些石油的现场燃烧和热流进入地层的循环，通过热传导实现。然而，这些公知的方法主要依赖于地层的热传导，于是，必须被加热的地层的体积经常比采样得到的体积大得多，导致长的采样时间以及采样工具被陷于井筒中的概率更大。

发明内容

用于对地下地层中的流体进行采样的示例的方法涉及通过欧姆加热和电介质加热中的一种方式在地下地层的一部分中产生热量。所述示例的方法也通过将顶替流体经由多个地层接口(formation interface)中的至少一个注入地下地层的被加热部分，来给地下地层的被加热部分增压，并从地下地层的被加热部分，经由多个地层接口中的至少一个，收集被顶替流体造成的流动的流体的样本。