碳氢化合物[发明专利]

*CN101715506A*

(10)申请公布号 CN 101715506 A(43)申请公布日 2010.05.26

(12)发明专利申请

(21)申请号 200880020328.2(22)申请日 2008.06.03(30)优先权数据

0711635.3 2007.06.15 GB(85)PCT申请进入国家阶段日 2009.12.15(86)PCT申请的申请数据

PCT/GB2008/001868 2008.06.03(87)PCT申请的公布数据

WO2008/152357 EN 2008.12.18

(71)申请人专业流体系统有限责任合伙企业

地址英国阿伯丁(72)发明人迈克尔·约翰·克勒勃屈利

菲利浦·弗莱彻 杰弗里·福赛斯()发明名称

碳氢化合物(57)摘要

一种油井，其包括在地平线(4)以下并延伸到储油层(6)的井眼(2)。井眼(2)包括壳体部(8)，在壳体部(8)中配置有螺杆泵(PCP)10，螺杆泵10包括位于其下端处的入口部(12)，及在其上端处连接到生产管道(14)。环形部(16)被限定在泵(10)/管道(14)和壳体部(8)之间。环形部连通于储层并包括储层流体的头部(20)。包括可选的交联聚乙烯醇的水基制剂能够被灌入环形部(16)，并在重力作用下传送到与入口部(12)紧接的上游的储层。由于制剂能够增加与泵(10)紧接的上游的储层中的油的移动性、和/或增强油进入泵入口部的能力，制剂能够改进泵(10)的性能和效率。另外，通过改进移动性和/或在油进入泵入口部(或者任何另外的收缩部)时降低背压水平，能够增加油从储层进入井眼的流速，从而增加油的生产率。

(74)专利代理机构北京中博世达专利商标代理

有限公司 11274

代理人申健(51)Int.Cl.

E21B 43/12(2006.01)

权利要求书 2 页 说明书 12 页 附图 2 页

CN 101715506 ACN 101715506 A

权 利 要 求 书

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1.一种改进关联于井眼的井眼泵的性能或效率和/或用于增加来自储层的储层流体的生产率的方法，其中设置井眼泵以将所述井眼内的井眼流体抽送至地表，所述方法包括步骤：

(a)选择包括被关联的井眼泵的井眼；和

(b)用处理制剂接触所述井眼泵入口部的上游侧的储层流体，其中所述处理制剂包括第一聚合物材料，所述第一聚合物材料包括悬挂在聚合物主链下的-O-基团，其中所述第一聚合物材料可选地是交联的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理制剂的使用减小了作用在所述井眼泵上的扭矩；或者降低了井眼环形部中的储层流体的头部的高度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述储层流体初始地接触于所述井眼中的所述处理制剂。

4.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，使所述处理制剂从与所述井眼泵的入口部远离的第一位置，向由所述井眼泵的入口部限定的第二位置移动，当向所述第二位置移动时所述处理制剂设置为沿着在所述井眼内延伸的流体路径移动。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在处理流体上施加力以使所述处理流体在所述第一位置和所述第二位置之间移动，其中所述力的至少80％由重力提供。

6.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述处理制剂被从输入位置引入所述井眼，其中所述输入位置位于假想的垂直线上，所述垂直线水平地远离所述井眼的入口部的距离小于500m。

7.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，在所述井眼泵的上游侧，所述井眼关联有过滤装置。

8.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述井眼泵从螺杆泵、摇臂泵和离心泵中选择。

9.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所方法包括：选择在所述环形部中具有静水压头的井眼，该静水压头在所述井眼泵的入口部的水位上方至少15m并且在所述水位上方小于300m；或者选择关联于储层的井眼，如果能够增加通过该井眼的流速则所述井眼就能够生产出更多的石油；或者选择具有井眼泵的井眼，所述井眼泵的容积效率小于60％；或者选择一种井眼，所述井眼中的石油的粘度在2000厘泊到50000厘泊的范围内。

10.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述处理制剂包括：至少0.1wt％的所述可选的交联第一聚合物材料，和少于5wt％的所述可选的交联第一聚合物。

11.根据任何前述权利要求的方法，包括：0.1wt％到3wt％的所述可选交联聚合物材料；

0wt％到20wt％除所述可选的交联聚合物材料之外的溶解组分或分散组分；77wt％到99.9wt％的水。

12.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述可选的交联第一聚合物材料构成所述处理制剂中至少98wt％的活性材料。

13.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一聚合物材料包括基团

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权 利 要 求 书

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14.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一聚合物材料包括从羟基团和乙酸基团选择出的多个功能基团。

15.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一聚合物材料包括悬挂在聚合物主链下的多个羟基团；也包括悬挂在所述聚合物主链下的多个乙酸基团。

16.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一聚合物材料包括乙烯醇基团。

17.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一聚合物材料包括5％到95％的水解聚乙酸乙烯酯。

18.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一聚合物材料是非交联的。

19.根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，使用所述处理制剂增加了流体从所述储层进入所述井眼的流速。

20.一种关联于井眼的系统，所述系统包括：贮存器，用于容纳处理制剂，该处理制剂包括第一聚合物材料，该第一聚合物材料包括悬挂在聚合物主链下的-O-基团，其中所述第一聚合物材料可选地是交联的；管道装置，从所述贮存器延伸出来，并设置为用于将处理制剂从所述贮存器运输到该处理制剂接触储层流体的位置；其中所述井眼包括井眼泵。

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说 明 书碳氢化合物

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技术领域

本发明涉及碳氢化合物并且特别地，尽管是非专有地，涉及碳氢化合物的生产。优

选的实施方式意图改进关联于井眼的泵的性能和/或增加碳氢化合物的生产率。

[0001]

背景技术

在储层的自然地热压力下的碳氢化合物生产的过程中，储层压力将会减弱。最终，

储层中的压力可能变得太低而不能将流体从生产区压迫到地表，并且可能需要人工提升。在一些情况下，根据储层的整体技术-经济特性，而在生产的最开始采用人工提升技术。[0003] 人工提升系统定义为任意的一种系统，该系统将能量添加至井眼中的流体柱，目的在于启动并改进井眼的生产。人工提升方法分为两组：使用气体的方法；和使用泵的方法。

[0004] 在气体提升方法中，气体通过沿井眼放置在关键点处的阀而注入井中。气体充满流体以降低流体密度，并且因此储层压力变成足以提升石油并将石油从井眼中压迫出来。[0005] 使用泵的方法使用地表能量源来驱动井下泵机组。其目的在于在泵的出口点和地表之间产生大的正压梯度，以增加流体向地表传输的流速。另外，井下泵用以降低泵入口点和井眼与储层的分界面之间的压力。这增加了储层和井眼之间的压力差，假设储层适用的话，进而能够增加流体流入井眼的流速。[0006] 在从储层至地表的通道中，安排包括有碳氢化合物的流体流过不同的孔口、开口或其它的收缩部。例如，当泵布置在井眼中时，流体在被提升至地表之前必须穿过泵的入口孔。另外，在一些情况下，井眼可能包括设在井眼泵的上游侧的相关联的型砂控制障碍(sand control barrier)(也称为“砂袋”、“砂筛”或者“砾石袋”)。设置该型砂控制障碍以用于在缺少壳体部的情况下保持井眼的结构整体性，同时用于仍然允许流体从储层流入井眼，并且还控制地层出砂迁移进入井眼泵和/或地表设备。然而，型砂控制障碍能够产生阻挡流体流入井眼的巨大的力。[0007] 不利地，包括有碳氢化合物的流体的通道通过上述的收缩部能够产生显著的正压力，这会降低流体从储层到井眼和/或进入井眼泵的流速。

[0002]

发明内容

本发明的目的在于解决上述的问题。[0009] 本发明的第一方面，提供了一种改进关联于井眼的井眼泵的性能或效率和/或用于增加来自储层的储层流体的生产率的方法，其中设置井眼泵以将井眼内的井眼流体泵送到地表，所述方法包括下面的步骤：

[0010] (a)选择包括被关联的井眼泵的井眼；和

[0011] (b)用处理制剂接触在井眼泵入口部的上游侧的储层流体，其中所述处理制剂包括第一聚合物材料，该第一聚合物材料包括悬挂在聚合物主链下的-O-基团，其中第一聚合物材料可选地是交联的。

[0008]

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说 明 书

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令人惊讶地是，已经发现通过降低表面张力和/或储层流体和限定了收缩部的壁

之间的摩擦力，处理制剂的使用使得包含流体碳氢化合物的储层流体易于通过收缩部。该壁可以是位于储层中的相互邻近的井眼微孔；或可以是从泵出口部到地表的生产管道的壁；或可以是泵入口部或出口部的孔的壁；或可以是泵自身的内壁；或可以是型砂控制障碍内的壁。这种降低的力可以使储层流体易于通过通道，并且因而可以改进关联于井眼的

泵的性能和效率。而且，处理制剂的使用可以有利地使得流体从储层进入井眼的流速增加，并因此而提高了石油日产量(BOPD)，这具有显著的经济和商业意义。[0013] 在一个实施方式中，处理制剂的使用能够仅减小作用在井眼泵上的扭矩。但是，在第二实施方式中，井眼环形部中的储层流体的头部高度可以被降低，因此由于该头部而产生的背压将被降低，从而储层能够生产更多的油。在第三实施方式中，井眼包括相关联的型砂控制障碍，处理制剂的使用可以使石油易于流过该障碍，降低背压并且储层因此可以生产更多的油。在第四实施方式中，该方法可用以增加非生产井或“干”井的生产率。[0014] 所述储层流体适当地包括流体碳氢化合物，例如石油如重油。该方法可以有利地用以增加前述的流体碳氢化合物的生产率。[0015] 在步骤(b)中，所述储层流体优选地首先接触所述井眼中的所述处理制剂。[0016] 在一个实施方式中，所述井眼可以具有0到60°范围内的最大偏差。最大偏差可以在0到30℃范围内。所述井眼能够大致垂直地延伸。在另一个实施方式中，本发明可用于增加来自水平井的储层流体的生产率，或增加来自具有偏离超过60°的偏差的井眼的井的储层流体的生产率。

[0017] 在接触所述储层流体之前，所述处理制剂适当地位于大地表层的上方，在大地中限定了所述井眼。该处理制剂能够包含在贮存器内。在步骤(b)中，所述处理制剂优选地从与井眼泵的入口部远离的第一位置，向由井眼泵的入口部限定的第二位置移动。当向所述第二位置移动时所述处理制剂设置为沿流体流动路径移动，该流体流动路径在井眼内延伸(优选地在井眼的环形部内延伸)。优选地，所述流体流动路径在井眼的第一区域和井眼的第二区域之间延伸，该第一区域邻近井眼的上端部，该第二区域适当地位于第一区域的下方，优选地在所述泵的入口部或邻近所述入口部。优选地，大致整个所述流体流动路径在井眼内延伸。所述流体流动路径可以延伸至少10m，优选地延伸至少30m。[0018] 优选地，在步骤(b)中，在处理流体上作用力以使得该处理流体在所述第一位置和所述第二位置之间移动。所述力能够，至少部分地，由泵装置来提供。优选地，大部分所述力由重力来提供。适当地，所述力的至少60％，优选地至少70％，更为优选地至少80％，特别地至少90％由重力来提供。在优选实施方式中，处理制剂被引入到所述井眼中，并允许在重力作用下下落，且由此朝向井眼泵移动。在这种情况下，适当地，没有使用泵装置以对井眼内的处理制剂的流动进行加速。[0019] 在第一优选实施方式中，在步骤(b)中，所述处理制剂可以初始地接触井眼的环形部内的储层流体。在初始接触之后，处理制剂可以被允许在重力作用下下落并向井眼泵的入口部移动。当环形部不包括封装部(或其它的障碍物时)，处理制剂可以引入到环形部的顶部处或被引入到接近环形部的顶部处。当环形部包括封装部(或其它的障碍物)时，处理制剂可以被引入在封装部之上使得其不会自由地(适当地在重力作用下)向井眼泵的入口部移动。关于此，管道可以被限定为穿过封装部(或其它的障碍物)，以允许处理制剂

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穿越该封装部。[0020] 优选地，处理制剂首先在井眼泵的入口部的高度上方的至少5m处的位置接触储层流体。如果井眼包括一个以上的泵，所指的泵适当地是指最下面的泵。[0021] 在第二个次优选的实施方式中，用于容纳处理制剂的管道可以延伸到邻近于泵的入口部的位置处，以用于将该制剂直接传输到围绕入口部的区域。管道可以在终端具有传输装置，该传输装置具有多个，优选地具有多种，用于将处理制剂的流束引导向围绕入口部的区域。

[0022] 所述处理制剂可以从输入位置被引入井眼，其中该输入位置位于假想的垂直线上，该垂直线水平地与井眼泵的入口部隔离开小于500m的距离，优选地小于50m，更为优选地小于10m。由此，在上述第一实施方式中，所述第一位置可以是处理制剂首先接触储层流体的位置(并且假想的垂直线可以垂直地从该位置向下延伸)。在第二实施方式中，所述第一位置可以由传输装置的出口部限定。[0023] 过滤装置，例如型砂控制障碍，可以在井眼泵的上游侧关联于井眼。该方法可以特别有利地施用于这样的设置，潜在地带来油井的BOPD的增加。[0024] 所述井眼泵可以是任何类型的井眼泵。优选地，所述井眼泵选择自螺杆泵(PCP)(也称为偏心螺杆泵)、摇臂泵(也称为有杆泵、杆式泵和吸入杆式泵)和离心泵，比如电动潜水泵(ESP)。

[0025] PCP是一种类型的泵，该类型的泵经由一系列小的离散的空腔传送流体，这些空腔穿过泵。且这些空腔载运流体。PCP包括螺旋型的金属转子，其在螺旋型的定子内离心地旋转。转子和定子上的螺旋型的确切的形状和节距、泵的每单位长度上的空腔数目、及转子和定子之间的间隙都进行优化以达到良好的状态和适当的泵的尺寸。[0026] 摇臂泵是简单的装置，包括柱塞和在往复运动的摇臂(抽油杆)端部上的一对阀，该摇臂在油井的生产管道中纵向运行。这样的装置由地表能量源驱动，通常由电机或汽油机或柴油机驱动。这转动一对曲轴，曲轴通过它们的运动将发动机的转动机制转换为摇臂的垂直往复运动。该结果是典型的点头运动。深孔柱塞和阀组件将往复运动转换为垂直的流体运动。基本上，在摇臂的向下冲程期间柱塞充满了流体，并且在摇臂的向上的冲程期间流体被传输到泵的前表面。

[0027] 该方法可以特别有利地用于前述的井眼泵，因为其可以增加泵的性能和/或效率，和/或可以减小泵的磨损和/或工作间隔。[0028] 在一些情况下，优选的泵可以是PCP泵或摇臂泵。但是，在一些情况下，本发明可以有利地适用于EPS被关联于井眼的情形。ESP通常相对较便宜，但通常不适用于传输重油。但是，本发明的使用可以使这样的泵能够应用，甚至将相对重的油传输到地表。[0029] 在步骤(a)中，该方法可以包括选择具有所述类型的井眼泵的井眼。[0030] 在步骤(a)中，该方法可以包括选择这样的井眼，该井眼在环形部中具有静水压头，该静水压头高于所述井眼泵的入口部的水位至少15m，优选地至少至少30m。该静水压头可以高于所述水位小于300m。[0031] 在步骤(a)中，该方法可以包括选择关联于储层的井眼，如果能够增加穿过井眼的流速，则该井眼能够生产出更多的油。该方法能够具有刺激储层的效果使得其生产出更多的油。

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在步骤(a)中，该方法可以包括选择具有井眼泵的井眼，所选择的井眼泵具有小

于60％的容积效率。[0033] 在步骤(a)中，该方法包括选择井眼，在所选择的井眼中，井眼流体中的油具有在储层温度下测量的2000cp到50000cp范围内的黏度，优选地在5000cp到50000cp范围内。[0034] 在该方法中，处理制剂可以以至少每分钟0.1升处理制剂的流速被引入井眼泵的上游侧的区域(例如，被引入井眼和/或其环形部中)。该流速可以是500升/分钟或更小。在优选的实施方式中，该流速可以为至少0.25升/分钟；适当地，为25升/分钟或更小。

[0035] 在该方法中，储层流体的体积与处理制剂的体积的比率可以在60∶40(储层流体∶制剂)到95∶5的范围内，优选地在70∶30(储层流体∶制剂)到85∶15的范围内。

[0036] 该方法的第一方面适当地包括步骤：操作井眼泵以将流体抽吸穿过井眼，适当地到达地表。

[0037] 优选地，在该方法中，流体碳氢化合物在接触所述处理制剂后的恢复率大于流体碳氢化合物在接触所述处理制剂之前的恢复率。[0038] 优选地，该方法包括使得或允许流体碳氢化合物与在井眼的地表处收集的流体的其它成分(例如，水)分离。

[0039] 所述处理制剂在25℃时适当地具有大约大于0.75cp的牛顿黏度，优选地大于0.9cp。所述处理制剂在所描述状态下优选地具有不大于10cp的黏度，优选地为5cp或更小，更优选地为2cp或更小。但是，在这里描述的第四方面的实施方式中，黏度可以更高。[0040] 所述处理制剂可以包括至少70wt％的水，优选地包括至少80wt％的水。水的量应该为99.9wt％或更少。

[0041] 所述处理制剂适当地包括至少0.1wt％的所述可选的交联的第一聚合物材料。所述制剂适当地包括小于5wt％的所述可选的交联的第一聚合物材料，优选地少于3wt％，更为优选地少于2wt％，特别地小于1wt％。

[0042] 所述处理制剂对于每重量份数(pbw，parts by weight)的所述可选的交联的聚合物材料可以包括至少30重量份数的水。[0043] 在优选的实施方式中，所述处理制剂包括：

[0044] 0.1wt％到3wt％(优选地为0.1wt％到0.5wt％)的所述可选的交联聚合物材料；[0045] 0wt％到20wt％的除所述可选的交联聚合物材料(例如，在海水中发现的盐)之外的溶解组分或分散组分；

[0046] 77wt％到99.9wt％的水。[0047] 在特别优选的实施方式中，所述处理制剂包括：[0048] 0.1wt％到0.5wt％的所述可选的交联聚合物材料；[0049] 0wt％到10wt％的所述溶解组分或分散组分；[0050] .5wt％到99.9wt％的水。

[0051] 用在处理制剂中的水可以从任何方便的来源获得。可以是适合饮用的水、地表水、海水、地下水、去离子生产水和来自任何前述水源的过滤水。[0052] 适当地，所述可选的交联第一聚合物材料构成所述处理制剂中至少90wt％的活性

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材料，优选地至少95wt％，更为优选地至少98wt％，特别地至少99wt％。在最为优选的实施方式中，优选的大体上所述处理流剂中仅有的活性材料是所述可选的交联第一聚合物材料。

[0053] 所述可选的交联第一聚合物材料在25℃时优选地可溶于水。优选地，所述处理制剂包括所述可选的交联第一聚合物材料的溶液。

[00] 所述第一聚合物材料的聚合物主链优选地包括碳原子。所述碳原子优选是-CH2-基团的一部分。优选地，所述聚合物主链的重复单元包括碳碳键，优选地包括C-C单键。优选地，所述第一除材料包括重复的单元，该重复单元包括-CH2-基团。优选地，所述聚合物主链不包括任何-O-基团，例如，在亚烃基聚合物如聚乙二醇中发现的-C-O-基团。所述聚合物主链优选地不是由芳香基团如苯基基团形成的，比如在聚醚砜中发现的苯基基团。所述聚合物主链优选地不包括任何的-S-基团。所述聚合物主链优选地不包括任何氮原子。所述聚合物链优选地主要由碳原子构成，优选地采用C-C单键的形式构成。[0055] 所述-O-基团优选地直接与聚合物主链结合。

[0056] 所述可选的交联第一聚合物材料优选地平均包括悬挂在聚合物主链下的至少10个-O-基团，更为优选地包括50个-O-基团。所述-O-基团优选地是所述第一聚合物材料的重复单元的一部分。

[0057] [0058]

优选地，所述-O-基团直接键连接到所述第一聚合物材料的聚合物主链中的碳原

子上，适当地使得所述第一聚合物材料包括如下分子式部分(优选为重复单元的一部分)：

这里G1和G2是聚合物主链的其他部分，并且G3是悬挂在聚合物主链下的另一个基团。优选地，G3表示氢原子。优选地，所述第一聚合物材料包括如下部分：

[0059] [0060]

所述部分III优选地是重复单元的一部分。所述部分III可以是共聚物的一部分，该共聚物包括重复的单元，该重复单元包括不同于部分III的类型的基团。适当地，至少60％摩尔，优选地至少80％摩尔，更为优选地至少90％摩尔的所述第一聚合物材料包括重复的单元，该重复单元包括(优选地由部分III构成)部分III。优选地，所述第一聚合物材料主要地由重复单元构成，该重复单元包括(优选地由部分III构成)部分III。

[0061]

适当地，60％摩尔，优选地80％摩尔，更为优选地90％摩尔，特别地基本上全部的所述第一聚合物材料由乙烯基部分构成。

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优选地，连接到悬挂在所述第一聚合物材料(优选地在部分II和部分III中)的

聚合物主链下的-O-基团中的氧原子的自由键，键连接到基团R10(使得从所述第一聚合物材料的聚合物主链垂下基团的具有-O-R10的分子式)。优选地，基团R10包括少于10个的碳原子，更为优选地少于5个，特别地少于3个或更少。优选地，仅包括从碳原子、氢原子和氧原子中选择的原子。R10优选地选择自氢原子和烷基羰基基团，尤其选择自甲基羰基基团。

优选地，所述聚合物材料AA中的基团-O-R10是羟基基团或乙酸基基团。[00] 所述第一聚合物材料可以包括多个、优选地多种，功能基团(整合有所述-O-基团)，该功能基团适当地选择自羟基基团或乙酸基基团。所述聚合物材料优选地包括至少一些功能团，这些功能基团中R10表示羟基基团。适当地，至少30％、优选地至少50％、特别地至少80％的基团R10是羟基基团。所述第一聚合物材料优选地包括从所述聚合物主链垂下的多种羟基基团；并且也包括从聚合物主链垂下的多种乙酸基团。

[0065] 所述第一聚合物材料中的乙酸基团的数目与羟基基团的数目的比率适当地在0到3的范围内，优选地在0.1到2的范围内，并且更为优选地在0.1到1的范围内。[0066] 优选地，大体上与悬挂在所述第一聚合物材料中的聚合物主链下的-O-基团中的氧原子结合的每个自由键，除包含在可选的交联第一聚合物材料中的任何自由键之外，均为-O-R10分子式的形式，其中每个基团-OR10选择自羟基和乙酸基。[0067] 优选地，所述第一聚合物材料包括乙烯醇部分，特别地包括沿聚合物材料的链重复的乙烯醇部分。所述第一聚合物材料优选地包括乙酸乙烯酯部分，特别地包括沿聚合物材料的链重复的乙酸乙烯酯部分。

[0068] 聚乙烯醇通常由聚乙酸乙烯酯的水解制成。所述第一聚合物材料可以包括0-100％的水解聚乙酸乙烯酯，适当地为5％到95％，优选地为60％到95％，更为优选地70％到95％，特别地为80％到90％.

[0069] 所述第一聚合物材料可以具有至少为10000的平均分子量(Mn)，优选地至少为50000，特别地至少为75000。平均分子量(Mn)可以小于500000，优选地小于400000。所述第一聚合物材料优选地为聚乙烯聚合物。所述第一聚合物材料可以是共聚物。[0070] 所述第一聚合物材料优选地是聚乙烯醇聚合物或共聚物。[0071] 优选地，所述第一聚合物材料包括至少一个乙烯醇/乙酸乙烯酯共聚物，该乙烯醇/乙酸乙烯酯共聚物可以包括大于5％的，适当地大于30％的，优选地大于65％的，更为优选地大于80％的乙烯醇部分。

所述第一聚合物材料可以是随机的或嵌段共聚物。

[0073] 优选地，所述第一聚合物材料不是交联的。[0074] 然而，当所述第一聚合物材料是交联的时，该第一聚合物材料可以包括通过所述第一聚合物材料和第二材料反应形成的聚合物材料，该第二材料包括功能团，该功能团能够在存在所述第一聚合物材料时反应，以交联所述第一聚合物材料并形成第三聚合物材料。

[0075] 优选地，从所述第一聚合物材料和第二材料形成所述第三聚合物材料涉及缩合反应。优选地，形成所述第三聚合物材料涉及酸性催化反应。[0076] 优选地，所述第一聚合物材料和第二材料包括功能团，设置该功能团用以反应例如经历缩合反应，由此形成所述第三聚合物材料。优选地，所述第一聚合物材料和第二材料

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包括功能团，设置该功能团用以反应如经历酸性催化反应，由此形成所述第三聚合物材料。[0077] 所述第二材料可以是乙醛、羧酸、尿素、丙烯醛、异氰酸酯、乙烯基硫酸盐或二价酸的氯乙烯，或包括任何能够与所述第一聚合物材料上的一个或多个基团缩合的功能团。前述的实例包括：甲醛、乙醛、乙二醛和戊二醛、以及顺丁烯二酸、草酸、二甲基脲(dimethylurea)、聚丙烯醛、二异氰酸盐、二乙烯基硫酸盐、及二价酸的氯化物。[0078] 所述第二材料优选的是包括或产生化合物的乙醛。优选地，所述第二材料是包括化合物的乙醛，并且更为优选地第二材料包括多个乙醛部分。所述包括化合物的乙醛可以具有WO98/12239中所述的分子式IV，这里并入其内容用于WO2006/106300。[0079] 本发明的第二方面，提供了关联于井眼的系统，该系统包括：[0080] 贮存器，用于容纳处理制剂；[0081] 管道装置，从所述贮存器延伸出来，并设置为用于将处理制剂从所述贮存器运输到该处理制剂接触储层流体的位置。[0082] 井眼适当地包括井眼泵。[0083] 优选地，管道装置布置为将处理制剂从输入位置引入井眼，其中该输入位置位于假想的垂直线上，该垂直线水平地与井眼泵的入口部隔离开一定距离，该一定距离小于500m，优选地小于25m，更为优选地小于10m。优选地，所述贮存器容纳的处理制剂包括第一聚合物材料，其可选地是交联的，如第一方面所述。

[0085] 该系统可以包括用于收集由井眼泵从井眼抽取的流体、并使流体碳氢化合物从所述处理制剂中分离的装置。

[0086] 该系统的第二方面可以具有参考第一方面的方法描述的任何特性。该系统可以用于执行第一方面的方法。[0087] 在第三方面中，提供了可选的交联第一聚合物材料的使用，如依据第一方面所述，用于处理井眼泵，用以改进井眼泵的性能或效率和/或用于提高从与井眼连通的储层生产储层流体的生产率。

[0088] 这里描述的任何发明和实施方式的任何方面的任何特性，都可以与已在这里作出必要修正的任何其它发明或实施方式的任何方面的任何特性相结合。

[0084]

附图说明

[00] [0090] [0091] [0092] [0093] [0094]

现在将通过实例结合下面的附图描述本发明的具体实施方式，在附图中：图1是油井的示意图；

图2是类似于图1中的图示的视图，除了油井包括砂袋；图3是说明实例3的结果的曲线图；及

图4是包括将水性制剂传输到其中的可选装置的油井的示意图。在附图中，相同或类似的部件标注为相同的标记。

具体实施方式

参考图1，油井包括：在地平线4下延伸到石油储层6的井眼2。井眼包括壳体部

8，在壳体部8中布置了螺杆泵(PCP)10，该螺杆泵包括位于其下端部的入口部12，并且其上

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端部连接到生产管道14。环形部16限定在泵10/管道14和壳体部8之间。该环形部连通于储层并包括储层流体的头部20。如下文中将要描述的水基制剂能够沿环形部16灌入，并在重力作用下传输到正好在入口部的上游侧的储层6。该制剂由于能够增强正好在泵10的上游侧的储层中的石油的移动性、和/或增强石油沿入口部进入泵的能力，而可以改进泵10的性能和效率。此外，通过改进可移动性和/或降低石油进入泵入口部(或任何其它的收缩部)时背压水平，油从储层进入井眼的流速可以增加，从而增加了油的生产率。[0096] 水基制剂包括0.5wt％的水性溶液，该水性溶液由具有88％的分子量为180000的水解聚乙烯醇形成。这可以在商业上购买到或可以通过已知的方法制成，已知的方法可以包括稀释更为浓缩的聚乙烯醇溶液。[0097] 在图1的实施方式的变型中，井眼可以包括如图2中所示的关联的砂袋40。砂袋在油从储层进入井眼时有效地过滤砂粒，以防止这样的砂粒进入泵10并传输到地表。但是，砂袋用作对于油进入井眼的通道的收缩部，这是因为油必须穿过砂袋的开口以进入井眼。[0098] 图2的布置可以用实例1中描述的水基制剂处理。在该情况中，发现可以改进泵10的性能和/或效率，并且能够提高油的生产率。[0099] 可以相信，通过降低油的表面张力和/或油与限定了收缩部的壁之间的分界面张力，处理制剂的使用使得包括石油的储层流体通过孔口(或其它收缩部)如泵的入口部或砂袋的通道变得容易。通过减小油和限定了收缩部的壁之间的有效摩擦，油可以更易于穿过该收缩部而进入井眼和/或泵内。结果是，可以提高油从储层进入井眼的流速和/或改进井眼泵的效率，也许还可以使泵的速度增加。然而，本申请人并不希望受任意理论的限定，可以相信水性制剂改进了油相对于固态物体(比如限定了收缩部的壁)的“滑动”效果，可以通过实例1中描述的简单的实验得以说明。[0101] 实例1[0102] 选择500ml的带塞罐，该带塞罐容纳有125ml的水性制剂，该水性制剂包括0.5wt％的如上所述的聚乙烯醇，并且手动搅动该制剂以使得其使罐的壁湿润。然后将250ml的原油以最小的搅动灌注到水性制剂的上部。然后，该罐被手工提升起来，并从一侧到另一侧地摇动该罐，以使其中的流体绕罐体轻微晃动。观察到油非常易于移动且不会粘附到罐壁。

[0103] 除仅使用自来水代替包含聚乙烯醇的水性制剂外，重复所述的过程。在该情况下，观察到油的移动性大大减弱，并且有油珠和/或小片的油粘附到罐壁。因此明显地，使用水性制剂显著地改进了油的可移动性。

[0104] 并不是全部的井都能够进行前述处理以改进泵的性能和效率，因此，需要选择合适的井用于处理。可以影响到油井是否能够使用所述的方法有利地处理的因素在下面讨论。

[0105] (a)环形部中的非常高的头部20可能表明泵10的工作状态不够优化。[0106] (b)在没有采取步骤来刺激储层时，为成功地应用本方法，如果泵能够以更高的效率和/或更高的泵速工作，储层应该优选地能够生产出更多的油。情况并非总是如此。一些泵与储层匹配良好，可以其最高速率进行传送。在这些情况下，不需要改进泵的性能就会生产出更多的油。确实，增加泵的速率/性能能够导致优选地从储层汲取出水而不是油。但

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是，在一些情况下，储层本身能够由所述的处理刺激以生产出更多的油。例如，当井眼包括关联的砂袋(或油另外被进入泵的入口部)时，使用水性制剂能够减小由砂袋(或其它的收缩部)的存在而作用在储层上的背压，结果是，使用水性制剂能够刺激储层生产出更多的油。

[0107] (C)假设通过提高泵的效率和/或泵的每分钟的转速/冲程(rpm)，和/或经由刺激，储层能够生产更多的油，则总产量的最大增加由下式给出：[0108] 最大增加＝IP×泵入口压[0109] 这里IP指生产指数，定义为

[0110]

[0111] 其中Q指从储层生产流体的生产速率(桶/天)，全部压力指的是磅/平方英寸

(psi)。

泵入口压能够从下式计算出：[0113] 泵入口压＝rho×g×h，

[0114] 这里h是流体在泵入口上方的静压水头(图1)的高度，g是由于重力产生的加速度，rho是泵上方的流体的密度。选择rho、g和h的单位以生成以psi为单位的泵入口压。[0115] 上面的方程适用于泵入口压高于起泡点的流体。如果泵入口压低于起泡点，则气体能够从油中释放出，这可能有损于泵的性能或者至多使方程所定义的IP无效。[0116] (d)泵可以在吸入点处具有与油的低移动性相关的瓶颈，即，该低的移动性阻止泵以较高的效率和以较高的转速工作。如果是由于泵的磨损，或油的移动性并未形成该，则使用所述方法不能有所帮助。

[0117] (e)能够从冰冷的储层中的高黏度的油中看到油的移动性的最大增加。

[0118] (f)希望的是具有低的BS&W(基本沉淀物和水)以使油中富含产生的额外流体，并且因此更有价值。

[0119] (g)水基制剂适当地能够增加油在进入泵和/或其它收缩部的入口处时的移动性。

[0120] (h)水基制剂可以增加泵上方的移动性以最小化作用在泵上的背压。

[0121] (i)泵优选地处于由测压试验确定的良好状态。磨损的泵可能在水基制剂下糟糕的滑动，并且传送的油比所预期的少。

[0122] (j)安装的泵适当地以较低的容积效率工作，并且具有提高效率的潜能。优选地以已知的泵速从现场生产率计算出的容积效率(在应用本方法前)应低于60％。该参数不是真正的能量效率，而是标识了水基制剂增加储层和泵机组的性能的能力。其应该结合泵入口压(点(c))进行解释。

[0123] (k)当受到泵产生的增强的抽吸时，生产区域必须不能产生大量额外的水。[0124] 应注意到应用所述方法的目标并不仅是尽可能地降低头部20的高度，因为确实需要一定的头部来防止空气或气体进入泵的入口，空气或气体进入可能会损坏泵。另外，对一些泵，传输水基制剂至环形部将导致在泵上方的流体水平的增加，该流体液力接触于储层。在泵上方的流体具有在碳氢化合物生产的点处将流体静压施加在储层上的效果，该效

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果抑制储层生产流体的趋势，即，了油的生产率。这意味着水基制剂的传送速率应被优化，以使阻碍油的产量增加的因素最小化。[0125] 此外，应用所述方法的目标并不仅在于最大可能地增加油的移动性。这是因为对于一些泵(例如PCP泵)，如果在进入泵的流体和泵本身之间的摩擦力过低，流体随转子转动而在泵内滑动，这导致了泵效率的降低。该效应能够组合于为适应与油的生产相伴随砂的产生而设计的泵(如在CHOPS中)。在这样的情况下，转子和定子之间的间隙有必要较大，使得低摩擦流体的滑动增加。因此仔细地控制流体混合和传送速率是重要的。[0126] 在所述方法的应用中，水基制剂将被传送到泵的入口部，并且泵有必要将该被添加的流体运送到地表。泵性能的最终改进必须能够使泵速按照如下比例增加，即该比例足以容纳所传送的额外流体和仍能传输所产生出的油。[0127] 制剂对油的比率将必须基于各个井进行优化，以实现最大的油产量。适当地，制剂将以60∶40的油∶制剂比率、到95∶5的油∶制剂比率进行传递，优选地在70∶30到85∶1 5的范围内。

[0128] 在下面的实例2和实例3中描述了本方法使用的现场测验的细节。[0129] 实例2[0130] 基于对上面(a)到(k)中所述因素的评估选择候选井，其具有通过使用所述的水基制剂进行处理而增加油的生产率的高潜能。该井具有型砂控制障碍。井的最初的油生产率近似为48桶/天(BPD)。

[0131] 0.5wt％聚乙烯醇水性溶液通过简单地将其沿环形部灌下而被引入环形部。通过测试和误差以四天为一周期来优化传递速率。下面的表格示出了用于两种情形的数据。一种是未引入水性溶液的情形(即，基线)。第二种情况是用于当以优化的速率23BPD引入水性溶液时的情形。

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总的来讲，发现以优化的速率进行传送带来了如下效果：

[0134] i.将泵速从206RPM到275RPM提高了34％的能力。[0135] ii.从48BPD到76BPD，油的产量的提高超过55％。提高的28BPD大于通过使用前述方程(最大增加＝IP×泵入口压)所预想到的提高量。这意味着由该处理已经提高了IP，其标示了附近的井眼储层的产量已经被提高。

[0136] iii.泵的容积效率从43％提高到几乎60％。[0137] iv.泵的扭矩从248lb.ft减小到211lb.ft，减小了15％。[0138] v.井头压力(WHP)从75psi减小到16psi，减小了68％。[0139] 完成测试后，泵的速率恢复到低速(206RPM)，观察到碳氢化合物的生产率恢复到其开始时的低值，近似为50BPD。

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实例3[0141] 基于对上面(a)到(k)中所述因素的评估选择候选井，其具有通过使用所述的水基制剂进行处理而减小井下泵扭矩和井眼压力的潜能。在该情况下，井不具有砂袋。井的最初的油生产率近似为109BPD。

[0142] 0.7wt％聚乙烯醇水性溶液以26BPD的传送速率被引入环形部。在8小时的一个周期后，以26BPD传送该制剂，井下泵速设置为90RPM，测试持续时间内的井下泵速提高到110RPM。

[0143] 图3示出了随着制剂的传送，泵扭矩(Lb.ft)和井头压力(psi)作为时间的函数的变化。所测量的泵扭矩的值除以2以缩小数据，从而能够在一个附图中示出扭矩和井头压力。零时刻是这样的时刻，即在该时间时开始传送制剂。[0144] 图3示出了多达15小时的开始时间，在该开始时间内泵扭矩和井头压力不规律地变化，最后稳定在比其起始值小25％和70％的水平上。但是，在测试期间，在大约20小时后，将泵送水性制剂关闭3个小时。结果，在大约30小时时泵扭矩和井头压力升高，但随后恢复到较低的水平。这清楚地表明在没有使用水基制剂时泵扭矩较高。[0145] 水基制剂能够有利地使用于上述的PCP。另外注意到，与能够粘附到定子的有机溶剂相比，这样的水基制剂通常不粘附包覆有橡胶或弹性体的PCP定子。因此，可以相信水基制剂将不会造成定子或制成定子的材料的磨损或劣化。

[0146] 水基制剂另外能够用以改进摇臂泵的性能和效率。影响性能/效率的因素和水基制剂的应用通常与上述用于PCP时相同。[0147] 如上所述，水基制剂能够被简单地沿环形部灌下，是因为该制剂具有的密度通常大于环形部中的油的密度，该制剂将在重力作用下下落并且进入到环形部的底部，直至进入到邻近泵的入口部的位置处。制剂出现在该区域增强了油进入泵的入口部的能力。能够意识到，油和制剂的充分混合不会在邻近于入口部的区域发生，因为在所述实施方式中未提供用于促进混合的装置。[0148] 在一些井中，环形部可能会由引入用以隔离井的地理区域和/或稳定井的区域的封装部或其它装置截断，因此不可能简单地沿环形部灌入制剂。在这样的情况下，管道可以沿环形部插入并穿过任何封装部或其它装置，不然该封装部或其它装置会阻隔环形部，管道布置为将制剂传送到邻近于泵的入口部的位置处的储层。[0149] 在另一个实施方式中，可以设置更为复杂的流体传送设备用于传送制剂至储层。参考图4，传送设备50显示为沿环形部16从上述地水准平面4延伸到泵10的入口部12。设备50包括拉长的管道52，该管道从上述地水准平面延伸穿过任何封装部或其它障碍物(未示出)，而到达围绕泵的入口部12的环形管。环形管包括开口阵列(未示出)，流体经由该开口阵列流出设备。开口布置为使得流出管道的流体能够相对均匀地绕入口部传送。

该设备可以布置为提供额外的力以有效地从储层抽吸碳氢化合物。这可以通

过使制剂流过连接到环形管道的喷嘴或喷射口而实现，这能够经由文丘里效应(venturi effect)而加速碳氢化合物的流动速率。[0151] 此外，制剂可以适当地以高于在泵入口部处经历的碳氢化合物压力来传送，该压力优选地高于油的起泡点。

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在各个上述的实施方式中，制剂穿过设备的传送速率可以依据油的生产率和油与

制剂的比率来控制。对于生产率在10BPD和500BPD之间油井，所希望的制剂的传送速率将是0.25升/分钟到10升/分钟。传送管道的内径将在0.1英寸到0.8英寸的范围内，优选地在0.2英寸到0.5英寸的范围内。

[0153] 本发明并不局限于前述实施方式的细节。本发明延伸至本说明书(包括任何权利要求、摘要和附图)公开的特性的任何的更新实例或任何的新的组合，或延伸至这里所公开的任何方法或过程的步骤的更新实例或任何更新的组合。

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图3

图4

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