用于沖擊壓力生成的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】介紹了一種用于從儲層中采收烴類的方法。所述方法包括設(shè)置通過至少一條管路與所述儲層流體連通的腔室，并且使所述腔室包括可以彼此相對運(yùn)動的第一壁部和第二壁部。通過所述管路在所述流體中提供向所述儲層傳播的沖擊壓力，其中所述沖擊壓力通過設(shè)置在所述流體的外側(cè)的物體和所述第一壁部之間的碰撞過程來生成，以用于使所述第一壁部沖擊所述腔室中的流體。此外，所述腔室設(shè)置用于避免氣體夾雜物在所述第一壁部沖擊所述流體的地方積聚。這可以通過將所述管路設(shè)置在通過重力的影響自然地聚集氣體夾雜物的區(qū)域中或該區(qū)域附近，或者通過將沖擊流體的所述第一壁部布置成遠(yuǎn)離該區(qū)域來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于如上所述生成沖擊壓力的系統(tǒng)。
【專利說明】用于沖擊壓力生成的方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于烴類采收作業(yè)的方法和系統(tǒng)，所述烴類采收作業(yè)包括沖擊壓力的 生成。本發(fā)明進(jìn)一步涉及使用所述方法或系統(tǒng)以用于從地下儲層內(nèi)的多孔介質(zhì)中采收烴類 流體。

【背景技術(shù)】
[0002] 烴類采收作業(yè)通常會涉及范圍廣泛的工藝，涉及用于從地層中采收烴類的流體流 動作業(yè)的使用和控制，包括例如向地層中引入或注入流體譬如處理液、固結(jié)液或水力壓裂 液，注水作業(yè)，鉆井作業(yè)，出油管和井眼的清洗作業(yè)，以及在井眼中的注水泥（cementing) 作業(yè)。
[0003] 地下儲層是多孔介質(zhì)，包括與不同直徑和長度的孔喉有關(guān)的孔隙容積網(wǎng)絡(luò)。為了 獲得改進(jìn)的烴類采收，已經(jīng)對將流體注入儲層以置換儲層內(nèi)的多孔地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的流體的流 體動力學(xué)進(jìn)行了廣泛研究。
[0004] 多孔地質(zhì)結(jié)構(gòu)是多孔介質(zhì)的固體骨架。彈性波能夠在固體骨架中傳播，但是不能 在流體中傳播，原因在于彈性是固體而非液體的性質(zhì)。固體的彈性和流體的粘性是限定固 體和液體之間的區(qū)別的性質(zhì)。彈性固體中的應(yīng)力與形變成正比，而粘性流體中的應(yīng)力與形 變的變化率成正比。
[0005] 儲層中的流體（在注水期間）將在流過孔喉時由于流體和孔喉的潤濕狀態(tài)的壁面 之間的表面張力而承受毛細(xì)管阻力或推送力。毛細(xì)管阻力促使在多孔介質(zhì)中建立起優(yōu)選的 流體路徑（貫通），這就明顯地限制了烴類采收。因此，毛細(xì)管阻力限制了流體在儲層中的 活動性。
[0006] 人們認(rèn)為烴類采收將在地震類事件例如地震之后有所增加。因此，人們相信對地 層造成的顯著的動態(tài)激勵將增加流體相在多孔介質(zhì)中的活動性。已經(jīng)有人聲稱在地震期間 通過（在固體骨架中）跨越儲層傳播的彈性波造成了活動性的改善。基于通過應(yīng)用人工震 源而在儲層中引發(fā)彈性波的地震激發(fā)方法已經(jīng)在進(jìn)行深入研究。一般而言，人工震源需要 布置成盡可能地靠近有效儲層，并且因此通常布置在井眼的底部或井眼的底部附近。例如 在RU2171345、SU1710709或W02008/054256中已經(jīng)介紹了這樣的井下地震激發(fā)工具，其中 公開了通過負(fù)載下落到固定至井底的砧臺上并由此下落到儲層上的碰撞而在固體中產(chǎn)生 彈性波的不同的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于地質(zhì)結(jié)構(gòu)破碎的風(fēng)險(xiǎn)以及控制沖擊的難度和方 法的有限效果。
[0007] 涉及例如通過在地下利用爆炸和含能材料的規(guī)則爆破來模仿地震事件的動態(tài)激 勵的、用于烴類采收的方法也一直在進(jìn)行開發(fā)并且已經(jīng)廣泛使用。但是，這些通過爆炸、地 震等手段實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)烈激勵也經(jīng)常被認(rèn)為會造成地質(zhì)結(jié)構(gòu)的惡化，這可能會減少長時間內(nèi)的 烴類采收。
[0008] 用于烴類采收的其他方法涉及通過交替時段的強(qiáng)行從地層抽出流體和/或強(qiáng) 行向地層中注入流體實(shí)現(xiàn)的壓力脈沖。已經(jīng)有人報(bào)告壓力脈沖的應(yīng)用提高了流過多孔 介質(zhì)的流速，但是也仍然有報(bào)告說增加了流體注入作業(yè)中的水突進(jìn)和粘性指進(jìn)（viscous fingering)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0009] 依賴于時間的壓力現(xiàn)象例如壓力沖擊波或液壓沖擊主要是在其例如在管道系統(tǒng) 中意外發(fā)生時的潛在破壞或者甚至是災(zāi)難性效果的相關(guān)方面、或者是在由于對平臺的海水 沖擊或波浪破壞而對水壩或離岸建筑物造成的潛在破壞或者甚至是災(zāi)難性效果的相關(guān)方 面進(jìn)行報(bào)告和分析。水擊作用（Water Ha_ering)在例如通過管道系統(tǒng)中的閥突然關(guān)閉造 成運(yùn)動中的流體強(qiáng)行停止或突然改變方向時可能會經(jīng)常出現(xiàn)。在管道系統(tǒng)中，水擊作用會 導(dǎo)致從噪聲和振動到破損和管塌陷等各種問題。管道系統(tǒng)經(jīng)常裝有蓄集器、旁通管和減震 器等，目的是避免水擊作用。
[0010] 另一種壓力現(xiàn)象（在本文中稱作沖擊壓力）通過利用了沖擊動力學(xué)的碰撞過程來 生成，這就使得可以產(chǎn)生依賴于時間的沖擊壓力，該沖擊壓力具有大幅值以及可與碰撞接 觸時間相比較的非常短的時間寬度（時長）。
[0011] 與壓力波相比，壓力脈沖能夠被視為在流體中相對陡鋒式地傳播。在比較沖擊壓 力與壓力脈沖時，有人注意到?jīng)_擊壓力具有更尖一些的陡鋒并且像沖擊波鋒一樣地傳輸。 沖擊壓力因此表現(xiàn)出一些與壓力脈沖相同的重要特性，但是這些重要特性由于沖擊壓力的 產(chǎn)生方式而具備明顯更強(qiáng)的、具有高壓力幅值的陡鋒和短上升時間的這種關(guān)鍵效果。此外， 本文中介紹的壓力脈沖和沖擊壓力應(yīng)與彈性波區(qū)分開，原因在于這些首次提及的壓力現(xiàn)象 是在流體中傳播，相比之下，彈性波是在固體材料中傳播。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此，本發(fā)明的實(shí)施例的一個目標(biāo)是通過提供提高烴類采收率的規(guī)程來克服或者 至少是減少用于烴類采收作業(yè)的已知方法中的一部分或全部的上述缺點(diǎn)。
[0013] 本發(fā)明的實(shí)施例的另一個目標(biāo)是提供一種用于烴類采收作業(yè)的方法，所述方法可 以在多孔介質(zhì)中得到增加的流體活動性。
[0014] 本發(fā)明的實(shí)施例的另一個目標(biāo)是提供用于產(chǎn)生沖擊壓力的可選方法和系統(tǒng)，所述 沖擊壓力例如可以在烴類采收作業(yè)的領(lǐng)域中應(yīng)用并且可應(yīng)用于地下儲層或井眼中的流體。
[0015] 本發(fā)明的實(shí)施例的又一個目標(biāo)是提供一種可以相對簡單和廉價地在現(xiàn)有的烴類 采收場所實(shí)施而又有效的方法。
[0016] 本發(fā)明的實(shí)施例的一個目標(biāo)是提供用于以更高的效率在流體中產(chǎn)生沖擊壓力、并 且降低了系統(tǒng)中的氣蝕風(fēng)險(xiǎn)的主流系統(tǒng)。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明獲得了一種用于從儲層中采收烴類的方法，所述方法包括設(shè)置通過至 少一條管路與所述儲層流體連通的、至少一個部分充注流體的腔室的步驟，其中所述腔室 包括可以彼此相對運(yùn)動的第一壁部和第二壁部。通過所述管路在所述流體中提供向所述儲 層傳播的沖擊壓力，其中所述沖擊壓力通過碰撞過程來生成，所述碰撞過程包括設(shè)置在所 述流體的外側(cè)的物體和所述第一壁部之間的碰撞，所述第一壁部由此沖擊所述腔室中的流 體。所述方法進(jìn)一步包括將所述腔室設(shè)置成避免氣體夾雜物在所述第一壁部沖擊所述流體 的地方積聚，通過將所述管路設(shè)置在腔室的某一區(qū)域中或所述區(qū)域附近，和/或通過將所 述腔室設(shè)置為使得沖擊流體的所述第一壁部布置成遠(yuǎn)離所述區(qū)域，所述氣體夾雜物通過重 力的影響而自然地聚集在所述區(qū)域中。
[0018] 通過將所述管路布置成靠近氣體夾雜物的區(qū)域，即可通過相對于碰撞過程連續(xù)或 有間隔的流體高效且快速地從腔室中完全或部分地移除氣體夾雜物。任何氣體夾雜物都可 能在所述區(qū)域中繼續(xù)聚集，但是通過如上所述的以簡單而又有效的方式設(shè)置管路而避免了 積聚。通過將所述腔室設(shè)置為使得沖擊在流體上的第一壁部布置成遠(yuǎn)離所述區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了 主要對流體執(zhí)行沖擊而不對存在于腔室中的任何氣體夾雜物執(zhí)行沖擊或者僅對存在于腔 室中的任何氣體夾雜物執(zhí)行不明顯的沖擊。用這種方式獲得對于流體中存在的氣體夾雜物 或形成的氣體夾雜物不敏感的方法，并且流體系統(tǒng)不需要在啟動任何沖擊壓力過程之前或 者在任何沖擊壓力過程期間進(jìn)行仔細(xì)地排空。
[0019] 通過碰撞過程，來自物體的能量以及動量被轉(zhuǎn)化為流體中的沖擊壓力。沖擊壓力 在流體中以聲速傳輸和傳播。
[0020] 通過碰撞過程引發(fā)的沖擊壓力的產(chǎn)生可以是有利的，原因在于由此可以獲得非常 尖銳或陡峭的壓力鋒，與可以通過常規(guī)的壓力脈沖技術(shù)獲得的壓力脈沖相比，所述壓力鋒 具有高幅值和非常短的上升時間。此外，例如與單一頻率或單一正弦的壓力波相比，通過碰 撞過程引發(fā)的沖擊壓力可以被視為包括更多的高頻成分。
[0021] 這在不同的烴類采收作業(yè)中例如在注水、引入處理液中或者在固結(jié)處理中可以是 有利的，原因在于高頻成分可以被視為增加了流體在多孔介質(zhì)中的活動性，在多孔介質(zhì)中 不同材料性質(zhì)的材料和不同尺寸的液滴可以用其他方式限制或降低流體的活動性。這在避 免或降低對于任何堵塞趨勢的風(fēng)險(xiǎn)以及保持儲層處于良好流動狀態(tài)方面也可以是有利的。 增加活動性可以類似地在注入固結(jié)液的作業(yè)和固結(jié)作業(yè)中的后沖洗的相關(guān)方面都是有利 的。
[0022] 此外，由提出的碰撞過程引發(fā)的沖擊壓力可以有利地應(yīng)用于清洗流體的流動通道 或井眼，得到改善的且更加有效的表面清洗。提出的方法例如可以應(yīng)用于清洗流體，此時用 于建立沖擊壓力的系統(tǒng)可以被插入出油管或井眼中。
[0023] 此外，由提出的碰撞過程引發(fā)的沖擊壓力可以有利地應(yīng)用于井眼中的注水泥作 業(yè)。在此，向未固化的水泥中引入沖擊壓力可以實(shí)現(xiàn)減少向水泥中轉(zhuǎn)移和注入流體或氣體。
[0024] 根據(jù)上述內(nèi)容的沖擊壓力的應(yīng)用可以進(jìn)一步在向地下儲層中注入壓裂液的作業(yè) 方面是有利的，其中沖擊壓力可以用于提高在地下儲層中造成斷裂以允許烴類逸出和流出 的效率。
[0025] 根據(jù)上述內(nèi)容提出的方法可以進(jìn)一步在鉆井作業(yè)中是有利的，其中由碰撞過程引 發(fā)的沖擊壓力可以提高鉆探效率并用于幫助推送鉆頭穿透地層。
[0026] 與其他常規(guī)的壓力脈沖方法相比，根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于沖擊壓力在此可 以用連續(xù)的流體流動產(chǎn)生而無需顯著地影響流速。此外，沖擊壓力可以通過非常簡單而又 有效的裝置引發(fā)且無需像現(xiàn)有技術(shù)中那樣為了這樣做而關(guān)閉和打開任何的閥和控制設(shè)備。
[0027] 通過提出的方法可以進(jìn)一步獲得可引發(fā)用于流體的沖擊壓力且流速沒有增加或 只有很少的增加，原因是第一壁部不運(yùn)動且不像在常規(guī)的壓力脈沖中那樣通過流體加壓。 相反，在碰撞期間從運(yùn)動的物體對第一壁部的沖擊可以被視為僅促成壁部最小或不明顯地 移動，該移動主要對應(yīng)于流體在沖擊區(qū)域中的壓縮。例如在烴類采收作業(yè)中的期望流體流 速因此可以通過例如在作業(yè)中使用的泵送設(shè)備來更加精確地控制，并且作為示例可以與沖 擊壓力的引發(fā)無關(guān)地在期望的流動下被保持一致或接近一致。根據(jù)上述內(nèi)容的方法因此可 以例如在流體噴入和注入作業(yè)中是有利的，其中在所述流速方面波動最小的適度的流體流 速可以是期望的，目的是降低地層中流體早突進(jìn)和粘性指進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)于注水作業(yè)，已經(jīng)完 成的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的實(shí)驗(yàn)表明：與恒定靜壓驅(qū)動的流動相比，通過由碰撞過程引發(fā)的沖擊壓 力的應(yīng)用，將烴類采收率提高了 5-15%。提高的采收率通過未改變的流速獲得。
[0028] 所述流體可以進(jìn)一步包括以下分組中的一種或多種：主要是水、固結(jié)液、處理液、 清洗液、鉆井液、壓裂液或水泥。所述流體可以包括一種或多種溶劑、顆粒物和/或氣體夾 雜物。
[0029] 在涉及流體傳輸?shù)牧黧w系統(tǒng)中，流體在一些時候幾乎不可避免地包括氣體夾雜 物，例如形式為來自起點(diǎn)的、系統(tǒng)中截留的空氣。而且，流體中可以由于湍流或者由于第一 壁部沖擊在流體上的碰撞過程而形成氣泡。任何這樣的氣體夾雜物由于重力而自然地升高 并聚集在腔室中的一個或多個區(qū)域，在這些區(qū)域氣體夾雜物不能再繼續(xù)升高。這最常出現(xiàn) 在腔室的最上部。由于所述方法包括設(shè)置腔室例如以避免氣體夾雜物的積聚，因此在第一 壁部沖擊流體的地方實(shí)現(xiàn)了對流體執(zhí)行沖擊而不對氣體夾雜物執(zhí)行沖擊或者僅對氣體夾 雜物執(zhí)行最小沖擊。由此減小了第一壁部的位移，原因是流體的可壓縮性明顯低于氣體夾 雜物的可壓縮性。
[0030] 由于從沖擊物體到流體的能量轉(zhuǎn)化更好，因此減少或避免氣體夾雜物在沖擊區(qū)域 附近積聚就導(dǎo)致了更高幅值的沖擊壓力、更短的上升時間和更短的接觸時間。
[0031] 此外，通過減少或避免氣體夾雜物在沖擊區(qū)域附近積聚而導(dǎo)致降低了流體中的氣 蝕風(fēng)險(xiǎn)，氣蝕經(jīng)常會導(dǎo)致流體系統(tǒng)中的磨損和損壞。這些效果的獲得是由于沖擊能量主要 被轉(zhuǎn)化為流體中而不是氣體夾雜物中的沖擊壓力。
[0032] 由于物體設(shè)置在流體外側(cè)以與第一壁部碰撞，因此可以實(shí)現(xiàn)物體的不是全部也是 絕大部分的動量被轉(zhuǎn)化為流體中的沖擊壓力。另外，在碰撞過程是在流體中向下引導(dǎo)的情 況下，物體的一部分動量將在碰撞之前的流體位移中損失。
[0033] 運(yùn)動的物體可以直接用第一壁部或者間接地通過其他的碰撞來碰撞或沖擊。腔室 和壁部可以包括不同的形狀。腔室可以包括裝有活塞的圓筒，其中物體與活塞或圓筒碰撞。 腔室可以包括彼此插入的兩個圓筒部分。例如是活塞形狀的第一壁部可以包括位于腔室中 的流體上方或完全浸沒在流體中的頭部。此外，第一壁部可以相對于腔室的周圍部分布置 在軸承中或者可以松散地保持就位。腔室可以連接至一條或多條管路，所述管路設(shè)置用于 在腔室中的流體和儲層之間流體連通，其中流體例如可以在譬如地層或井眼的烴類采收作 業(yè)中施加。另外，腔室可以設(shè)置為使得流體通過腔室傳輸。
[0034] 碰撞過程可以通過促使一個或多個物體從指定高度下落到第一壁部上而簡單地 產(chǎn)生。引發(fā)的沖擊壓力的規(guī)?？梢韵鄳?yīng)地由下落物體的質(zhì)量、下落的高度以及主體與流體 相接觸的橫截面積決定。因此，引發(fā)的沖擊壓力的幅值和引發(fā)沖擊壓力的時間可以輕易地 進(jìn)行控制。類似地，可以通過調(diào)節(jié)例如碰撞過程中的物體的質(zhì)量、下落高度、碰撞物體的相 對速度或第一壁部與流體相接觸的橫截面積（例如直徑）來輕易地調(diào)節(jié)、改變或定制壓力 幅值。這些調(diào)節(jié)的可能性可以證實(shí)在流體注入和流體灌入方面特別有利，原因在于正常的 儲層壓力和破裂壓力之間的壓差經(jīng)常會比較窄。
[0035] 由于無需任何直接的氣動式動力源即可執(zhí)行碰撞過程，因此提出的方法可以通過 更小和更為緊湊的設(shè)備執(zhí)行。此外，與例如常規(guī)的壓力脈沖技術(shù)相比，提出的方法的動力要 求較低，原因是通過碰撞過程或沖擊可以將更多的能量轉(zhuǎn)化為流體中的沖擊壓力。
[0036] 提出的施加沖擊壓力的方法可以有利地在需要的場所或其附近作業(yè)而沒有對冷 卻、清潔環(huán)境、穩(wěn)定性或類似特殊條件的任何特定要求，這就使得提出的方法有利于在惡劣 條件下的現(xiàn)場應(yīng)用。例如，在烴類采收作業(yè)中，所述方法可以有利地從平臺或更接近地表的 位置作業(yè)。與地震激發(fā)中工具作用在固體結(jié)構(gòu)上并且需要在被激發(fā)的固體上也就是直接在 井眼的底部上執(zhí)行下落的負(fù)載和砧臺之間的沖擊相比，用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法 的系統(tǒng)并不局限于任何特定的位置且無需一定要布置成浸沒到井眼的底部中或向下布置 在海床上。
[0037] 通過更加靠近或者例如就在地面上或平臺上等布置系統(tǒng)和應(yīng)用提出的方法，即可 有利地只需比較廉價的設(shè)備并獲得更簡單和更廉價的維護(hù)，特別是在考慮離岸作業(yè)時更是 如此。
[0038] 此外，由于確信沖擊壓力能夠以最小的損失長距離地傳輸，因此建議的方法如果 需要即可類似地與要施加沖擊壓力的儲層離開一定的距離來執(zhí)行。
[0039] 此外，由于根據(jù)本發(fā)明的方法并不在井眼內(nèi)或井眼以下或接近于地層實(shí)施，因此 沖擊壓力完全可以同時引入多個井眼或流體注入場所。
[0040] 此外，提出的沖擊壓力產(chǎn)生方法通過沖擊壓力產(chǎn)生設(shè)備的簡單裝配即可有利地在 已有的流體系統(tǒng)上執(zhí)行而無需或僅需最小的調(diào)整。
[0041] 通常，壓力脈沖的使其適合于在烴類采收作業(yè)中應(yīng)用的特征是壓力脈沖如上所述 類似于陡鋒地在流體中傳播。由于沖擊壓力具有更尖一些的陡鋒或者更短一些的上升時 間，因此沖擊壓力表現(xiàn)出與壓力脈沖相同但是明顯更高程度的重要特性。
[0042] 關(guān)于從多孔介質(zhì)中采收烴類，人們相信高壓和可以通過根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng) 獲得的、（并且與可以通過其他的壓力激發(fā)方法獲得的上升時間相比之下）非常短的上升 時間相結(jié)合在孔喉的長度上提供了能夠克服毛細(xì)管阻力的足夠的壓差。壓差被保持足夠 長的時間，該足夠長的時間是與瑞利時間相同的數(shù)量級（或者比瑞利時間更長）。與此同 時，相對較短的時長確保沖擊壓力的時間平均值不會顯著影響用于多孔介質(zhì)的達(dá)西關(guān)系式 (Darcy relation)，由此降低早突進(jìn)和粘性指進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0043] 在這方面，由本發(fā)明建議的沖擊動力學(xué)（碰撞過程）的應(yīng)用提供了一種簡單和有 效的方法，用于在接近于瑞利時間的一定時段內(nèi)保持足夠的壓差。此外，碰撞過程期間的接 觸上升時間可以如圖所示在隨后通過應(yīng)用Hertz碰撞理論來進(jìn)行估算，并且可以很短且與 瑞利時間是相同的數(shù)量級，有利地用于從多孔介質(zhì)中獲得增加的烴類采收率。通常，沖擊壓 力的上升時間（壓力從零增加至最大幅值的時間）是1毫秒（〇· 〇〇1秒）的數(shù)量級或更短。 短的上升時間使得沖擊壓力在應(yīng)用于采收烴類流體時是特定的。
[0044] 根據(jù)一個實(shí)施例，碰撞過程包括通過重力促使物體下落到第一壁部上。如前所 述，這樣即可由此通過簡單的裝置獲得造成相當(dāng)大規(guī)模的沖擊壓力的碰撞過程。引發(fā)的壓 力的幅值可以作為物體的下落高度、物體的沖擊速度、物體質(zhì)量、第一壁部的質(zhì)量及其與流 體接觸的橫截面積的函數(shù)來確定和控制。有利地可以獲得在50-600Bar的范圍內(nèi)，例如在 100-300Bar的范圍內(nèi)，例如在150-200Bar的范圍內(nèi)的壓力幅值。上述參數(shù)影響沖擊壓力的 上升時間，測量點(diǎn)處的沖擊壓力的上升時間有利地可以在0. 1-100暈秒的范圍內(nèi)，例如在 0. 5-10毫秒的范圍內(nèi)，例如約為幾毫秒譬如約為0. 01-5. 0毫秒。
[0045] 根據(jù)一個實(shí)施例，物體在空氣中與第一壁部相撞。
[0046] 在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，根據(jù)上述任何一部分內(nèi)容所述的方法還包括按照 一定的時間間隔產(chǎn)生多次所述的碰撞過程。這可以用于增強(qiáng)在流體中引發(fā)的沖擊壓力的效 果。沖擊壓力可以用規(guī)則的時間間隔或不相等的時間間隔引發(fā)。作為一個示例，沖擊壓力 可以在烴類采收作業(yè)的早期較頻繁且以較短的時間間隔引發(fā)，并且在后期以較長的時間間 隔引發(fā)。沖擊壓力之間的時間間隔例如可以根據(jù)在相同的時間對地層執(zhí)行的測量（例如壓 力測量）來控制和調(diào)節(jié)。
[0047] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，生成碰撞過程的時間間隔在2-20秒的范圍內(nèi)，例如在4-10 秒的范圍內(nèi)，例如約為5秒。最優(yōu)的時間間隔可以取決于多種因素例如地層的類型、地層的 孔隙度、破裂的風(fēng)險(xiǎn)等。優(yōu)選的時間間隔可以取決于多種因素例如施加的壓力幅值和上升 時間。
[0048] 在一個實(shí)施例中，所述方法包括產(chǎn)生第一序列的碰撞過程、然后產(chǎn)生第二序列的 碰撞過程的步驟，所述第一序列的碰撞過程具有壓力幅值、壓力上升時間和碰撞間隔時間 的第一設(shè)定，所述第二序列的碰撞過程具有壓力幅值、壓力上升時間和碰撞間隔時間的不 同設(shè)定。例如，爆發(fā)的沖擊壓力可以用這種方式周期性地傳輸。這在增強(qiáng)沖擊壓力的效果 方面可以是有利的。如前所述，例如通過調(diào)節(jié)運(yùn)動物體的重量或者通過調(diào)節(jié)物體的下落高 度即可相對簡單地修改和控制引發(fā)的沖擊壓力的幅值和時間間隔。
[0049] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過改變運(yùn)動物體的質(zhì)量和/或改變運(yùn)動物體在碰撞之前 相對于所述第一壁部的速度來改變壓力幅值和上升時間的所述設(shè)定。沖擊壓力的參數(shù)例如 壓力幅值或上升時間由此即可根據(jù)需要用簡單而又有效并且可控的方式來改變。
[0050] 本發(fā)明進(jìn)一步的應(yīng)用涉及一種用于在流體中生成沖擊壓力的沖擊壓力生成系統(tǒng)， 所述流體對儲層使用以用于從儲層中采收烴類，所述系統(tǒng)包括通過至少一條管路與所述儲 層流體連通的、至少一個部分充注流體的腔室，并且所述腔室包括可以彼此相對運(yùn)動的第 一壁部和第二壁部。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括設(shè)置在所述流體的外側(cè)的物體，用于在碰撞過程 中與所述第一壁部碰撞，由此沖擊所述腔室中的流體，在所述流體中生成通過所述管路向 所述儲層傳播的沖擊壓力。所述腔室相對于腔室中的某一區(qū)域設(shè)置，氣體夾雜物通過重力 的影響而自然地聚集在所述區(qū)域中，使得通過將所述管路設(shè)置在任何氣體夾雜物自然聚集 的所述區(qū)域中或所述區(qū)域附近，和/或通過將沖擊流體的所述第一壁部布置成遠(yuǎn)離所述區(qū) 域，避免氣體夾雜物在所述第一壁部沖擊所述流體的地方積聚。所述系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與先前參 照用于生成沖擊壓力的方法所述的優(yōu)點(diǎn)相同。
[0051] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一壁部形成有活塞，且所述腔室進(jìn)一步包括所述活塞和 所述第二壁部之間的軸承。由此即可獲得一種能夠承受與物體的很多次碰撞的可靠系統(tǒng)。 此外，軸承可以確?；钊偷诙诓吭g緊密的密封，同時允許活塞在碰撞過程期間 有一定的位移。
[0052] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述腔室包括通過第一壁部分隔的第一腔室和第二腔室， 并且所述第一壁部包括在所述腔室之間的開口。由于所述開口，在第一壁部的兩側(cè)存在相 同的流體壓力。與第一壁部碰撞的物體因此無需克服流體壓力，并且更大量的碰撞能量可 以轉(zhuǎn)化為沖擊壓力。
[0053] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述物體具有的質(zhì)量在10-10000千克的范圍內(nèi)，例如在 10-2000千克的范圍內(nèi)，例如在100-1500千克的范圍內(nèi)或者在200-2000千克的范圍內(nèi)， 例如在500-1200千克的范圍內(nèi)。可以被促使下落到第一壁部上的所述物體的下落高度在 0. 02-2. 0米的范圍內(nèi)，例如在0. 02-1. 0米的范圍內(nèi)，例如在0. 05-1. 0米的范圍內(nèi)，例如在 0. 05-0. 5米的范圍內(nèi)。由此可以在流體中獲得在非常短的上升時間上有大幅值的沖擊壓 力。而且，所述沖擊壓力生成系統(tǒng)可以通過該物體獲得，并且在上述范圍內(nèi)的下落高度可以 是可控的尺寸且符合可控的結(jié)構(gòu)要求。
[0054] 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)通過另一條管路連接至第二儲層，并且所述 系統(tǒng)進(jìn)一步包括從所述第二儲層提供流體流動通過所述腔室并流入第一儲層的泵送裝置。 由此即可通過所述泵送裝置簡單地控制和調(diào)節(jié)流速。
[0055] 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述系統(tǒng)的管路連接至從地面通向儲層的井眼，并且 其中所述腔室布置在井眼的外側(cè)。地面例如可以是海床或者在平地上。由此獲得的所述系 統(tǒng)可以比布置在井眼以下更加方便地布置，例如對空間的要求比較寬松、布置在不太嚴(yán)苛 的環(huán)境中或者更加易于進(jìn)行維護(hù)和維修的操作。
[0056] 本發(fā)明的另一方面涉及根據(jù)先前所述用于從地下儲層內(nèi)的多孔介質(zhì)中采收烴類 流體的烴類采收所用的方法或系統(tǒng)，所述地下儲層與管路流體連通以使沖擊壓力在至少部 分地流入多孔介質(zhì)的流體中傳播。
[0057] 其優(yōu)點(diǎn)與先前參照用于在流體中生成沖擊壓力的方法和系統(tǒng)所述的優(yōu)點(diǎn)相同。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0058] 在下文中將參照附圖介紹本發(fā)明不同的實(shí)施例，在附圖中：
[0059] 圖1A-D示出了可應(yīng)用于理解沖擊壓力的沖擊的物理原理，
[0060] 圖2-3示出了用于在流體中產(chǎn)生沖擊壓力的、與地下儲層流體連通的裝置的實(shí)施 例，
[0061] 圖4A示出了在伯里亞（Berea)砂巖巖心上的實(shí)驗(yàn)期間獲得的沖擊壓力的典型形 狀，
[0062] 圖4B更加詳細(xì)地示出了在伯里亞砂巖巖心上的注水實(shí)驗(yàn)中獲得和測量的單次沖 擊壓力，
[0063] 圖5-6提供了在伯里亞砂巖巖心上使用沖擊壓力的實(shí)驗(yàn)測試期間應(yīng)用的構(gòu)造的 示意性概視圖，
[0064] 圖7是在有和沒有沖擊壓力的注水實(shí)驗(yàn)中獲得的一些結(jié)果的概述，以及
[0065] 圖8-14示出了根據(jù)本發(fā)明的沖擊壓力產(chǎn)生裝置的不同實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0066] 沖擊壓力類似于在流體中傳播的壓力波并且通過運(yùn)動的固體物體與流體相撞或 者流動的流體與固體相撞的碰撞過程產(chǎn)生。后者描述了水擊現(xiàn)象，其中流動的流體的動量 被轉(zhuǎn)化為流體中的沖擊壓力。
[0067] 固體和流體之間的碰撞過程的物理特性在下文中通過首先根據(jù)理想的撞球模型 分析研究固體物體之間的碰撞來更加詳細(xì)地介紹。
[0068] 在圖1A中列舉了撞球模型，圖中示出了在兩個撞球1和2之間的碰撞過程期間的 不同階段。圖中所示的階段從頭開始是：1)球1以速度U向靜止的球2運(yùn)動的階段，2)最 初接觸時間，3)最大壓縮時間（有所放大），4)最終接觸時間，以及5)球2以速度U運(yùn)動 且球1靜止的階段。階段2-4是沖擊階段的部分（或者僅僅是沖擊）。沖擊在最初接觸時 間（第二階段）開始并且在最終接觸時間（第四階段）結(jié)束，并且接觸時間是從最初接觸 到最終接觸的時長。
[0069] 撞球模型將碰撞過程作為在壓縮（加載）和復(fù)原（卸載）的循環(huán)期間沒有動能損 失的完美彈性過程來建模。撞球模型假設(shè)碰撞過程期間在球之間沒有滲透也沒有材料部分 的交換。球1的相對速度U是沖擊速度，并且在最初接觸時間（第二階段）之后，如果不是 在兩個球之間的接觸區(qū)域出現(xiàn)的接觸作用力，那么兩個球也會有互相的滲透。
[0070] 接觸作用力隨著接觸和壓縮面積的增加而增加。在碰撞期間的某一時刻，由接觸 作用力做的功足以使兩個球的接近速度變?yōu)榱?。該時刻就是最大壓縮時間（第三階段）。球 1在壓縮循環(huán)期間的位移（壓縮量）可以通過使用能量守恒MU 2 = 2FA s和動量守恒FA t =MU來估算，其中As是用于讓功FAS與動能相等所必須的位移。接觸時間是At，并且 因此位移被描述為Δ s = U Δ t/2。
[0071] 接觸時間的估算可以通過應(yīng)用Hertz的碰撞理論來獲得，該理論解決了完全剛性 的球體和完全剛性的平面的碰撞問題。Hertz定律可以表達(dá)為： Λ J-f· / μ2 \ ；
[0072] ik = 2.86 f -- J ψεΨ?υ/
[0073] 其中El皮描述為： i 1 _ cr著 1 - cTg
[0074] - s --- -|--- r Et e2
[0075] E是彈性模量且σ是用于球體（1)和平面（2)的泊松比。Landau和Lifschitz 修改了 Hertz定律以得到用于質(zhì)量為Μ且半徑為R的兩個理想球的公式： /(1 ? σ2)2Μ2\1/5 _] Μ = 329 --;- \ re2u /
[0077] 其中E是彈性模量且σ是用于兩個球的泊松比（參見Landuh和Lifschitz的 Theory of elasticity, Theoretical Physics, Vol. 7, 3rd edition, 1999, Butterworth-He inemann，Oxford)〇
[0078] 由酚醛樹脂制成的撞球具有約5. 84GPa的彈性模量和約0. 34的泊松比。兩個相 同的、R = 2. 86厘米且Μ = 170克的撞球以U = lm/s的沖擊速度相撞，具有0. 13ms數(shù)量 級的接觸時間，并且因此Λ s將是0. 065mm的數(shù)量級。接觸作用力可以通過使用公式F = MU/ Λ t和上述的數(shù)值來估算，由此獲得與質(zhì)量約130kg的物體的重量相等的1. 3kN數(shù)量級 的接觸作用力。與兩個撞球的質(zhì)量（170g)相比，這是一個巨大的數(shù)值。這些觀測結(jié)果形成 了剛性體碰撞理論的基本前提。盡管接觸作用力大（1.3kN)，但是在非常短暫的接觸時段 (0. 13ms)期間發(fā)生的移動非常小（0. 065mm)。
[0079] 圖1B列舉的碰撞過程涉及五個撞球的鏈條，并且圖中示出了從頭開始的以下階 段：1)球1以速度U向全部處于靜止的球2-5運(yùn)動的階段，2)沖擊階段以及3)球5以速度 U運(yùn)動且球1-4處于靜止的階段。球1和2之間的壓縮循環(huán)在球1和2之間的最初接觸時 間處開始，并且所述壓縮循環(huán)在球1和2之間的最大壓縮時間處結(jié)束。復(fù)原循環(huán)在所述最 大壓縮時間處開始，但是球2和3之間的另一個壓縮循環(huán)在與所述復(fù)原循環(huán)相同的時間開 始。由此，球1和2之間的復(fù)原循環(huán)與球2和3之間的壓縮循環(huán)并行發(fā)展。
[0080] 復(fù)原和壓縮的這種對稱性沿著撞球1-5的鏈條傳播，直到球4和5之間的復(fù)原循 環(huán)為止。最后一個復(fù)原循環(huán)以球5用速度U運(yùn)動而結(jié)束，并且由此通過球鏈傳播對稱的復(fù) 原和壓縮而將動量MU從球1傳遞至球5。對稱的復(fù)原和壓縮在球5處被打破，并且由此所 述傳播使球5產(chǎn)生運(yùn)動。要注意的是用于圖1B所示系統(tǒng)的總接觸時間不是4 △ t而是等于 例如在Eur.J.Phys. 9,323(1988)中公開的3. 5 At，其中At是參照圖1A介紹的系統(tǒng)所用 的接觸時間。這就表明壓縮循環(huán)和復(fù)原循環(huán)如上所述在時間上是重疊的，并且用于3個、4 個和5個撞球的鏈條的接觸時間分別是1. 5 Λ t、2. 5 Λ t和3. 5 Λ t。
[0081] 圖1C列舉了與參照圖1Β介紹的系統(tǒng)相類似的碰撞過程，區(qū)別在于此處涉及固體 和流體介質(zhì)之間的碰撞。球1在此與活塞2相撞，活塞2沖擊流體，相應(yīng)地再沖擊活塞4,由 沖擊壓力帶來的動量的至少一小部分被轉(zhuǎn)化為球5的運(yùn)動?；钊?和4能夠在注有兩種液 體的缸中運(yùn)動，缸通過管路3流體連通。球1和活塞2之間的壓縮循環(huán)在最初接觸時開始。 活塞2和第一液壓缸中的流體之間的壓縮循環(huán)也在沖擊期間出現(xiàn)，但是該壓縮循環(huán)是在所 述球1和所述活塞2之間的最大壓縮時間之前開始，原因是與固體相比，流體的可壓縮性較 小。
[0082] 參照圖1B介紹的復(fù)原和壓縮的對稱循環(huán)通過撞球鏈條的傳播類似地在此存在于 圖1C所示的系統(tǒng)中，在流體中具有另外的復(fù)原和壓縮的對稱循環(huán)。流體中的傳播是作為 沖擊壓力傳輸，這就在沖擊壓力通過流體傳輸時引發(fā)了流體中的壓縮循環(huán)和隨后的復(fù)原循 環(huán)。
[0083] 在管路3中的某一點(diǎn)測量的沖擊壓力的時間寬度或時長可以通過對接觸時間應(yīng) 用Hertz定律來估算： / Μ2
[0084] Δ? = 2 86 I ----- 1 {re^uJ
[0085] 用于沖擊壓力的時間寬度的相關(guān)數(shù)值可以通過應(yīng)用如上所述針對E*的表達(dá)式、 為流體使用〇. 5的泊松比并將流體的體積模量用作彈性模量來獲得。但是，要注意的是時 間寬度應(yīng)該是3. 5 Λ t的數(shù)量級，原因是總的碰撞過程涉及5個物體（兩個撞球、兩個活塞 和一種流體）。
[0086] 如上所寫的E#的總彈性模量通過對水應(yīng)用0. 22GPa的體積模量而變?yōu)?. 37GPa。 這就表明具有最小彈性模量的材料決定了 E#的總彈性模量的值。作為一個示例，R = 2. 86cm且M = 170g的球1以U = lm/s的沖擊速度碰撞到活塞2上，得到0. 37ms數(shù)量級的 接觸時間。因此管路3中的沖擊壓力的時間寬度可以估算為1. 3ms (0. 37*3. 5)的數(shù)量級。 [0087] 球1與活塞2相撞的事件和球5的突然運(yùn)動在時間上分離，并且所述分離可以根 據(jù)管路3的長度而相當(dāng)明顯。圖1C中的沖擊物理特性并未介紹其全部細(xì)節(jié)。但是，關(guān)鍵點(diǎn) 在于通過碰撞過程產(chǎn)生的沖擊壓力涉及固體物體（球1)的運(yùn)動，并且沖擊壓力帶有（或包 含）能夠被轉(zhuǎn)化為固體物體（球5)的運(yùn)動（和動量）的動量。
[0088] 圖1D列舉了與參照圖1C介紹的系統(tǒng)相類似的碰撞過程，其中示出了在流體中產(chǎn) 生沖擊壓力的各個階段。球1以速度U向（上方的）液壓缸中的活塞2運(yùn)動，并且沖擊可 運(yùn)動地安置在（下方的）注入流體的缸中的活塞2。液壓缸通過管路3與地下儲層6流體 連通，以使沖擊產(chǎn)生傳播到地下儲層中的沖擊壓力。沖擊壓力可以在地下儲層中引發(fā)運(yùn)動， 并且可以由此使得地下儲層中在正常情況下由于各種作用力例如毛細(xì)管作用力而不能運(yùn) 動的流體進(jìn)行運(yùn)動。
[0089] 圖2示出了用于在流體中產(chǎn)生沖擊壓力的裝置200的可行實(shí)施例，流體在此注入 到地下儲層中。裝置在此包括置于液壓缸201中的活塞202,液壓缸201具有開口 104并 且通過管路110流體連通至容器232以及例如通過將管路110連接至井的井口而流體連通 至地下儲層332。具有活塞的液壓缸在注有流體的腔室中形成可以彼此相對運(yùn)動的兩個壁 部。裝置可以可選地或附加地連接至任何其他類型的、但不必置于地下的容器。在本實(shí)施 例中，閥121、122設(shè)置在管路中以使流體可以僅沿從容器232到地下儲層332的方向位移， 由此流體例如可以用于置換烴類和/或其他流體。在其他的實(shí)施例中，管路中不設(shè)置閥或 者僅在部分管路中設(shè)置閥。為了降低沖擊壓力沿任何不需要的方向例如朝向容器232傳播 的可能性，可以使用一個或多個閥。閥可以是在其入口和出口之間存在壓差時關(guān)閉的止回 閥。閥也可以是普通的閥，裝有用于在碰撞過程期間將閥關(guān)閉的某種裝置。
[0090] 在物體208碰撞流體外側(cè)且活塞202沖擊液壓缸中的流體時，沖擊壓力通過所述 裝置產(chǎn)生。與來自容器232的流體一起，沖擊壓力以聲速向地下儲層232中傳播。以下參 照圖3、圖5和圖8-14更加詳細(xì)地介紹裝置200的不同實(shí)施例。
[0091] 從一個容器到地下儲層的流動可以簡單地通過兩者之間的靜壓差產(chǎn)生，或者可以 可選地或附加地通過泵送裝置產(chǎn)生。用于產(chǎn)生沖擊壓力的裝置可以類似地被用于在非流動 性的流體中產(chǎn)生沖擊壓力。
[0092] 容器232和液壓缸201之間或者可選地或附加地容器232和泵送裝置之間的靜壓 頭用于在通過物體的每一次沖擊之間將活塞202推向其極端位置。用于在碰撞之后使活塞 202運(yùn)動返回其起始位置的其他裝置如有必要也可以使用。圖示實(shí)施例中的活塞極端位置 是其最上方的位置。系統(tǒng)中可以包括用于阻止活塞202從液壓缸201移出的裝置。活塞 202的一個端側(cè)與流體相接觸?；钊?02可以置于液壓缸201中，并用密封裝置限制流體在 液壓缸201和活塞202之間漏出。
[0093] 由于活塞與流體相接觸，因此物體與活塞的沖擊引發(fā)活塞202在缸中的位移，該 位移與物體208和活塞202之間的沖擊期間的接觸時間以及物體208的沖擊速度成正比， 正如以上參照圖1A介紹的那樣。因此，如果與活塞為了通過流體脈動而形成可測量幅值的 壓力脈沖而應(yīng)該強(qiáng)行向上和向下的位移相比，活塞的位移非常小、幾乎不可見和不明顯。此 夕卜，與例如通常用負(fù)載來沖擊抵靠固體骨架放置的某種砧臺的地震激發(fā)工具相比，所述裝 置使用了完全不同的原理。在此情況下，沖擊由此傳遞至固體，而在此被沖擊的活塞沖擊流 體以在流體中產(chǎn)生沖擊壓力。由物體的沖擊造成的活塞位移實(shí)際上是由于恰好在活塞下方 的流體的壓縮而不是由于流體的任何受迫運(yùn)動。
[0094] 容器232和液壓缸201之間相當(dāng)大的靜壓頭以及通向和來自缸的管路中的大流動 阻力也可以影響到接觸時間的縮短。這樣的流動阻力可以緣于管路的很多特征，例如管路 中具有小橫截面積的分段、管路的長度、管路的壁部處的流動摩擦以及沿管路的彎曲。
[0095] 但是，對于短接觸時間來說最重要的原因是在沖擊期間阻止流體運(yùn)動（或活塞 202的位移）有任何明顯改變的流體慣性。沖擊因此主要是在流體中引發(fā)了壓縮循環(huán)，該壓 縮循環(huán)作為來自液壓缸201的沖擊壓力傳輸，也正如參照圖1C所介紹的那樣。
[0096] 沖擊壓力自身在流體中以聲速向儲層332和容器232運(yùn)動（除非被阻止這樣做） 而并不在容器232和儲層332之間提供任何的凈流體傳輸。圖2因此示出了用于產(chǎn)生沖擊 壓力的裝置200的一個可行實(shí)施例，其中裝置自身并不引發(fā)任何的凈流體傳輸。
[0097] 短的接觸時間導(dǎo)致沖擊壓力的大正壓幅值和非常短的上升時間。接觸時間（以及 由此活塞位移）的縮短或最小化是提高沖擊壓力產(chǎn)生系統(tǒng)在可獲取的壓力幅值、上升時間 和時長方面的效率方面所需要的。
[0098] 沖擊壓力的高幅值和短上升時間被認(rèn)為在烴類采收作業(yè)中有利于提高地下儲層 332中的穿透速率并抑制用于在高壓流動狀態(tài)中阻擋和保持地下儲層的任何趨勢。這種高 壓流動狀態(tài)增加了來自容器232的流體能夠注入到地下儲層332中的速率和面積。烴類采 收作業(yè)經(jīng)常涉及用在圖2中來自于容器232的另一種流體來置換地下儲層中的烴類，并且 這種流體交換通過傳播到地下儲層中的沖擊壓力而得到增強(qiáng)。
[0099] 具有負(fù)壓幅值的沖擊壓力可以產(chǎn)生作為在流體中傳播并且被促使在系統(tǒng)中有所 反映的沖擊壓力。這樣的負(fù)幅值能夠?qū)е孪到y(tǒng)中不合需要的氣蝕，這一點(diǎn)可以通過使來自 容器的流體充分內(nèi)流而避免。
[0100] 圖3列舉了沖擊壓力產(chǎn)生裝置200的另一個實(shí)施例。在此，裝置被進(jìn)一步耦合至 流體輸送設(shè)備340 (例如泵）以及在閥224和容器232之間插入管路212中的蓄壓器350。 與先前的圖2中相類似，所述裝置通過連接至井312的井口 311的管路211流體連接至地 下儲層332。
[0101] 容器232中的流體流過管路212、流體輸送設(shè)備340、蓄壓器350、閥224、液壓缸 201、管路211、井口 311、井312并流入地下儲層332。流體輸送設(shè)備340有助于從容器232 輸送流體并送入地下儲層332中。來自容器232的流體被注入地下儲層332,或者來自容器 323的流體置換地下儲層332中的其他流體。物體208在活塞202上的沖擊產(chǎn)生傳播到地 下儲層332中的沖擊壓力。
[0102] 蓄壓器350用于衰減從液壓缸201通過閥224并朝向流體輸送設(shè)備340傳遞的任 何沖擊壓力，并由此阻止具有較大幅值的沖擊壓力干擾到流體輸送設(shè)備340的作業(yè)。蓄壓 器350也可以容納在碰撞過程期間由于流體輸送設(shè)備340的連續(xù)輸送模式而可能在管路系 統(tǒng)中累積的任意少量的流體。
[0103] 但是，圖2和圖3所述系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于需要經(jīng)常去除系統(tǒng)中截留的氣體夾雜物。通 常，流向液壓缸201以及從液壓缸201流出的流體可以包含流體或其他溶解流體的混合物。 在大多數(shù)情況下，系統(tǒng)將不可避免地包括氣體夾雜物例如溶解在水流體中的氣泡。這樣的 氣體夾雜物幾乎從流體系統(tǒng)的起點(diǎn)開始一直存在，并且如果不通過例如排氣而仔細(xì)地去除 那就能夠與流體一起圍繞系統(tǒng)行進(jìn)。而且，氣泡可以在水中由于湍流或者由于物體208對 活塞202的沖擊而生成。這樣的氣體夾雜物通常由于重力的影響使得氣泡在流體中上升而 傾向于聚集在裝置的最上方區(qū)域中。在圖2和3簡要示出的裝置中，這些小氣體夾雜物例 如氣泡將自然地聚集在活塞202下方的缸最上部的區(qū)域中。在此，除非被阻止，否則氣體夾 雜物可以隨著時間而積聚并形成氣體夾雜物的聚集，最終產(chǎn)生大氣泡。如果未被去除，那么 由活塞施加的沖擊可以造成氣泡靠近活塞的氣蝕，這可能會損壞設(shè)備。而且，氣泡被確信會 降低碰撞過程的效果，減小產(chǎn)生的沖擊壓力的幅值并增加上升時間。
[0104] 圖4A和4B示出了通過在圖5所示的裝置上產(chǎn)生沖擊壓力以及根據(jù)圖6簡要示出 的實(shí)驗(yàn)裝置獲得的壓力隨時間變化的示例。
[0105] 圖4A將流體中的壓力P，400示出為在固定位置測量以及在產(chǎn)生3次沖擊壓力402 的時段內(nèi)的時間t，401的函數(shù)。圖4B中更加詳細(xì)地示出了單次的沖擊壓力，還示出了從產(chǎn) 生沖擊壓力到經(jīng)過壓力峰值的時段或時間寬度404中的沖擊壓力402的典型形狀，以及從 檢測到?jīng)_擊壓力開始直到獲得其最大值（幅值，403)為止的上升時間405。通常，與可以通 過常規(guī)的壓力脈沖技術(shù)獲得的壓力相比，沖擊壓力得到非常高和尖銳的壓力幅值，也就是 說，沖擊壓力通常得到明顯更高的壓力幅值和明顯縮短的上升時間以及明顯縮短的沖擊壓 力時長。
[0106] 圖4A和4B中經(jīng)實(shí)驗(yàn)獲得的壓力曲線是通過將圖5所示的構(gòu)造用于在伯里亞砂巖 巖心上的注水實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生沖擊壓力而獲得。
[0107] 在此，沖擊壓力通過物體208和活塞202之間的沖擊缸201中流體的碰撞過程產(chǎn) 生。在實(shí)驗(yàn)裝置中，流體泵送設(shè)備540連接至管線212和513。貯液器531容納有用于巖心 注水實(shí)驗(yàn)的鹽水。伯里亞砂巖巖心栓安裝在連接至管線211和512的容器532中。單向閥 522連接至兩個管線512和514,并且管533基本堅(jiān)直地安置并用于測量在巖心注水實(shí)驗(yàn)期 間采收的油的體積。管533通過管線515連接至在其中收集鹽水的貯液器534。
[0108] 在實(shí)驗(yàn)期間，鹽水從貯液器531中通過置于容器532中的芯材泵送。在這些實(shí)驗(yàn) 中，使用了具有約100 -500mDarcy (毫達(dá)西）的不同滲透性的伯里亞砂巖巖心，它們在實(shí)驗(yàn) 之前根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法用油飽和。從通過鹽水的注水法采收的油在實(shí)驗(yàn)期間將在管533的上部 累積，并且在貯液器534中收集的鹽水的體積則等于通過泵送裝置540從貯液器531傳輸 的體積。在這些實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的更具體程序遵照關(guān)于在伯里亞砂巖巖心上的注水實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn) 方法。
[0109] 管線212是柔性的以容納任何小體積的流體，該小體積流體可能是由于通過泵送 裝置540連續(xù)輸送流體導(dǎo)致的在活塞202與物體208之間的碰撞過程期間在管線中累積 的。
[0110] 活塞502在支架中置于缸201中，且活塞下方的缸空間用流體填充。在實(shí)驗(yàn)中，使 用用于約20ml水的液壓缸。流過容器532的鹽水的總體積看成近似對應(yīng)于泵送裝置的固 定流量。因此包括液壓缸201、活塞202和物體208的設(shè)備在這些實(shí)驗(yàn)中對鹽水的傳輸幾乎 無明顯貢獻(xiàn)。物體與活塞的碰撞發(fā)生在非常短的時間間隔期間。因此，流體不能通過導(dǎo)致 流動增加且因此代替所述固定流量的位移而響應(yīng)于該高沖沖擊作用力。更確切地，流體是 由活塞沖擊，并且活塞的動量轉(zhuǎn)化為沖擊壓力。
[0111] 在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)期間的沖擊壓力是通過將重量為5kg的物體208提升至17cm的高度 并使其下落到缸上，從而與處于靜止的活塞202碰撞而產(chǎn)生。使用的液壓缸201的體積為 約20ml且內(nèi)徑為25mm，其對應(yīng)于活塞202的直徑。
[0112] 圖6是略圖，示出了用于在伯里亞砂巖巖心上的實(shí)驗(yàn)中的碰撞過程中采用的用于 移動物體的設(shè)備，以及如前描述的在伯里亞砂巖巖心上的巖心注水實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)裝 置。
[0113] 這里通過在流體填充的液壓缸202中的活塞202上的沖擊負(fù)載產(chǎn)生沖擊壓力。在 堅(jiān)直放置的桿802上設(shè)置物塊801，其借助于馬達(dá)803而被提升至一定高度，從該處允許其 下落到活塞202上并沖擊活塞202。因此沖擊力通過下落物塊的重量和下落高度確定?？?以在桿上安置更多物塊并調(diào)節(jié)沖擊負(fù)載。液壓缸201經(jīng)由管212連接至流體泵540,該泵從 貯液器804(未示出）將鹽水泵送通過缸并通過置于容器532中的初始油飽和的伯里亞砂 巖巖心。在不同的位置連續(xù)測量壓力。在泵和缸之間的止回閥121 (未示出）確保單向流 動。當(dāng)已通過伯里亞砂巖巖心時，流體（開始時流體僅是油，而在水突破后，流體幾乎僅是 鹽水）被泵送至用于收集所采收的油的管和用于鹽水的貯液器，正如圖5中概述的那樣。
[0114] 在許多小時的時間跨度上，用以約6秒（10次沖擊/分鐘）的間隔產(chǎn)生的沖擊壓 力來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0115] 通過碰撞導(dǎo)致的活塞202的移動相比于活塞202的直徑和液壓缸201的容積是可 忽略的，僅導(dǎo)致總流體體積的壓縮且并不影響固定的流速。這也可以從下文中導(dǎo)出。液壓缸 201的體積為約20ml，并且容器中的伯里亞砂巖巖心中的流體體積為約20-40ml (使用不同 尺寸的巖心）。因此通過與活塞202碰撞的物體208能夠壓縮的總體積是約50-100ml (包 括一些管線的體積）。約0. 5%的這樣的體積的壓縮（需要約110巴的壓力，因?yàn)樗捏w積 模量為約22000巴）表示體積減少約0. 25-0. 5ml，對應(yīng)于活塞202向下的位移為約1mm或 更小。因此，活塞502在約5毫秒的時間間隔內(nèi)移動約1_，在此期間沖擊壓力能夠傳播約 5-10m。這種運(yùn)動相比于活塞202的直徑和液壓缸201的體積而言是可忽略的。
[0116] 如上所述，圖4A示出了作為對于所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)之一的時間函數(shù)，在容器532的入 口處測得的流體中的壓力。通過使質(zhì)量為5kg的物體208從17cm的高度落到活塞上而產(chǎn) 生沖擊壓力。碰撞（以及由此沖擊壓力）在約6秒的時間間隔內(nèi)產(chǎn)生。產(chǎn)生的沖擊壓力的 壓力幅值在70-180巴或甚至更高的范圍內(nèi)測量，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中使用的壓力計(jì)僅能測量到最 多180巴。相比而言，為了向下推動或壓縮（不是錘擊）活塞以產(chǎn)生僅約10巴的靜壓力，將 需要質(zhì)量約50kg的物體。由于在伯里亞砂巖中的流體狀態(tài)（湍流等）和條件對于各次沖 擊各不相同，因此通過在實(shí)驗(yàn)過程期間改變這些條件就可以解釋測得的沖擊壓力的變化。
[0117] 圖4B中更詳細(xì)地顯示了單次的沖擊壓力，也示出了如在伯里亞砂巖巖心上的實(shí) 驗(yàn)室注水實(shí)驗(yàn)中所獲得和測得的壓力瞬變的典型形狀。注意到在這些實(shí)驗(yàn)中的每一次沖擊 壓力的幅值是約170巴（約2500psi)，并且時間寬度是近似或大約5毫秒，由此產(chǎn)生非常陡 峭的壓力鋒以及非常短的上升和下降時間。相比而言，通過快速打開閥門導(dǎo)致的壓力脈沖 所獲得的壓力振幅的寬度為數(shù)秒并且通常小于10巴。
[0118] 圖7是在之前描述的在伯里亞砂巖巖心上的注水實(shí)驗(yàn)中所獲得的一部分結(jié)果的 總結(jié)。進(jìn)行了在沒有沖擊壓力（標(biāo)記為"A"）和有沖擊壓力（標(biāo)記為"B"）下的對比實(shí)驗(yàn)， 并且彼此分別列在圖7的表中，且對應(yīng)于不同的注水速度。
[0119] 在沒有沖擊壓力下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)（標(biāo)記為"A"）是用靜壓力驅(qū)動流體流來進(jìn)行的，其 中泵送裝置540直接耦接于芯缸532。換言之，包括活塞202和物體208的液壓缸201中的 沖擊壓力產(chǎn)生裝置200被斷開或繞過。在兩個系列的實(shí)驗(yàn)中，使用相同的Decan油類型。
[0120] 平均（在巖心栓的橫截面上）注水速度（按μ m/秒計(jì)）通過泵送裝置的流量給 出。在所有實(shí)驗(yàn)中，用于產(chǎn)生壓力瞬變的裝置對總流量及因此對注水速度的貢獻(xiàn)都是可忽 略的，這是期望的，因?yàn)楦咦⑺俣瓤赡軐?dǎo)致被注入的水更不均勻滲透，并因此導(dǎo)致早期的 水突破。在實(shí)驗(yàn)3B中，實(shí)驗(yàn)裝置還包括置于液壓缸501和流體泵送裝置540之間的蓄壓器。 蓄壓器中的超壓提供了導(dǎo)致表中報(bào)告的30-40 μ m/秒的高注水速度的額外泵送效果。理想 地，該超壓應(yīng)該被消除。圖7中包括的結(jié)果3B可以被視作表明了即使在高注入速度的情況 下也能獲得改進(jìn)的油采收。通常，大流速導(dǎo)致粘性指進(jìn)并由此導(dǎo)致較低的油采收。該實(shí)驗(yàn) 結(jié)果因此表明沖擊壓力阻止了粘性指進(jìn)的形成，這可以通過沖擊壓力具有的上升時間和幅 值能夠得到克服伯里亞砂巖巖心中的毛細(xì)管阻力的壓差來解釋。
[0121] 如從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可看到的，對注水法施加沖擊壓力導(dǎo)致油采收率的顯著提高，范圍 在約5. 3-13. 6% (分別在實(shí)驗(yàn)2和4中），因此明確地證實(shí)了根據(jù)本發(fā)明所提出的烴類采 收方法的潛力。
[0122] 物體和活塞之間的接觸時間以及由此得到的碰撞接觸時間的估算可以根據(jù)與如 上參照圖1C列舉的相同的導(dǎo)出方式來獲得，不過在此是用于5kg的鋼球（R = 5. 25cm且泊 松比約為0. 28)和水之間的理論碰撞過程。通過對水使用0. 22GPa的體積模量以及對鋼使 用215GPa的彈性模量，如上所寫的總彈性模量變?yōu)?. 39GPa。通過使用Hertz碰撞理論獲 得3. 17ms數(shù)量級的接觸時間和約4. 8ms的時間寬度。這可以與實(shí)驗(yàn)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)性的壓力 對時間的曲線測量的沖擊壓力的約5ms的測量時間寬度相比較。
[0123] 實(shí)驗(yàn)測量的沖擊壓力的時間寬度因此與根據(jù)Hertz碰撞理論確定的用于接觸時 間和時間寬度的估算值很好地吻合。但是，Hertz碰撞理論僅適用于具有彈性的固體。使 用體積模量來代替彈性模量將只能提供固體（有彈性）和流體（沒有彈性）之間的碰撞過 程所用的接觸時間的估算值。
[0124] 總之，在注水期間使用壓力激發(fā)例如沖擊壓力在要獲取改進(jìn)的油采收時是有利 的。這可以通過高壓力結(jié)合沖擊壓力的短上升時間（和時長）在孔喉長度上提供了足以能 夠克服毛細(xì)管阻力的壓差而得到解釋。此外，壓差可以保持足夠長的時間（接近于瑞利時 間），使得（造成毛細(xì)管阻力的）流體接觸面通過毛細(xì)管喉。而且，沖擊壓力的短上升時間 確保了沖擊壓力的時間平均值不會在Darcy關(guān)系式中做出顯著貢獻(xiàn)。使用沖擊動力學(xué)（碰 撞過程）是一種簡單且有效的方法，用于產(chǎn)生具有短上升時間的壓力激發(fā)且用于在接近于 瑞利時間的時段內(nèi)保持足夠的壓差，這可以通過短接觸時間（通過應(yīng)用Hertz碰撞理論來 估算）并且是與瑞利時間相同數(shù)量級的接觸時間來解釋。
[0125] 圖8A和8B列舉了用于產(chǎn)生沖擊壓力的裝置200的不同實(shí)施例。裝置200包括以 下的部件：注有流體的腔室，其可以是具有兩個開口的缸201的形狀；可移動地放置在腔室 201中的活塞；連接至液壓缸201中的開口的第一管路211和第二管路212 ;以及能夠碰撞 活塞202由此沖擊主要在腔室的一部分801中的流體的物體208。液壓缸201可以螺栓連 接至重型平臺或接地。在本實(shí)施例中，活塞202被放置在缸中以使其下端（在其最上方的 位置）被剛好放置在或者接近于液壓缸201中的開口的上邊緣。圖8B中的裝置200包括 與圖8A所述的系統(tǒng)相同的部件，只是在此腔室及其中放置的活塞相對于地面被翻轉(zhuǎn)，以使 得物體208被促使與腔室碰撞以沖擊其中的流體。液壓缸201在物體208沖擊期間的小堅(jiān) 直位移不會導(dǎo)致對水流的限制。為了適應(yīng)液壓缸201的任何可能的堅(jiān)直位移，管路211和 212的分段可以制成為柔性的。
[0126] 通常，從管路212(通過液壓缸201)流出并流向管路211的流體可以包含流體或 其他溶解流體的混合物。在大多數(shù)情況下，系統(tǒng)將不可避免地包括氣體夾雜物例如溶解在 水流體中的氣泡。這樣的氣體夾雜物幾乎從流體系統(tǒng)的起點(diǎn)開始一直存在，并且如果不通 過例如排氣而仔細(xì)地去除那就能夠與流體一起圍繞系統(tǒng)行進(jìn)。而且，氣泡可以在水中由于 湍流或者由于物體208對活塞202的沖擊而生成。
[0127] 這樣的氣體夾雜物通常由于重力的影響使得氣泡在流體中上升而傾向于聚集在 裝置的最上方區(qū)域中。在圖8A和8B簡要示出的裝置中，這些小氣體夾雜物例如氣泡將自 然地聚集在活塞202下方的缸最上部的區(qū)域800中。在此，除非被阻止，否則氣體夾雜物可 以隨著時間而積聚并形成氣體夾雜物的聚集，最終產(chǎn)生大氣泡。
[0128] 由于氣體夾雜物與流體相比的較高的可壓縮性，位于沖擊腔室內(nèi)流體的活塞202 的下方的氣體夾雜物將在沖擊期間延長接觸時間和增加活塞202的位移。存在的氣體夾雜 物的量越大，所獲得的活塞的位移就越大并且接觸時間就越長。這在產(chǎn)生具有大幅值以及 短上升時間和時長的沖擊壓力方面是不利的，其中關(guān)鍵點(diǎn)在于保持接觸時間盡可能的短。
[0129] 因此，氣體夾雜物在區(qū)域800中的任何聚集和積聚在流體直接沖擊的一部分腔室 801中都應(yīng)該減少或避免。在圖8A和圖8B的實(shí)施例中，這通過從緊鄰區(qū)域800的、氣體夾 雜物將匯集于此的腔室中設(shè)置出口 211來實(shí)現(xiàn)。由此，氣體夾雜物例如氣泡將通過水從管 路212流出并流向管路211而被推送到液壓缸201以外。在這些實(shí)施例中，還通過緊鄰或 接近于流體被碰撞過程沖擊的位置設(shè)置入口，由此改善在腔室的這一部分801中的流通來 減少甚至避免氣體夾雜物在腔室中的積聚。
[0130] 圖9A和9B示出了用于沖擊壓力產(chǎn)生的裝置200的兩個實(shí)施例，其中腔室的相對 于彼此可移動的兩個壁部901、902通過彼此插入的缸來形成。系統(tǒng)中包括密封裝置以限制 流體在缸901和902之間漏出。此外，系統(tǒng)中可以包括由于流體壓力克服了缸901的重量 和密封裝置中的任何摩擦而用于阻止缸901從缸902移出的裝置。
[0131] 在圖9A的實(shí)施例中，入口 212和出口 211都設(shè)置在被物體208沖擊的缸901中。 入口和出口相對于氣體夾雜物區(qū)域800的位移減少或避免了這些氣體夾雜物在流體被沖 擊的位置801處的任何積聚。在圖9B的實(shí)施例中，入口 212設(shè)置在缸902中且出口 211設(shè) 置在被物體208沖擊的缸901中。
[0132] 圖10A、10B和10C列舉了根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生沖擊壓力的另一個實(shí)施例。裝置200在 此包括設(shè)置在缸601內(nèi)的活塞602,活塞602由此將缸601分為兩個腔室1001、1002?；钊?602通過第二腔室1002中的開口 605伸出液壓缸601。第一管路211和第二管路212連接 至注入流體的第一腔室1001中的兩個開口。物體208被設(shè)置用于碰撞活塞602,由此沖擊 第一腔室1001中的流體，產(chǎn)生傳播到管路211和212中的沖擊壓力，這與先前公開的實(shí)施 例相對應(yīng)。系統(tǒng)中可以包括活塞602和缸壁之間的密封裝置以限制流體在腔室之間漏出。
[0133] 此外，系統(tǒng)中可以包括用于阻止活塞602移動超出抵消流體壓力的極端位置的裝 置。這樣的裝置可以簡單地是活塞602在缸內(nèi)的一些部分不能移動通過開口 605。
[0134] 開口 604允許流體（例如空氣）在作業(yè)模式期間流動或被引導(dǎo)流入和流出第二腔 室1002以調(diào)節(jié)或控制第二腔室1002中的壓力。開口 604在一個實(shí)施例中可以在作業(yè)模式 期間關(guān)閉，由此壓縮和釋放第二腔室中的流體。
[0135] 用這種方式，活塞后方的壓力例如可以控制成譬如在被物體碰撞之前完全或部分 超過流體中的壓力。這就相應(yīng)地增加了能夠轉(zhuǎn)化為沖擊壓力的能量總量。
[0136] 圖10B示出了可以與圖10A中的裝置相比較的裝置的實(shí)施例，只是在此系統(tǒng)的取 向不同且物體208被促使與液壓缸相撞。
[0137] 圖10B示出了可以與圖10A中的裝置相比較的裝置的實(shí)施例，只是在此活塞602 包括流動通道1003,以使得流體能夠在腔室1001、1002之間流動，從而可以在第二腔室 1002中設(shè)置入口 212。單向閥1004安裝在流動通道中，僅允許從第二腔室流出并流入第一 腔室。由于活塞中的流動通道1003,因此在活塞兩側(cè)的兩個腔室中的壓力相同，并且活塞因 此與系統(tǒng)中的靜壓力無關(guān)地不會被流體中的壓力移動。物體208對活塞的碰撞僅僅引發(fā)向 下的運(yùn)動，并且因此可以使用其他的裝置用于在下一次沖擊之前將活塞向其初始的最上方 位置移動。
[0138] 圖11-14示出了用于根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生沖擊壓力的裝置的不同實(shí)施例。在這些實(shí)施 例中，由于重力而在流體中聚集的任何氣體夾雜物所在的區(qū)域800已經(jīng)定位在遠(yuǎn)離腔室中 被流體沖擊的部分801的裝置中。
[0139] 在圖11中，物體被促使與設(shè)置在注有流體的腔室的非水平側(cè)的第一壁部相撞，而 任何氣體夾雜物則在腔室最上部的區(qū)域800中聚集。
[0140] 在圖12中，整個腔室被促使下落到物體（例如地面）上。流體由此在碰撞過程期 間主要在腔室的最下部801被沖擊，而任何氣體夾雜物則自然地在腔室最上部的區(qū)域800 中聚集。
[0141] 在圖13中，活塞包括流動通道1003。此外其朝向流體沖擊區(qū)域1301的下表面凹 陷以使第一腔室1001中的氣體夾雜物將沿流動通道向上移動以在遠(yuǎn)離沖擊區(qū)域801的第 二腔室內(nèi)的區(qū)域800中聚集。
[0142] 在圖14中，活塞朝向流體沖擊區(qū)域1301的表面相對于水平方向偏移，以使得氣體 夾雜物將升高并移動到活塞沖擊流體801的位置外側(cè)的區(qū)域800。
[0143] 盡管已經(jīng)介紹了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該理解本發(fā)明并不局限于此，而且 可以做出并不背離本發(fā)明的多種修改。本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求限定，并且無 論是字面上還是等價地落入權(quán)利要求含義中的所有設(shè)備都應(yīng)認(rèn)為被涵蓋在本發(fā)明中。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于在流體中生成沖擊壓力的沖擊壓力生成系統(tǒng)，所述流體對儲層使用以用于 從所述儲層中采收烴類，所述系統(tǒng)包括通過至少一條管路與所述儲層流體連通的、至少部 分充注流體的腔室，所述腔室包括可以彼此相對運(yùn)動的第一壁部和第二壁部，所述系統(tǒng)進(jìn) 一步包括設(shè)置在所述流體外側(cè)的物體，所述物體用于在碰撞過程中與所述第一壁部碰撞， 由此沖擊所述腔室中的流體，在所述流體中生成通過所述管路向所述儲層傳播的沖擊壓 力，其中所述腔室包括氣體夾雜物通過重力的影響而自然地聚集于此的某一區(qū)域，并且其 中所述腔室設(shè)置成：通過將所述管路布置在所述區(qū)域中或所述區(qū)域附近，或者通過將沖擊 所述流體的所述第一壁部布置成遠(yuǎn)離所述區(qū)域，從而避免氣體夾雜物在所述第一壁部沖擊 所述流體的地方積聚。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一壁部形成有活塞，且所述腔室進(jìn)一步包 括在所述活塞和所述第二壁部之間的軸承。
3. 根據(jù)先前權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述腔室包括通過所述第一壁部 分隔的第一腔室和第二腔室，并且所述第一壁部包括在所述腔室之間的開口。
4. 根據(jù)先前權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述物體具有的質(zhì)量在 10-10000千克的范圍內(nèi)，例如在10-2000千克的范圍內(nèi)，例如在100-1500千克的范圍內(nèi)或 者在200-2000千克的范圍內(nèi)，例如在500-1200千克的范圍內(nèi)。
5. 根據(jù)先前權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中促使所述物體下落到所述第一壁 部上的下落高度在0. 02-2. 0米的范圍內(nèi)，例如在0. 02-1. 0米的范圍內(nèi)，例如在0. 05-1. 0 米的范圍內(nèi)，例如在0. 05-0. 5米的范圍內(nèi)。
6. 根據(jù)先前權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)通過另一條管路連接至 第二儲層，并且其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括從所述第二儲層提供流體流動通過所述腔室并流 入所述第一儲層的泵送裝置。
7. 根據(jù)先前權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述管路連接至從地面通向所述 儲層的井眼，并且其中所述腔室布置在所述井眼的外側(cè)。
8. -種用于從儲層中采收烴類的方法，所述方法包括： -設(shè)置通過至少一條管路與所述儲層流體連通的、至少部分充注流體的腔室，其中所述 腔室包括可以彼此相對運(yùn)動的第一壁部和第二壁部， -在所述流體的外側(cè)設(shè)置物體， -通過所述管路在所述流體中提供向所述儲層傳播的沖擊壓力，其中所述沖擊壓力通 過碰撞過程來生成，所述碰撞過程包括所述物體和所述第一壁部之間的碰撞，所述第一壁 部由此沖擊所述腔室中的流體， -氣體夾雜物通過重力的影響而自然地聚集在所述腔室的某一區(qū)域中，將所述腔室設(shè) 置成：通過將所述管路布置在所述區(qū)域中或所述區(qū)域附近以由此輸送所述氣體夾雜物離開 所述腔室，和/或通過設(shè)置所述腔室以使沖擊所述流體的所述第一壁部被布置成遠(yuǎn)離所述 區(qū)域，從而避免所述氣體夾雜物在所述第一壁部沖擊所述流體的地方積聚。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于采收烴類的方法，其中所述碰撞過程包括通過重力促使 所述物體下落到所述第一壁部上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的用于采收烴類的方法，其中所述物體在空氣中與所述第 一壁部碰撞。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任意一項(xiàng)所述的用于采收烴類的方法，進(jìn)一步包括按照 一定的時間間隔產(chǎn)生多次所述的碰撞過程。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的用于采收烴類的方法，其中產(chǎn)生所述碰撞過程的時間間隔 在1-20秒的范圍內(nèi)，例如在4-10秒的范圍內(nèi)，例如約為5秒。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的用于采收烴類的方法，包括產(chǎn)生第一序列的碰撞過 程、然后產(chǎn)生第二序列的碰撞過程的步驟，所述第一序列的碰撞過程具有壓力幅值、上升時 間和碰撞間隔時間的第一設(shè)定，所述第二序列的碰撞過程具有壓力幅值、上升時間和碰撞 間隔時間的不同設(shè)定。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于采收烴類的方法，其中通過改變所述物體的質(zhì)量和/ 或改變所述物體在碰撞之前相對于所述第一壁部的速度來改變壓力幅值和上升時間的所 述設(shè)定。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任意一項(xiàng)所述的用于從地下儲層內(nèi)的多孔介質(zhì)中采收烴 類流體的烴類采收方法或烴類采收系統(tǒng)的用途，其中所述地下儲層與管路流體連通以使沖 擊壓力在至少部分地流入所述多孔介質(zhì)的流體中傳播。
【文檔編號】E21B43/00GK104114807SQ201280068778
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】J-V·保爾森 申請人:壓力技術(shù)系統(tǒng)公司