[发明专利]可降解材料辅助的导流或隔离

说明书

发明背景

本发明涉及穿透地下地层的井的增产。更具体而言，它涉及压裂和水 力压裂的作业后保护。

烃(油、凝析油和气体)典型地是从钻入含有它们的地层中的井中开采 的。由于各种原因，如储层固有的低渗透性或由钻井和完井所导致的地层 损坏，流入井中的烃的流量不理想地低。在这种情况下，例如，使用水力 压裂、化学(通常为酸)增产或这两种的组合(称为酸压裂或压裂酸化)使井 “增产”。

水力压裂包括将流体在高的压力和速率下注入地层中使得储集岩损 坏并且形成裂缝(或裂缝网络)。在释放压力之后，通常将支撑剂注入前置 液之后的压裂液中以使裂缝保持张开。在化学(酸)增产处理中，通过将材 料溶解于地层中来提高产能系数。

在水力和酸压裂中，典型地将称为“前置液”的第一粘性流体注入到地 层中，以启动并且传播裂缝。随后是含有支撑剂的第二流体以在释放泵送 压力之后使裂缝保持张开。粒状支撑剂材料可以包含砂粒、陶瓷小球或其 它材料。在“酸”压裂中，第二流体含有可以溶解部分岩石的酸或其它化学 品，如螯合剂，导致裂缝面的不均匀溶蚀和一些矿物质的除去，从而在停 止泵送时导致不完全闭合的裂缝。有时候，水力压裂在没有高度稠化的流 体(即滑水(slick water))的情况下进行，以将由聚合物引起的损害或其它稠 化剂的成本最小化。

当通过水力压裂或化学增产使多个含烃层增产时，需要处理在多个阶 段中的多个层。在多层压裂中，将第一生产层压裂。然后，将压裂液导流 到下一个阶段中以将下一个生产层压裂。重复该过程直至将所有生产层压 裂。作为选择，如果几个生产层位置接近具有类似的性质，可以将它们同 时压裂。导流可以使用各种手段实现。在多个压裂阶段中的应力/压力导流 的常用方法如下。

第一种方法是桥塞技术。例如，操作员射孔，然后压裂，然后放置桥 塞，然后在必要时重复该过程。这种方法通过在压裂层和目标层之间设置 封隔器确保100％可靠的层间隔离。然而，这种方法是非常昂贵的。成本 来自大量的钢缆使用的介入，这需要在压裂处理之前和之后另外的时间来 射孔并且放置，然后从每一个生产层中取回封隔器。另外，封隔器的取回 有时是危险的。

第二种方法是流通型复合桥塞(FTCBP)方法，这是桥塞的一种改进。 FTCBP在其上面有更高的压力时，如在随后的压裂处理过程中起着桥塞的 作用。然而，当在塞子下面的压力更高时，例如当井反向排液时，FTCBP 让流体从下面流过所述塞子。使用FTCBP技术允许在完井过程中所有在 前的压裂层排液。这种方法具有两个优点。首先，通过使每一条裂缝较早 地反向排液，它显著降低关井时间。其次，所有预先处理的层有助于在每 一次新的处理清井(clean up)。在完井之后，可以将FTCBP容易地钻出， 或者可以留在井内。这种技术已经被证明是一种增产的可靠工具。主要的 缺点是放置塞子所需的成本和时间。

第三种方法是砂塞(sand plug)技术。这类似于桥塞技术，不同之处在 于使用砂塞代替工具。主要的想法是通过不同的射孔装置将几个生产层依 次压裂，并且将砂塞放置在每一个处理段的末端以防止流出塞子，因此使 连续段的应力场导流。这种方法显著降低时间和成本，因为它无需取回封 隔器。然而，由于最初的原位应力变化，并不是所有的层均可以被压裂。 而且，支撑剂的放置需要使用支撑剂装填井眼，从而可能导致处理的低效 率。

第四种方法是限制进入方法，这是无需使用砂装填井眼的简化技术。 这使得该方法更加经济。该方法是例如以与封堵所述段的堵塞球组合的形 式使用的，或者通过具有对不同段不同的数量的射孔使用的。限制进入方 法基本上依赖于跨过计算数量的射孔产生人为压降。由射孔数量、射孔的 尺寸和注入速率，计算压降。然后通过射孔的数量来调节这种压差以在射 孔的地层侧上产生等于压裂压力的指定压力。知道每一个砂层的精确压裂 压力是限制进入技术的一个基本部分。在地层的生产层内的加密钻井程序 中，任何给定的砂的压力可以显著变化。取得可靠的压力数据涉及测试每 一层，从而增加完井的时间和成本。在不知道精确的数据的情况下，处理 可能导致某组射孔很少或没有产量。