[发明专利]与支撑剂一起在油气井中使用的增强传导性的结构

说明书

背景技术

本申请要求于2007年12月28日提交的美国临时申请号61/009,354的权益，并通过引用将其结合在此。

技术领域

本发明总体上涉及在井下应用中用于协助从地质构层中移除流体如气体和液体的支撑剂。更具体地说，本发明涉及改进井下应用中使用的支撑剂的传导性。

很多专利以及公开的专利申请披露了对支撑剂的修改以便改进其性能的特定方面。例如，美国公开的专利申请2007/0131424披露了一种支撑剂，该支撑剂具有一种非球形且非纤维状的形状并且被用来减小或消除支撑剂及颗粒的回流。具体的形状披露在图1A至图1L中。在US4,462,466中，每个颗粒具有至少一个通路，该通路被形成为实质性地直接从中通过此以增大对来自地下构层的流体流动的通透性。美国公开的专利申请2007/0084602披露了一种支撑剂，该支撑剂构成为按重量计从10％至95％的一种球状支撑剂以及按重量计从5％至90％的一种有角度的材料的混合物，这些百分比是基于该混合物的总重量。所得到的支撑剂被描述为对于消除或减小在油或气井中的操作中的“回流”现象是有用的。US 6,780,804披露的支撑剂具有一个扩大的粒度分布，该粒度分布展现了改进的特性，如压碎强度以及传导性。

发明内容

本发明的多个实施方案改进了在井下应用中使用的支撑剂的传导性。

在一个实施方案中，本发明包括一种混合物，该混合物包括多个第一结构以及多个第二结构。这些第一结构各自具有由一个第一半径所限定的一个凸出表面。这些第一结构的第一半径限定了一个平均第一半径。这些第二结构各自具有由一个第二半径限定的至少一个第一凹陷表面。这些第二结构的第二半径限定了一个平均第二半径。该平均第一半径是等于或小于该平均第二半径。

附图说明

图1是一种常规支撑剂装填体的一个假想截面；

图2是一个传导性增强结构以及三个抵靠的支撑剂颗粒的一个第一实施方案的透视图；

图3是含有图2的传导性增强结构的一种支撑剂混合物的截面；

图4是一个传导性增强结构的一个第二实施方案的透视图；

图5是含有图4的传导性增强结构的一种支撑剂混合物的截面；并且

图6是包括多个四面的传导性增强结构的一种支撑剂混合物的另一个截面。

具体实施方式

本发明涉及在增大油气井的输出量中有用的支撑剂，它们可以被定位在多孔的并且可渗透的地下地质构层中。构层的孔隙性允许该构层储藏油和气，并且构层的可渗透性允许油或气流体穿过构层运动。有时候，保持了气或石油的构层的孔隙性不足以进行石油和气的经济性回收。在其他情况下，在井的操作过程中，构层的可渗透性降低至这样一个程度使得进一步的回收变得不经济。在这样的情况下，通常使这种构层破裂，由此在构层中产生裂缝，通过将适当数量的支撑剂压入这些裂缝之中由此使它们保持开放，这样使得原本被封闭的气体和液体可以容易地穿过这些裂缝流动。这种破裂通常是通过使用一个液压泵迫使一种凝胶状流体流下钻孔中而实现的。压力被增大到直至在地下岩石中形成裂缝。这些支撑剂(它们被悬浮在这种加压的流体中)被压入这些裂缝或裂隙之中。当液体压力被降低时，至少一部分的支撑剂材料保留在裂缝中并且发挥作用以防止所形成的破裂闭合。

许多种支撑剂材料是可商购的。选择支撑剂材料可以取决于多种因素，如地质条件以及有待提取的流体的预期价值。典型地，支撑剂是颗粒材料，如砂、玻璃珠、或陶瓷粒料，它们产生一种多孔结构。图1所示的是一组10支撑剂颗粒12、14、16和18的一个截面视图。这些颗粒各自分别具有一个凸出表面20、22、24和26。这些颗粒相协调而限定了两个间隙空间28和30，它们在此可以称为间隙，并且流体(如原油、天然气和水)可以穿过它们而流动。这些间隙空间的截面的面积可以通过这些颗粒的直径来确定。当这些颗粒的直径增大时，这些间隙空间的截面表面积也增大。反之，当这些颗粒的直径减小时，这些间隙空间的截面面积减小。这些颗粒之间的间隙允许油或气流向收集区。使用泵来使油或气向井口运动。随时间推移，周围岩石的压力可能将这些支撑剂压碎。由这种力学破坏产生的细碎片可能迁移并堵塞在被支撑的结构中的间隙流动通道。这些迁移的细碎片可能大大减小支撑剂的传导性，该传导性是对油或气可能穿过该支撑剂结构流动的方便性的一种度量，并且对一口井的生产力可能是重要的。当支撑剂的传导性降低至某一水平以下时，可以重复破碎过程或者可以放弃这口井。