[发明专利]通过使用磁力进行矿砂产生控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制从井筒产生的矿砂量的方法。更具体来说，本发明涉及一种使用磁力来控制低下构造内的散矿砂颗粒的流动以防止散矿砂颗粒损坏井下工具的方法。

背景技术

典型的井筒包含产生区，从此产生区产生井流体，且井流体通过采油管传送到井的表面。在沿着采油管的某些位置形成小孔眼，以便允许井流体从地下构造进入采油管。然而，在钻井筒的过程中，特别是在未固结的或固结不良的构造中，围绕着井筒的径向区域被暴露于高切线应力，额外的应力会导致地下构造内的松散固持的矿砂颗粒增多。这些矿砂颗粒可能通过孔眼进入采油管，且导致所产生的流体流中意外地收集矿砂，即“产生矿砂”。

为了限制从未固化的构造产生矿砂，已经采用了各种机械方法来防止构造矿砂进入采油管。举例来说，砾石充填、筛网、独立孔眼/凹槽管线和可扩展矿砂筛网控制井筒内部的松散的矿砂颗粒，然而随着时间流逝，这些颗粒会在井筒内积累，从而导致工具出现故障，且压降增加。因此，需要一种在从固结不良的构造产生时控制矿砂产生的方法，这种方法(1)允许较长的运转时间，(2)不会导致压降增加，且(3)不会导致工具过早出现故障。

发明内容

本发明是针对一种满足这些需要中的至少一者的过程。本发明包含一种用于通过使用磁力来减少从地下构造产生的矿砂的量的过程。所述过程包含提供磁化的松散矿砂颗粒。在一个实施例中，提供磁化的松散矿砂颗粒包含以下步骤：在邻近于井筒的产生区段中使位于地下构造内的松散矿砂颗粒的一部分磁化。提供磁化的松散矿砂颗粒的替代实施例包含识别组成上有磁性的松散矿砂颗粒。在提供了磁化的松散矿砂颗粒之后，从磁源向地下构造的产生区段中的磁化的松散矿砂颗粒施加磁力，且经由井筒从地下构造产生碳氢化合物。在一个实施例中，所述磁力可为AC磁场的形式。在一个实施例中，在产生期间用连续方式施加磁力。可从磁源产生磁力。优选的是，所述磁源可操作以产生磁力，使得磁力可从磁源发射一段距离。在优选实施例中，所述距离至少是井筒的半径的五倍。由于所施加的磁力的作用，磁化的松散矿砂颗粒的实质性部分会经受排斥力，这个排斥力大于碳氢化合物移动所引起的曳力。这又使得磁化的松散矿砂颗粒的实质性部分保持在地下构造内，从而允许所产生的碳氢化合物与并非根据本发明的实施例产生的碳氢化合物相比含有减少的量的松散矿砂颗粒。

根据本发明的实施例，可用几种方式实现使松散矿砂颗粒磁化的步骤。举例来说，在松散矿砂颗粒是铁磁类型(例如Fe₃O₄)的实施例中，可以通过直接磁化来使松散矿砂颗粒磁化。直接磁化包含通过使铁磁材料暴露于电磁场而允许铁磁材料获得磁性。实现此效果的一种方法将是使用由电容器通过螺线管产生的高强度磁场。在一个实施例中，高强度磁场使得矿砂颗粒变得磁化。优选的是，这使得矿砂颗粒粘合在一起，即使没有施加磁场也是如此，这有利地限制了矿砂颗粒穿过地下构造内的孔隙的能力。在另一实施例中，可通过使松散矿砂颗粒的外表面与磁化试剂接触以涂覆松散矿砂颗粒从而产生磁化矿砂颗粒，来实现磁化。当矿砂颗粒不是由铁磁类型构成时，这种磁化方法特别有用。

在又一实施例中，可通过用顺磁性纳米颗粒涂覆松散矿砂颗粒来使松散矿砂颗粒磁化。在存在填充近井筒孔隙空间的构造流体的例子中，优选使用预冲洗液来置换构造流体。预冲洗液可包含表面活性剂，其可操作以在抽吸具有顺磁性纳米颗粒的磁化试剂或流体之前改善构造微粒的表面。可接受的表面活性剂包含任何类型的可同时溶解盐水和石油的互溶剂。一种此示范性实例包含乙二醇醚。在一个实施例中，预冲洗液可包含在典型提高石油采收率工艺中使用的流体。在一个实施例中，预冲洗液可移除盐水和石油，且在矿砂颗粒的外表面上施加负电荷。在一个实施例中，预冲洗液包含碳酸钠溶液。优选的是，预冲洗液移除盐水和石油，且迫使矿砂表面带上负电荷。在另一实施例中，可以使用用中性电荷(聚合物)涂层覆盖的氧化铁颗粒或正电荷氧化铁颗粒。在使用氧化铁的实施例中，目标是让氧化铁颗粒附着到矿砂表面，且接着将其极化。这使得其粘合在一起，从而将矿砂微粒固持在一起，从而有益地限制矿砂的产生。可将这些试剂或流体从表面抽吸到构造的所需区段。接着，通过使松散颗粒的表面与磁化试剂接触，来使松散颗粒磁化。