[发明专利]支撑剂颗粒以及在地下应用中使用此类颗粒的方法在审

专利信息
申请号: 201280066393.5 申请日: 2012-11-06
公开(公告)号: CN104080881A 公开(公告)日: 2014-10-01
发明(设计)人: B.巴勒诺;W.W.卢內伊;D.J.伊雷兰德 申请(专利权)人: 索尔维特殊聚合物美国有限责任公司
主分类号: C09K8/80 分类号: C09K8/80
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 徐厚才;林森
地址: 美国乔*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 支撑 颗粒 以及 地下 应用 使用 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及改进的颗粒以及在地下应用中使用此类颗粒的方法。更具体地,本发明涉及复合支撑剂颗粒以及它们在地下应用例如生产增强和完井中的使用。

背景技术

支撑剂用在石油和天然气井中进行的各种作业和处理。此类作业和处理包括,但不限于,增产作业例如压裂以及完井作业例如砾石充填。

水力压裂是石油和天然气开采作业的实例,其中使用固体颗粒。在该类作业中,包含流体介质以及悬浮于其中的颗粒的工作液(本领域中称为压裂液)在一定速度和压力下通过井眼被泵入地下区域,从而使压裂形成并延伸至地下区域。这个压裂或这些压裂可以是水平的或竖直的,后者通常为主,且竖直压裂的趋向通常随着被压裂的地层深度增加。通常,压裂液为凝胶、乳液或泡沫形式的粘性流体。这些作业中使用的颗粒材料通常被称为支撑剂。支撑剂沉积在压裂中,并且除了用于维持压裂开口的完整性,还维持传导通道,当完成压裂处理并释放相应的液压时,所产生的流体(石油和天然气)能够通过这些传导通道流动。

支撑剂颗粒还被用于完井作业例如砾石充填。砾石充填处理特别用于减少疏松地层颗粒向井眼中的迁移。在砾石充填作业中,支撑剂颗粒(本领域中通常也被称为砾石)通过用作砾石载体液的工作液被运载至地下生产区域中的井眼。即,这些颗粒悬浮于载体液中,该载体液可以是且通常是增粘的,并且该载体液被泵入有待放入砾石充填物的井眼中。由于这些颗粒置于该区域中或靠近该区域,该载体液漏泄进入地下区域和/或返回至地表。所产生的砾石充填物用作一种过滤器以防止生成带有产出液的地层固体。传统砾石充填作业涉及在用砾石填充该筛网和井眼之间的周围环带之前,将砾石充填筛网放在井眼中。砾石充填筛网通常是一种过滤器组件,用于在砾石充填作业期间支撑并保留所放置的颗粒。可商购各种各样的尺寸和筛网配置以适合井眼、产出液以及地下地层中的任何颗粒的特性。除了其他原因,砾石充填用于稳定地层,同时对井产能产生最小损害。

还有,随着在深水以及高温区域中钻井越来越多,长的、开口水平井眼中的砾石充填变得越来越普遍。这些井中的完井作业通常涉及使用减小比重的颗粒,这些减小比重的颗粒在恶劣条件例如高温和地下处理化学品下耐降解。使用轻量的颗粒可以增强井眼与砂筛之间的井眼环带的完全充填,并且可以降低颗粒沉降的可能性,在砾石充填物的顶部上留下空隙。砾石充填物的顶部上的空隙可能存在问题,因为在生产期间,地层砂或细粒经常填充所述空隙,这可能造成井的产出液显著减少。在产出流量集中在筛网上的一点的特定位置处还发生筛网腐蚀,进而使得砾石或地层材料随着产出液一起产生。

在某些情况下,水力压裂和砾石充填作业可以组合成单个处理。所述处理通常称为“压裂充填”作业。在某些情况下,这些处理通过在适当位置的砾石充填筛网组件来完成,并且将水力压裂处理泵送穿过套管和筛网之间的环形空间。在这种情况下,水力压裂处理通常以筛出状态结束,从而产生在该筛网和壳体之间的环形砾石充填。在其他情况下,压裂处理可以在安装筛网并放置砾石充填物之前进行。

压裂应用中使用的传统高强度颗粒通常显示出太高的比重而不能悬浮在低粘度流体中。低粘度流体是希望的,因为用于产生它们的增粘剂和交联剂通常是昂贵的。此外,增粘剂易于以滤饼的形式积聚在地层的壁上,一旦希望将该地层用于生产则该增粘剂可能阻碍流体的产生。此外,地下应用中使用的增粘剂的残渣通常留在增粘的流体中输送的颗粒上,并且可能减小由这些颗粒制成的填料的传导性。然而,低比重颗粒适用于低粘度流体,这些低比重颗粒在升高的地下温度下通常不能够承受显著的闭合应力。此类颗粒的实例包括胡桃壳和热塑性材料(包括聚烯烃),然而,当暴露于约65°F以上的温度(150°F左右)时,易于软化和变形。

在这种情况下,US2006260811(哈里伯顿公司(IIALLIBURTON ENERGY SERV INC))11/23/2006公开了轻量复合颗粒以及它们在地下应用(例如增产和完井)中的使用,所述轻量复合颗粒由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和填料材料的均匀混合物制成。然而,已知PET具有大约70℃的玻璃化转变温度以及在1.82MPa的负载下具有80℃的热挠曲温度,在更高的工作温度下,类似于井眼作业中经常遇到的温度,这些特征仍然导致明显的软化和可能的变形。

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