[发明专利]坑井处理流体用聚乙醇酸树脂短纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于开采石油、天然气等的坑井处理流体用聚乙醇酸树脂短纤维。

背景技术

近年来为确保能源资源以及环境保护等，挖掘用于从地底获取石油、天然气、水、热水、温泉等或者进行水质调查的竖井(以下总称为“坑井”)的必要性增高。利用用于挖掘坑井的装置，即坑井挖掘装置，挖掘坑井例如油井时，通常从地表挖掘到指定深度，在其内部埋设被称为套管的钢管防止坑壁崩解。然后，从套管顶端再向地下挖掘形成更深的竖井，穿过前面埋设的套管内埋设新套管，根据需要调节套管直径，重复该作业，最后敷设抵达油层的油井管。另外，根据挖掘方法，有些情况下不使用套管。

在坑井挖掘中，安装在钻机顶端的钻头一边旋转一边粉碎地层岩石在坑井中前进，并将粉碎后的岩石运出到地表。坑井挖掘时，出于减少钻机与坑壁的摩擦、冷却钻头、运出粉碎后的岩石等、防止挖掘作业中的水损失或泥浆损失、防止挖掘形成的坑壁崩解等目的，而使用将膨润土、云母、熟石灰、羧甲基纤维素、硅树脂等粒状体分散到水或有机溶剂等液状载体中所形成的糊状挖掘用分散液(挖掘流体)(专利文献1、2)。挖掘用分散液将所述粒状体在水或者乙二醇、丙二醇、甘油、环丙烷醇等二醇或三醇；三乙酸甘油酯(三乙精)、三丙酸甘油酯(三丙精)或三丁酸甘油酯(三丁精)等甘油酯；聚乙二醇等聚二醇等有机溶剂里选出的液状载体中与防泥浆损失剂、比重剂、分散剂、表面活性剂、粘度调节剂、增粘剂等添加剂一起分散使用。用于该挖掘用分散液的粒状体为了不妨碍挖掘作业，必须在具有流动性、耐热性、化学稳定性、机械特性等性质的同时，可在挖掘作业结束时快速排出挖掘用分散液而不会残留泥浆滤饼层，并且可安全废弃，要求粒状体或挖掘用分散液满足这些条件。

另一方面，近年来由于生产技术提高，打破传统石油峰值论的非常规资源的开采受到关注，水平坑井、水压破碎等技术得到引进。例如，已知水压破碎(压裂)作为一种坑井刺激法，对坑井内施加高压在采集层制造裂缝(又称为裂隙、穿孔)，并向其内部填充砂粒等支撑材料(支撑剂)，防止裂缝阻塞，在采集层内形成高渗透性的通道(石油、天然气的通道)，以此提高生产能力和持续性。裂缝通过从地上穿过坑井内压入高粘性流体而生成。为对抗地底高温高压，提高压裂效果，用于保持压入流体和裂缝的支撑材料(支撑剂)的选定极为重要。支撑材料通常使用砂粒，但是为了拥有可足够承受裂缝阻塞压力的强度，并保持该部分的高渗透率，要求支撑材料为球状且粒径统一。压入流体可使用水基、油基、乳浊液的各种类型。压入流体要求具有可搬运支撑剂的粘度，支撑剂的分散性和分散稳定性良好，并且还要求后处理简便，环境负荷小等，因此可使用胶凝剂、阻垢剂、用于溶解岩石等的酸、摩擦减少剂等各种添加剂。例如，进行压裂的流体组成可使用水90～95质量％、20/40目的砂粒(支撑剂)5～9质量％、以及添加剂0.5～1质量％左右的组成。

在已建成的坑井中，一边将油井管中的石油等产出流体与砂石、砂粒等分离，一边将其排出到地表。在坑井制造过程中，除使用前面的挖掘用分散液外，从开采开始到完井阶段，出于例如保护套管或者进行隔离(裂隙或穿孔的封堵等)以防流体从其他层流入采集层等各种目的，还进行水泥灌浆或填堵(堵塞)处理。此外，还必须针对经年变化对坑井进行修复。进而，在坑井挖掘前，为了试验和检查，还进行试挖。为进行这些处理而使用各种坑井处理流体，要求对坑井处理流体的成分进行回收，流畅地实现再利用，并减轻环境负荷等。

从坑井流体后处理的容易性和减轻环境负荷的观点出发，在坑井处理流体中配混分解性材料是已知的。例如，专利文献3公示出在压裂流体中使用分解性树脂颗粒，还公示出该颗粒可含有纤维。此外，专利文献4公示出在坑井挖掘中临时使用的临时填堵(Temporary Plug)会注入含有分解性材料的糊状物，该分解性材料被记载为纤维。

然而，这些现有文献中，分解性材料列举出众多树脂材料，此外，作为由分解性材料形成的颗粒和纤维，极多种的形状和大小被公开。例如，专利文献3中，由分解性材料组成的固体颗粒形状可列举出球体、杆状、板状体、带状、纤维状等。纤维除玻璃、陶瓷、碳、金属和合金外，还列举出树脂纤维。专利文献4中，分解性材料形状可列举出粉末状、颗粒状、片状、纤维状、珠状、带状、板状体、薄膜状、杆状、条状、旋转椭圆体、球团、片剂状、胶囊等形状。纤维与长纤丝(长纤维)均被列举出长度为2～25mm的物质。总而言之，最佳的分解性材料选择哪种较好并未明确。