[发明专利]导电支撑剂及其制造和使用方法

说明书

公开了用于制造导电支撑剂颗粒的方法。该方法可以包括制备含有水、粘合剂、和含氧化铝原料的浆料，将该浆料雾化成液滴，并且用液滴涂覆含氧化铝的种子以形成多个生球团。可以使生球团与包含至少一种催化活性材料的活化溶液接触，以提供包括至少一种催化活性材料的经活化的生球团。该方法可以包括烧结经活化的生球团以提供多个支撑剂颗粒。可以使多个支撑剂颗粒与含有一种或多种导电材料的镀液接触，以提供导电支撑剂颗粒。

技术领域

本发明的实施例一般涉及地质构造的水力压裂，更具体地涉及用于气体、油、或地热储层的水力压裂刺激(stimulation)中的导电支撑剂。

背景技术

为了刺激和更有效地从井下地层，特别是具有低孔隙度和/或低渗透性的地层产生碳氢化合物，所诱导的含碳氢化合物地层的压裂(称为“压裂作业”，“水力压裂”、或简称“压裂”)一直是常用的技术。在典型的压裂作业中，流体在高压下被泵入井下，导致地层在井眼周围断裂，产生促进碳氢化合物进入井眼的高渗透性管道。这些压裂作业可以在水平和偏离以及垂直的钻孔中以及在无套管井的间隔中或穿过穿孔的套管井中进行。

例如，在垂直井的套管井眼中，高压流体通过穿过套管和周围水泥的穿孔离开钻孔，并导致地层断裂，通常在薄的、大致垂直的片状裂缝中在更深的地层(其中通常发现油和气)中断裂。这些诱导的裂缝通常从井眼横向延伸相当远的距离，进入周围的地层，并且垂直延伸直到裂缝到达不容易在所需压裂间隔之上和/或之下破裂的地层。地层内最大和最小水平应力的方向决定了诱导裂缝的方位角取向。通常，如果在井下泵送的流体(有时称为浆料)不含残留在裂缝中的固体，则当流体压力松弛时，裂缝会重新闭合，并且失去大部分渗透性管道的获益。

被称为支撑剂的这些固体通常由砂粒或陶瓷颗粒组成，并且用于将这些固体泵入井下的流体通常被设计成足够粘稠，使得当流体在井下移动并进入诱导的裂缝中时支撑剂颗粒保持夹带在流体中。在产生断裂的地层之前，也被井下泵送到压裂流体浆料中的被称为“破乳剂”的材料在所期望的时间延迟之后降低压裂液的粘度，使得这些流体在生产过程中能够很容易地被从裂缝中移除，使得支撑剂颗粒在适当的位置处留在诱导的裂缝中，以防止其闭合，从而基本上阻止生产流体流过其中。

支撑剂也可以在被称为“水压裂”或“滑溜水压裂”的压裂操作中使用低粘度流体置于诱导性裂缝中。水压裂中的压裂流体是具有很少或没有聚合物或其他添加剂的水。水压裂是有利的，因为所用流体的成本较低。此外，当使用交联聚合物时，必须使破乳剂有效或不能从裂缝中回收流体，从而有效地限制地层流体的流动。因为流体不是交联的，因此水压裂不依赖破乳剂的有效性。

常用的支撑剂包括天然存在的沙、树脂涂覆的沙、和陶瓷支撑剂。陶瓷支撑剂通常由天然存在的材料制成，例如高岭土和铝土矿粘土，并且主要由于所制造的陶瓷的抗压强度及其高度球形的颗粒形状，与沙或树脂涂覆的沙相比提供了许多优点。

虽然诱导压裂是油气藏生产中的一个非常有效的工具，但是这个过程提供的刺激(增产)量在很大程度上取决于产生新的裂缝或者创造或扩展现有的裂缝的能力，以及通过适当放置支撑剂来维持与裂缝的连接的能力。在没有适当放置支撑剂的情况下，在水力压裂过程中产生的裂缝可能趋向于闭合，从而降低了水力压裂处理的好处。然而，用于检测、定位、和表征在与井眼相距较远距离处的裂缝内的支撑剂的放置从而确认这种放置是否合适的可靠方法是不可用的。

支撑剂辨别技术的现有技术被限制在距井眼相对较短的距离(最大12英寸到18英寸)处。放射性和非放射性示踪剂和支撑剂目前用于推测近井眼区域中支撑剂的存在。需要更好地了解支撑剂在水力裂缝的远场区域的放置。