[发明专利]封装井下用信号剂的方法

说明书

一种监测井筒(10)中的状况的方法，该方法通过在井下设置具有信号剂的胶囊(32)以及监测从胶囊(32)释放的逸出井筒(10)的信号剂的存在而进行。通过将不混溶的液体合并来形成胶囊(32)，其中一种液体包含信号物质，并且各液体均包含反应物。当合并时，这些液体分离成分散相和连续相，分散相具有信号剂。反应物在分散相和连续相之间的界面处反应并形成封装信号剂的聚合物层，从而形成胶囊(32)。当置于诸如套管水泥(30)中之类的井下时，胶囊膜可以在压力或温度下破裂以释放信号剂。调整反应物的相对浓度会改变膜强度和渗透率。

技术领域

本公开涉及封装井下用信号剂以及监测信号剂的释放。更具体而言，本公开涉及形成包封信号剂并在指定条件下释放信号剂的膜。

背景技术

产自地下地层的烃类通常经由从地表钻出并贯穿地层的井筒而从地层流到地表，其中井筒通常衬有管状套管。通常用注入套管和井筒之间的环空的水泥使套管结合至井筒的内表面。除了将套管锚固在井筒内之外，水泥还使地层内的相邻区域彼此隔离。如果没有水泥隔离这些相邻区域，则不同的流体可能混合，从而需要后续分离，或者可能会降低井筒产烃潜力。

水泥还阻断了烃流体在套管和井筒壁之间的环空中的流动。如果没有水泥，或者在水泥失效的情况下，已知来自地层的烃类会迁移至地表。传感器可用于监测水泥的完整性；但是传感器很脆弱，因此当暴露于井下的振动和高温时会发生破损。井筒中的声波勘探是另一种目前已知的用于评价水泥质量的技术，其中井下工具被置于套管内，井下工具在水泥内发射或诱发声波。当波到达水泥中的界面时，形成反射波，并且监测并分析反射波以用于水泥评价。然而，声波监测耗费时间，并且要在井离线(off-line)且不生产时进行。

发明内容

本申请公开了一种井筒作业的示例方法，该方法包括：提供具有信号剂和第一反应物的第一流体；提供第二流体，该第二流体与第一流体不混溶并且包含第二反应物，该第二反应物可与第一反应物化合以形成聚合物；将第一流体和第二流体合并，使得第一流体分散在第二流体中，从而在第二流体中形成第一流体的囊泡，并且使得第一反应物和第二反应物在第一流体和第二流体之间的界面处反应以形成封装囊泡的聚合物层，并形成含有信号剂的胶囊；通过调整第一反应物和第二反应物之一的浓度来控制聚合物层的特性；将胶囊置于井筒中；以及监测从胶囊中逃逸的信号剂的存在。任选地，将胶囊置于井筒中的水泥中。任选地，该方法包括监测从胶囊释放的信号剂的浓度。在该示例中，信号剂为第一信号剂，并且可选地，该方法还包括形成具有第二信号剂的胶囊，并将具有第二信号剂的胶囊置于井筒中的指定深度处，该指定深度不同于将具有第一信号剂的胶囊置于井筒中的深度。根据监测信号剂的步骤来确认水泥的特性。信号剂的示例材料包括染料、荧光团、同位素以及它们的组合。可选地，第一反应物和第二反应物为具有反应性官能团的化合物，并且包括一种或多种具有三官能酰氯的单体和具有双官能氨基的单体。任选地，该方法还包括封装密封试剂以用于密封水泥。聚合物层的示例特性包括渗透性和屈服强度。在示例实施方案中，将聚合物层制定成在下列中的一者下失效：指定压力、指定温度、或指定温度和指定压力。在一个实施方案中，该方法还包括通过调整第一流体的粘度、聚合物层的渗透率、反应物的尺寸和反应物的电荷中的一者或多者来控制信号剂从聚合物层的释放率。

本申请公开了井筒作业的另一种示例方法，该方法包括：将第一溶液和第二溶液合并，第一溶液和第二溶液各自具有反应性单体以及与另一种溶液中的流体不混溶的流体，并且第一溶液或第二溶液中的至少一者具有信号剂；用第一溶液和第二溶液形成乳液，该乳液包含连续相和大量的含有信号剂并分布在连续相内的分散相；通过使限定含有信号剂的胶囊的单体反应，从而围绕大量的分散相形成聚合物层；调整反应性单体中的一者的浓度以调整聚合物层的特性；将胶囊置于衬在井筒中的水泥中；以及通过检测从水泥中的胶囊中逸出的信号剂来评价水泥的状况。在该示例中的监测步骤包括使用比色光谱仪、红外光谱仪、质谱仪、目视检查、辐射探测器以及它们的组合。示例乳液包括油包水乳液、水包油乳液、油包油乳液和水包水乳液。任选地，反应性单体包括具有多反应性官能团的化合物。流体的实施方案包括水、氯仿-环己烷、乙醇以及它们的组合。信号剂的示例包括有色染料、荧光团、同位素、荧光染料、荧光素以及它们的组合。