[发明专利]使用胶体二氧化硅组合物封堵和密封地下地层

说明书

地下地层密封剂包含含有二氧化硅纳米粒子的水性胶体分散体和C6‑C12脂肪酸的混合物。在高于70℃加热密封剂引发密封剂的凝胶化。将在地下地层中的产水区或产气区中的开口密封包括向产水区或产气区提供包含含有二氧化硅纳米粒子的胶体分散体和C6‑C12脂肪酸的混合物的密封剂，原位引发密封剂的凝胶化，和使在产水区或产气区中的密封剂凝固以得到凝结凝胶，从而将在产水区或产气区中的开口密封。

优先权要求

本申请要求2017年5月2日提交的美国专利申请号15/584,669的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本文涉及用于封堵和密封在地下地层中的不期望的产水区和产气区的方法和组合物。

背景

过量的水采出大大影响生产井的经济寿命。高含水率很大程度上影响生产井的经济寿命并且可能是与油田相关的损害机制，如垢沉积、细粒迁移、沥青质沉淀、腐蚀等的原因，导致根据环境法规的采出水的分离、处理和处置的运行成本增加。尽管本行业使用多种化学品控制水采出，但是许多在环境法规严格的地区不是环境可接受的。

概述

在第一总体方面，地下地层密封剂包含含有二氧化硅纳米粒子的水性胶体分散体和C6-C12脂肪酸的混合物。在高于70℃加热密封剂引发密封剂的凝胶化。

在第二总体方面，将在地下地层中的产水区或产气区中的开口密封包括向产水区或产气区提供包含含有二氧化硅纳米粒子的胶体分散体和C6-C12脂肪酸的混合物的密封剂，原位引发密封剂的凝胶化，和使在产水区或产气区中的密封剂凝固以得到凝结凝胶，从而将在产水区或产气区中的开口密封。

第一和第二总体方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

密封剂在20℃的粘度通常小于5cP。密封剂的pH在1至6的范围内。

胶体分散体包含盐和水混溶性有机溶剂中的至少一种。二氧化硅纳米粒子的尺寸在1nm至500nm的范围内。胶体分散体中的二氧化硅纳米粒子的浓度在10重量％至50重量％的范围内。水性胶体分散体的pH在8至11的范围内。

C6-C12脂肪酸与胶体分散体的比率通常在0.25体积％至5体积％的范围内。C6-C12脂肪酸包括C6-C8脂肪酸，主要由C6-C8脂肪酸组成，或者由C6-C8脂肪酸组成。C6-C8脂肪酸通常包括己酸、庚酸和辛酸中的一种或多种。

第二总体方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

引发凝胶化可以包括原位加热密封剂。原位加热密封剂可以包括利用在地下地层中含有的热量通过传导或对流来加热密封剂。

开口是底水锥进或脊进、在套管后的通道、来自注入器的通道、窜流或天然裂缝。

在一些实施方式中，第二总体方面包括降低密封剂的pH以加速密封剂的凝胶化。在一些实施方式中，第二总体方面包括升高密封剂的温度以加速密封剂的凝胶化。第二总体方面的一些实施方式包括提高密封剂中的二氧化硅纳米粒子的浓度或密封剂中的C6-C12脂肪酸的浓度以加速密封剂的凝胶化。

所公开的密封剂有利地是基于水的并且包含环境可接受的组分。二氧化硅纳米粒子是环境友好的，并且C6-C12脂肪酸是可生物降解且环境可接受的。此外，可以通过例如调节C6-C12脂肪酸的浓度来有利地控制所公开的密封剂的凝胶化时间，实现在给定温度在数分钟至数小时范围内的可预测且可控的泵送时间。因此，密封剂保持可泵送足够的时间长度以用于放置，并且形成导致在可预测的时间长度内凝胶化的网络结构。表现为结晶固体的凝结凝胶在受限条件(如裂缝和孔空间)下有利地保持均匀并且保持在适当位置。

附图简述

图1描绘了用于将流体输送至地下地层中的钻孔的示例性系统。