[发明专利]利用地聚合物前体液的脉冲水力压裂

说明书

将储层压裂包括：通过在井中的井眼向储层提供前置液以在储层中产生裂缝，通过井眼向裂缝提供压裂液，通过井眼向裂缝提供地聚合物前体液，在井眼压力下对井眼进行关井，从而使地聚合物前体液在裂缝中硬化并且形成地聚合物支撑剂柱。向裂缝提供地聚合物前体液包括将一定量的地聚合物前体液脉冲加入到压裂液的连续流中，或交替地脉冲加入一定量的地聚合物前体液和压裂液。在脉冲加入一定量的地聚合物前体液之间经过的时间为2秒至20分钟。

优先权要求

本申请要求2017年9月21日提交的美国专利申请号15/711,889的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及利用地聚合物(geopolymer)前体液将储层脉冲水力压裂以得到在储层中的分离的地聚合物支撑剂柱(pillar)。

背景技术

压裂增产处理的成功至少部分地取决于用于防止所产生的裂缝在处理之后闭合的支撑剂的强度和分布。即使是对于在整个裂缝几何结构上具有高支撑剂布置效率的简单且普遍的特征来说，当前的数学和工程概念仍将裂缝的流动能力高估了几个数量级。支撑剂填充层(pack)渗透率可能由于多种因素的组合而降低，如来自差的凝胶回收的残留损害、细粒迁移、多相流、流体动量损失、曳力、毛细管力以及支撑剂破碎和嵌入。在一些情况下，常规支撑剂填充层由于凝胶损害、细粒迁移、多相流和非达西渗流而损失多达99％的初始导通性。

发明内容

在第一总体方面，将储层压裂包括：通过在井中的井眼向储层提供前置液以在储层中产生裂缝，通过井眼向裂缝提供压裂液，通过井眼向裂缝提供地聚合物前体液，和在井眼压力下对井眼进行关井，从而使地聚合物前体液在裂缝中硬化并且形成地聚合物支撑剂柱(pillar)。

向裂缝提供地聚合物前体液包括将一定量的地聚合物前体液脉冲加入(pulsing)到压裂液的连续流中，或交替地脉冲加入一定量的地聚合物前体液和压裂液。在脉冲加入一定量的地聚合物前体液之间经过的时间为2秒至20分钟。

第一总体方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

前置液可以包括滑溜水(slickwater)、线性凝胶、交联凝胶或粘弹性表面活性剂液。压裂液可以包括滑溜水、线性凝胶、交联凝胶或粘弹性表面活性剂液。在一些情况下，压裂液包括最大12磅/加入加仑的支撑剂负荷。

地聚合物前体液一般包含铝硅酸盐、碱性试剂和增渗剂。铝硅酸盐可以包括以下各项中的至少一种：煅烧粘土、高岭石粘土、红粘土、火山岩、尾矿、高炉渣和煤飞灰。碱性试剂可以包括硅酸钠和硅酸钾中的至少一种。增渗剂可以包括聚乳酸，如珠、纤维或织物形式的聚乳酸。增渗剂可以包括以下各项中的至少一种：树脂、盐、苯甲酸和蜡珠。盐可以包括酸式盐。地聚合物前体还可以包含促进剂或缓聚剂。在一些情况下，地聚合物前体液为第一地聚合物前体液，压裂液为第二地聚合物前体液，并且第一地聚合物前体液和第二地聚合物前体液在组成方面不同。

在一些实施方案中，在脉冲加入一定量的地聚合物前体液之间经过的时间为10秒至1分钟。在一些实施方案中，脉冲加入一定量的地聚合物前体液包括将离散量的地聚合物前体液脉冲加入到压裂液的连续流中，或交替地脉冲加入离散量的地聚合物前体液和离散量的压裂液。离散量的地聚合物前体液通常彼此间隔开。脉冲加入一定量的地聚合物前体液可以包括以1桶/分钟至120桶/分钟的速率注入地聚合物前体液，或以5桶/分钟至50桶/分钟的速率注入地聚合物前体液。

第一总体方面的实施方式可以包括：在向裂缝提供压裂液和地聚合物前体液之后，向裂缝提供额外流体的连续流。在一些情况下，地聚合物前体液为第一地聚合物前体液，并且额外流体为第二地聚合物前体液。在某些情况下，压裂液为第一压裂液，并且额外流体为第二压裂液。第二压裂液可以包括最大12磅/加入加仑的支撑剂负荷。