用于地下煤层中颗粒凝固的油井服务组合物 |
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申请号 | CN200880020152.0 | 申请日 | 2008-06-13 | 公开(公告)号 | CN101711273A | 公开(公告)日 | 2010-05-19 |
申请人 | 川汉油田服务有限公司; | 发明人 | 张克卫; 克里斯·维京斯; | ||||
摘要 | 在含 煤 层的 地层 中使煤颗粒结 块 的方法,其包括如下步骤:(a)提供含有 水 性介质和第一捕收剂和/或起泡剂的 流体 ;(b)将流体 泵 入地层中以及(c)与地层中的煤颗粒 接触 从而使所接触的煤颗粒结块。 | ||||||
权利要求 | 1.在含煤层的地层中使煤颗粒结块的方法,其包括如下步骤: |
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说明书全文 | 用于地下煤层中颗粒凝固的油井服务组合物发明领域 [0002] 发明背景 [0003] 地下煤层含有大量的主要形式为甲烷的天然气。煤层还含有通常含水的网状夹层。大部分气体被吸附在煤基质上。自地层中回收甲烷气体通常包括钻井、水力压裂地层以及自煤层产生地层水(脱水)从而降低地层压力。地层压力一旦降低,甲烷气体解除吸附并经夹层网流至井筒。 [0004] 自煤层中回收甲烷气体与自诸如沙岩或石灰石型地层的常规地层中回收气体不同。煤的岩石学和矿物学本质上不同。此外,煤层中的气体被吸附在煤的基质上,而气体占据沙岩或石灰石地层的缝隙。通常,被释出的气体经煤层中的夹层网渗透至所产生的裂缝,然后流至井筒。煤层的渗透性在很大程度上通过夹层网确定。与常规的沙岩或石灰石相比,煤更软更脆弱。因此,在钻探、压裂或其它井作业期间,产生大量煤粉。与地层压力通常较低相结合,煤粉能够容易地渗透入夹层中,对煤层的渗透性造成严重损伤,导致气体产量减少。 [0005] 水基钻井液被广泛用于在煤层中钻井。其中,主要由于成本低,通常使用不掺添加剂的水或盐水。在钻井作业期间,产生大量的煤颗粒,从煤粉到煤砾。使诸如水或盐水的钻井液循环通过井筒并将颗粒输送至井筒外。然而,在作业期间有大量的颗粒无法通过水或盐水被输送至井外。许多细粉会渗入夹层中,降低地层渗透性。大块的砾石难以通过水或盐水输送至井筒外。留在井筒中的大块砾石降低钻井速率。 [0006] 在井被完成并压裂后,有大量从煤粉至煤卵石的煤颗粒留在井筒中是异常的。这些煤颗粒阻止脱水和气体产生,因而需要从井筒中除去。通常使水或盐水以高流速循环通过井筒以将颗粒带出。已知湍流条件起重要作用。有时添加发泡表面活性剂以产生发泡的流体以促使颗粒的移除。尽管应用广泛,但是这种技术面临若干挑战。其中之一为在水平井中移除岩屑尤其是那些大块砾石的效率低下。 [0007] 为了自煤层经济地产生甲烷气体,通常需要将含煤地层水力压裂。在水力压裂操作中,通过井筒在足以引起压裂的压力下将压裂液注入地层以提高气体的产量。经常通过压裂液将称为支撑剂的颗粒作为浆液带入裂缝中。支撑剂包括砂、陶粒、玻璃球、铝土矿(氧化铝)等等。其中,砂是迄今为止最为常用的支撑剂。最常用于煤层的压裂液是包括水、盐水或者含聚合物或粘弹性表面活性剂的水的水性流体。在压裂处理的最后阶段,使压裂液流回地表而将支撑剂留在裂缝中,以防止裂缝在压力解除后闭合。填充了支撑剂的裂缝提供了高传导性的通道,所述通道使得气体更有效地流至井筒。支撑剂停留在裂缝中之后形成的支撑剂填充层的传导性在提高油气的产量中起重要作用。 [0008] 发明概述 [0009] 在煤层中更有效且对地层损伤较小地钻井的组合物和方法。 [0010] 更有效地自井筒中移除煤屑的组合物和方法。 [0011] 在压裂处理期间减少煤粉的不利作用的组合物和方法。 [0012] 一方面,本发明涉及在含煤层的地层中使煤颗粒结块的方法,其包括如下步骤:提供含有水性介质和第一捕收剂和/或起泡剂的流体;将该流体泵入地层中并与地层中的煤颗粒接触,从而使所接触的煤颗粒结块。 [0013] 根据另一方面,本发明涉及用于地下煤层的油井服务流体组合物,其包含水性介质、煤捕收剂和/或起泡剂;以及气体。 [0014] 根据另一方面,本发明涉及使含煤颗粒的水性介质中的煤颗粒结块的方法,其包括如下步骤:将捕收剂和/或起泡剂添加至水性介质中;形成煤颗粒与水性介质的浆液;将气体引入浆液中从而使所接触的煤颗粒结块。 [0015] 发明详述 [0016] 泡沫浮选已经广泛用于选煤。在这种方法中,将煤研磨成很细的粉末并与含捕收剂的水、任选地与起泡剂混合。当使空气吹过该混合物的时候,疏水的煤颗粒附着在上浮以在表面形成泡沫的泡上并被收集在被撇去的泡沫的厚层中。主要是包括粘土、硅石、碳酸盐和黄铁矿在内的矿物的废料(尾矿)通常是疏水的并留在水性悬浮液中。这样的浮选法的主要机制是动态条件下微泡与疏水颗粒的选择性聚集使得该颗粒升至液体表面。已经证实,疏水颗粒与微泡结合在一起形成被称为泡块(bubble agglomerate)的结块。气泡被小的疏水颗粒封装。结合的颗粒增加了泡沫的稳定性。在煤的浮选中经常获得这样的气泡-颗粒结块。在An Introduction to the Theory of Flotation(浮选理论入门)(V.I.Klassen and V.A.Mokrousov,Butterworth,London,1963)中能够找到更多的细节,在此将其并入本文作为参考。 [0017] 捕收剂(collecting agent),即捕收剂(collector),是能够选择性地使期望矿物的表面更疏水以使颗粒与微泡形成结块并因此促进分离的化学剂。起泡剂是被添加至混合物中以促进半稳定泡沫生成的化学剂。 [0018] 可用作起泡剂的化合物包括低分子量醇,其包括甲基异丁基甲醇(MIBC)、戊醇、己醇、庚醇和辛醇以及二乙基异己醇,松油和乙二醇醚。 [0019] 用于煤的最常用的捕收剂为烃油,如煤油、燃油或C5至C8烃。煤的天然疏水性的优势是将捕收剂的使用最小化。在煤的浮选中,捕收剂和起泡剂能够单独使用或结合使用。例如,能够单独使用少量异辛烷或将其与松油结合使用,或者少量的MIBC或松油能够在煤的浮选中起到捕收剂和起泡剂的作用。 [0020] 类似地,很多种化学剂可用作浮选硅石颗粒的捕收剂和起泡剂。已知诸如简单的伯胺和仲胺、伯醚胺和伯醚二胺、牛脂胺和妥尔油脂肪酸/胺缩合物的胺是用于硅石颗粒的有用的捕收剂。已确认这些化合物强烈地吸附于砂的表面并将砂的表面从亲水性改变为疏水性。实际上,这些化合物被用作捕收剂的原因是由于其能够将砂的表面疏水化以允许形成稳定的砂/泡结块。优选的捕收剂为具有至少约12个碳原子的胺捕收剂。这些捕收剂可购自例如Akzo Nobel或Tomah Products Inc.。其它可能的捕收剂为通常需要诸如Ca++或Mg++的多价阳离子的存在以有效工作的油酸盐。 [0021] 泡沫浮选技术用于矿物处理已有数十年并且浮选理论已十分确立。在本发明中,泡沫浮选的理论被用于开发油井服务流体和提高井产量的方法,并且具体地,提高煤层中井产量的方法。 [0022] 例如,当在煤层中用水和盐水作为钻井液钻井时,将少量包括煤油、燃油或C5至C8 |