涉及将长层段上的微粒迁移最小化的方法和组合物

申请号 CN200880117166.4 申请日 2008-09-18 公开(公告)号 CN101868513A 公开(公告)日 2010-10-20
申请人 哈利伯顿能源服务公司; 发明人 罗纳德·G·迪斯特赫夫特;
摘要 本 发明 描述了可用于处理地下 地层 的方法,并且更具体地,涉及最小化地下井眼中的长层段上的微粒迁移,所述地下井眼可以是 水 平的、垂直的、偏斜的或者另外非线性的。在一个实施方案中,提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包括具有邻接储层的至少一部分的 滤饼 的裸眼段;使所述滤饼的至少一部分的完整性被破坏;和在单阶段作业中使用固结剂体系处理所述裸眼段的至少一部分,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移。
权利要求

1.一种方法,所述方法包括:
提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包含邻接地下地层中的储层的至少一部分的滤饼
将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括多个环形阻挡器;
破坏所述滤饼的完整性;
激活所述环形阻挡器中的至少一个;和
将固结剂体系放置到所述地层中以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移。
2.权利要求1所述的方法,其中所述滤饼由于存在至少一种自降解桥接剂而是至少部分自降解的,所述自降解桥接剂包括可降解材料,所述可降解材料选自由以下各项组成的组:原酸酯;聚(原酸酯);脂族聚酯;丙交酯;聚(丙交酯);乙交酯;聚(乙交酯);聚(α-己内酯);聚(羟基丁酸酯);基本上不溶性的酸酐;聚(酸酐);和聚(基酸)。
3.权利要求1所述的方法,其中所述裸眼段为约50英尺以上。
4.权利要求1所述的方法,其中所述裸眼段为约100英尺以上。
5.权利要求1所述的方法,其中使所述滤饼的完整性被破坏的步骤包括:放置滤饼降解液与所述滤饼的至少一部分接触
6.权利要求5所述的方法,其中所述滤饼降解液包含选自由以下各项组成的组中的至少一种:水性流体;酸;酸前体;化剂;氧化剂前体;;酶;和油溶性酸;油基流体;以及它们的任何组合。
7.权利要求5所述的方法,其中所述滤饼降解液参与激活所述环形阻挡器。
8.权利要求1所述的方法,所述方法还包括将所述井投入使用,将所述井投入使用包括从所述井中开采和/或注入到所述井中。
9.权利要求1所述的方法,其中所述环形阻挡器中的至少一个包括环形隔离装置。
10.权利要求9所述的方法,其中所述环形隔离装置响应存在于所述地下地层中的流体以基本上隔离所述裸眼段的至少一部分。
11.权利要求1所述的方法,其中所述固结剂体系包括前冲洗液和/或后冲洗液。
12.权利要求1所述的方法,其中所述固结剂体系包括选自由以下各项组成的组中的固结剂:树脂增粘剂;甲烷基改性的聚酰胺化合物;可交联的水性聚合物组合物;可聚合有机单体组合物;和固结剂乳液;以及它们的任何组合。
13.一种方法,所述方法包括:
提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包含邻接储层的至少一部分的滤饼;
使所述滤饼的至少一部分的完整性被破坏;和
在单阶段作业中使用固结剂体系处理所述裸眼段的至少一部分,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移。
14.权利要求12所述的方法,其中所述固结剂体系包括选自由以下各项组成的组中的固结剂:树脂;增粘剂;甲硅烷基改性的聚酰胺化合物;可交联的水性聚合物组合物;可聚合有机单体组合物;包含水性流体、乳化剂和固结剂的固结剂乳液;以及它们的任何组合。
15.权利要求12所述的方法,其中所述滤饼是至少部分自降解的。
16.权利要求12所述的方法,其中使所述滤饼的完整性被破坏的步骤包括:放置滤饼降解液与所述滤饼的至少一部分接触。
17.一种方法,所述方法包括:
提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包含邻接储层的滤饼;
使所述滤饼的完整性被破坏;和
在单阶段作业中将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段的一部分中的微粒迁移。
18.权利要求16所述的方法,所述方法还包括将所述井投入使用。
19.权利要求16所述的方法,其中所述固结剂体系包括选自由以下各项组成的组中的固结剂:树脂;增粘剂;甲硅烷基改性的聚酰胺化合物;可交联的水性聚合物组合物;可聚合有机单体组合物;和固结剂乳液;以及它们的任何组合。
20.权利要求16所述的方法,其中所述滤饼是至少部分自降解的。
21.权利要求16所述的方法,其中长层段为约100英尺以上。
22.权利要求16所述的方法,其中使所述滤饼的完整性被破坏的步骤包括:放置滤饼降解液与所述滤饼的至少一部分接触。
23.权利要求16所述的方法,所述方法还包括:将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括多个环形阻挡器;和在所述滤饼的完整性实质上被破坏之前激活所述环形阻挡器。
24.一种方法,所述方法包括:
提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段具有邻接地下地层中的储层的至少一部分的滤饼;
将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括:
流动分配器;
钻井支撑组件;
悬挂工具;和
辅助组件,所述辅助组件包括流动定位器;
使所述滤饼的完整性被破坏;
从所述井眼移除所述辅助组件;
安装完井管道;和
将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移。
25.权利要求24所述的方法,其中所述流动分配系统还包括多个环形阻挡器,所述方法还包括使所述环形阻挡器被激活。
26.权利要求24所述的方法,其中所述裸眼段为约100英尺以上。
27.权利要求24所述的方法,其中使所述滤饼的完整性被破坏的步骤包括:放置滤饼降解液与所述滤饼的至少一部分接触。
28.权利要求27所述的方法,其中所述流动分配系统还包括多个环形阻挡器,所述方法还包括使所述环形阻挡器被激活;并且其中所述滤饼降解液参与使所述环形阻挡器被激活。
29.权利要求24所述的方法,所述方法还包括将所述井投入使用。
30.权利要求29所述的方法,其中移除所述辅助组件和安装所述完井管道的步骤是在放置所述固结剂体系之后并且在将所述井投入使用之前进行的。
31.权利要求24所述的方法,其中所述辅助组件包括流动分配器。
32.权利要求24所述的方法,其中所述固结剂体系包括选自由以下各项组成的组中的固结剂:树脂;增粘剂;甲硅烷基改性的聚酰胺化合物;可交联的水性聚合物组合物;可聚合有机单体组合物;和固结剂乳液;以及它们的任何组合。
33.权利要求24所述的方法,其中所述滤饼是至少部分自降解的。
34.权利要求24所述的方法,其中至少部分地使用自导流液以将所述固结剂体系分配在所述裸眼段的一部分上。
35.权利要求34所述的方法,其中所述自导流液包括选自由以下各项组成的组中的流体:发泡流体;剪切稀化胶凝流体;和氮泡沫体;和它们的任何组合。
36.权利要求24所述的方法,所述方法还包括带走所述固结剂体系的部分返回液。
37.权利要求36所述的方法,其中所述返回液占所述固结剂体系的至少5%。
38.权利要求24所述的方法,其中所述流动分配器包括流入或流出控制装置。
39.权利要求24所述的方法,其中所述钻井支撑组件包括选自由以下各项组成的组中的装置:筛管、带槽衬管、预先钻孔的衬管和带眼衬管。
40.权利要求24所述的方法,其中所述流动定位器包括多定位工具。
41.权利要求24所述的方法,其中所述流动分配系统还包括滤失,所述方法还包括激活所述滤失阀的步骤和使所述滤失阀失活的步骤。
42.权利要求41所述的方法,其中移除所述辅助组件的步骤和激活所述滤失阀的步骤是一起进行的;并且其中安装完井管道的步骤和使所述滤失阀失活的步骤是一起进行的。
43.权利要求24所述的方法,其中所述辅助组件还包括冲洗管。
44.权利要求24所述的方法,其中放置所述固结剂体系是通过所述流动分配器进行的。
45.一种方法,所述方法包括:
在地下地层中钻出井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包括邻接所述地层中的储层的至少一部分的滤饼;
将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括:
钻井支撑组件;
悬挂工具;和
辅助组件,所述辅助组件包括流动定位器;
使所述滤饼的完整性被破坏;
从所述井眼移除所述辅助组件;
安装完井管道;
将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移;和将所述井投入使用。
46.一种方法,所述方法包括:
提供包括井眼的井,所述井眼包括裸眼段,所述裸眼段包括邻接地层中的储层的至少一部分的滤饼;
将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括:
钻井支撑组件;
悬挂工具;和
辅助组件,所述辅助组件包括流动定位器;
使所述滤饼的完整性被破坏;
将固结剂体系放置到所述地层中,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移;
从所述井眼移除所述辅助组件;
安装完井管道;和
将所述井投入使用。
47.权利要求46所述的方法,其中移除所述辅助组件和安装完井管道的步骤是在放置所述固结剂体系之后并且在将所述井投入使用之前进行的。
48.权利要求46所述的方法,其中使用自导流液以至少部分地将所述固结剂体系分配在所述裸眼段的一部分中。

说明书全文

涉及将长层段上的微粒迁移最小化的方法和组合物

[0001] 背景
[0002] 本发明涉及可用于处理地下地层的方法、组合物、系统和装置,更具体地,涉及固结地下地层的可能相对未固结的部分,并且最小化未固结的微粒材料如地层细粒和砂在长层段(interval)上的回流(在本文中统称为“微粒迁移”)。更具体地,本发明涉及用于将固结剂体系施用到地下井眼(wellbore)中的长层段的至少一部分上的方法,所述地下井眼可以是平的、垂直的、偏斜的或者另外非线性的。
[0003] 可能影响地下地层中的流体导流能(conductivity)的一种微粒迁移是未固结的微粒材料(例如,地层细粒、支撑剂微粒等)穿过地下地层中的导流通道的回流,这可能例如堵塞或者损害导流通道和/或损害地层的内部或者设备。可能负面影响导流能力并且进一步复杂化微粒迁移的影响的另一个问题在于,在地下地层中的矿物表面趋向于经历至少部分地由机械应力对这些矿物造成的状态(例如,矿物表面的压裂、矿物微粒的压实等)引起的化学反应。这些反应在本文中被称为“应力激活的反应”或“应力激活的反应性”。如本文中使用的术语“改变矿物表面的应力激活的反应性”及其派生词是指增加或者降低在地下地层中的矿物表面经历一种或多种应力激活的反应的趋向,或者将能够参与同第二化合物的一种或多种后续反应的化合物附着到矿物表面上。
[0004] 存在几种控制微粒迁移并且改变地层中的矿物表面的应力激活的反应性的技术,这些技术中的一些可能涉及固结剂体系的使用。如本文中使用的术语“固结剂”或“固结剂体系”(这些术语可以互换使用)包括能够减少地下地层中的微粒迁移和/或改变地下地层中的地下表面的应力激活的反应性的任何化合物或化合物的组合。固结剂体系被认为增强或者在某些情况下改变地下地层的机械性质以防止或者降低微粒迁移的可能性和应力激活的反应性,并且也许提供机械强度的较小增加。
[0005] 一种用于改变某些地下地层中的微粒迁移参数的方法涉及通过将固结剂体系施用到地层的未固结部分上,将地下地层的未固结部分固结成较稳定的可渗透团(mass)。这样的方法的一个实例是将固化树脂施用到地下区的一部分上,随后施用隔离液,然后施用可以活化树脂的催化剂。这样的方法的另一个实例涉及将增粘组合物(水溶液基或非水溶液基)施用到地层的一部分,以尽力减少其中的微粒的迁移。尽管固化性树脂组合物可以产生较硬的团块,但是增粘组合物的使用产生了更有延展性的固结的团块。
[0006] 尽管先前已知的固结剂体系被认为在短的开采层段(例如,小于30英尺)上是总体上有效的,但是固结化学品在不均匀长层段上的有效放置通常被证明是耗时并且困难的。如本文中使用的术语“长层段”是指穿透地下地层的地下井眼中约30英尺以上的裸眼段。例如,一些长的垂直或偏斜的井层段可以为约30英尺至约100、250或500英尺,并且一些长的水平层段可以为约500英尺至约10,000英尺。一些层段可以更长。
[0007] 典型地使用带套管的眼或裸眼砾石充填技术对具有更长的开采层段的井进行完井。这些砾石充填技术可以包括放置防砂筛管以提供二次过滤和机械支撑,以及在地层和起着初次过滤层作用的筛管之间的均匀分级砾石或砂的层,从而防止微粒迁移。这些常规的砾石充填完井需要大的钻孔完井,因为需要同时安装筛管和砾石,从而需要长的和复杂的送作业,这花费另外的钻探时间。砾石在长的水平层段中的放置还可能是复杂的,如果存在钻井(borehole)质量或滤失问题。在许多情况下,使用替代通路技术,其中需要另外的空间以连接筛管外部的分流管(shunt tube),从而起着确保完全的砾石放置的输送管的作用。
[0008] 如果选择固结剂型体系,则用于将化学品放置在长的开采层段的典型系统可以包括选择性的注入型工具,在此短的钻井段被隔离,然后用固结剂处理。工具然后移动至下一个层段,并且重复该过程直至整个储层段已经被处理。这些处理可以被称为多阶段处理。对于长层段,该过程可能是非常耗时的和复杂的,因为每一个注入步骤需要多个流体阶段。另外,在整个处理过程中必需保持在管内的流体的非常精准的跟踪,这可能是耗时并且困难的。这些分阶段处理可能需要数天的完井钻探时间。单阶段作业(即,对于将固结剂体系放置在长层段上,不需要这些多流体阶段的作业)可以具有更低的复杂性并且需要更少的钻探时间。
[0009] 滤饼(例如,由流体,通常为浆液,如钻井液在井眼的壁上沉积的残留物)可以控制滤失并且最小化在钻井和完井过程中的地层损害。典型的滤饼可以包含桥接剂(bridging agents),并且在某些情况下,包含聚合物组分,这取决于用于形成滤饼的流体的组成。在典型的防砂完井中,滤饼可以保持完整无缺直至防砂完井的安装。
[0010] 尽管滤饼可以是有利的,但是通常被认为有利的是,一旦井投入开采,就从开采区移除滤饼。通常,以机械或者化学方式移除滤饼,或者滤饼通过使其随着开采的流体而降解。一种用于降解来自开采地层的滤饼的方法涉及在形成滤饼的钻井液、压裂液、砾石输送液或其它维修液中包含用于在地层孔隙上桥接的酸溶性微粒桥接剂。这样的酸溶性滤饼然后可以通过以下方式降解:将强酸溶液与滤饼接触,并且使该溶液保持接触历时足以通过至少与酸溶性桥接剂相互作用降解滤饼的时间。
[0011] 一种降解来自地下井眼地层的沉积滤饼的考虑通常涉及这种降解的时机(timing)。例如,在关注地层的防砂的情形下,滤饼被认为在放置充填砾石的同时对地下地层中的未固结的微粒提供一定程度的控制。例如,如果在砾石充填之前移除滤饼,则未固结的微粒可能迁移,结果,可能出现井眼稳定性问题,这可能导致井眼坍塌,从而妨碍充填砾石的安装。另外地,滤饼完整性的损失也可能导致在完井作业过程中的严重的滤失或砾石位移,从而造成控井问题,或者不能有效地将砾石放置在整个层段上。尽管在降解滤饼之前安装筛管并且放置砾石可以有助于控制未固结的微粒,防止不适宜的井眼液的损失,并且保持钻井稳定性,但是作为结果,滤饼本身可能更难以降解。在这样的情况下,筛管和砾石可能是在井眼壁上的滤饼和用于降解滤饼的滤饼降解液之间的物理障碍。
[0012] 可能影响通常需要被处理的长开采层段的另一个问题是页岩的存在。页岩可能是有问题的,因为它可以产生大量的细粒。通常,可能适宜的是,物理隔离含有页岩的地下地层的各个部分以防止这些细粒的产生。在某些情况下,页岩可以用无眼管子(例如,在其朝向井眼壁的外表面不包含槽或其它孔的管)隔离。暴露的页岩可以通过跨过这些层段放置无眼管子并且使用裸眼封隔器隔离环形空间(annulus)而以液压方式隔离。常规的机械、液压、静压、可膨胀或溶胀弹性体封隔器可以提供用于该目的的环形隔离。裸眼封隔器的一TM些实例包括 III封隔器和SWELLPACKER ,这两者可获自在德克萨斯州的卡罗
尔顿的哈利伯顿能源服务公司(Halliburton Energy Services,Inc.)。
[0013] 长层段的有效处理可能由于可变的储层性质如孔隙度、渗透率和孔隙压力而进一步复杂化。如本文中使用的术语“储层”是指具有足以储存并且输送流体如气体、油或水的孔隙度和渗透率的地表下岩体。例如,长层段可以包括可变的高渗透率部分。在一些情形下,高渗透率部分可以起着带走大多数处理液的漏失地层的作用,在此渗透率低、压力更高的区域不可能接收任何处理液。化学导流技术通常用于增产处理,并且集中于堵塞高渗透率区域,从而帮助流体流强行进入低渗透率区域。在这些条件下并且使用这些溶液均匀放置处理液可能是困难和不可靠的。如本文中使用的,术语“处理(treatment)”或“处理(treating)”是指结合所需的功能和/或为了所需的目的而进行的任何地下作业。术语“处理(treatment)”或“处理(treating)”不意指任何具体的操作。如本文中使用的,术语“处理液”是指可以结合所需的功能和/或为了所需的目的而在地下应用中使用的任何流体。术语“处理液”不意指通过流体或其任何组分进行的任何具体操作。
[0014] 概述
[0015] 本发明涉及可用于处理地下地层的方法、组合物、系统和装置,更具体地,涉及固结地下地层的可能相对未固结的部分,并且最小化长层段上的微粒迁移。更具体地,本发明涉及用于将固结剂体系施用到地下井眼中的长层段的至少一部分上的方法,所述地下井眼可以是水平的、垂直的、偏斜的或者另外非线性的。
[0016] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包含邻接地下地层中的储层的至少一部分的滤饼;将流动分配(flow distribution)系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括多个环形阻挡器(barrier);破坏(compromise)所述滤饼的完整性;激活所述环形阻挡器中的至少一个;和将固结剂体系放置到所述地层中以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移。
[0017] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包含邻接储层的至少一部分的滤饼;使所述滤饼的至少一部分的完整性被破坏;和在单阶段作业中使用固结剂体系处理所述裸眼段的至少一部分,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移。
[0018] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包含邻接储层的滤饼;使所述滤饼的完整性被破坏;和在单阶段作业中将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段的一部分中的微粒迁移。
[0019] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段具有邻接地下地层中的储层的至少一部分的滤饼;将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括:流动分配器;钻井支撑组件;悬挂工具;和辅助组件(service assembly),所述辅助组件包括流动定位器(flow positioner);使所述滤饼的完整性被破坏;从所述井眼移除所述辅助组件;安装完井管道;和将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移。
[0020] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:在地下地层中钻出井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包括邻接所述地层中的储层的至少一部分的滤饼;将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括:钻井支撑组件;悬挂工具;和辅助组件,所述辅助组件包括流动定位器;使所述滤饼的完整性被破坏;从所述井眼移除所述辅助组件;安装完井管道;将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移;和将所述井投入使用。
[0021] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括裸眼段,所述裸眼段包括邻接地层中的储层的至少一部分的滤饼;将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括:钻井支撑组件;悬挂工具;和辅助组件,所述辅助组件包括流动定位器;使所述滤饼的完整性被破坏;将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移;从所述井眼移除所述辅助组件;安装完井管道;和将所述井投入使用。
[0022] 本发明的特征和优点对于本领域技术人员将变得容易明白。尽管本领域技术人员可以进行许多变化,但是这些变化均在本发明的精神之内。
[0023] 附图简述
[0024] 这些附图举例说明本发明的一些实施方案的某些方面,并且不应当用于限制或限定本发明。
[0025] 图1a是显示井眼内的流动分配系统的一个实施方案的侧视图。
[0026] 图1b是图1a的实施方案的侧视图,显示滤饼降解液的放置。
[0027] 图1c是图1a的实施方案在从井眼已经移除辅助组件之后的侧视图。
[0028] 图1d是图1a的实施方案在已经破坏滤饼并且已经激活环形阻挡器之后的侧视图。
[0029] 图1e是图1a的实施方案在完井管道处于适当位置的情况下的侧视图,显示了固结剂体系的放置。
[0030] 图1f是图1a的实施方案在放置固结剂体系之后的侧视图。
[0031] 图1g是图1a的实施方案的侧视图,显示了开采作业。
[0032] 图1h是图1a的实施方案的侧视图,显示了注入作业。
[0033] 图2a是显示井眼内的流动分配系统的另一个实施方案的侧视图。
[0034] 图2b是图2a的实施方案的侧视图,显示了滤饼降解液的放置。
[0035] 图2c是图2a的实施方案在已经破坏滤饼并且已经激活环形阻挡器之后的侧视图,显示了固结剂体系的放置。
[0036] 图2d是图2a的实施方案在放置固结剂体系之后的侧视图。
[0037] 图2e是图2a的实施方案在完井管道处于适当位置的情况下的侧视图。
[0038] 图2f是图2a的实施方案的侧视图,显示了开采作业。
[0039] 图2g是图2a的实施方案的侧视图,显示了注入作业。
[0040] 图3a是显示井眼内的流动分配系统的又一个实施方案的侧视图。
[0041] 图3b是图3a的实施方案的侧视图,显示了滤饼降解液的放置。
[0042] 图3c是图3a的实施方案在已经破坏滤饼之后的侧视图。
[0043] 图3d是图3a的实施方案的侧视图,显示了固结剂体系的放置。
[0044] 图3e是图3a的实施方案在放置固结剂体系之后的侧视图。
[0045] 图3f是图3a的实施方案在完井管道处于适当位置的情况下的侧视图。
[0046] 图3g是图3a的实施方案的侧视图,显示了开采作业。
[0047] 图3h是图3a的实施方案的侧视图,显示了注入作业。
[0048] 发明详述
[0049] 本发明涉及可用于处理地下地层的方法、组合物、系统和装置,更具体地,涉及固结地下地层的可能相对未固结的部分,并且最小化长层段上的微粒迁移。更具体地,本发明涉及用于将固结剂体系施用到地下井眼中的长层段的至少一部分上的方法,所述地下井眼可以是水平的、垂直的、偏斜的或者另外非线性的。
[0050] 本发明方法可以适用于任何类型的地下地层中的水平的、垂直的、偏斜的或者另外非线性的井眼。本方法可以适用于注入井以及开采井,包括井。本发明方法的许多潜在的优点(其中有许多在本文中未讨论或被规避)中的一个在于,可以将固结剂体系放置在裸眼段的长层段的至少一部分上以至少部分地控制微粒迁移,否则这可能负面地影响地层的导流能力。通常参考附图,在一些实施方案中,可以放置固结剂体系,从而在单阶段中覆盖全部或大部分期望的层段。在一些实施方案中,单阶段放置可以通过流动分配系统100进行,这限制了筛管或其它钻井支撑组件102的任何一个点的流出,从而使其被认为是在较长层段上有效的处理。
[0051] 如本文中使用的,术语“裸眼段”是指未带套管或带射孔的井眼的任何一部分。这可以包括但不限于在带套管部分后面的未带套管部分,或者带眼的部分。
[0052] 在一些情况下参考附图,在一些实施方案中,本发明方法可以帮助放置固结剂体系106,其可以包括任何适合的固结剂体系(例如,下述那些)。这种放置可以用于固结剂体系在裸眼段的长层段的至少一部分上的较均匀或接近均匀的放置,以提供至少一定程度的微粒迁移控制。均匀或接近均匀的放置的实例包括但不限于,在将固结剂沿着整个选择的层段以选择的最小放置深度(例如,等于或大于1/2井眼直径的深度)放置在井眼周围的储层中。一些层段可以为约30英尺以上至超过10,000英尺,这是由钻出更长的层段的能力决定的。在本文中公开了在这些值之间的层段的任何长度。使用本发明方法,在一些实施方案中,可以将井眼管道、套管、衬管、带槽衬管、预先钻孔的衬管、带眼衬管或筛管用于提供钻井支撑。另外,至少在一些实施方案中,在本文中提供的这些方法可以消除砾石充填处理,这可以有助于简化系统结构和安装程序,从而可以节省钻探时间和费用
[0053] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包含邻接地下地层中的储层的至少一部分的滤饼;将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括多个环形阻挡器;破坏所述滤饼的完整性;激活所述环形阻挡器中的至少一个;和将固结剂体系放置到所述地层中以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移。
[0054] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包含邻接储层的至少一部分的滤饼;使所述滤饼的至少一部分的完整性被破坏;和在单阶段作业中使用固结剂体系处理所述裸眼段的至少一部分,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移。
[0055] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包含邻接储层的滤饼;使所述滤饼的完整性被破坏;和在单阶段作业中将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段的一部分中的微粒迁移。
[0056] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段具有邻接地下地层中的储层的至少一部分的滤饼;将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括:流动分配器;钻井支撑组件;悬挂工具;和辅助组件,所述辅助组件包括流动定位器;使所述滤饼的完整性被破坏;
从所述井眼移除所述辅助组件;安装完井管道;和将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移。
[0057] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:在地下地层中钻出井眼,所述井眼包括约30英尺以上的裸眼段,所述裸眼段包括邻接所述地层中的储层的至少一部分的滤饼;将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括:钻井支撑组件;悬挂工具;和辅助组件,所述辅助组件包括流动定位器;使所述滤饼的完整性被破坏;从所述井眼移除所述辅助组件;安装完井管道;将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移;和将所述井投入使用。
[0058] 在一个实施方案中,本发明提供一种方法,所述方法包括:提供井眼,所述井眼包括裸眼段,所述裸眼段包括邻接地层中的储层的至少一部分的滤饼;将流动分配系统放置在所述裸眼段中,所述流动分配系统包括:钻井支撑组件;悬挂工具;和辅助组件,所述辅助组件包括流动定位器;使所述滤饼的完整性被破坏;将固结剂体系放置到地层中,以至少部分地减少所述裸眼段中的微粒迁移;从所述井眼移除所述辅助组件;安装完井管道;和将所述井投入使用。
[0059] 可以通过钻井液、钻开油层用钻井液或作为钻出井眼的结果的另一种适合流体将滤饼放置在地下地层的表面上。滤饼还可以通过使用滤失小段塞沉积在带套管和带眼的井或裸井中,所述滤失小段塞含有固体和/或聚合物溶液,其将随着流体泄漏到地层中而桥接并且形成滤饼。滤饼的组分可以根据钻井液、钻开油层用钻井液或滤失补救处理液(remediationtreatment)(例如,滤失小段塞)的组成变化。因此,用于破坏滤饼的完整性的方法应当变化。
[0060] 参考用于本发明的一些方法的某些方面的非限制性示例的附图,流动分配系统100可以是井底组件或者用于将材料输送到井中的任何其它装置或系统。在一些实施方案中,流动分配系统100可以是常规防砂筛管的组成部分。备选地,流动分配系统100可以安装有冲洗管110,从而允许沿层段的长度均匀分配的离开冲洗管110的流动,以进行均匀处理。具有固结的流动分配系统100可以增加小井防砂完井的可行性,即使在非常多产的井中。
[0061] 现在参考图1a-1h的示例性实施方案,在井眼114中示出了流动分配系统100。与井眼114相关的井可以用于开采或用于注入。例如,在用固结剂体系106(在图1e-1h中示出)处理后,井眼114可以产烃。井眼114可以具有裸眼段116。裸眼段116可以具有在放置流动分配系统100之前在适当位置的滤饼112。滤饼112和/或裸眼段116可以具有邻接的储层108。储层108可以包含油、气、其它烃或需要开采的其它材料。储层108还可能包含水或其它水性流体。备选地,储层108可以用于储存或另外地注入材料。
[0062] 取决于所选择的一种或多种具体装置,流动分配系统100可以包括流动分配器104、钻井支撑组件102、任选的环形阻挡器120、悬挂工具122和辅助组件124。流动分配系统100还可以包括任选的滤失126。流动分配系统100可以通过多种装置和/或系统中的任何一种被放置在井眼114中。例如,流动分配系统100可以随着管道(例如,开采管道)进入井眼114中。用于放置流动分配系统100的其它选择包括工作管柱、钻井管柱、盘绕式管道管柱、或任何其它用于将工具放置到井眼中的装置。流动分配系统100可以在地表组装,并且可以包括无眼管子和环形阻挡器120以隔离裸眼段116中的暴露页岩。冲洗管110、悬挂工具122、滤失阀126和钻井支撑组件102可以允许流体的定点置放和循环。在组装流动分配系统100之后,可以将它放置到井眼114的裸眼段116中,并且设置悬挂工具
122。
[0063] 在被包含时,流动分配器104可以是与地层至井眼流动路径相关的任何装置,其可以沿着井眼114的长度引起相对于总压降足够高的压降,这导致沿着壁的长度在地层至井眼流动路径之间基本上均匀的流动分配。流动分配器104可以是多种不同的装置中的任何一种,包括但不限于流入控制装置、流出控制装置、端口或其它锐孔、分流管、提升阀、节流器、弯曲路径、喷嘴型装置、螺旋型装置或管型装置。备选地,一系列喷嘴和/或管道可以用于实现期望的压力损失。流动分配器104还可以包括可以一个或多个以机械、液压或电子方式控制的无限可变控制阀,或可变控制阀。任何能够使材料选择性通过其中的装置均可以适当地用作流动分配器104,例如,可获自在俄克拉荷州的Duncan的哈利伯顿能源TM服务公司(Halliburton Energy Services,Inc.)的EQUIFLOW 筛管。流动分配器104还可以是可调节流动路径流入控制装置或者流入控制装置与另一种装置的组合。对于可调节流动,流动分配器104可以具有多个位置,包括不必要的流体的全开流动、注入控制和开采控制。为了进一步提高流动分配系统100的性能,流动分配器104可以包括两个以上的端口。一个或多个端口可以与单向止回阀配合,使得流动分配器104允许在完井之前的改善的导流,并且可以起着在开采过程中以更少的压降使流动均等的流入控制装置的作用。流动分配器可以是辅助组件124的一部分,与冲洗管110一起被移除,或者它可以保持在适当的位置。
[0064] 在被包含时,钻井支撑组件102可以与冲洗管110组合使用,或者单独地用于支撑、过滤或隔离。例如,如果地层塑性失效(plastically fails)并且与组件的形状一致,则钻井支撑组件102可以通过提供结构支撑而防止钻井的脱砂或坍塌。备选地,钻井支撑组件102可以防止地层材料进入开采中。在另一种应用中,钻井支撑组件102可以隔离以避开不适宜的区域,如页岩。尽管钻井支撑组件102是以筛管的形式显示的,但是备选地,它可以是例如带槽衬管、带眼管子、或无眼管子。
[0065] 任选的环形阻挡器120可以是环形隔离装置,其提供至少一定程度的隔离,这可以用于流体的均匀施用。环形阻挡器120可以通过多种不同方法中的任何一种来激活,这取决于具体类型。例如,环形阻挡器120可以以静压、液压、机械、可膨胀方式或通过与激活材料接触来激活。在一个实施方案中,环形阻挡器120可以是通过与特定流体接触激活的溶胀封隔器。在一些实施方案中,环形隔离装置响应存在于地下地层中的流体以基本上隔离裸眼段的至少一部分。溶胀封隔器较容易安装,通常没有运行要求和较长的密封区域,其可以在差的孔条件下密封,并且它们被认为是高度可靠的。在一个实施方案中,用于激活溶胀封隔器的特定流体可以是滤饼降解液118(下面论述)。这使得环形阻挡器120在滤饼112降解的同时激活。因为滤饼降解液118可以激活溶胀封隔器,因此它可以含有使这种反应更快速地进行的添加剂。液压或静压封隔器可以与溶胀封隔器结合使用以消除与溶胀封隔器相关的等待时间。当浪费有用的钻探时间来等待设置溶胀封隔器时,这可以是特别有用的。
[0066] 如下进一步论述,自导流液(self-diverting fluids)可以用作环形阻挡器的备选方案,从而例如更好地使固结剂体系流分配在井眼中。自导流液被认为允许循环挤压方法以确保与井眼114接触,而无需机械的或其它常规的环形阻挡器120。但是,如果仍然使用环形阻挡器120,则它们直至在井投入使用之后才能被激活。使用自导流液132可以允许省略流动分配器104,如下面对图3a-3g所述的。自导流液132可以是多种能够起着导流液的作用的流体中的任何一种。适合的实例包括任何已知的自导流液,如具有50质量%至90质量%(气体含量)或剪切稀化胶凝液的发泡流体,如黄原胶凝胶体系或其它这样的聚合物体系。自导流液的一个实例为50质量%至90质量%的氮泡沫体(nitrogen foam)。一TM TM些可商购的适合的导流液的实例包括AQUALINEAR 或LO-GUARD (可获自哈利伯顿能源服务公司.(Halliburton Energy Services,Inc.),Duncan,俄克拉荷马州)。
[0067] 在被包含时,如示例的,悬挂工具122应当至少部分地支撑井眼114中的钻井支撑组件102。悬挂工具122可以是封隔器、筛管吊架、衬管吊架组件、砾石充填封隔器或任何其它这样的支撑装置。
[0068] 辅助组件124可以是流动分配系统100的一部分,并且可以用于将井投入开采之前辅助井。如图1a-1h中所示,辅助组件124的一个示例性实施方案包括流动定位器128并且可以包括冲洗管110。流动定位器128可以是任何选择性定位流动的装置。流动定位器128可以是多定位工具(multi-positioning tool)、转换工具(crossover tool)、或任何其它允许选择性通过的装置。例如,VERSA- 封隔器/Multi-Position Tool(可获
自哈利伯顿能源服务公司(Halliburton Energy Services,Inc.),卡罗尔顿,得克萨斯州)可以以多种构造使用。例如,在挤压位置,该流动定位器建立将流体挤压到地层中所必需的流动路径。在上部和下部循环位置,该流动定位器使流体循环跨过地层层段,穿过钻井支撑组件102,然后回到管道/套管环形空间。在相反的循环位置,该流动定位器使相反的流体沿着环形空间向下循环并且回到管道。其还可以用于沿着管道向下循环以将流体定位置放在适当的位置。通常,相对于悬挂工具122升高和降低多定位工具提供流动路径的这些变化。
[0069] 在被包含时,冲洗管110提供临时内部导管,并且可以包括用于选择性注入的皮碗式(cup)封隔器134(在图2a-2g中示出),从而防止在环形空间的层间窜流(cross flow)。尽管在一些示例的实施方案中显示了冲洗管110,但是在其它实施方案中它可以省略。
[0070] 在被包含时,在备选的实施方案中,如在井眼114中不存在辅助组件124时,滤失阀126可以防止滤失。滤失阀126可以是多个阀中的任何一个,包括但不限于陶瓷瓣阀。
[0071] 根据示例的实施方案,流动分配系统100可以被放置在裸眼段116中,并且可以用于多种作业。例如,如图1b-1d中所示,流动分配系统100首先可以用于针对破坏所述滤饼112的完整性的方法。这可以包括放置滤饼降解液118与滤饼100接触。如图1b中所示,在一些实施方案中,滤饼降解液118可以被向下泵送通过冲洗管110并且进入环形空间,从而使滤饼降解液118接触滤饼112。随着时间的过去,滤饼降解液118可以与滤饼112反应,从而使滤饼112在防止流体与地下地层相互作用方面的有效性更低。稀薄化和/或孔可以在滤饼112中形成,从而使流体更容易地通过地层。该过程在本文中被通称为“破坏所述滤饼的完整性”或“降解滤饼”。该术语并不意指任何特定程度的破坏或降解。
[0072] 滤饼降解液118可以具有某些特性,这取决于滤饼的组成。在一些实施方案中,滤饼降解液118可能是不必要的,例如,在滤饼主要是自降解的情况下。如果滤饼主要包含酸溶性桥接剂,如,则滤饼降解液118应当包含酸或酸前体,所述酸或酸前体能够与这些酸溶性桥接剂以适宜的方式破坏滤饼的完整性这样的方式相互作用。备选地,或者除这些酸以外,如果滤饼包含聚合物组分(例如,对应在钻井液中发现的胶凝剂聚合物的聚合物组分,如黄原胶、瓜尔胶、纤维素衍生物、合成聚合物等),则在滤饼降解液118中应当包含能够使这些聚合物降解的材料。这些材料可以包括化剂或,乃至在某些溶液中包含一些酶。在一些实施方案中,滤饼降解液118可以是水性流体。
[0073] 滤饼降解液118可以包含酸前体,该酸前体产生可以能够与滤饼中的酸溶性部分相互作用的酸。美国专利7,140,438,其相关部分通过引用结合在此,描述了一种这样的体系,该体系施用由原酸酯产生的酸降解滤饼组分。适用于滤饼降解液118的TM滤饼降解液包括但不限于:延迟酸释放体系(例如,N-FLOW ,可获自哈利伯顿能源服务公司(Halliburton EnergyServices,Inc.),Duncan,俄克拉荷马州);具有在降解滤饼中用于预定延迟的化学触发剂的延迟释放酸体系,其在某些情况下可以是有利的(例如, 可获自哈利伯顿能源服务公司(Halliburton EnergyServices,
TM
Inc.),Duncan,俄克拉荷马州);油基酸体系(例如,OSA ,可获自哈利伯顿能源服务公司(Halliburton Energy Services,Inc.),Duncan,俄克拉荷马州);用于油基或水溶液基钻井液或钻开油层用钻井液的慢反应油溶性酸体系;酸溶液;酶溶液;和碱溶液;或者这些体系的组合;和这些体系的衍生物。滤饼降解液118的一个实例为包含油溶性酸的流体,该油溶性酸包括可以表现多种功能的慢反应有机酸。所述酸可以除去碳酸钙,并且帮助使在滤饼112中使用的任何聚合物破胶。另外地,油基流体可以激活环形阻挡器120。
[0074] 适用于破坏滤饼的完整性的方法和组合物的其它实例描述于美国专利7,195,068中,其相关内容通过引用结合在此。其中描述了降解地下地层中包含酸溶性部分和聚合物部分的滤饼的方法,该方法包括以下步骤:将包含延迟释放酸组分和延迟释放氧化剂组分的滤饼降解组合物引入穿透地下地层的井眼;使延迟释放酸组分释放酸衍生物并且使延迟释放氧化剂组分释放酸消耗组分;使酸消耗组分与酸衍生物相互作用以延迟酸衍生物的至少一部分与滤饼的酸溶性部分的至少一部分之间的反应,并且产生过氧化氢;使酸衍生物在延迟时间后降解滤饼的酸溶性部分的至少一部分;和使过氧化氢降解滤饼的聚合物部分的至少一部分。其它破坏滤饼的完整性的方法公开于美国专利申请公布2007/0078064、2006/0105917、2006/0105918和2006/0205608,其相关内容通过引用结合在此。
[0075] 在一些实施方案中,滤饼可以是自降解的,因为它包含自降解桥接剂。这样的自降解桥接剂通常包括可降解材料。自降解桥接剂的实例包括但不限于,包括以下化合物的那些:原酸酯(其可以被称为原醚(ortho ethers));聚(原酸酯)(其可以被称为聚(原醚);脂族聚酯;丙交酯;聚(丙交酯);乙交酯;聚(乙交酯);聚(α-己内酯);聚(羟基丁酸酯);基本上水不溶性的酸酐;聚(酸酐);和聚(基酸)。其它自降解桥接剂也可以是适合的。
[0076] 在一些实施方案中,环形阻挡器可以在滤饼的完整性基本上(substantially)被破坏之前被激活。
[0077] 在图1a-1h的实施方案中,滤失阀126可以在移除辅助组件124时被激活(例如,关闭),或者它可以在以后被激活。图1c示出了在移除辅助组件124并且激活滤失阀126之后,但是在滤饼降解液118有时间与滤饼112和环形阻挡器120反应之前的流动分配系统100。尽管图1a-1h的实施方案示出了滤饼降解液118,但是在其它实施方案中它可以省略。图1d示出了在经过一定时间之后,因而滤饼112已经被破坏并且环形阻挡器120被激活的流动分配系统100。在一些实施方案中,这些反应均发生在移除辅助组件124并且安装完井管道130所需的时间内。因此,在将固结剂体系106泵送到地层中之前几乎不需要或者无需另外的等待时间。备选地,滤饼112和环形阻挡器120可以在没有滤饼降解液118的情况下反应。例如,环形阻挡器120可以通过暴露于井眼114中的烃激活。滤饼112可以包含足够浓度的自降解桥接剂,因此可以不需要滤饼降解液118。获益于本公开内容的本领域普通技术人员应当认识是否需要滤饼降解液118,如果这样,其组成应当基于在争论中的滤饼的组成。
[0078] 在图1a-1h的实施方案中,一移除辅助组件124,就可以安装完井管道130和上部完井设备。完井管道130可以是适用于完井的任何类型的管道。例如,完井管道130可以包括多个管接头,或者可以包含盘绕式管道。完井管道130的安装可能使得滤失阀126破裂,因而它随着完井管道130的安装同时失活。备选地,压力或任何其它装置可以在任何时间使滤失阀126失活。
[0079] 如图1e中所示,通过使用钻井支撑组件102在整个所需的层段长度上使流动均等,向下泵送穿过完井管道并且经由流动分配系统100出来,可以放置固结剂体系106。固结剂体系106可以被过度移置(over-displaced),并且可以允许其在将所述井投入使用之前固化或反应的时间。
[0080] 固结剂体系106可以包括可用于将微粒迁移控制到所需的程度的任何适合的固结剂体系。在一些实施方案中,固结剂体系能够使固结仅仅在粒子之间的接触点进行。例如,在一些实施方案中,所述材料将附着到微粒上并且不填充或者密封地层的孔隙(例如,树脂、增粘剂、甲烷基改性的聚酰胺化合物、可交联的水性聚合物组合物、固结剂乳液、可聚合的有机单体组合物等)。任选地,固结剂体系106可以包括前冲洗和/或后冲洗步骤。
[0081] 在一些实施方案中,可以适宜的是,在将固结剂放置在尤其是地下地层中之前使用前冲洗液,以从地下地层中的孔空间除去过量的流体,从而清洁地下地层等。适合的前冲洗液的实例包括但不限于水性流体、溶剂和能够改变地层表面的润湿性表面活性剂。TM
适合的前冲洗溶剂的实例可以包括互溶剂,如 和N-VER-SPERSE A ,两者均可
商购自俄克拉荷马州,Duncan的哈利伯顿能源服务公司(Halliburton Energy Services,Inc.)。适合的前冲洗表面活性剂的一个实例还可以包括乙氧基化的壬基酚磷酸酯如TM
ES-5 ,其可商购自俄克拉荷马州,Duncan的哈利伯顿能源服务公司(Halliburton Energy Services,Inc.)。另外地,在其中固结剂包含树脂组合物的那些实施方案中,可以适宜的是在前冲洗液中包含硬化剂。
[0082] 另外地,在一些实施方案中,可以适宜的是,在将固结剂放置在尤其是地下地层中以后使用后冲洗液,以从近井眼区域置换过量的固结剂。适合的后冲洗液的实例包括但不限于,水性流体、表面活性剂、溶剂或气体(例如,氮气),或它们的任何组合。另外地,在一些实施方案中,可以适宜的是,在后冲洗液中包含硬化剂。例如,可以使用被放置在后冲洗液中的硬化剂催化某些类型的树脂组合物,包括但不限于呋喃基树脂、氨基甲酸酯树脂和环氧基树脂。
[0083] 适用于本发明方法的固结剂通常包括任何能够最小化微粒迁移和/或改变地下地层中的表面的应力激活的反应性的化合物。在一些实施方案中,固结剂可以包括选自由以下各项组成的组中的固结剂:非水性增粘剂;水性增粘剂;树脂;甲硅烷基改性的聚酰胺化合物;可交联的水性聚合物组合物;和固结剂乳液。这些的组合也可以是适合的。
[0084] 在本发明的具体方法中包含的固结剂的类型和量可以取决于地下地层的组成和/或温度、地层流体的化学组成、存在于地层中的流体的流量、地下地层的有效孔隙度和/或渗透率、孔隙喉尺寸和分布及其它因素等。而且,尤其是,可以改变固结剂的浓度,从而增强桥接以提供固结剂的更快速的涂覆,或者最小化桥接以允许更深地渗透到地下地层中。在获益于本公开内容的本领域技术人员的能力之内的是,确定在本发明方法中包含的固结剂的类型和量,从而实现所需的结果。
[0085] 适用于本发明方法的固结剂可以以任何适合的形式提供,包括以粒子形式提供,其可以为固体形式和/或液体形式。在其中以粒子形式提供的固结剂的那些实施方案中,粒子的尺寸可以宽泛地变化。在一些实施方案中,固结剂粒子可以具有约0.01微米(“μm”)至约300μm的平均粒径。在一些实施方案中,固结剂粒子可以具有约0.01μm至约100μm的平均粒径。在一些实施方案中,固结剂粒子可以具有约0.01μm至约10μm的平均粒径。在本发明的具体组合物或方法中使用的固结剂粒子的尺寸分布可以取决于数个因素,包括但不限于,存在于地下地层中的微粒的尺寸分布、地下地层的有效孔隙度和/或渗透率、孔隙喉尺寸和分布等。
[0086] 在一些实施方案中,可以适宜的是使用具有使得固结剂粒子被放置在地层微粒之间的接触点的尺寸分布的固结剂粒子。例如,在一些实施方案中,固结剂粒子的尺寸分布可以在例如约0.01μm至约10μm的较小尺寸范围。在一些实施方案中,可以适宜的是,尤其是提供具有更小的粒度分布的固结剂粒子,从而促进固结剂粒子穿过未固结的微粒体或者在低渗透率地层中更深的渗透。
[0087] 在其它实施方案中,固结剂粒子的尺寸分布可以在例如约30μm至约300μm的更大范围内。在一些实施方案中,可以适宜的是,尤其是提供具有更大的粒度分布的固结剂粒子,从而促进固结剂粒子在邻接的未固结微粒之间的空间或其附近或者在高渗透率地层中的滤出。获益于本公开内容的本领域普通技术人员能够选择适用于本发明的固结剂粒子的适合的粒度分布,并且应理解,生成任何相关尺寸的固结剂粒子的方法在本领域中是熟知的。
[0088] 在本发明的一些实施方案中,固结剂可以包含非水性增粘剂。特别优选的一类非水性增粘剂包括聚酰胺,其在地下地层的温度为液体或者溶液形式使得它们在被引入到地下地层中时本身不硬化。特别优选的产品是包括可商购的多元酸和多胺的缩合反应产物。这样的商业化产品包括与多胺反应的化合物如含有一些三聚物和更高级低聚物的二元酸以及少量单体酸的混合物。其它多元酸包括三聚物酸,由脂肪酸制备的合成酸,马来酸酐、丙烯酸等。这些的组合也可以是适合的。这些酸化合物可商购自诸如Union Camp、Chemtall和Emery Industries的公司。反应产物可获自例如,Champion Technologies,Inc.。
[0089] 可用作非水性增粘剂的另外的化合物包括下列各项的液体和溶液:例如,聚酯、聚碳酸酯、甲硅烷基改性的聚酰胺化合物、聚氨基甲酸酯、氨基甲酸酯、天然树脂如紫胶,等。这些的组合也可以是适合的。
[0090] 其它适合的非水性增粘剂描述于美国专利5,853,048和5,833,000,这两者均被授权给Weaver等,和美国专利公布2007/0131425和2007/0131422,其相关内容均通过引用结合在此。
[0091] 适用于本发明的非水性增粘剂可以被使用,使得它们在表面上形成非硬化涂层,或者它们可以与多官能材料组合,所述多官能材料能够与非水性增粘剂反应以形成硬化的涂层。如本文中使用的“硬化涂层”是指增粘化合物与多官能材料的反应应当产生基本上不可流动的反应产物,与单独的增粘化合物相比,该反应产物与微粒一起在固结的聚集体中表现出更高的压缩强度。在这样的情况下,非水性增粘剂可以类似地起着可硬化树脂的作用。
[0092] 适用于本发明的多官能材料包括但不限于:;二醛如戊二醛;半缩醛或醛释放化合物;二酰卤(diacid halides);二卤化物如二氯化物和二溴化物;聚酸酐;环氧树脂;糠醛;醛缩合物;和甲硅烷基改性的聚酰胺化合物;等;以及它们的组合。可以用于本发明的适合的甲硅烷基改性的聚酰胺化合物是这样的聚酰胺化合物,其是能够至少部分地以未硬化状态附着到表面或者微粒上的基本上自硬化组合物,并且例如在地层或支撑剂填充的孔隙喉(proppant pack pore throats)中本身进一步能够自硬化至各个微粒如地层细粒不附着的基本上非粘性状态。这样的甲硅烷基改性的聚酰胺可以基于例如甲硅烷化化合物(silating compound)与聚酰胺或聚酰胺混合物的反应产物。聚酰胺或聚酰胺混合物可以是一种或多种由例如多元酸(例如,二元酸以上)与多胺(例如,二元胺以上)反应以在消除水的情况下形成聚酰胺聚合物而得到的聚酰胺中间体化合物。
[0093] 在本发明的一些实施方案中,多官能材料可以以增粘化合物的约0.01重量%至约50重量%的量与增粘化合物混合以实现反应产物的形成。在其它实施方案中,多官能材料以增粘化合物的约0.5重量%至约1重量%的量存在。适合的多官能材料描述于授权给Weaver等的美国专利5,839,510,其相关内容通过引用结合在此。
[0094] 适用于本发明的水性增粘剂当被放置在微粒上时通常不是明显粘性的,但是能够被“活化”(例如,去稳定化,凝聚和/或反应)以在适宜的时间将该化合物转变为粘性的增粘化合物。这样的活化可以在将水性增粘剂试剂放置于地下地层中之前、之中或之后进行。在一些实施方案中,预处理液(pretreatment)可以首先与微粒表面接触,以将其制备成涂覆有水性增粘剂试剂。适合的水性增粘剂通常是带电聚合物,该带电聚合物包括这样的化合物,所述化合物在处于水性溶剂或溶液形式时,将形成不硬化涂层(本身或者与活化剂一起),并且在被放置在微粒上时,将增大在接触水流时的微粒的连续临界再悬浮速度。水性增粘剂试剂可以增强在地层中的各个微粒(它们为支撑剂微粒、地层细粒或其它微粒)之间的粒子与粒子的接触,从而有助于使微粒固结成粘着的、柔韧性的和可渗透的团块。
[0095] 适合的水性增粘剂包括任何可以将微粒粘合、凝聚或絮凝的聚合物。此外,起着压敏粘合剂的作用的聚合物可以是适合的。适用于本发明的水性增粘剂的实例包括但不限于:丙烯酸聚合物;丙烯酸酯聚合物;丙烯酸衍生物聚合物;丙烯酸均聚物;丙烯酸酯均聚物(如聚(丙烯酸甲酯),聚(丙烯酸丁酯)和聚(丙烯酸2-乙基己酯));丙烯酸酯共聚物;甲基丙烯酸衍生物聚合物;甲基丙烯酸均聚物;甲基丙烯酸酯均聚物(如聚(甲基丙烯酸甲酯),聚(甲基丙烯酸丁酯)和聚(甲基丙烯酸2-乙基己酯));丙烯酰氨基-甲基-丙磺酸酯聚合物;丙烯酰氨基-甲基-丙磺酸酯衍生物聚合物;丙烯酰氨基-甲基-丙磺酸酯共聚物;和丙烯酸/丙烯酰氨基-甲基-丙磺酸酯共聚物;它们的衍生物以及它们的组合。如本文中使用的术语“衍生物”是指例如,通过用另一个原子或原子团取代基本化合物中的一个原子由所列举的化合物中的一种制备的任何化合物。确定适合的水性增粘剂的方法和关于水性增粘剂的其它内容可以在于2004年6月9日提交的美国专利申请号10/864,061和于2004年6月9日提交的美国专利申请号10/864,618找到,这些美国专利申请的相关内容通过引用结合在此。
[0096] 一些适合的增粘剂描述于Harms等的美国专利5,249,627,其相关内容通过引用结合在此。Harms公开了包含选自以下化合物中的至少一个成员的水性增粘剂:苄基椰油二-(羟乙基)季胺、与甲醛缩合的对-特戊基-苯酚、以及包含约80%至约100%甲基丙烯酸C1-30烷基酯单体和约0%至约20%亲水性单体的共聚物。在一些实施方案中,水性粘合剂可以包括:包含约90%至约99.5%的丙烯酸2-乙基己酯和约0.5%至约10%的丙烯酸的共聚物。适合的亲水性单体可以是任何提供极性含氧或含氮基团的单体。适合的亲水性单体包括(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯及其季加成(quaternary addition)和酸盐、丙烯酰胺、N-(二烷基氨基烷基)丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺及其季加成和酸盐、(甲基)丙烯酸羟基烷基酯、不饱和羧酸如甲基丙烯酸或丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酰胺等。这些的组合也可以是适合的。这些共聚物可以通过任何适合的乳液聚合技术制备。制备这些共聚物的方法公开于例如美国专利4,670,501,其相关内容通过引用结合在此。
[0097] 在本发明的一些实施方案中,固结剂可以包括树脂。如本文中使用的术语“树脂”是指许多物理类似的聚合合成材料或化学改性的天然树脂中的任何一种,包括热塑性材料和热固性材料。可以适用于本发明的树脂可以包括在本领域中已知并且使用的基本上所有的树脂。
[0098] 适用于本发明方法的一种类型的树脂为包含液体可硬化树脂组分和液体硬化剂组分的双组分环氧基树脂。液体可硬化树脂组分包含可硬化树脂和任选的溶剂。可以将溶剂添加到树脂中以降低其粘度,从而容易处理、混合和转移。在获益于本公开内容的本领域技术人员的能力之内的是,确定是否可以需要溶剂和可以需要多少溶剂来获得适于地下条件的粘度。可以影响这种确定的因素包括井的地理位置,周围的气候条件和固结剂所需的长期稳定性。一条降低可硬化树脂的粘度的备选途径是将其加热。第二组分是液体硬化剂组分,其包含硬化剂、任选的硅烷偶联剂、表面活性剂、任选的用于将支撑剂微粒上的胶凝化的压裂液膜破胶等的可水解酯、以及任选的用于降低硬化剂组分的粘度等的液体载体流体。
[0099] 可以用于液体可硬化树脂组分的可硬化树脂的实例包括但不限于,有机树脂如双酚A二缩水甘油醚树脂、丁氧基甲基丁基缩水甘油醚树脂、双酚A-表氯醇树脂、双酚F树脂、聚环氧化物树脂、线型酚醛清漆树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、呋喃树脂、氨基甲酸酯树脂、缩水甘油醚树脂、其它环氧化物树脂以及它们的组合。在一些实施方案中,可硬化树脂可以包括氨基甲酸酯树脂。适合的氨基甲酸酯树脂的实例可以包含聚异氰酸酯组分和多羟基组分。可以适用于本发明方法的包括氨基甲酸酯树脂的适合的可硬化树脂的实例包括在授权给McDaniel等的美国专利6,582,819,授权给Graham等的美国专利4,585,064,授权给Noro等的美国专利6,677,426和授权给Anderson等的美国专利7,153,575中所述的那些,这些美国专利的相关内容均通过引用结合在此。
[0100] 可硬化树脂可以以在液体可硬化树脂组分的约5重量%至约100重量%的范围内的量包含于液体可硬化树脂组分中。在获益于本公开内容的本领域技术人员的能力之内的是,确定可以需要多少液体可硬化树脂组分来获得所需的结果。可以影响这种确定的因素包括使用哪一种液体可硬化树脂组分和液体硬化剂组分。
[0101] 任何与可硬化树脂相容并且实现所需的粘度效果的溶剂可以适用于液体可硬化树脂组分中。适合的溶剂可以包括乳酸丁酯、二丙二醇甲基醚、二丙二醇二甲基醚、二甲基甲酰胺、二甘醇甲基醚、乙二醇丁基醚、二甘醇丁基醚、碳酸亚丙酯、甲醇、丁醇、d’苧烯、脂肪酸甲酯和丁基缩水甘油醚以及它们的组合。其它优选的溶剂可以包括水性可溶解溶剂,如甲醇、异丙醇、丁醇和二醇醚溶剂以及它们的组合。适合的二醇醚溶剂包括但不限于二甘醇甲基醚、二丙二醇甲基醚、2-丁氧基乙醇、含有至少一个C1至C6烷基的C2至C6二羟基烷醇的醚、二羟基烷醇的单醚、甲氧基丙醇、丁氧基乙醇和己氧基乙醇以及它们的异构体。适合的溶剂的选择取决于所选择的树脂组合物,并且在获益于本公开内容的本领域技术人员的能力之内。
[0102] 如上所述,在液体可硬化树脂组分中使用溶剂是任选的,但是可以是适合的,以降低可硬化树脂组分的粘度,从而容易处理、混合和转移。但是,如上所述,在一些实施方案中,可以适宜的是由于环境或安全原因不使用这样的溶剂。在获益于本公开内容的本领域技术人员的能力之内的是,确定是否需要溶剂和需要多少溶剂来获得适合的粘度。在一些实施方案中,在液体可硬化树脂组分中使用的溶剂的量可以在液体可硬化树脂组分的约0.1重量%至约30重量%的范围内。任选地,代替使用溶剂,或者除使用溶剂以外,还可以加热液体可硬化树脂组分以降低其粘度。
[0103] 可以用于液体硬化剂组分的硬化剂的实例包括但不限于,环脂族胺,如哌嗪,哌嗪的衍生物(例如,氨基乙基哌嗪)和改性的哌嗪;芳族胺,如亚甲基二苯胺,亚甲基二苯胺和氢化形式的衍生物,和4,4′-二氨基二苯基砜;脂族胺,如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺和四亚乙基五胺;咪唑;吡唑;吡嗪;嘧啶;哒嗪;1H-吲唑;嘌呤;2,3-二氮杂;1,5-二氮杂萘;喹喔啉;喹唑啉;吩嗪;咪唑烷;噌啉;咪唑啉;1,3,5-三嗪;噻唑;蝶啶;吲唑;胺;多胺;酰胺;聚酰胺;和2-乙基-4-甲基咪唑;以及它们的组合。所选择的硬化剂通常影响可硬化树脂能够固化的温度范围。作为实例,并且不是限制性的,在温度为约60°F至约250°F的地下地层中,可以优选胺和环脂族胺如哌啶,三乙胺,三(二甲基氨基甲基)苯酚和二甲基氨基甲基)苯酚。在具有更高温度的地下地层中,4,4′-二氨基二苯基砜可以是适合的硬化剂。已经表明包含哌嗪或哌嗪衍生物的硬化剂能够在低至约50°F到高达约350°F的温度固化各种可硬化树脂。
[0104] 使用的硬化剂可以以足以至少部分地硬化树脂组合物的量包含于液体硬化剂组分中。在本发明的一些实施方案中,使用的硬化剂在液体硬化剂组分的约0.1重量%至约95重量%的范围内包含于液体硬化剂组分中。在其它实施方案中,使用的硬化剂可以以液体硬化剂组分的约15重量%至约85重量%的量包含于液体硬化剂组分中。在其它实施方案中,使用的硬化剂可以以液体硬化剂组分的约15重量%至约55重量%的量包含于液体硬化剂组分中。
[0105] 在一些实施方案中,固结剂可以包含在液体硬化剂组分中乳化的液体可硬化树脂组分,其中液体可硬化树脂组分为乳液的内相,而液体硬化剂组分为乳液的外相。在其它实施方案中,液体可硬化树脂组分可以在水中乳化,并且液体硬化剂组分可以存在于水中。在其它实施方案中,液体可硬化树脂组分可以在水中乳化,并且液体硬化剂组分可以分开提供。类似地,在其它实施方案中,液体可硬化树脂组分和液体硬化剂组分可以同时在水中乳化。
[0106] 可以使用任选的硅烷偶联剂等以起到帮助粘合树脂以形成微粒或支撑剂微粒的媒剂的作用。适合的硅烷偶联剂的实例包括但不限于N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷和3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷以及它们的组合。硅烷偶联剂可以包含于树脂组分或液体硬化剂组分中(根据如由获益于本公开内容的本领域技术人员确定的具体基团的化学性质)。在本发明的一些实施方案中,使用的硅烷偶联剂在液体硬化剂组分的约0.1重量%至约3重量%的范围内包含于液体硬化剂组分中。
[0107] 任何与硬化剂相容并能够促进树脂在地下地层中的微粒上的涂覆的表面活性剂可以用于液体硬化剂组分中。这些的表面活性剂包括但不限于膦酸烷基酯表面活性剂(例如,C12-C22膦酸烷基酯表面活性剂)、乙氧基化的壬基酚磷酸酯、一种或多种阳离子表面活性剂和一种或多种非离子表面活性剂。一种或多种阳离子和非离子表面活性剂的混合物也可以是适合的。这样的表面活性剂混合物的实例描述于2001年11月6日授权给Todd等的美国专利6,311,773,其相关内容通过引用结合在此。可以使用一种或多种表面活性剂以在液体硬化剂组分的约1重量%至约10重量%的范围内的量包含于液体硬化剂组分中。
[0108] 尽管不是必需的,但可以用于液体硬化剂组分中的可水解酯的实例包括但不限于戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯和琥珀酸二甲酯的混合物;硫羟酸二甲酯(dimethylthiolate);水杨酸甲酯;水杨酸二甲酯;和琥珀酸二甲酯;以及它们的组合。当使用时,可水解酯以在液体硬化剂组分的约0.1重量%至约3重量%的范围内的量包含于液体硬化剂组分中。在一些实施方案中,可水解酯以在液体硬化剂组分的约1重量%至约2.5重量%的范围内的量包含于液体硬化剂组分中。
[0109] 稀释剂或液体载体流体在液体硬化剂组分中的使用是任选的,并且可以用于降低液体硬化剂组分的粘度,从而容易处理、混合和转移。如上所述,在一些实施方案中,可以适宜的是由于环境或安全原因不使用这样的溶剂。与液体硬化剂组分相容并且实现所需的粘度效果的任何适合的载体流体适用于本发明。由于环境和安全因素等,一些适合的液体载体流体是具有高闪点(例如,约125°F)的那些流体;这些溶剂包括但不限于乳酸丁酯、二丙二醇甲基醚、二丙二醇二甲基醚、二甲基甲酰胺、二甘醇甲基醚、乙二醇丁基醚、二甘醇丁基醚、碳酸亚丙酯、甲醇、丁醇、d’苧烯和脂肪酸甲酯以及它们的组合。其它适合的液体载体流体包括可溶解的水性溶剂,例如,甲醇、异丙醇、丁醇、二醇醚溶剂以及它们的组合。适合的二醇醚液体载体流体包括但不限于二甘醇甲基醚、二丙二醇甲基醚、2-丁氧基乙醇、具有至少一个C1至C6烷基的C2至C6二羟基烷醇的醚、二羟基烷醇的单醚、甲氧基丙醇、丁氧基乙醇和己氧基乙醇,以及它们的异构体。这些的组合也可以是适合的。适合的液体载体流体的选择尤其取决于所选择的树脂组合物。
[0110] 其它适用于本发明的树脂为呋喃基树脂。适合的呋喃基树脂包括但不限于糠醇树脂、糠醛树脂、糠醇树脂和醛的混合物、以及呋喃树脂和酚醛树脂的混合物。这些中,糠醇树脂可以是优选的。在需要时,呋喃基树脂可以与溶剂组合以控制粘度。适用于本发明的呋喃基固结流体的溶剂包括但不限于2-丁氧基乙醇、乳酸丁酯、乙酸丁酯、甲基丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸四氢糠酯、草酸酯、马来酸酯和琥珀酸酯,以及乙酸糠酯。这些中,2-丁氧基乙醇是优选的。在一些实施方案中,适用于本发明的呋喃基树脂可以能够在不降解的情况下耐受超过350°F的温度的井。在一些实施方案中,适用于本发明的呋喃基树脂能够在不降解的情况下耐受高达约700°F的温度。
[0111] 任选地,适用于本发明的呋喃基树脂还可以尤其包含固化剂,以在更低的温度促进或加速呋喃基树脂的固化。固化剂的存在可以特别用于其中可以将呋喃基树脂放置在温度低于约350°F的地下地层中的实施方案。适合的固化剂的实例包括但不限于有机酸或无机酸,例如,尤其是,马来酸,富马酸,硫酸氢钠,盐酸氢氟酸,乙酸,甲酸,磷酸,磺酸,烷基苯磺酸如甲苯磺酸和十二烷基苯磺酸(“DDBSA”)以及它们的组合。在其中不使用固化剂的那些实施方案中,呋喃基树脂可以以自催化的方式固化。
[0112] 适用于本发明方法的另外的其它树脂为酚基树脂。适合的酚基树脂包括但不限于苯酚的三元共聚物、酚醛树脂、以及酚醛树脂和呋喃树脂的混合物。在一些实施方案中,酚醛树脂和呋喃树脂的混合物可以是优选的。在需要时,酚基树脂可以与溶剂组合以控制粘度。适用于本发明的溶剂包括但不限于乙酸丁酯、乳酸丁酯、乙酸糠酯和2-丁氧基乙醇。这些中,2-丁氧基乙醇在一些实施方案中可以是优选的。
[0113] 适用于本发明方法的又一种树脂类材料为包含以下各项的苯酚/酚醛/糠醇树脂:约5%至约30%的苯酚、约40%至约70%的酚醛、约10%至约40%的糠醇、约0.1%至约3%的硅烷偶联剂,以及约1%至约15%的表面活性剂。在适用于本发明方法的苯酚/酚醛/糠醇树脂中,适合的硅烷偶联剂包括但不限于N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷和3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。适合的表面活性剂包括但不限于乙氧基化的壬基酚磷酸酯、一种或多种阳离子表面活性剂的混合物,和一种或多种非离子表面活性剂以及膦酸烷基酯表面活性剂。
[0114] 在一些实施方案中,适用于本发明的固结剂乳液组合物的树脂可以任选地包含填料粒子。适合的填料粒子可以包括任何不与根据本发明或根据地下地层使用的其它组分不利地反应的粒子。适合的填料粒子的实例包括二氧化硅、玻璃、粘土、氧化热解法二氧化硅、炭黑石墨母、偏硅酸盐、硅酸钙、煅烧产物、高岭土、滑石、氧化锆、二氧化、飞尘和以及它们的组合。在一些实施方案中,填料粒子的尺寸可以在约0.01μm至约100μm的范围内。如本领域技术人员所理解的,更小平均尺寸的粒子可以特别用于其中适宜的是获得高支撑剂填充渗透率(即,导流能力)和/或高固结强度的情况。在某些实施方案中,填料粒子可以以树脂组合物的约0.1重量%至约70重量%的量包含于树脂组合物中。在其它实施方案中,填料粒子可以以树脂组合物的0.5重量%至约40重量%的量包含于树脂组合物中。在一些实施方案中,填料粒子可以以树脂组合物的约1重量%至约10重量%的量包含于树脂组合物中。适合的包含填料粒子的树脂组合物的一些实例描述于授权给Rickman等的美国序列号11/482,601,其相关内容通过引用结合在此。
[0115] 适用于本发明的固结剂体系的甲硅烷基改性的聚酰胺化合物可以被描述为基本上自硬化的组合物,其能够至少部分地以未硬化状态附着到微粒上,并且例如在地层或支撑剂填充的孔隙喉中本身进一步能够自硬化至各个微粒如地层细粒不附着的基本上非粘性状态。这样的甲硅烷基改性的聚酰胺可以基于例如甲硅烷化化合物与聚酰胺或聚酰胺混合物的反应产物。聚酰胺或聚酰胺混合物可以是一种或多种由例如多元酸(例如,二元酸以上)与多胺(例如,二元胺以上)反应以在消除水的情况下形成聚酰胺聚合物而得到的聚酰胺中间体化合物。其它适合的甲硅烷基改性的聚酰胺和制备这些化合物的方法描述于授权给Matherly等的美国专利号6,439,309,其相关内容通过引用结合在此。
[0116] 在其它实施方案中,本发明的固结剂体系包括可交联的水性聚合物组合物。通常地,适合的可交联的水性聚合物组合物包含水性溶剂、可交联聚合物和交联剂。这样的组合物类似于用于形成胶凝化的处理液如压裂液的那些,但是根据本发明方法,它们不暴露于破胶剂(breaker)或脱连接剂(de-linker),因此它们随时间保持其粘度性质。水性溶剂可以是其中可交联的组合物和交联剂可以溶解、混合、悬浮或分散于其中以促进凝胶形成的任何水性溶剂。例如,使用的水性溶剂可以是淡水、盐水、咸水、海水、或任何其它没有不利地与根据本发明或根据地下地层使用的其它组分反应的水性液体。
[0117] 可以用于可交联的水性聚合物组合物的可交联的聚合物的实例包括但不限于含羧酸酯的聚合物和含丙烯酰胺的聚合物。最适合的聚合物被认为是吸收或者附着到岩石表面使得岩石基体可以增强,而不占用许多孔空间和/或降低渗透率的那些。适合的含丙烯酰胺的聚合物的实例包括聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸酯的共聚物,以及丙烯酸酯的含羧酸酯的三元共聚物和四元共聚物。这些的组合也可以是适合的。适合的可交联的聚合物的另外实例包括:包含多糖和其衍生物并且含有单糖单元中的一个或多个的可水合聚合物,半乳糖,甘露糖,葡糖苷,葡萄糖,木糖,阿拉伯糖,果糖,葡糖醛酸或吡喃糖基硫酸酯(pyranosylsulfate)。适合的天然可水合聚合物包括但不限于瓜尔胶,刺槐豆胶,塔拉胶(tara),魔芋(konjak),罗望子(tamarind),淀粉纤维素,刺梧桐树胶,黄原胶,黄蓍胶,和叉菜聚糖以及上面所有这些的衍生物。这些的组合也可以是适合的。可以用于可交联的水性聚合物组合物的适合的可水合合成聚合物和共聚物包括但不限于:聚羧酸酯如聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯;聚丙烯酰胺类;甲基乙烯基醚聚合物;聚乙烯醇类;和聚乙烯基吡咯烷。这些的组合也可以是适合的。使用的可交联聚合物应当以足以在地下地层中形成所需的凝胶化物质的量包含于可交联的水性聚合物组合物中。在本发明的一些实施方案中,可交联聚合物可以以在水性溶剂的约1重量%至约30重量%的范围内的量包含于可交联的水性聚合物组合物中。在本发明的另一个实施方案中,可交联聚合物可以以在水性溶剂的约1重量%至约20重量%的范围内的量包含于可交联的水性聚合物组合物中。
[0118] 本发明的可交联的水性聚合物组合物还包含用于交联所述可交联的聚合物以形成所需的胶凝化物质的交联剂。在一些实施方案中,交联剂为含有反应性过渡金属阳离子的分子或配合物。最优选的交联剂包含络合或结合到阴离子、原子氧或水上的三价铬阳离子。适合的交联剂的实例包括但不限于含有乙酸铬和/或氯化铬的化合物或配合物。其它适合的过渡金属阳离子包括在氧化还原体系内的铬VI、铝III、II、铁III和锆IV。
[0119] 交联剂应当以足以提供所需的交联程度等的量存在于本发明的可交联的水性聚合物组合物中。在本发明的一些实施方案中,交联剂可以以在可交联的水性聚合物组合物的约0.01重量%至约5重量%的范围内的量存在于本发明的可交联的水性聚合物组合物中。使用的一种或多种交联剂的精确类型和量取决于要交联的特定可交联聚合物、形成温度条件和本领域技术人员已知的其它因素。
[0120] 任选地,可交联的水性聚合物组合物还可以包含交联延迟剂,如衍生自瓜尔胶、瓜尔胶衍生物或纤维素衍生物的多糖交联延迟剂。交联延迟剂可以包含于可交联的水性聚合物组合物等中,以延迟可交联的水性聚合物组合物的交联直至需要为止。获益于本公开内容的本领域技术人员应知道为了所需的应用而包含在可交联的水性聚合物组合物中的交联延迟剂的适合的量。
[0121] 在其它实施方案中,本发明的固结剂体系包含可聚合有机单体组合物。通常,适合的可聚合有机单体组合物包含水溶液基流体、水溶性可聚合有机单体、氧清除剂和主引发剂。
[0122] 可聚合有机单体组合物的水溶液基流体组分通常可以是淡水、盐水、咸水、海水、或任何其它没有与根据本发明或者根据地下地层使用的其它组分不利地反应的水性液体。
[0123] 各种单体适合用作本发明中的水溶性可聚合有机单体。适合的单体的实例包括但不限于丙烯酸,甲基丙烯酸,丙烯酰胺,甲基丙烯酰胺,2-甲基丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸,二甲基丙烯酰胺,乙烯基磺酸,N,N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯,2-三乙基铵乙基甲基丙烯酸酯氯化物(2-triethylammoniumethylmethacrylate chloride)、N,N-二甲基-氨基丙基甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺丙基三乙基氯化铵、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基-膦酸和甲基丙烯酰氧基乙基三甲基硫酸胺以及它们的组合。在一些实施方案中,水溶性可聚合有机单体应当是自交联的。被认为是自交联的适合单体的实例包括但不限于丙烯酸羟乙酯,丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-羟基甲基丙烯酰胺、N-羟基甲基-甲基丙烯酰胺、聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚丙二醇丙烯酸酯和聚丙二醇甲基丙烯酸酯以及它们的组合。这些中,在某些情况下,可以优选丙烯酸羟乙酯。特别适合的单体的一个实例为羟乙基纤维素-乙烯基磷酸。
[0124] 水溶性可聚合有机单体(或其中使用其混合物的单体)应当以足以在将可聚合有机单体组合物放置到地下地层中之后形成所需的胶凝化的物质的量包含于可聚合有机单体组合物中。在本发明的一些实施方案中,水溶性可聚合有机单体可以以在水溶液基流体的约1重量%至约30重量%的范围内的量包含于可聚合有机单体组合物中。在本发明的另一个实施方案中,水溶性可聚合有机单体可以以在水溶液基流体的约1重量%至约20重量%的范围内的量包含于可聚合有机单体组合物中。
[0125] 氧在可聚合有机单体组合物中的存在可能抑制一种或多种水溶性可聚合有机单体的聚合过程。因此,可以将氧清除剂如氯化亚包含于可聚合单体组合物中。为了提高氯化亚锡的溶解度使得它可以容易地即时(onthe fly)与可聚合有机单体组合物组合,可以将氯化亚锡预先溶解在盐酸溶液中。例如,氯化亚锡可以以所得到的溶液的约10重量%的量溶解于0.1重量%盐酸水溶液中。所得到的氯化亚锡-盐酸溶液可以以在可聚合有机单体组合物的约0.1重量%至约10重量%的范围内的量包含于可聚合有机单体组合物中。通常地,氯化亚锡可以以在可聚合有机单体组合物的约0.005重量%至约0.1重量%的范围内的量包含于本发明的可聚合有机单体组合物中。
[0126] 可以使用主引发剂,以引发一种或多种水溶性可聚合有机单体的聚合等。在水溶液中形成自由基的任何化合物或多种化合物可以被用作主引发剂。自由基起着引发存在于可聚合有机单体组合物中的水溶性可聚合有机单体的聚合等的作用。适合用作主引发剂的化合物包括但不限于碱金属过硫酸盐;过氧化物;使用还原剂的氧化-还原体系,如与氧化剂组合的亚硫酸盐;和偶氮聚合引发剂。适合的偶氮聚合引发剂包括2,2′-偶氮双(2-咪唑-2-羟乙基)丙烷、2,2′-偶氮双(2-氨基丙烷)、4,4′-偶氮双(4-氰基戊酸)和2,2′-偶氮双(2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺。通常地,主引发剂应当以足以引发一种或多种水溶性可聚合有机单体的聚合的量存在于可聚合有机单体组合物中。在本发明的某些实施方案中,主引发剂可以以在一种或多种水溶性可聚合有机单体的约0.1重量%至约5重量%的范围内的量存在于可聚合有机单体组合物中。获益于本公开内容的本领域技术人员应认识到,随着聚合温度升高,所需的活化剂的量降低。
[0127] 任选地,可聚合有机单体组合物还可以包含副引发剂。例如,在将未熟化的水性凝胶放置到相对于地表混合较冷的地下地层中的情况下,例如在近海作业中放置在低于泥浆线处时,可以使用副引发剂。副引发剂可以是与主引发剂反应以在更低的温度提供自由基的任何适合的一种或多种水溶性化合物。适合的副引发剂的一个实例为三乙醇胺。在本发明的一些实施方案中,副引发剂以在一种或多种水溶性可聚合有机单体的约0.1重量%至约5重量%范围内的量存在于可聚合有机单体组合物中。
[0128] 还任选地,本发明的可聚合有机单体组合物还可以包含用于使可聚合有机单体组合物以所需的胶凝物质的形式交联的交联剂。在一些实施方案中,交联剂为含有反应性过渡金属阳离子的分子或配合物。适合的交联剂包含络合或结合到阴离子、原子氧或水上的三价铬阳离子。适合的交联剂的实例包括但不限于含有乙酸铬和/或氯化铬的化合物或配合物。其它适合的过渡金属阳离子包括在氧化还原体系内的铬VI、铝III、铁II、铁III和锆IV。通常地,交联剂可以以在可聚合有机单体组合物的0.01重量%至约5重量%的范围内的量存在于可聚合有机单体组合物中。
[0129] 其它适合的固结剂体系描述于美国专利6,196,317、6,192,986和5,836,392,其相关内容通过引用结合在此。
[0130] 在其它实施方案中,本发明的固结剂体系可以包含固结剂乳液,所述固结剂乳液包含水性流体、乳化剂和固结剂。在适合的乳液中的固结剂可以是非水性增粘剂或树脂,如上述那些。这些固结剂乳液具有外部水相和内部有机相。如本文中使用的术语“乳液”及其任何派生词是指两个以上的不混溶相的混合物,并且包括但不限于分散体和悬浮液。
[0131] 适合的固结剂乳液包含外部水相,所述外部水相包含水性流体。可以在本发明的固结剂乳液中使用的适合的水性流体包括淡水、盐水、咸水、海水、或任何其它优选没有不利地与根据本发明或根据地下地层使用的其它组分反应的水性流体。但是,应注意,如果需要乳液的长期稳定性,则更适合的水性流体可以是基本上没有盐的水性流体。在获益于本公开内容的本领域技术人员的能力之内的是,确定在乳液的稳定性有问题之前,在本发明的固结剂乳液中是否可以耐受盐和可以耐受多少盐。水性流体可以以在固结剂乳液组合物的约20重量%至99.9重量%的范围内的量存在于固结剂乳液中。在一些实施方案中,水性流体可以以在固结剂乳液组合物的约60重量%至99.9重量%的范围内的量存在于固结剂乳液中。在一些实施方案中,水性流体可以以在固结剂乳液组合物的约95重量%至99.9重量%的范围内的量存在于固结剂乳液中。
[0132] 在乳液中的固结剂可以是非水性增粘剂或树脂,如上述那些。固结剂可以以在固结剂乳液组合物的约0.1重量%至约80重量%的范围内的量存在于固结剂乳液中。在一些实施方案中,固结剂可以以在组合物的约0.1重量%至约40重量%的范围内的量存在于固结剂乳液中。在一些实施方案中,固结剂可以以在组合物的约0.1重量%至约5重量%的范围内的量存在于固结剂乳液中。
[0133] 如上所述,固结剂乳液包含乳化剂。适合的乳化剂的实例可以包括表面活性剂、蛋白、水解蛋白、脂质、糖脂和纳米尺寸的微粒,包括但不限于热解法二氧化硅。这些的组合也可以是适合的。
[0134] 可以在适合的固结剂乳液中使用的表面活性剂是能够在水溶液基组分中乳化有机基组分,使得乳液具有外部水相和内部有机相的那些。在一些实施方案中,表面活性剂可以包括胺表面活性剂。这样适合的胺表面活性剂包括但不限于胺乙氧基化物和胺乙氧基化的季盐,如脂二胺和牛脂三胺乙氧基化物和季盐。适合的表面活性剂的实例为乙氧基化的C12-C22二胺、乙氧基化的C12-C22三胺、乙氧基化的C12-C22四胺、乙氧基化的C12-C22二胺甲基氯化季铵化合物(methylchloride quat)、乙氧基化的C12-C22三胺甲基氯化季铵化合物、乙氧基化的C12-C22四胺甲基氯化季铵化合物、与氯乙酸钠反应的乙氧基化的C12-C22二胺、与氯乙酸钠反应的乙氧基化的C12-C22三胺、与氯乙酸钠反应的乙氧基化的C12-C22四胺、乙氧基化的C12-C22二胺乙酸盐、乙氧基化的C12-C22二胺盐酸盐、乙氧基化的C12-C22二胺乙醇酸盐、乙氧基化的C12-C22二胺DDBSA盐、乙氧基化的C12-C22三胺乙酸盐、乙氧基化的C12-C22三胺盐酸盐、乙氧基化的C12-C22三胺乙醇酸盐、乙氧基化的C12-C22三胺DDBSA盐、乙氧基化的C12-C22四胺乙酸盐、乙氧基化的C12-C22四胺盐酸盐、乙氧基化的C12-C22四胺乙醇酸盐、乙氧基化的C12-C22四胺DDBSA盐、五甲基化的C12-C22二胺季铵化合物、七甲基化的C12-C22二胺季铵化合物、九甲基化的C12-C22二胺季铵化合物以及它们的组合。
[0135] 在一些实施方案中,适合的胺表面活性剂可以具有以下通式:
[0136]
[0137] 其中R为C12-C22脂族烃;R′独立地选自氢或C1至C3烷基;A独立地选自NH或O,并且x+y具有大于或等于1,而且小于或等于3的值。优选地,R基团是无环脂族的。在一些实施方案中,R基团含有至少一个不饱和度,即,至少一个碳-碳双键。在其它实施方案中,R基团可以为在商业上公认的脂族烃混合物如大豆(soya),其是C14至C20烃的混合物;或牛脂,其是C16至C20脂族烃的混合物;或妥尔油,其是C14至C18脂族烃的混合物。在其中A基团为NH的其它实施方案中,x+y的值优选为2,其中x的优选值为1。在其中A基团为O的其它实施方案中,x+y的优选的值为2,其中x的值优选为1。可商购的表面活性剂的实例包括ETHOMEEN T/12,即二乙氧基化的牛脂胺;ETHOMEEN S/12,即二乙氧基化的大豆胺;
DUOMEEN O,即N-油基-1,3-二氨基丙烷;DUOMEEN T,即N-牛脂-1,3-二氨基丙烷;所有这些均可商购自在各个地点的Akzo Nobel。
[0138] 在其它实施方案中,表面活性剂可以是叔烷基胺乙氧基化物。TRITONRW-100表面活性剂和TRITON RW-150表面活性剂是可商购自陶氏化学公司(Dow Chemical Company)的叔烷基胺乙氧基化物的实例。
[0139] 在其它实施方案中,表面活性剂可以是两性表面活性剂和阴离子表面活性剂的组合。在一些实施方案中,两性表面活性剂和阴离子表面活性剂在表面活性剂混合物中的相对量可以分别是表面活性剂混合物的约30重量%至约45重量%和表面活性剂混合物的约55重量%至约70重量%。两性表面活性剂可以是月桂基氧化胺,氧化月桂基胺和肉豆蔻基氧化胺的混合物(即,月桂基/肉豆蔻基氧化胺)、椰油氧化胺、月桂基甜菜碱和油基甜菜碱,或者它们的组合,其中优选月桂基/肉豆蔻基氧化胺。阳离子表面活性剂可以是椰油烷基三乙基氯化铵和十六烷基三甲基氯化铵,或它们的组合,其中优选椰油烷基三乙基氯化铵和十六烷基三甲基氯化铵的按重量计为50/50的混合物。
[0140] 在其它实施方案中,表面活性剂可以是非离子表面活性剂。适合的非离子表面活性剂的实例包括但不限于醇氧烷基化物(oxylalkylate)、烷基酚氧烷基化物、非离子酯,如脱水山梨醇酯,和脱水山梨醇酯的烷氧基化物。适合的表面活性剂的实例包括但不限于蓖麻油烷氧基化物(alkoxylate)、脂肪酸烷氧基化物、月桂醇烷氧基化物、壬基苯酚烷氧基化物、辛基苯酚烷氧基化物、十三烷醇烷氧基化物,如聚氧乙烯(“POE”)-10壬基苯酚乙氧基化物、POE-100壬基苯酚乙氧基化物、POE-12壬基苯酚乙氧基化物、POE-12辛基苯酚乙氧基化物、POE-12十三烷醇乙氧基化物、POE-14壬基苯酚乙氧基化物、POE-15壬基苯酚乙氧基化物、POE-18十三烷醇乙氧基化物、POE-20壬基苯酚乙氧基化物、POE-20油醇乙氧基化物、POE-20硬脂酸乙氧基化物、POE-3十三烷醇乙氧基化物、POE-30壬基苯酚乙氧基化物、POE-30辛基苯酚乙氧基化物、POE-34壬基苯酚乙氧基化物、POE-4壬基苯酚乙氧基化物、POE-40蓖麻油乙氧基化物、POE-40壬基苯酚乙氧基化物、POE-40辛基苯酚乙氧基化物、POE-50壬基苯酚乙氧基化物、POE-50十三烷醇乙氧基化物、POE-6壬基苯酚乙氧基化物、POE-6十三烷醇乙氧基化物、POE-8壬基苯酚乙氧基化物、POE-9辛基苯酚乙氧基化物、二缩甘露醇单油酸酯、脱水山梨醇异硬脂酸酯、脱水山梨醇月桂酸酯、脱水山梨醇单异硬脂酸酯、脱水山梨醇单月桂酸酯、脱水山梨醇单油酸酯、脱水山梨醇单棕榈酸酯、脱水山梨醇单硬脂酸酯、脱水山梨醇油酸酯、脱水山梨醇棕榈酸酯、脱水山梨醇倍半油酸酯、脱水山梨醇硬脂酸酯、脱水山梨醇三油酸酯、脱水山梨醇三硬脂酸酯、POE-20脱水山梨醇单异硬脂酸酯乙氧基化物、POE-20脱水山梨醇单月桂酸酯乙氧基化物、POE-20脱水山梨醇单油酸酯乙氧基化物、POE-20脱水山梨醇单棕榈酸酯乙氧基化物、POE-20脱水山梨醇单硬脂酸酯乙氧基化物、POE-20脱水山梨醇三油酸酯乙氧基化物、POE-20脱水山梨醇三硬脂酸酯乙氧基化物、POE-30脱水山梨醇四油酸酯乙氧基化物、POE-40脱水山梨醇四油酸酯乙氧基化物、POE-6脱水山梨醇六硬脂酸酯乙氧基化物、POE-6脱水山梨醇单硬脂酸酯乙氧基化物、POE-6脱水山梨醇四油酸酯乙氧基化物和/或POE-60脱水山梨醇四硬脂酸酯乙氧基化物。一些适合的非离子表面活性剂包括醇氧烷基化物(oxyalkyalates),如POE-23月桂醇和烷基酚乙氧基化物,如POE(20)壬基苯基醚。
[0141] 尽管阳离子、两性和非离子表面活性剂被认为是最适合的,但是可以使用任何适合的乳化表面活性剂。用于乳化的良好表面活性剂典型地必须是离子的,提供电荷稳定,具有足够的烃链长度或者在油/水界面引起疏水基团的更紧密堆积以提高乳液的稳定性。获益于本公开内容的本领域技术人员能够根据在乳化的固结剂选择适合的表面活性剂。另外的适合的表面活性剂可以包括其它阳离子表面活性剂,甚至包括阴离子表面活性剂。实例包括但不限于六氢-1,3,5-三(2-羟乙基)三嗪、烷基醚磷酸盐、月桂基硫酸铵、壬基苯酚乙氧基化硫酸铵、支化异丙基胺十二烷基苯磺酸盐、支化十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸、支化十二烷基苯磺酸、脂肪酸磺酸盐、磷酸酯、POE-1月桂基醚硫酸铵、OE-1月桂基醚硫酸钠、POE-10壬基苯酚乙氧基化磷酸酯、POE-12月桂基醚硫酸铵、POE-12直链磷酸酯、POE-12月桂基醚硫酸钠、POE-12十三烷醇磷酸酯、POE-2月桂基醚硫酸铵、POE-2月桂基醚硫酸钠、POE-3月桂基醚硫酸铵、POE-3烷基醚磺基琥珀酸二钠、POE-3直链磷酸酯、POE-3月桂基醚硫酸钠、POE-3辛基苯酚乙氧基化硫酸钠、POE-3十三烷基醚硫酸钠、POE-3十三烷醇磷酸酯、POE-30月桂基醚硫酸铵、POE-30月桂基醚硫酸钠、POE-4月桂基醚硫酸铵、POE-4壬基苯酚乙氧基化硫酸铵、POE-4壬基酚醚硫酸盐、POE-4壬基苯酚乙氧基化磷酸酯、POE-4月桂基醚硫酸钠、POE-4壬基苯酚乙氧基化硫酸钠、POE-4十三烷基醚硫酸钠、POE-50月桂基醚硫酸钠、POE-6烷基醚磺基琥珀酸二钠、POE-6壬基苯酚乙氧基化磷酸酯、POE-6十三烷醇磷酸酯、POE-7直链磷酸酯、POE-8壬基苯酚乙氧基化磷酸酯、十二烷基苯磺酸钾、2-乙基己基硫酸钠、烷基醚硫酸钠、烷基硫酸钠、α烯烃磺酸钠、癸基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、月桂基磺基乙酸钠、壬基苯酚乙氧基化硫酸钠、和/或辛基硫酸钠。
[0142] 其它适合的乳化剂描述于两者均被授权给Back等的美国专利6,653,436和6,956,086,其相关内容均通过引用结合在此。
[0143] 在一些实施方案中,乳化剂可以以多种能力起作用。例如,在一些实施方案中,适合的乳化剂还可以是硬化剂。还可以起着硬化剂的作用的适合的乳化剂的实例包括但不限于在美国专利5,874,490中描述的那些,该美国专利的相关内容通过引用结合在此。
[0144] 在一些实施方案中,乳化剂可以以在固结剂乳液组合物的约0.001重量%至约10重量%的范围内的量存在于固结剂乳液中。在一些实施方案中,乳化剂可以以在固结剂乳液组合物的约0.05重量%至约5重量%的范围内的量存在于固结剂乳液中。
[0145] 任选地,固结剂乳液可以包含另外的添加剂,如乳液稳定剂、乳液去稳定剂、防冻剂、抗微生物剂、除藻剂、pH控制添加剂、氧清除剂、粘土稳定剂等,或者任何其它没有不利地影响固结剂乳液组合物的添加剂。例如,当在延长的时间内或者在特定的温度需要乳液的稳定性时,乳液稳定剂可以是有利的。乳液稳定剂可以是任何酸。在一些实施方案中,乳液稳定剂可以是有机酸,如乙酸。在一些实施方案中,乳液稳定剂可以是多个纳米粒子。如果使用乳液稳定剂,则其优选以稳定固结剂乳液组合物所必需的量存在。当不需要乳液的稳定性时,乳液去稳定剂可以是有利的。乳液去稳定剂可以尤其是醇、pH添加剂、表面活性剂或油。如果使用乳液去稳定剂,则其优选以使乳液破乳的量存在。另外地,防冻剂可以有利于改善乳液的凝固点。在一些实施方案中,在固结剂乳液中可以以固结剂乳液组合物的约0.001重量%至约10重量%的范围内的量包含任选的添加剂。获益于本公开内容的本领域技术人员应认识到,应当测试任何给定的添加剂的相容性以确保它没有不利地影响固结剂乳液的性能。
[0146] 在一些实施方案中,固结剂乳液还可以包含发泡剂。如本文中使用的,术语“发泡的”还指共混合的流体。在某些实施方案中,可以适宜的是,将固结剂乳液发泡,从而尤其提供固结剂乳液组合物的改善的放置和/或降低例如在水敏感地下地层中可能需要的水性流体的量。各种气体可以用于将本发明的固结剂乳液发泡,包括但不限于氮气、二氧化碳、空气和甲烷,以及它们的混合物。获益于本公开内容的本领域技术人员应能够选择可以用于将本发明的固结剂乳液发泡的适合气体。在一些实施方案中,所述气体可以以固结剂乳液的约5体积%至约98体积%的范围内的量存在于本发明的固结剂乳液中。在一些实施方案中,所述气体可以以固结剂乳液的约20体积%至约80体积%的范围内的量存在于本发明的固结剂乳液中。在一些实施方案中,所述气体可以以固结剂乳液的约30体积%至约70体积%的范围内的量存在于本发明的固结剂乳液中。掺混到固结剂乳液中的气体的量可能受到包括在特定应用中涉及的固结剂乳液的粘度和井口压力的因素的影响。
[0147] 在其中将固结剂乳液发泡是适宜的那些实施方案中,可以使用表面活性剂如TM TM TMHY-CLEAN(HC-2) 表面活性悬浮剂、PEN-5 或AQF-2 添加剂,它们全部可商购自俄克拉荷马州的Duncan的哈利伯顿能源服务公司(Halliburton Energy Services,Inc.)。可以用于使固结剂乳液发泡并且稳定的发泡剂的其它实例可以包括但不限于甜菜碱、氧化胺、磺酸甲酯、烷基酰氨基甜菜碱如椰油酰氨基丙基甜菜碱、α-烯烃磺酸盐、三甲基牛脂氯化铵、C8至C22烷基乙氧基化硫酸盐和三甲基椰油氯化铵。还可以包括其它适合的发泡剂和发泡稳定剂,它们对于获益于本公开内容的本领域技术人员均是已知的。
[0148] 图1f示出了在经过足够的时间后在适当位置的固结剂体系106。取决于具体的作业,将所述井投入使用可以包括:如由图1g所示,以完井管道130为开采管道进行开采。备选地,将所述井投入使用可以包括:如由图1h所示,以完井管道130为注入管道进行注入。
[0149] 尽管图1a-1h的实施方案显示了在移除辅助组件124过程中起作用的滤饼降解液118,但是图2a-2g的实施方案示出了备选的方法。
[0150] 在该实施方案中,辅助组件124可以保持在适当的位置直至已经将固结剂体系106泵送到地层中以后。这允许钻井支撑组件102包括带槽衬管,在此可以移除冲洗管
110。在该实施方案中,备选地,钻井支撑组件102可以为带有射孔的注水泥套管(cemented casing)。因此,可以使用皮碗式封隔器134将流动分配器104安装到长的带眼层段中以在长层段上分配流动。如图2a中所示,皮碗式封隔器134可以用于选择性地放置流动。滤饼降解液118可以被泵送通过冲洗管110,该冲洗管110包括流动分配器104。在通过流动分配器104之后,滤饼降解液118可以在与滤饼112接触之前通过钻井支撑组件102。
[0151] 在泵送滤饼降解液118之后,在其中这样的流体是适宜的实施方案中,必须经过足够的时间以使滤饼112被破坏和/或使环形阻挡器120激活。如图2c中所示,固结剂体系106可以在破坏滤饼112并且激活环形阻挡器120之后被泵送。在放置固结剂体系106之后,如图2d中所示,可以移除辅助组件124,并且可以放置完井管道130,如图2e中所示。在放置完井管道130之后,可以将井投入使用。取决于具体的作业,将所述井投入使用可以包括:如由图2f所示,以完井管道130为开采管道进行开采。备选地,将所述井投入使用可以包括:如由图2g所示,以完井管道130为注入管道进行注入。
[0152] 又一种备选的方法包括自降解无需滤饼降解液118的滤饼。参考图3a,流动分配系统100可以被悬挂工具122支撑,所述流动分配系统100包括冲洗管110和钻井支撑组件102。自导流液132流入冲洗管110和钻井支撑组件102之间的空间,并且经由钻井支撑组件102出来,如图3b中所示。自导流液132可以被放置在流动分配系统100后面,并且基本上将后面的流从高渗透率部分转移,从而允许获得更均匀的流动,这可以允许整个井眼的有效处理。
[0153] 在一些情况下,可以适宜的是,带走(take)固结剂体系28的部分返回液(returns)136。带走至少部分返回液136有助于确保暴露于整个钻井。自导流液132可以使进入储层108的流动均等,从而使得可以省略流动分配器104。例如,至少约5%返回液可以有助于确保全区域覆盖。图3c示出了经过足够的时间以破坏滤饼112。图3d示出了在被放置时的固结剂体系106。图3e示出了在适当位置的固结剂体系106。辅助组件124可以从孔中提出,从而使滤失阀126关闭以防止损失。循环可以从井除去过量的处理液并且可以运行完井管道130,如图3f中所示。在完井管道130在适当位置的情况下,可以将井投入使用。取决于具体的作业,将所述井投入使用可以包括:如由图3g所示,以完井管道130为开采管道进行开采。备选地,将所述井投入使用可以包括:如由图3h所示,以完井管道130为注入管道进行注入。在一个实施方案中,可以增加环形阻挡器120,使得它们可以在已经放置固结剂体系106之后被激活。
[0154] 在又一个实施方案中,流动分配器104可以用于在所需的层段上放置自导流液132。自导流液的导流性质可以允许在长层段上的均匀处理。在该实施方案中,不需要环形区域化(annular compartmentalization),除非在某些情况下,例如,可以适宜的是隔离不能被处理的页岩。因此,如同图3a-3h的实施方案,可以任选地省略环形阻挡器120。可以使用滤饼降解液118除去滤饼112,从而允许滤饼112降解的时间。在需要时,滤饼降解液
118也可以用于激活环形阻挡器120以隔离页岩。可以使用自导流液132放置固结剂体系
106。然后可以使用流动分配系统100挤压固结剂体系106以在整个层段上分配。可以提出包括冲洗管110的辅助组件124,从而使滤失阀126关闭以防止损失。可以安装完井管道130并且可以将井投入使用。如果使用环形阻挡器120并且预处理液不将其激活,则它们可以在井的开采过程中被激活以隔离任何暴露的页岩。
[0155] 可以沿着整个井眼114或其任何部分放置固结剂体系106。可以在某些情况下处理层段的主要部分。主要部分是指所选择的层段的至少约50%。注意,并不是始终需要所有的步骤;例如,可以选择不隔离页岩,或者当在钻井过程中放置固结剂体系106时,无需除去滤饼112。
[0156] 因此,本发明非常适合达到提到的目标和优点以及在本文中固有的那些。上面公开的实施方案具体仅仅是示例性的,因为可以将本发明以获益于本文中的教导的本领域技术人员明白的不同但是等价的方式进行变更和实施。而且,不意欲限制在本文中所示的,而与在下面的权利要求中所述不同的构造或设计的细节。因此,明显的是,可以改变或变更上面公开的具体示例性实施方案,并且所有这样的变化均被认为在本发明的范围和精神之内。特别是,在本文中公开的(形式为“约a至约b”、或等价的“约a至b”或等价的“约a-b”的)值的每一个范围应被理解为值的相应范围的幂集(所有子集的集)的提及,并且阐述了在值的更宽范围内包括的每一个范围。此外,如权利要求和说明书中使用的不定冠词“一个(a)”或“一种(an)”在本文中均被限定为表示其引出的要素(element)的一个或多个。此外,在权利要求中的术语具有其单纯的普通含义,除非另外由专利权人明确地和清楚地定义。
QQ群二维码
意见反馈