用化学处理剂注入多孔陶瓷支撑剂的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供注入陶瓷支撑剂的方法和系统以及由其获得的经注入的陶瓷支撑剂。所述方法可包括向混合容器中引入陶瓷支撑剂和化学处理剂，在所述混合容器中混合所述陶瓷支撑剂和所述化学处理剂以提供混合物，向所述混合容器引入微波能量以将所述混合物加热至足以产生经注入的陶瓷支撑剂的温度，所述经注入的陶瓷支撑剂包含至少一部分所述化学处理剂，并且从所述混合容器中取出所述经注入的陶瓷支撑剂。

Method and system for injecting porous ceramic support with chemical treatment agent

The present invention provides a method and system for injecting a ceramic support and an injection of a ceramic support obtained therefrom. The method can include introducing agent and chemical treatment agent to support ceramic mixing container, mixing the ceramic chemical treatment agent to provide a mixture of agent and the support in the mixing container, the introduction of microwave energy to the mixing vessel to the mixture is heated to produce enough by injecting ceramic proppant the temperature of the ceramic proppant injection contains at least a portion of the chemical treatment agent, and from the mixing container by the injection of ceramic proppant.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用化学处理剂注入多孔陶瓷支撑剂的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2014年7月31日递交的美国专利申请No.62/031,564的优先权以及申请日的权益，所述美国专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及油和气井支撑剂，并且更具体地涉及用化学处理剂注入的陶瓷支撑剂。专利技术背景油和天然气从具有多孔的和可渗透的地下岩层(subterraneanformations)的井中产生。岩层的多孔性允许岩层贮藏油和气，而岩层的渗透性允许油或气流体移动穿过岩层。岩层的渗透性对允许油和气流到可以从井泵出的位置是必须的。有时气或油被保持在其渗透性不足以经济地回收油和气的岩层中。其它情况下，在井的操作期间，岩层的渗透性下降至进一步回收变得不经济的程度。在这样的情况下，必须断裂岩层并借助支撑材料或支撑剂在开放的条件下支撑断裂。这样的断裂通常通过水压完成，支撑材料或支撑剂是颗粒状材料，例如砂、玻璃珠或陶瓷颗粒，其借助流体而被带入裂缝中。在生产过程中，油气井可能常常展现出能够减少井产量的结垢和/或石蜡沉积。已经使用许多类型的化学处理剂来防止结垢和/或石蜡沉积。用于将这种化学处理剂递送到井下的一种技术包括用化学处理剂注入多孔陶瓷支撑剂颗粒。在许多情况下，化学处理剂必须首先溶解在水性溶剂、有机溶剂或无机溶剂中，以使能够将化学处理剂注入到多孔陶瓷支撑剂颗粒中。然而，如果化学处理剂太粘稠，则这可能导致在注入的支撑剂中存在的化学处理剂的有效量低于所期望的量或者导致总体注入不均匀或无效。将化学处理剂溶解在溶剂中也是额外的步骤，其可能是昂贵的和耗时的。因此，需要将化学处理剂直接注入多孔陶瓷支撑剂中而不需要溶剂。还需要在整个多孔陶瓷支撑剂中均匀地分布化学处理剂。附图简要说明图1是根据本专利技术的若干示例性实施方式的用化学处理剂注入多孔陶瓷支撑剂的系统的示意图。图2是根据本专利技术的若干示例性实施方式的用化学处理剂注入多孔陶瓷支撑剂的另一系统的示意图。图3是根据本专利技术的若干示例性实施方式的用于制备用化学处理剂注入的多孔陶瓷支撑剂的系统的示意图。图4是轻质陶瓷支撑剂、中等密度陶瓷支撑剂和高密度陶瓷支撑剂的渗透性的图示。图5是标准无孔轻质陶瓷支撑剂和轻质多孔陶瓷支撑剂(25％孔隙率)的长期渗透性的图示。图6A是从能量色散X射线光谱(EDS)获得的批次1的横截面图，其指示了磷分布和注入质量。图6B是从能量色散X射线光谱(EDS)获得的批次2的横截面图，其指示了磷分布和注入质量。专利技术详述在以下描述中，阐述了许多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术的实施方式。在其它情况下，未详细示出公知的结构和技术，以免模糊对本说明书的理解。本文中使用时，术语“表观比重”是颗粒的每单位体积的重量(克/立方厘米)，包括内部孔隙率。本文给出的表观比重值通过根据APIRP60的液体(水)置换的阿基米德法测定，该方法是本领域普通技术人员公知的。为了本公开的目的，在表观比重方面测试支撑剂的特性的方法是在支撑剂样品上常规进行的标准API测试。本文中使用时，术语“传导率(conductivity)”被定义为生成的裂缝的宽度和裂缝中保留的支撑剂的渗透率的乘积。本文中使用时，术语“基本上圆球形”和相关形式被定义为意指最小直径与最大直径的平均比率为约0.8或更大，或与Krumbein和Sloss图表相比具有约0.8或更大的平均球形度值。本文中使用时，术语“高密度支撑剂”意指具有大于3.4g/cm3的表观比重的支撑剂。本文中使用时，术语“中等密度支撑剂”意指具有约3.1至3.4g/cm3的表观比重的支撑剂。本文中使用时，术语“轻质支撑剂”意指具有小于3.0g/em3的表观比重的支撑剂。本文中使用时，术语“内部连通孔隙率(internalinterconnectedporosity)”被定义为孔体积(porevolume)或空隙体积空间(voidvolumespace)相对于多孔陶瓷颗粒物的总体积的百分比。本文中使用时，术语“化学处理剂”被定义为这样的元素、化合物或组合物，其能够抑制井下流体可以别的方式表现出的有害性质，和/或能够提供可用于水力压裂井的生产性能的一些功能。本文中使用时，术语“可降解的”是指在一种或多种井下条件下化学品或涂层反应以溶解或分解成较小组分的能力。根据本专利技术的某些实施方式，生产用于水力压裂的复合陶瓷支撑剂组合物。根据本专利技术的某些实施方式，复合陶瓷支撑剂包含无孔颗粒部分和多孔陶瓷颗粒部分，其中多孔陶瓷颗粒注入有化学处理剂。此外，根据本专利技术的某些实施方式，复合陶瓷支撑剂组合物的渗透率和传导率至少等于单独的非多孔颗粒部分的渗透率和传导率。多孔陶瓷颗粒或多孔陶瓷支撑剂可具有任何内部孔隙率或百分比(％)孔隙率。多孔陶瓷支撑剂的内部孔隙率可以用化学处理剂注入，使得多孔陶瓷支撑剂在水力压裂操作中用作化学处理剂的载体。本文公开了用于向多孔陶瓷颗粒的间隙或多孔空间中注入、浸渍、注射或以其它方式引入化学处理剂的系统和方法。在一个或多个示例性实施方式中，系统和方法可以包括在室温或高温下条带混合、微波混合、真空灌注、热灌注、毛细管作用，或者搅拌机加工，或它们的任何组合。具体地，本文公开了使用微波能量将化学处理剂注入到在气体、油或地热储层的水力压裂中使用的多孔陶瓷支撑剂中的系统和方法。本文还描述了经注入的多孔陶瓷颗粒以及由用作支撑剂的含氧化铝的原料的浆料制备这些颗粒的系统和方法。已经发现，在微波能量的存在下将一种或多种化学处理剂注入一个或多个多孔陶瓷颗粒中可导致化学处理剂均匀地置于多孔陶瓷颗粒中，使得化学处理剂均匀地分布或基本上均匀地分布在整个颗粒中。图1是根据若干示例性实施方式的用化学处理剂注入多孔陶瓷颗粒的系统100的示意图。系统100可以包含一个或多个第一微波发生器102、一个或多个第二微波发生器104和一个或多个混合容器106。第一和第二微波发生器102，104可以包含任何数量的微波发生器。例如，第一微波发生器102可以包含1、2、3、4、5或6个或更多个微波发生器。第二微波发生器104也可以包含1、2、3、4、5或6个或更多个微波发生器。混合容器106可以包含设置在其中的一个或多个搅拌器122。搅拌器122可以任何方式布置在容器106内。例如，搅拌器122可以基本上平行于容器106的纵向中心线来布置。如图1中所示，搅拌器122基本上平行于容器106的纵向中心线并且从容器106的纵向中心线轴向偏移。搅拌器可包含杆柄124和与其连接的或以其它方式附接到其上的一个或多个搅拌器叶片126。搅拌器叶片126可以沿着杆柄124的长度以线性方式布置、以螺旋方式布置和/或以交替方式布置。第一微波发生器102可以适于经由一个或多个第一波导108向混合容器106提供微波能量。第二微波发生器104可以适于经由一个或多个第二波导110向混合容器106提供微波能量。第一和第二波导108，110可以是或包括任何导管、管状或其他足以或能够将由第一和第二发生器102，104产生的微波引导到容器106的结构。第一和第二发生器102，104还可以经由第一和第二波导108，110与一个或多个混合罐106流体连通。第一和第二波导108，110可以在任何合适的位置与容器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
注入陶瓷支撑剂的方法，其包括：向混合容器中引入陶瓷支撑剂和化学处理剂；在所述混合容器中混合所述陶瓷支撑剂和所述化学处理剂以提供混合物；向所述混合容器引入微波能量以将所述混合物加热至足以产生经注入的陶瓷支撑剂的温度，所述经注入的陶瓷支撑剂包含至少一部分所述化学处理剂；并且从所述混合容器中取出所述经注入的陶瓷支撑剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.31 US 62/031,5641.注入陶瓷支撑剂的方法，其包括：向混合容器中引入陶瓷支撑剂和化学处理剂；在所述混合容器中混合所述陶瓷支撑剂和所述化学处理剂以提供混合物；向所述混合容器引入微波能量以将所述混合物加热至足以产生经注入的陶瓷支撑剂的温度，所述经注入的陶瓷支撑剂包含至少一部分所述化学处理剂；并且从所述混合容器中取出所述经注入的陶瓷支撑剂。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷支撑剂是包含一个或多个孔的多孔陶瓷支撑剂，并且所述经注入的陶瓷支撑剂包含位于所述一个或多个孔内的所述化学处理剂。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述多孔陶瓷支撑剂具有约10％至约75％的孔隙率。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述多孔陶瓷支撑剂具有约1％至约4.5％的在7,500psi下的抗碎强度，约1,475mD-ft至约8,825mD-ft的在7,500psi下的长期流体传导率，和约90D至约425D的在7,500psi下的长期渗透率。5.根据权利要求1所述的方法，其中当被引入到所述混合容器中时所述化学处理剂包含在化学处理剂溶液中。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述化学处理剂溶液包含约30重量％至约60重量％的化学处理剂和40重量％至约70重量％的载体溶液。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述载体溶液是水性溶液。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述化学处理剂选自如下组成的组：示踪剂、阻垢剂、水合物抑制剂、硫化氢清除材料、腐蚀抑制剂、石蜡或蜡抑制剂、沥青质抑制剂、有机沉积抑制剂、杀生物剂、破乳剂、消泡剂、破胶剂、盐抑制剂、除氧剂、硫化铁清除剂、铁清除剂、粘土稳定剂、酶、生物剂、絮凝剂、环烷酸盐/酯抑制剂、羧酸盐/酯抑制剂、纳米颗粒分散体和表面活性剂及其任何组合，所述石蜡或蜡抑制剂包括乙烯乙酸乙烯酯共聚物。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述化学处理剂是阻垢剂，所述阻垢剂选自如下组成的组：DTPA、DTPMP、聚丙烯酰胺、AMPS/AA、PHOS/MA和PMA/AMPS及其任何组合。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述微波能量将所述混合物加热到至少约90℃的温度。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述经注入的陶瓷支撑剂包含基本上均匀分布遍及所述一个或多个孔的化学处理剂。12.注入多孔陶瓷支撑剂的方法，其包括：向混合容器中引入多孔陶瓷支撑剂和第一化学处理剂溶液；在所述混合容器中混合所述多孔陶瓷支撑剂和所述第一化学处理剂溶液以提供初级注入混合物；向所述混合容器引入微波能量以将所述初级注入混合物加热至足以产生初级经注入的陶瓷支撑剂的温度，所述初级经注入的陶瓷支撑剂包含至少一部分所述第一化学处理剂溶液；向所述混合容器中引入第二化学处理剂溶液；在所述混合容器中混合所述初级经注入的陶瓷支撑剂和所述第二化学处理剂溶液以提供次级注入混合物；并且向所述混合容器引入微波能量以将所述次级注入混合物加热至足以产生次级经注入的陶瓷支撑剂的温度，所述次级经注入的陶瓷支撑剂包含至少一部分的所述第一化学处理剂溶液和所述第二化学处理剂溶液。13.根据权利要求12所述的方法，其还包括：向所述混合容器中引入第三化学处理剂溶液；在所述混合容器中混合所述次级经注入的陶瓷支撑剂和所述第三化学处理剂溶液以提供三级注入混合物；并且向所述混合容器引入微波能量以将所述三级注入混合物加热至足以产生三级经注入的陶瓷支撑剂的温度，所述三级经注入的陶瓷支撑剂包含至少一部分的所述第一化学处理剂溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·C·豪，查德·坎南，托德·罗佩尔，
申请(专利权)人：卡博陶粒有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US