用于增产和防砂操作的复合物制造技术

复合物具有固体颗粒和固体颗粒上的表面改性处理剂，其中表面改性处理剂具有疏水尾部和锚固部，所述锚固部用于将疏水尾部附接至固体颗粒。锚固部可为金属和疏水尾部可为有机硅材料、氟化烃或有机硅材料和氟化烃两者。复合物可以用作水力压裂操作中的支撑剂以及砾石充填操作中的防砂颗粒。表面改性处理剂在固体颗粒的表面上的存在减少在水力压裂操作或防砂操作过程中的细颗粒以及粉尘的产生和砂的迁移。表面改性处理剂在固体颗粒的表面上的存在进一步增强固体颗粒的抗压碎性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于増产和防砂操作的复合物 本申请要求2013年9月20日提交的美国专利申请序列号61/880，841;2013年9月20 日提交的美国专利申请序列号61/880,758;2014年4月17日提交的美国专利申请序列号61/ 981,051;和2014年5月6日提交的美国专利申请序列号61/989,267的权益;所述美国专利申 请均W引用的方式并入本文。
本公开设及井处理复合物和使用所述复合物的方法。所述复合物由固体颗粒和表 面改性处理剂构成，所述表面改性处理剂具有错固部和至少一个疏水尾部。疏水尾部通过 错固部附接至固体颗粒。
技术介绍
增产过程通常要求使用具有高的压缩强度的固体颗粒。在水力压裂中，所述颗粒 还必须能够增强从低渗透性地层产出流体和天然气。 在通常的水力压裂处理中，在高压下将包含固体颗粒或支撑剂的处理流体注入井 目艮。一旦超过自然储层压力，流体引起地层中的裂缝并且支撑剂沉积在裂缝中，并且在处理 完成之后保留在裂缝中。支撑剂用于保持裂缝打开，因此增强流体从地层迁移至井眼的能 力。由于压裂井的生产率取决于裂缝从地层至井眼导流流体的能力，裂缝导流能力为确定 水力压裂处理的成功程度的重要参数。 由于压裂处理提供的增产程度取决于支撑宽度，重要的是支撑剂在井中的高应力 下具有抗压碎性。当支撑剂不能承受由地层施加的闭合应力时，固体颗粒被压缩在一起从 而压碎并且产生细颗粒和/或粉尘。从支撑剂中产生的细颗粒和/或粉尘堵塞储层基质中的 孔喉，因此降低储层的渗透性。 不断寻求改进从而控制和防止支撑剂在原位储层条件下的压碎。例如，已经设计 了树脂涂覆的支撑剂材料从而在置于地层中时协助形成固结和可渗透的裂缝充填层，其中 树脂涂覆增强支撑剂的抗压碎性。 当从未固结地下地层中产出油和/或气时，还需要防止砂粒和/或其它地层细颗粒 迁移进入井眼和从井中产出。在压裂和产出的过程中，储层细颗粒的产生和/或活动由于通 过细颗粒堵塞孔喉从而对减少裂缝导流能力并且减少储层渗透性起作用。[000引控制砂迁移的常用方法是碱石充填，所述碱石充填设计W防止地层砂的产生并且 减少未固结地层颗粒迁移进入井眼。通常地，碱石充填操作包括将碱石充填筛放置在井眼 中。带有固体颗粒或"碱石"的载流体泄漏进入地下区域和/或返回表面，而颗粒留在区域中 并且充填在筛和井眼之间的周围环带中。颗粒被困住，因此防止否则可能随着地层流体产 生的地层砂和细颗粒的进一步迁移。与支撑剂一样，防砂颗粒必须具有高强度并且能够在 低渗透性地层中起作用。在一些情况下，水力压裂和碱石充填过程结合在单个处理中从而提供增产产出并 且减少地层砂的产生。所述处理通常被称为"压裂充填"操作。在一些情况下，在适当的位置 使用碱石充填筛组件完成处理并且通过套管和筛之间的环状空间累入水力压裂流体。在所 述情况下，水力压裂处理通常在筛出条件下结束，在筛和套管之间产生环状碱石充填层。运 允许将水力压裂处理和碱石充填设置在单个操作中。 经涂覆和/或未涂覆的颗粒进一步用在碱石充填中从而最小化产生的细颗粒和/ 或粉尘的迁移。尽管使用树脂涂覆的支撑剂已经成功地最小化水力压裂过程中的细颗粒的 产生和碱石充填过程中的细颗粒迁移，已知所述材料通常腐蚀产出油和气设备。不断需要 开发能够用作支撑剂和碱石的具有抗压碎性的颗粒从而最小化细颗粒的产生和细颗粒的 迁移，减少支撑剂充填和碱石充填的损害，并且不太腐蚀产出油和气设备，同时对原位应力 条件具有耐受性。 除了关注井底细颗粒和粉尘的产生之外，由于关注现场工人和出现陆地压裂的附 近的居民区的人口的健康，目前也密切关注支撑剂和防砂颗粒的输送过程中的粉尘释放。 目前还没有开发出特别旨在减少来自支撑剂和防砂颗粒的粉尘释放的可接受的方法。尽管 注意到压裂砂的树脂涂覆减少了粉尘的产生，加入树脂涂覆使得压裂砂的成本加倍。此外， 用于制备树脂的化学品不利于环境。最后，对压裂砂施加树脂涂覆需要通过电力或燃烧天 然气加热砂，两者都比较昂贵。因此寻求替代方法用于减少来自颗粒的粉尘的产生并且控 制产出地层中的颗粒的迁移。 此外，寻求用在选择性增产操作中的替代性材料。通常地，被井穿透的地下地层具 有多个不同的感兴趣的区域或地层。在从井中产出流体的过程中，通常希望仅与感兴趣的 区域或地层建立连通使得增产处理不会不利地流入非产出性区域或不感兴趣的区域。由于 井的寿命下降并且井的生产率减小，选择性增产(例如通过水力压裂和酸增产)变得重要。 通常地，选择性增产需要用邻近感兴趣的区域和/或地层设置的射孔枪对区域和/ 或地层进行射孔。重复所述过程直至所有感兴趣的区域和/或地层都被射孔。然后通过线缆 使射孔枪返回表面。当需要压裂时，在超过区域和/或地层的压裂压力的压力下在井中累入 压裂流体。为了防止压裂流体流入具有更大孔隙率和/或更低压力的区域中，可W将机械设 备(例如跨隔封隔器)或塞子或砂填料设置在压裂区域和待压裂区域之间的井中从而隔离 增产区域，使其不与压裂流体进一步接触。然后重复该过程直至所有感兴趣的区域都被射 孔和压裂。一旦完成结束操作，从井中钻出或W其他方式除去每个塞子从而允许将流体产 出至表面。 近年来，已经开发了方法和组件从而实现独立于井内和井外的射孔设备的除去的 井眼区间之间的区域隔离。例如，关注点集中在多区间井眼中隔离组件的使用上，所述隔离 组件允许选择性地处理产出区间（或预先产出区间）。区域隔离组件昂贵，因此寻求替代方 案。 关注点目前已经集中在可溶胀弹性体材料作为封隔器和隔离廓线仪(profiler) 的使用上。然而，由于侵袭性有机和无机化学品、溫度、压力和减少弹性体寿命和可靠性的 其它地下环境因素，可溶胀弹性体聚合物在井中的使用通常有限。所述因素还对用于从井 中采收控的其它组分产生问题。例如，通常用作压裂流体中的破胶剂的酶通常在高溫下失 活。它们在高溫(例如大于150°F的溫度)下的使用造成它们变性并且失去活性。 地层的无效压裂还可能源自井内管状基材和其它金属基材之间的摩擦损失。处理 流体和流体接触表面之间的摩擦减少还存在持续的问题。在许多情况下，可W用在压裂流 体中的增粘剂的种类有限，因为摩擦减少相当于增粘剂在与控接触时更快的粘度降低。寻 求替代方案来克服原位井底条件下的摩擦减少。 还在用于有效减少控产出储层内的控流动过程中产生的摩擦阻力的化学技术和 物理技术方面花费了资源。用于减少摩擦的替代方案专注于减阻剂。通常地，减阻剂为旨在 建立非牛顿凝胶结构的具有长链的大聚合物。减阻凝胶对剪切敏感并且通常需要特定的注 入装置(例如增压输送系统）。此外，由于减阻剂通常为高粘性的，载液中通常存在不多于10 重量％的聚合减阻剂。一些注意力专注于使用聚合物的浆料或分散体从而在液体介质中形 成自由流动和可累送的混合物。然而，所述聚合物通常随着时间附聚，因此非常难W将其放 置在需要减少阻力的控液中。寻求用于降低井内流体的摩擦阻力的其它替代方案从而提高 井的控生产率。 此外，寻求替代方案来控制或抑制在地下地层中产出控的过程中水垢、石蜡和渐 青质的形成和/或沉淀。尽管井处理试剂已经成功用于控制和/或抑制水垢、石蜡和渐青质 的形成，所述试剂通常与其它组分(例如支撑剂和防沙颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理井的复合物，其中所述复合物包含至少部分地涂覆在固体颗粒上的表面改性处理剂，和其中表面改性处理剂包含金属锚固部和疏水尾部，其中疏水尾部为有机硅材料、氟化烃或疏水有机硅材料和氟化烃两者，和进一步其中表面改性处理剂的金属锚固部附接至固体颗粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·D·蒙诺，B·B·比尔，N·拜斯塔奥伊斯帕尔，S·巴杜利，K·兰特，H·乐，Q·曲，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US