处理地下地层的方法技术

本发明专利技术一种将注入至分层地下地层大部分转向流体转向至含油气区域中，所述分层地下地层包括至少一个有问题区域和至少一个油气区域。在该方法中，在进行主处理之前先注入粘性转向流体，该流体是由胶凝含量的表面活性剂和酸而制备的；在处理完成后，该酸分解该表面活性剂。主处理可以是水力压裂、酸压裂和基岩酸化。用作转向流体的流体也可在水力压裂或砾石充填中作为携带液。表面活性剂的分解可以减小转向剂或携带液损害地层的可能性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对被井筒(wellbore)穿透的地下地层的处理方法。具体地，涉及对分层地层(stratified formation)的增产处理，例如，压裂、基岩酸化和酸压裂，所述分层地层具有一或多层有问题的但含油的层，以及一层或多层比有问题区域(problematic zone)更易渗透油或水的层。更具体地，本专利技术涉及用于最大化注入有问题区域而非更易渗透区域的处理流体(treatmentfluid)的组合物和方法。
技术介绍
在处理流体通过井筒注入地层中的多种油田处理方法中，被处理的地层是分层的。通常在这种分层地层中，岩层(strata)的渗透率不同，有时显著不同。此外，通常一层或多层岩层(我们简单地称其为含油区域)含有潜在的可开采的油气(油、凝结物或气)。在本专利技术中，术语“含油”与“含油气”可互换，术语“油”与“油气”可互换。通常一层或多层其它岩层(我们简单地称其为含水区域)，在其全部或几乎全部的孔隙中只含有地层水或盐水，以及在可开采的油气已经从该区域中开采出来后不含有油气或只剩下残余的油气。这种区域将适合生产水或几乎全是水的流体。认为其它区域是有问题的，因为其含有不能合适开采的油气。此处，生产流体(水或油气或两者)的区域，被称为“无问题的”，尽管生产水通常是不合需要的。此处，通过定义，“有问题”是不能开采或不能令人满意地开采的区域，因此通过该定义，可开采的区域是“无问题的”。如果区域内既有油相又有水相，但是已经开采了一些或全部的可开采的油，那么认为该区域为含水区域；在这种情况下，水通常是连续相、流动相以及水的饱和度高。(然而，如果地层是亲油的(oil-wet)，那么油将在孔隙表面形成薄连续相，但是水仍将是流动相)。通常，含水区域中注入的流体的渗透性大于含油区域中注入的流体的渗透率也是正确的。在其它情况下，存在不含水的区域，但是在含油气区域或岩层中存在渗透率成层非均质性(permeability stratification)。在这种情况下，油将优先从更易渗透的区域产生，称为“无问题”。渗透较差的区域被认为是有问题的，因为它们含有不能合适开采的油气。它们将是有问题的，因为它们本质上是渗透较差的(因为地质结构)或者因为它们已经被损害。在许多油田处理中，需要将全部或大部分的注入流体注入一个或多个特定“有问题”的含油区域(即含有潜在可开采的油气的岩层，该油气不能或者将不能被令人满意地开采)，而不是其它区域。这些区域是有问题的，因为它们虽然是含有油气的，但是它们不能或者将不能令人满意地产生它们所含有的油气。在此处考虑的情况下，这些有问题区域的产量不能令人满意，因为存在高产的(无问题的)区域。这些高产区域可以是产生水的含水区域。另一方面，也可以没有含水区域，但是这些有问题区域可内在地具有比其它区域低的渗透率或可能在钻井、完井或开采过程中已经被损害，所以一些含油区域能产生油或将产生油而其它的则不能或将不能。例如，在水力压裂(包括酸压裂)中，最佳的处理方式为将压裂全部放在有问题区域。类似地，在酸化处理(为除去损害的砂岩地层的酸化处理或为生成例如孔洞的流体通道的碳酸盐岩的酸化处理)中，最佳的处理方式是将所有被注入的流体注入有问题区域。这些要求是很重要的，因为这样处理的目的是为了增加有问题区域内流体通道的渗透率或体积(或两者)而没有在含水区域中产生这样的增加，或者如果没有含水区域，那么在有问题区域中产生的增加要比其它区域大。此外，即使注入到含水区域内的处理流体并不增加那里的流体通道，但是其最好还是“损耗的”流体(并且这些区域经常被称为“漏失(thief)”区域)。更差的是，注入到含水区域的处理流体能增加水的产量。在实践中，处理流体并非主要进入有问题区域。在下述讨论的大部分中，将讨论有问题区域，就好像它们相对于含水区域来说是有问题的，但是应该理解有问题区域相对于含油区域来说，是有问题的。虽然在某些情况下，所有的区域，包括取样区域都是含油的，但是通常将需要注入处理流体的区域称为“含油”区域。通常，非转向处理流体进入进漏失区域，该区域具有较高的水气饱和度(因为该处理流体是水性的)和/或较高的渗透率(因为流体追随(follow)阻力最小的通道)。设计为增加有问题的含油区域(即使它是有较低的渗透率)内注入量的方法被称为转向方法，用在该方法中的机械装置或化学物质被称为转向器(剂)。接下来只讨论化学转向剂。过去使用的一些简单的化学转向剂包括油溶性树脂、水溶性岩盐和乳化剂。基于含水胶束粘弹性表面活性剂凝胶(aqueous micellar viscoelasticsurfactant gel)的化学转向剂描述于美国专利5979557中，该申请与本申请是有共同的受让人。这种物质将被称为“VES转向剂”。VES转向剂主要用于酸化和压裂；它在酸转向中的应用描述于Chang等的“Case Study of a NovelAcid-Diversion Technique In Carbonate Reservoirs”，SPE论文56529(2月，1998)。它既可以用在砂岩也可以用在碳酸盐岩石中。美国专利5979557中描述的表面活性剂是胺、胺盐(amine salt)和季铵盐，优选为瓢儿菜基(erucyl)二(2-羟乙基)甲基氯化铵，也称为N-顺式-13-二十二碳烯基-N，N-二(2-羟乙基)-N-甲基氯化铵。流体中必须包括盐(例如，Ca、Mg、Zn、Al或Zr的无机盐)以使流体胶凝化；VES转向剂也可以包括任选的水溶性有机盐和/或醇以改善苛刻条件下的粘弹性。用VES转向剂进行的转向可以是暂时的或永久的。胶束因被地层水稀释或因与油气接触被破裂，但是表面活性剂分子还是保持完整的。当一些表面活性剂与某种油气相接触时，表面活性剂有时会产生乳状液；如果这发生在压裂或发生在碳酸盐岩中，则不太可能产生损害；如果碳酸盐岩酸化留下大孔洞以及如果压裂留下大的流体通道，那么经过它们的流动不太可能被乳状液的存在妨碍。然而，如果生成了小裂缝和小孔洞，则乳状液将妨碍经过砂石酸化后剩余的较小的液体通道的流动。也已经知道在基岩酸化中使用自转向酸(self-diverting acid)，其通常是由氢氯酸，聚合物胶凝剂和pH值敏感交联剂混合而构成的。自转向酸通常被设计为当该酸被部分消耗时，在中等pH值下胶凝化。并非基于交联聚合物，但是依赖于粘弹性表面活性剂的自转向系统描述于与本申请有共同受让人的美国专利4695389中(也可以参考美国专利4324669和英国专利2012837，均在此引入)。基于粘弹性表面活性剂的系统表现出较低摩擦压力，因此很容易泵送并形成凝胶下井(gel downhole)。美国专利4695389公开了一种用于酸压裂的基于粘弹性表面活性剂的胶凝剂。特别优选的实施方式是包括N，N-二(2-羟乙基)-脂肪胺乙酸盐(胶凝剂)、碱金属乙酸盐、乙酸(该酸用于去除地层中的损害)和水的流体。基于VES技术的另一种化学转向剂系统描述于与本申请有共同受让人的美国专利6399546中。这种物质称为“粘弹性转向酸(VDA)”，其通常由内铵盐制成的表面活性剂制备得到，这种表面活性剂被称为BET表面活性剂并且在美国专利6258859中描述了其它的表面活性剂。V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将流体转向至有问题的含油气区域的方法，所述流体是注入在包括至少一个有问题的含油气区域和至少一个无问题区域的分层地下地层的油井处理中的，所述方法包括：注入转向流体，所述转向流体包括含水粘性胶凝流体，所述含水粘性胶凝流体包括水、胶凝 量的表面活性剂和酸，其中所述转向流体优先进入无问题区域，以及其中酸在处理之后分解所述表面活性剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：付淀奎，弗兰克常，
申请(专利权)人：施蓝姆伯格技术公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]