利用纳米颗粒控制地下地层中的水流动制造技术

含有高浓度纳米尺寸颗粒的非含水载体流体对于地下地层水截止应用中的区域隔离和流动控制是有效的。纳米颗粒与水相互作用并使它凝固化从而抑制它的流动，但是对烃没有相同的作用，因此在抑制水的同时选择性辅助烃的产生。适合的纳米颗粒包括：碱土金属氧化物，碱土金属氢氧化物，碱金属氧化物，碱金属氢氧化物，过渡金属氧化物，过渡金属氢氧化物，后过渡金属氧化物，后过渡金属氢氧化物，压电晶体，和／或热电晶体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于抑制或截止地下地层中水流动的方法和组合物，和在一个实施方 案中更特别地涉及在烃采收操作期间利用含有某些纳米颗粒的非含水流体以选择性地抑 制或截止地下地层中的水流动、但是不抑制烃流动的方法。
技术介绍
某些地下油生产井在地层中形成或完成，所述地层同时含有产油区和产水区。在 使这些井的潜在烃产量最大化中，不希望的水产生是主要的问题。从分离和处置大量产生 的水、抑制管道的腐蚀、更换井下的管道设备以及地面设备维护中可能导致巨大的成本。截 止不希望的水产生是维持生产性的田场的必要条件。虽然存在大量可用于解决这些问题的 处理，但是它们都存在许多困难，包括但不必限于地面混合和处理问题等。例如，常规的利用化学品的水截止技术使用硅酸钠溶液和交联聚合物。硅酸盐 溶液通常不与地层水相容，因为硅酸钠立即与氯化钙反应产生凝胶。在这种方法中，两 种溶液可以以任何顺序注入，并必须通过惰性含水隔离液体的段塞进行隔离。美国专利 No. 4，004, 639在生产井中提供化学品以实现水截止。它使用碱性流体硅酸钠溶液和凝胶剂 亚硫酸铵。注入那两种溶液并通过惰性含水隔离液体的段塞进行隔离。然而，这些技术不 能产生均勻的凝胶以堵塞多孔介质，且不能将凝胶放入地层内的深处。在泵送使用这些技 术的流体时，也需要一些阶段处理。交联聚合物也已经用于截止或抑制水流动。然而，交联聚合物技术可能需要在多 阶段泵送形式中通过惰性隔离剂的段塞进行隔离，而使交联剂与线性聚合物流体隔离。交 联聚合物技术也可以使用延迟交联方法，所述延迟交联方法可以根据地层温度和流体在地 层中的运行时间作为因素以延迟交联。浅层水流动是在某些深水钻探情况(包括墨西哥湾中的那些情况)中遇到的严重 钻探危险。已经发生了许多事件，其中强的浅层水流动已经干扰了钻探操作并且增加了数 百万美元的井成本，或导致井被放弃。如果一种方法和/或组合物可以用于抑制或阻止在 这些情况中的浅层水流动将是理想的。另外，在控制蒸汽注入分布和热采收操作中总是需要进行改进，和控制水的注入 以改进二级和三级烃采收期间的驱扫效率。仍然需要寻找简化泵送程序和允许很深地渗透入地层中，从而以有效的方式截止 水通道并保持油流动通道敞开的化学品系统。
技术实现思路
在一种形式中，提供用于抑制或阻止地下地层中水流动的方法，所述方法包括将 处理浆料注入其中存在水的地下地层中。处理浆料包含非含水载体流体，所述非含水载体 流体可以是油和/或二醇。处理浆料也含有当处理浆料接触水时有效抑制水流动的一定量 的纳米颗粒。纳米颗粒的平均粒度为约4-约2000纳米(nm)。适合的纳米颗粒包括但不必限于碱土金属氧化物，碱土金属氢氧化物，碱金属氧化物，碱金属氢氧化物，过渡金属氧化 物，过渡金属氢氧化物，后过渡金属氧化物，后过渡金属氢氧化物，压电晶体，和/或热电晶 体。所述方法另外包括使水与处理浆料接触，从而使地下地层内的纳米颗粒凝固化。凝固 化后的纳米颗粒选择性抑制或阻止地层中水的流动，但是允许烃的流动。附图说明图1是含有分散在矿物油中的纳米颗粒处理流体的两个瓶子的照片，其中在左侧 瓶子中，已经与模拟地层水接触的处理流体在接触面显示凝固化，而在右侧瓶子中，已经与 原油样品接触的处理流体显示分散在原油中的纳米颗粒浆料没有凝固化；和图2是含有分散在单丙二醇中的纳米颗粒处理流体的两个瓶子的照片，其中在右 侧瓶子中，已经与地层水接触的处理流体在接触面显示凝固化，而在左侧瓶子中，已经与原 油样品接触的处理流体显示没有凝固化。具体实施方式已经出人意料地发现，混有非含水载体流体的高浓度微小颗粒的浆料可以选择性 减少或阻止来自地下地层的水的产生和流动，但是允许烃的流动。地下地层中的水可以是 盐水。将处理浆料泵送入地层中并与水流动通道中的地层水接触，小颗粒在那些水流动通 道中凝固化，因此将堵塞它们从而阻止或大大抑制水流动。然而，当处理浆料接触烃(例如 原油或天然气)时，没有发生凝固化，油和/或气流动通道保持敞开以流动。浆料没有基本 抑制它遇到的烃的流动，其中“基本抑制”表示发生的烃流动是如果烃的流动没有遇到浆料 将通常发生的烃流动的至少95%。本文的处理浆料因此可以特别用于帮助阻止或抑制从地下地层的水区产生水，并 选择性允许从相同地层的载烃区改进烃的生产。这种阻止或抑制水的流动通常称为水控制 和/或水截止。本文的方法和组合物也可用于密封套管泄漏，和抑制或阻止水泥(cement) 泄漏，也用于控制钻探流体通过水区的堵漏。本文描述的方法和组合物也可以用于停止或抑制深水钻探中的浅层水流动 (SffF) 0深水钻探在本文中定义为在至少500米深的水中钻探。SWF中的“浅层”通常指水 在海底以下流动的深度，不是水在钻探位置的深度。“浅层”在本文中定义为海底以下1000 米或更少。SWF可以定义为水在结构套管外部上向上流动至洋底。应理解，这导致海底腐 蚀，海底腐蚀可能导致海面下的钻探支架(template)和它的井的主要损害。本领域中也已知将水注入地下地层中，以将烃(油和气)从地层的一个部分置换 至另一部分，作为增强从地层中采收希望的流体(强化油采收或E0R)的方法中的步骤。 在水注入期间，与地层的另一部分相比，注入的水可以偶而更容易流入并通过地层的一部 分。水更容易流入其中的地层或地层的一部分，有时称为通道或取样区。因此，流动不是 均勻的，结果是没有实现希望的油和气的置换。据信，地层的物理性质(例如地层渗透性 和孔隙率)的变化可以导致不均勻的流动。本领域中，将使地层物理性质更均勻从而导致 注入的水均勻流入和通过整个地层的努力称为调剖(profile modification)和/或控 剖(conformance control) 0本文的处理浆料可以有利地用于截止或阻止注入的水从废区 (wastefulIy)流入这些取样区中。因此，本文的方法和组合物可以用于改进水注入控制，从而增强二级和三级烃采收期间的驱扫效率。在一个非限定实例中，纳米颗粒处理浆料可以 阶段注入而不是一次连续注入纳米颗粒处理浆料，以改进处理区内处理流体的置换和/或 分布。在二级和三级采收中，将多倍的含水溶液注入储层中，以将油从注射井推向生产 井。注入的水最终在生产装置(producer)处“突破”，产生大多数水从注射井至生产装置的 通道。当这种情况发生时，水馏分大大增加，而油体积下降。然而，可能留下没有被水注入 所驱扫的大量油。这种采收类型的典型井网称为5点井网4个生产装置中间的单个注射 装置(injector)，非常类似于单个模具上的5个点。如从井网可以看出的，水可以从注射装 置流向生产装置，留下很大体积的未驱扫储层。当储层中存在垂直不均勻时，这个问题更加 突出。这将导致从储层的水平和垂直地域内的未驱扫区域储层中的不良采收。关于改进储 层驱扫的方法，是将剖面处理剂(conformance treatment)、例如纳米颗粒注入储层中，以 阻塞注射装置和生产装置之间的水通道。从而提供更大的储层驱扫和更多的油采收。热采收是将热量引入储层中的任何注射方法。热采收可以用于生产API比重小于 约20的粘性稠油。这些油不能流动，除非它们被加热且它们的粘度减少至足够低从而允许 流向生产井。通常将蒸汽用于在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抑制或阻止地下地层中水流动的方法，所述方法包括：　　将处理浆料注入其中存在水的地下地层中，所述处理浆料包含：　　非含水载体流体，所述非含水载体流体选自油、二醇和它们的混合物，　　当处理浆料接触水时有效抑制水流动的一定量的纳米颗粒，其中纳米颗粒的平均粒度为４－２０００ｎｍ，所述纳米颗粒选自碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱金属氢氧化物、过渡金属氧化物、过渡金属氢氧化物、后过渡金属氧化物、后过渡金属氢氧化物、压电晶体、热电晶体和它们的混合物；和　　使水与处理浆料接触，以使地下地层内的纳米颗粒凝固化，从而抑制或阻止地层中水的流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-5-19 12/122,8471.一种用于抑制或阻止地下地层中水流动的方法，所述方法包括 将处理浆料注入其中存在水的地下地层中，所述处理浆料包含 非含水载体流体，所述非含水载体流体选自油、二醇和它们的混合物，当处理浆料接触水时有效抑制水流动的一定量的纳米颗粒，其中纳米颗粒的平均粒度 为4-2000nm，所述纳米颗粒选自碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱金 属氢氧化物、过渡金属氧化物、过渡金属氢氧化物、后过渡金属氧化物、后过渡金属氢氧化 物、压电晶体、热电晶体和它们的混合物；和使水与处理浆料接触，以使地下地层内的纳米颗粒凝固化，从而抑制或阻止地层中水 的流动。2.权利要求1的方法，其中非含水载体流体选自二醇醚，多元醇，碳酸亚丙酯，羧酸 酯，萜烯，植物油，矿物油，石油溶剂，柴油，生物柴油，凝析油，芳族烃，乙二醇，丙二醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄天平，JB克鲁斯，MH约翰逊，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]