地下颗粒材料的传送制造技术

一种井筒流体，其包括水性载液、悬浮在其中的疏水性纤维、同样悬浮在所述载液中的疏水性颗粒材料，以及用于湿润颗粒的表面并将其绑定在一起用作附聚物的气体。所述载液可为滑溜水压裂液且可用于压裂密集的气藏。使用疏水性颗粒材料、疏水性纤维和气体的组合可抑制所述颗粒材料从水性液体中沉淀出来。因为所述气体会起作用以湿润材料和其附聚物的表面，可将所述颗粒材料粘附在所述纤维上；所述纤维会形成一个网络，其会阻碍附至所述网络的所述颗粒材料的沉降，且所述附聚物含有气体，因此其堆积密度小于所述附聚物中所含固体的比重。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及地下至一个位置的颗粒材料的传送。一种重要的应用为一种对地下储层进行水力压裂并在压裂中放置支撑剂以保持压裂开放以作为流路的方法的一部分。然而，本专利技术还延伸至其他应用，其中需要在地下，特别是在地下储层中放置颗粒材料。据设想，本专利技术将与石油和天然气的勘探和生产相连。
技术介绍
在地下位置放置颗粒材料是水力压裂操作的非常重要的部分。这也可以通过各种在地下井上所进行的其他操作而完成，包括塞紧、转移、井漏的控制以及区域隔离。水力压裂是一种用于储层模拟的成熟技术。在压力下将流体泵入地层中，从而使地层的各部分开并在其中创建薄腔。当泵送中断时，在地层中的自然压力往往会使压裂关闭。为了防止压裂完全关闭，在表面将固体颗粒材料(称为支撑剂)与压裂液混合并使用流体以将支撑剂运至压裂中都是正常的做法。当允许压裂关闭时，其会在支撑剂上关闭且通至支撑剂颗粒间井筒的流路仍保持开放。然后，支撑剂会从压在其上的地层岩石获得相当大的压力。当在表面将支撑剂与压裂液混合并将支撑剂泵入井筒时，其会受到非常高的剪切。接着，支撑剂携带流体会在低剪切条件下沿井筒向下流动。随后，它会转动并流出井筒且流入地层中的压裂处。进入压裂处可能与剪切的增加相关，特别是如果对井筒套有套管时，流体会通过井筒中的穿孔从而进入压裂处。一旦流体进入压裂中，流体所受到的剪切会小的多且所漂浮的固体开始沉降出来。随后，中断泵送，这会允许压裂在压裂中充填的支撑剂上关闭。为了使流体能够传送悬浮液中的颗粒材料并使其跨置于压裂表面上，常规的做法是使流体包括增粘增稠剂。通常情况下，接着会配制流体，从而在100秒―1达到至少为100厘泊的粘度。瓜尔胶被广泛用于这一目的。也可使用瓜尔胶衍生物和粘弹性表面活性剂。然而，对于一些压裂操作而言，特别是岩石具有低渗透性从而使至岩石的漏泄为非显著问题时，优选的做法为泵送流体，其通常称为“滑溜水”，其为含有小百分比的减摩聚合物的水或盐，其中减摩聚合物无法像增稠剂如瓜尔胶一样提高粘度。这样，流体具有低粘度。这会大大地减少泵送所需的能量，但是保持悬浮液中的颗粒材料则会变得更加困难，且通常会使用更高的泵流量。如石油工程师学会论文SPE98005、SPE102956和SPE1125068中所认识到的那样，被泵入大压裂中的在滑溜水中悬浮的传统支撑剂颗粒将比所需速度更快地沉淀出来并形成接近于井筒的所谓的“岸”或“丘”。由于这种过早的沉淀，可能无法沿压裂运送支撑剂以支撑压裂的全长，且可能无法在压裂的整个垂直高度上放置支撑剂。当停止泵送且允许压裂关闭时，进一步从井筒获得的压裂的部分可能不含有足够的支撑剂以保持其具有足够的开度以达到所需的流动。其结果是，所支撑和有效的压裂尺寸可能小于压裂过程中所创建的尺寸。改善颗粒支撑剂运输的一种方法为使用较低比重材料代替传统材料，即砂或其他相对较重的矿物(砂的比重大约为2.65)。SPE84308描述了一种轻质支撑剂，其比重仅为1.75且为涂有树脂的多孔陶瓷材料，从而可使陶瓷材料的细孔保持空气填充。此论文还描述了一种比重为1.25的更轻的支撑剂，其基于磨碎的核桃壳。这开始成为一种“经树脂浸溃和涂覆以及化学修饰的核桃壳”。这些轻质支撑剂更容易通过滑溜水进行悬浮和运输，在SPE90838和SPE98005中则进一步讨论了轻质支撑剂的使用，且后面的论文表明与砂相比，尽管不能完全避免沉淀，也减少了沉淀。还公开大量其他的涉及比砂更轻的支撑剂。美国专利4，493，875和7，491，444 以及美国专利申请 2005/096，207，2006/016, 598 以及 2008/277，115 提供了相关实例。轻质支撑剂所具有的一个公认的问题是他们经常不像砂子一样强硬且当允许水力压裂在压裂中放置的支撑剂上关闭时，其具有被部分压碎的风险。美国2007/015669以及 TO2009/009886 和 2010 年 I 月 /2 月出版的 “Lightening the LoacTNew TechnologyMagazine的43和44页都公开了寻求避免该问题的一种颗粒支撑剂悬浮的方法。根据这些文件的教义，传统的支撑剂(如砂等)需进行处理以具有表面疏水性并被添加至支撑剂和水的浆液中。气泡吸附至疏水性固体颗粒上，从而被吸附的气体可使颗粒具有更低的有效密度。描述这种方法的文献主张采用这种方法的理由是传统的砂既便宜，又比轻质支撑剂强硬。在压裂中使支撑剂的沉降速度减缓的另一种方法为在组成中包含纤维材料。SPE102956教导包含纤维会在压裂液中创建基于纤维的网络，其中压裂液可混有支撑剂并减少支撑剂的沉降。美国专利7，665，522公开了压裂液，其含有增粘剂、支撑剂、用于形成泡沫(因此该液体被称之为“增能液”)的气体以及用于改善支撑剂悬浮和运输的纤维。虽然疏水性纤维有可能是顺便提及的，但有人却指出疏水性纤维是优选材料。专利技术概要根据本专利技术的一个方面，提供了一种井筒流体，其包括水性载液、悬浮在其中的疏水性纤维、同样悬浮在载液中的疏水性颗粒材料，以及用于湿润颗粒表面并将其绑定在一起用作附聚物的气体。在本专利技术的第二个方面，提供了 一种在地下传送颗粒材料的方法，其包括在地下供应流体组合物，该流体组合物包括其中悬浮有疏水性纤维和疏水性颗粒材料的水性载液，该流体还包括湿润颗粒和纤维表面并将其绑定在一起的气体，从而在地下通过气体将颗粒材料和纤维的附聚物结合在一起。使用疏水性颗粒材料、疏水性纤维和气体的结合可抑制所述颗粒材料从水性液体中沉淀出来。几种效果会共同起作用:由于气体会起作用以湿润材料和其附聚物的表面，所以颗粒材料可被粘附至纤维上；纤维会形成一个网络，其会阻碍附至网络的颗粒材料的沉降，且附聚物含有气体，因此其堆积密度小于附聚物中所含固体的比重。特别地，颗粒材料有可能小于纤维长度。将其放置的更精确:颗粒材料的中值粒度有可能小于纤维的中值长度。事实上，90体积％的颗粒材料可能具有最大的粒度，其可能小于纤维中值长度的一半,且可能小于其1/5。优选地，可设想井筒流体为压裂液，且其中的疏水性颗粒材料被用作支撑剂。疏水性颗粒材料的粒度和粒度分布可满足以下条件:90%颗粒的粒度小于1_。疏水性纤维可能具有大于1_的中值长度，可能大于2_，且纤维直径不大于100微米。在本专利技术用于压裂地层的实施方案中，地层可以是气藏，且压裂步骤后可从地层通过压裂产生气体、气体凝析物或其组合，并使其进入与其流体连通的生产导管中。当组合物受到剪切时，可防止或逆转附聚。正如已经提及的那样，被泵入井下的组合物在井下的旅程中会受到不同量的剪切。因此，附聚可能发生在颗粒材料被传送至的地下位置。然而，在向地下位置流动的过程中可能发生或开始附聚，且材料在地下位置上会实现其目的。我们已经观察到在使用具有相同尺寸的疏水性颗粒材料的比较实验中疏水性颗粒材料仍保持悬浮，颗粒材料不在疏水性纤维中悬浮，反而从中沉降出来。抑制颗粒固体的沉淀使其可以更有效地被运输至其预定目的地。在水力压裂的背景下，在停止泵送后仍保持撑开的压裂(即压裂区域)长度和/或垂直高度大于仅使用颗粒材料无纤维的情况下可能达到的长度和/或垂直高度。颗粒材料和纤维必须具有疏水性表面，从而使其可进行附聚。他们可由固有疏水的材料而形成或为亲水但却在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.25 US 12/868,2011.一种井筒流体，其包括水性载液、悬浮在其中的疏水性纤维、同样悬浮在所述载液中的疏水性颗粒材料，以及用于湿润所述颗粒的表面并将其绑定在一起用作附聚物的气体。2.根据权利要求1所述的流体，其中所述悬浮颗粒材料的颗粒比重至少为1.8且其最大尺寸不大于1.0mm。3.根据权利要求1或2所述的流体，其中90体积％的颗粒材料具有最大的粒度，所述最大粒度小于所述纤维的中值长度的1/5，且所述颗粒材料与纤维的比值以体积计位于30:1至3:1的范围中。4.根据权利要求3所述的流体，其中所述疏水性颗粒材料的体积中值粒度d5(l不大于200微米，其被确定为等效体积的球体的中值直径，且所述纤维的长度为3mm或更长。5.根据权利要求1至4任一项所述的流体，其中所述疏水性颗粒材料为具有疏水性表面涂层的颗粒材料，且所述纤维为具有疏水性表面涂层的玻璃纤维。6.根据权利要求1所述的流体，其中所述水性载液基本上不含增粘聚合增稠剂，且当在20°C以100秒―1的剪切速率测量粘度时，其粘度小于15厘泊，且其中所述水性载液包含一种或多种减阻剂，其总量不大于I % (重量)。7.—种在地下传送颗粒材料的方法，其包括在地下供应流体组合物，所述流体组合物包括其中悬浮有疏水性纤维和疏水性颗粒材料的水性载液，所述流体还包括湿润所述颗粒和纤维的表面并将其绑定在一起的气体，从而在地下通过所述气体将...

【专利技术属性】
技术研发人员：特雷弗·休斯，叶夫根尼·巴尔马托夫，吉尔·格迪斯，米歇尔·富勒，布鲁诺·德罗肖恩，谢尔盖·马卡雷切夫米哈伊洛夫，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：
国别省市：