利用轉(zhuǎn)向復(fù)合物處理地下地層的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】公開了一種用于處理地下地層的系統(tǒng)和方法。所述方法可包括采用組合到一起以形成轉(zhuǎn)向復(fù)合物的稀釋流和高載流。所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物接著可被注入到井眼中。所述系統(tǒng)可包括制備所述稀釋流和高載流、組合所述流并且引入所述組合后的流進(jìn)入所述井眼的裝置。
【專利說明】
利用轉(zhuǎn)向復(fù)合物處理地下地層的系統(tǒng)和方法
【背景技術(shù)】
[0001]烴類物質(zhì)(油，冷凝物和氣體)通常產(chǎn)自于被鉆探到包含它們的地層中的井。出于種種原因，例如儲層固有的低滲透性或者由于鉆探和完井對地層造成的損壞，烴類物質(zhì)進(jìn)入所述井的流動比較慢。在這種情況下，可以使用多種技術(shù)對所述井進(jìn)行增產(chǎn)，包括水力壓裂，化學(xué)增產(chǎn)，或者上述二者的組合(被稱作酸化壓裂)。
[0002]在水力和酸化壓裂中，被稱作前置液的第一流體被注入到地層中以引發(fā)并且擴(kuò)展裂縫。接著，第二流體被注入以在釋放壓力后使所述裂縫保持打開。所述第二流體通常包含支撐劑，例如沙子。在酸化壓裂中，所述第二流體還包含使部分巖石溶解的酸或者螯合劑，其可以引起所述裂縫面的不規(guī)則腐蝕并且移除某些礦物質(zhì)。這樣使得當(dāng)栗送停止時，所述裂縫不會完全閉合。
[0003]在水力壓裂中，也可以不使用高粘度流體(通過使用滑溜水)來完成所述操作，由此(I)使由聚合物造成的損害最小化，(2)產(chǎn)生復(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)以及(3)降低成本。
[0004]在鉆井過程中，不同的流體可以起到不同的作用。這些流體可以循環(huán)通過鉆桿和鉆頭進(jìn)入井眼，并且接著可以隨后向上流動通過所述井眼達(dá)到地面。在所述循環(huán)過程中，所述鉆井流體用于將鉆肩從鉆孔的底部移動到地面，當(dāng)循環(huán)被中斷時，懸停鉆肩和填充材料，由此控制地下壓力來維持所述井眼的完整性直到所述井段被下套管并且被固井，通過提供足夠的靜水壓力來使流體與所述地層隔離來防止所述流體進(jìn)入達(dá)到所述井眼上，用于冷卻或者潤滑所述鉆桿和鉆頭，和/或使?jié)B透率最大化。
[0005]鉆井過程中需要注意的一點(diǎn)為井漏，其通過鉆井泥漿進(jìn)入井下地層的損失進(jìn)行表征。所述井下地層可以是包括頁巖，砂巖，礫石，貝殼層，礁沉積，石灰?guī)r，白云石，或者其它顆粒的地層。在被壓裂的，高滲的，多孔的，洞穴狀的或者空穴的地層中自然會發(fā)生井漏。此夕卜，鉆井問題可能包括鉆桿被卡，井壁坍塌，井失控，以及生產(chǎn)降低或損失。
[0006]為了控制井漏，已知的方法包括在被注入到井眼中的流體中添加添加劑。常見的用于控制或者避免井漏的添加劑為膨潤土，其可以密封小的孔或者裂縫。較高濃度的膨潤土還可以提高粘度并且減緩流體流到周圍的巖石中。其它的固體，例如原紙，玉米軸粉(ground corn cob)以及鋸肩也已經(jīng)被用于控制流體損失。聚合物也被用于提高井眼流體的粘度并且用于控制流體損失。然而，聚合物添加劑通常比膨潤土之類的顆粒更貴。
[0007]在水平井和多層結(jié)構(gòu)地層的水力以及酸化壓裂中，可以使用轉(zhuǎn)向技術(shù)使不同區(qū)域之間的裂縫重新定向。已知的轉(zhuǎn)向手段包括機(jī)械隔離裝置，例如封隔器，還有鉆孔塞，設(shè)置橋塞，栗送球密封器，栗送泥漿化苯甲酸片以及可移除或可降解顆粒。其它的處理，例如基質(zhì)酸化，也可以用于轉(zhuǎn)向。
[0008]當(dāng)實(shí)施使用可去除材料的轉(zhuǎn)向時，所述轉(zhuǎn)向通?；谵D(zhuǎn)向材料的某些顆粒的橋接并且通過在所述形成的橋上集聚剩余的顆粒而形成。然而，當(dāng)在傳統(tǒng)的處理轉(zhuǎn)向中使用可去除材料時，由于采用井眼流體進(jìn)行稀釋，因此所述轉(zhuǎn)向泥漿的橋接能力降低。此外，由不同轉(zhuǎn)向材料形成的塞的穩(wěn)定性變差是這樣的轉(zhuǎn)向過程中的另一個關(guān)注點(diǎn)。
[0009]當(dāng)為了形成臨時的塞或橋接，所述轉(zhuǎn)向劑處于高載時(例如，處于高濃度時)，例如從約 201bs/1000gal 到約 lOOOlbs/lOOOgal，或者從約 401bs/1000gal 到約 7501bs/1000gal，可以實(shí)現(xiàn)采用固體轉(zhuǎn)向材料塞住或者使井下結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向。所述可去除材料還可以在濃度至少為4.8g/L(401bs/l,OOOgal)，至少為6g/L(501bs/l,OOOgal)，或者至少為7.2g/L(501bs/l,OOOgal)下被使用。高載可能引起多孔介質(zhì)被多顆粒堵塞。然而，在處理流體流中獲得轉(zhuǎn)向劑的高載是具有挑戰(zhàn)性的。采用傳統(tǒng)固體加料器以連續(xù)方式添加固體是困難的，因?yàn)槭艿剿鼈兗恿纤俾实南拗?。由于所述處理液在高速率下被注入，速度通常超過50桶(bbl)/min，因此添加轉(zhuǎn)向劑的速率應(yīng)該足夠大以產(chǎn)生高載固體材料流。固體材料可以具有制造形狀，例如薄片，纖維以及顆粒。傳統(tǒng)的添加固體材料的方法不能容易地實(shí)現(xiàn)快速注入高濃度轉(zhuǎn)向劑以獲取合適的流動，并且在所述井的處理過程中重復(fù)這些方法時，錯誤有所增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本概述用于引入在下面的詳細(xì)描述中進(jìn)一步說明的所選取的構(gòu)思。本概述不是用于確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，也不是用于幫助限制要求保護(hù)的主題的范圍。
[0011]所作的說明僅僅用于提供與本公開相關(guān)聯(lián)的信息，并且描述了說明本申請要求保護(hù)的主題的某些實(shí)施例。
[0012]在第一方面，公開了一種用于注入轉(zhuǎn)向復(fù)合物的方法。所述方法可包括:傳送稀釋流體流到高壓流動管線，傳送高載流到高壓流動管線，使所述稀釋流體流和所述高載流組合，以形成轉(zhuǎn)向復(fù)合物，以及引入所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物進(jìn)入井眼。
[0013]在第二方面，公開了一種用于注入轉(zhuǎn)向復(fù)合物的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可包括:將稀釋流體流傳送到高壓流動管線的至少一個稀釋流體裝置以及將高載流傳送到所述高壓流動管線的至少一個高載裝置。所述稀釋流體流和所述高載流被組合，以形成轉(zhuǎn)向復(fù)合物，且所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物被弓I入井眼中。
[0014]在第三方面，公開了一種用于栗送轉(zhuǎn)向復(fù)合物的方法。所述方法可包括:栗送稀釋流體流到高壓流動管線，栗送高載流到所述高壓流動管線，使所述稀釋流體流和所述高載流組合，以形成轉(zhuǎn)向復(fù)合物，并且引入所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物進(jìn)入井眼。所述稀釋流體流可包括第一量的可降解纖維、稠化劑和水。所述高載流可包括第二量的可降解纖維、膠凝劑以及水。
【附圖說明】
[0015]圖1示出相關(guān)技術(shù)的處理配置的示意圖。
[0016]圖2示出根據(jù)這里的一個或多個實(shí)施例的處理配置的示意圖。
[0017]圖3示出根據(jù)這里的一個或多個實(shí)施例的處理配置的簡圖。
[0018]圖4示出根據(jù)這里的一個或多個實(shí)施例的壓力變化與時間的關(guān)系的曲線表示。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在后面的描述中，給出多個細(xì)節(jié)以理解本公開。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，沒有這些細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本公開的方法并且所描述的實(shí)施例可以具有多種變化或修改。
[0020]開始，應(yīng)該注意到，在這些真實(shí)實(shí)施例的研發(fā)過程中，可根據(jù)具體情況作出多種決定以獲取研發(fā)者的具體目標(biāo)，例如與系統(tǒng)相關(guān)以及與商業(yè)相關(guān)的限制條件相符，這些決定從一種實(shí)施方案到另一種實(shí)施方案變化。此外，可以意識到，這種研發(fā)工作可能是復(fù)雜并且耗時的，但是也是獲得本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的常規(guī)工作。此外，這里使用/公開的組成也可以包括一些與所引述的組分不同的組分。在
【發(fā)明內(nèi)容】
及該詳細(xì)描述中，每個數(shù)值首先應(yīng)該被理解為采用詞語“大約”進(jìn)行修飾(除非已經(jīng)明確表明如此修飾)，并且接著再次被理解為不如此進(jìn)行修飾，除非在文中另有所指。同樣，在
【發(fā)明內(nèi)容】
和詳細(xì)描述中，應(yīng)該理解的是，列出或描述成有用，合適之類的范圍包括位于所述范圍內(nèi)的任意可想象到的子范圍，至少是因?yàn)樗龇秶鷥?nèi)的每個點(diǎn)，包括端點(diǎn)，被看作是已經(jīng)進(jìn)行了闡述。例如，“從I到10的范圍”應(yīng)被理解為表示在大約I到大約10的范圍內(nèi)的閉聯(lián)集內(nèi)的任何一個可能的數(shù)。此外，本公開的實(shí)例中的一個或多個數(shù)值點(diǎn)可以被組合到一起，或者可以與所述說明書中一個數(shù)據(jù)點(diǎn)相組合以形成一個范圍，并且由此包括位于該范圍內(nèi)的任意一個可能的值。因此，(I)即使所述范圍內(nèi)的多個具體數(shù)據(jù)點(diǎn)被明確地確定，(2)即使引用了所述范圍內(nèi)的一些具體數(shù)據(jù)點(diǎn)，或者(3)即使當(dāng)所述范圍內(nèi)的任何數(shù)據(jù)點(diǎn)都沒有被明確地確定時，也可以理解的是(i)發(fā)明人意識到并且理解所述范圍內(nèi)的任何能想到的數(shù)據(jù)點(diǎn)都被看作是具體指定，并且(ii)發(fā)明人擁有整個范圍，所述范圍內(nèi)的每個能想到的子范圍，以及所述范圍內(nèi)的每個可能的點(diǎn)的知識。此外，這里說明性公開的本申請的主題適當(dāng)?shù)乜梢栽跊]有這里具體公開的任何組成的情況下實(shí)施。
[0021 ]后面的定義用于幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員理解詳細(xì)的描述。
[0022]術(shù)語“井眼”包含鉆孔或井孔，包括裸井或者在處理地下地層的過程中被鉆的井的無套管的部分。術(shù)語“井眼”不包括井口裝置，或者設(shè)置在井眼上方的任何其它類似的設(shè)備。
[0023]術(shù)語“注入”描述將一種新的或不同的元素引入第一元素。在本申請的情況下，可通過任何形式的物理引入，包括但不限于栗送注入流體、固體或其它合成物。
[0024]術(shù)語“壓裂”指的是破壞地質(zhì)地層(S卩，圍繞井眼的地質(zhì)地層)并且產(chǎn)生裂縫，用于提高油氣藏的開采速率的過程和方法。所述壓裂方法可以另外方式使用本領(lǐng)域已知的技術(shù)。
[0025]術(shù)語“基質(zhì)酸化”指的是在低于可以產(chǎn)生裂縫的壓力下將酸或其它反應(yīng)化學(xué)物栗送到地層中進(jìn)行處理的過程。所述基質(zhì)酸化方法可以另外的方式使用本領(lǐng)域已知的技術(shù)。
[0026]術(shù)語“轉(zhuǎn)向劑”是一種用在增產(chǎn)處理中用于確保在整個要被處理的區(qū)域上均勻注入的化學(xué)劑。轉(zhuǎn)向劑，也被稱作化學(xué)轉(zhuǎn)向器，通過產(chǎn)生一種暫時的阻塞效應(yīng)并且在所述處理之后阻塞效應(yīng)再被清除而起作用。
[0027]在某些實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)向劑包括可去除轉(zhuǎn)向材料，其可以是可降解材料和/或可溶解材料。可降解材料指的是在期望的時間段內(nèi)至少部分地降解(例如，通過分裂化學(xué)鍵)以使得無需使用其它干預(yù)來移除所述塞的材料。例如，至少30%的所述可去除材料可以降解，例如，至少50 %，或者至少75 %。在某些實(shí)施例中，100%的所述可去除材料是可降解的。所述可去除材料的降解可以通過溫度變化，和/或通過所述可去除材料和另一種反應(yīng)劑之間的化學(xué)反應(yīng)而被觸發(fā)。降解可包括所述可去除材料的溶解。
[0028]用作轉(zhuǎn)向劑的可去除材料可以是任何適合的形狀:例如，粉末，顆粒，珠，片，或者纖維。當(dāng)所述可去除材料為纖維形狀時，所述纖維的長度可從約2到約25mm，例如，從約3_到約20mm。在某些實(shí)施例中，所述纖維的線性質(zhì)量密度可以為約0.11 Idtex到約22.2dtex(約0.1到約20旦尼爾)，例如約0.167到約6.67detx(約0.15到約6旦尼爾)。適合的纖維可以在井下條件下在適于選取的操作的時間段中降解，所述井下條件可包括約180°C (約350°F)或者更高的溫度以及約137.9MPa(約20，000psi)或者更高的壓力，所述時間段從最小的時間段約0.5，約I，約2或者約3小時到最大的時間段約24，約12，約10，約8或約6小時，或者為任意的最小時間段到任意的最大時間段的一個范圍。
[0029]所述可去除材料可對環(huán)境敏感，因此當(dāng)選擇合適的可去除材料時，應(yīng)該考慮稀釋和沉淀特性。用作密封物的所述可去除材料可以在地層或井眼中存留足夠長的時間(例如，約3到約6小時)。所述時間段應(yīng)該長到足以使得電纜服務(wù)穿過下一個油砂層，完成后續(xù)的壓裂處理，以及所述裂縫在支撐劑完全穩(wěn)固之前接近支撐劑來提供改進(jìn)的裂縫傳導(dǎo)性。
[0030]其它合適的可去除材料及其使用方法包括在美國專利申請公開N0.2006/0113077,2008/0093073以及2012/0181034中公開的那些材料及其使用方法，這些申請全部通過引用被整體結(jié)合于此。這些材料包括無機(jī)纖維，例如石灰?guī)r或者玻璃，但是更常見的是脂類，酰胺，或者其它類似材料的聚合物或共聚物。它們可以在非支柱位置部分地被水解。任何的這種在合適的時間在遇到的情況下可以去除(部分地歸因于這些材料例如是可降解和/或溶解的)的材料同樣可以用在本公開的方法中。例如，可以使用包含三個或多個羥基的多元醇?？捎玫亩嘣及ㄍㄟ^加熱，脫鹽或其組合作用后變成可溶解的那些聚合多元醇，并且包含在聚合物鏈中與相鄰的羥基取代碳原子間隔至少一個碳原子的位于聚合物鏈中的羥基被取代的碳原子。所述多元醇可以沒有相鄰的羥基取代。在某些實(shí)施例中，所述多元醇的重均分子量為約5000到約500,000道爾頓或者更多，例如從約10,000到約200,000道爾頓。
[0031]可去除材料的其它實(shí)例包括:聚羥基脂肪酸脂，聚酰胺，聚己酸內(nèi)酯，聚羥基丁酸酯，聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚乙烯醇，聚氧化乙烯(聚乙二醇)，聚醋酸乙烯酯，部分水解的聚醋酸乙烯酯以及這些材料的共聚物。例如，酯的聚合物或共聚物包括取代和未取代的丙交酯，乙交酯，聚乳酸，以及聚乙醇酸。例如，可以用作轉(zhuǎn)向劑的適合的可去除材料包括聚乙醇酸;聚己酸內(nèi)酯;聚羥基丁酸酯;聚羥基戊酸酯;聚乙烯;聚羥基脂肪酸酯，例如聚[R-3-羥基丁酸酯]，聚[R-3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸脂]，聚[R-3-羥基丁酸酯-共-4-羥基戊酸酯]，等;淀粉基聚合物;聚乳酸和共聚酯;聚乙醇酸和共聚物;脂族-芳族聚酯，如聚(e_己內(nèi)酯)，聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸丁二醇酯，等;聚乙烯吡咯烷酮;多糖;聚乙烯咪唑；聚甲基丙烯酸；聚乙烯；聚乙烯基吡啶；以及蛋白質(zhì)，例如明膠，小麥和玉米面筋，棉籽粉，乳清蛋白，肌原纖維蛋白，卡辛(casin)，以及類似物。酰胺的聚合物或共聚物，例如，可以包括聚丙烯酰胺。
[0032]可去除材料，例如，可降解和/或可溶解材料，可被以高濃度用在轉(zhuǎn)向劑中(例如，從約201bs/1000gal到約 10001bs/gal，或者從約401bs/1000gal到約7501bs/1000gal)，以形成臨時的塞或橋接物。所述可去除材料還可被以至少4.8g/L(401bs/1，OOOgal)，至少6g/L(501bs/1，000gal)，或者至少7.2g/L(601bs/l，000gal)的濃度使用。這些材料可以使用的最大濃度取決于可用的地面添加和攪拌設(shè)備。
[0033]適合的可去除的轉(zhuǎn)向劑還包括可溶解材料和可融材料(二者同時也都能夠降解)。可融材料是一種當(dāng)暴露于適度刺激時，可以從固相轉(zhuǎn)變成液相的材料，所述適度刺激通常為溫度?？扇芙獠牧?與可降解材料不同，可降解材料例如是一種通過化學(xué)過程，例如水解，可以破裂成較小部分(在一些條件下)由此破壞化學(xué)鍵的材料)是一種當(dāng)暴露于合適的溶劑或溶劑系統(tǒng)時(即，其可溶解于一種或多種溶劑)，從固相轉(zhuǎn)變成液相的材料。所述溶劑可以是用于壓裂井的載送流體，或者是開采流體(烴類物質(zhì))或者是在處理井的過程中使用的另一種流體。在某些實(shí)施例中，溶解和降解過程在所述轉(zhuǎn)向劑的去除中均有涉及。
[0034]這些可去除材料，例如可溶解，可融和/或可降解材料，可具有任意形狀:例如，粉末，顆粒，珠，片，或纖維。當(dāng)這種材料為纖維形狀時，所述纖維的長度可以為約2到約25mm，例如從約3mm到約20mm。所述纖維可以具有任意合適的旦尼爾值，例如約0.1到約20，或約
0.15到約6旦尼爾。
[0035]適合的可去除纖維材料的實(shí)例包括聚乳酸(PLA)和聚乙交酯(PGA)纖維，玻璃纖維，聚乙烯對苯二酸酯(PET)纖維，以及類似物。
[0036]在某些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向劑成分可包括預(yù)處理纖維肩，其表現(xiàn)為被截留在纖維網(wǎng)絡(luò)中的固體顆粒。
[0037]術(shù)語“轉(zhuǎn)向復(fù)合物”指的是一種包括轉(zhuǎn)向劑和載送流體的復(fù)合物。所述載送流體可包括水，新鮮水，海水，原生水或采出水。所述載送流體還可包括可水合凝膠(例如，瓜爾膠，多糖，黃原膠，羥基乙基纖維素，或其它類似的凝膠)，交聯(lián)可水合凝膠，稠化酸(如基于凝膠的稠酸)，乳化酸(如油外相乳化酸)，賦能流體(如基于N2SCO2的泡沫)，以及包括膠凝，發(fā)泡，或以其他方式增稠的油的油基流體。所述載送流體可以是鹽水，和/或可以包括鹽水。所述載送流體可包括氫氯酸，氫氟酸，氟化氫銨，甲酸，乙酸，乳酸，乙醇酸，馬來酸，酒石酸，氨基磺酸，蘋果酸，檸檬酸，甲基氨基磺酸，氯乙酸，氨基聚羧酸，3-羥基丙酸，聚氨基聚羧酸，和/或任何酸的鹽。在實(shí)施例中，所述載送流體包括聚氨基聚羧酸，如三鈉羥基-乙基-乙烯二胺三醋酸，羥基-乙基-乙烯-二胺三醋酸的單銨鹽和/或羥基-乙基-乙烯-二胺四醋酸單鈉鹽，或者其它類似復(fù)合物。
[0038]術(shù)語“微粒”或者“顆?！敝傅氖亲畲蟪叽缧∮贗米的固體3D物體。這里，物體的“尺寸”指的是兩個任意平行平面之間的距離，每個平面在至少一個點(diǎn)上與所述物體的表面接觸。
[0039]術(shù)語“處理”指的是與期望的功能相結(jié)合使用流體和/或使用用于期望目的的流體的任何地下作業(yè)。術(shù)語“處理”并不暗指通過所述流體實(shí)施的任何特殊動作。
[0040]如圖1所示，一種用于栗送流體的系統(tǒng)可包括用于在油田作業(yè)中從井120處的地面118向井眼122栗送流體的栗送系統(tǒng)200。所述作業(yè)可以是水力壓裂作業(yè)，并且所述流體可以是壓裂流體。栗送系統(tǒng)200包括多個水罐221，其向凝膠制造機(jī)223供應(yīng)水。凝膠制造機(jī)223使來自水罐221的水與膠凝劑相結(jié)合以形成凝膠。所述凝膠接著被運(yùn)送到攪拌器225，在其中與來自支撐劑送料機(jī)227的支撐劑相混合以形成壓裂流體。
[0041]所述壓裂流體接著在低壓(例如，60-120鎊每平方英寸(psi))下從攪拌器225通過管線212被栗送到柱塞栗201。每個柱塞栗201接收所述低壓下的壓裂流體并且如排放管線214所示在高壓下將其排放進(jìn)入共用集管210(有時也被稱作導(dǎo)彈拖車或者導(dǎo)彈)。所述共用集管210接著引導(dǎo)所述壓裂流體從所述柱塞栗201通過管線215進(jìn)入井眼122。計(jì)算機(jī)化的控制系統(tǒng)229在所述作業(yè)時間段內(nèi)被用于控制整個栗送系統(tǒng)200。
[0042]在這樣的系統(tǒng)中，每個栗201均可暴露于所述壓裂流體的磨蝕性支撐劑。因此，根據(jù)實(shí)施例，可以設(shè)計(jì)一個分流結(jié)構(gòu)使壓裂流體可被栗送到所述井眼中。
[0043]在傳統(tǒng)的分流結(jié)構(gòu)、如歸屬于Shampine等人的美國專利N0.7,845，413中所公開的結(jié)構(gòu)(該專利由此通過引用被整體結(jié)合于此)中，可操作栗送系統(tǒng)使得從井表面被栗送到井眼的流體被分成主要包含水的干凈側(cè)以及在載送流體中包含固體的臟側(cè)。在壓裂作業(yè)中，所述臟側(cè)在載送流體中可包含支撐劑，所述干凈側(cè)不會暴露于磨蝕性流體。
[0044]在某些實(shí)施例中，分流結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成最終將轉(zhuǎn)向復(fù)合物運(yùn)送進(jìn)入井眼中，所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物可以是轉(zhuǎn)向漿液。所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物在處理作業(yè)、包括水力壓裂或者酸化壓裂作業(yè)中的某些時間被使用。所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物可被注入，以部分或者完全閉合地下地層中的裂縫，由此執(zhí)行轉(zhuǎn)向操作。
[0045]如Potapenko等人申請的美國專利申請公開N0.2012/0285692中公開的內(nèi)容(該專利申請公開由此通過引用被整體結(jié)合于此)，使用所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物實(shí)施的轉(zhuǎn)向可以被用于轉(zhuǎn)向或者臨時層間封隔。所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物可以通過混合顆粒物或者混合顆粒物和薄片而制成。根據(jù)實(shí)施例的所述混合物中的最大顆粒物或薄片的尺寸可以稍微小于要被隔離或轉(zhuǎn)向的分層中的射孔的直徑。
[0046]根據(jù)實(shí)施例，所述混合物中的顆粒或薄片的尺寸可以大于要被閉合或者臨時隔離的空隙的平均寬度。所述空隙的平均寬度可以是所述射孔或者該空隙中的另一個入口之后10cm，20cm，30cm，50cm或者500cm處的空隙(當(dāng)從所述井眼進(jìn)入所述地層時)的最小寬度。所述空隙可以是射孔孔道，水力裂縫或者蟲洞。在某些實(shí)施例中，所述混合物中顆粒與薄片的比率能夠降低形成的塞的滲透性。
[0047]在實(shí)施例中，一種用于將轉(zhuǎn)向復(fù)合物注入到地下地層的方法可包括分流結(jié)構(gòu)。如圖2所示，所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物可以在所述井眼注入之前的點(diǎn)處形成。
[0048]圖2示出在油田作業(yè)中用于將轉(zhuǎn)向流體從井120處的地面118注入井眼122中的注入系統(tǒng)300。所述注入可以通過栗送或者另一種形式的引入進(jìn)行。所述作業(yè)可以用于要在壓裂或其它處理過程中的某些點(diǎn)上執(zhí)行的轉(zhuǎn)向處理。注入系統(tǒng)300包括多個水罐321，其向下游供應(yīng)水。注入系統(tǒng)300還包括罐323，其向攪拌機(jī)325供應(yīng)稠化劑，在攪拌機(jī)325中稠化劑可與一定量的來自支撐劑罐327的支撐劑以及一定量的固體混合，以形成稀釋流。在某些實(shí)施例中，所述固體可以具有制造的形狀，其可能包括可降解纖維，顆粒，或者這二者的組合。
[0049]所述稀釋流接著在低壓(例如60-120psi)下從攪拌機(jī)325通過所述稀釋流管線DL被栗送到柱塞栗301。每個柱塞栗301接收所述低壓轉(zhuǎn)向流體并且將其排放進(jìn)入共用集管310。
[0050]此外，一定量的來自水罐321的水可以與由罐323提供的膠凝劑結(jié)合以形成凝膠。轉(zhuǎn)向劑可以與所述凝膠一起被包含在轉(zhuǎn)向劑卡車313處以形成高載流。在某些實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)向劑可以包括一定量的制造形狀，其可以是纖維，顆?；虮∑螤?。所述制造形狀和所述凝膠的混合通過例如分批混合過程進(jìn)行。最終形成為所述高載流的混合物可以是漿液的形式。
[0051 ]高載流可通過所述高載流管線HL并且到達(dá)栗301，，從而所述高載流將被混合并且接著栗送進(jìn)入所述共用集管310，所述共用集管310可包括或者被直接或間接連接到高壓流動管線。栗301’可以是高載栗。在所述共用集管中，所述高載流和所述稀釋流可接著被混合以形成轉(zhuǎn)向復(fù)合物。所述共用集管310接著可引導(dǎo)所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物從柱塞栗201通過管線315進(jìn)入井眼122。在實(shí)施例中，所述高載流和所述稀釋流可以在所述共用集管310外部，例如在所述集管的下游，通過連接鐵具或者通過在所述井口裝置連接所述高載流和所述稀釋流而組合。
[0052]在作業(yè)期間，可采用計(jì)算機(jī)化的控制系統(tǒng)329控制整個栗系統(tǒng)300。
[0053]在實(shí)施例中，所述栗301’可以是高壓栗，例如容積栗，多級離心栗或其組合。在某些實(shí)施例中，栗301’可以是能夠注入球形轉(zhuǎn)向劑的裝置。因此，栗301’可以是如Lecerf等人的TO2013/085410中描述的球注入機(jī)，其由此通過弓I用被整體結(jié)合于此。在栗301 ’為球注入機(jī)的實(shí)施例中，所述高載流包括球形轉(zhuǎn)向劑。栗301’還可以適用于注入載送流體并且計(jì)劃在注入到井眼的過程中或者注入后的某個時間點(diǎn)被機(jī)械或者其它方式破裂的易損壞容器。
[0054]后面的描述與高載流相關(guān)。
[0055]在實(shí)施例中，所述高載流除所述轉(zhuǎn)向劑以外的組分為載送流體的組分。所述載送流體可包括水，新鮮水，海水，原生水或采出水。所述載送流體還可包括可水合凝膠(例如瓜爾膠，多糖，黃原膠，羥基-乙基-纖維素，或者其它類似物)，交聯(lián)可水合凝膠，稠化酸(如基于凝膠的稠酸)，乳化酸(如油外相乳化酸)，賦能流體(如基于N2SCO2的泡沫)，以及包括被膠凝化、發(fā)泡或以其他方式增稠的油的油基流體。
[0056]所述載送流體可以是鹽水，和/或可以包括鹽水。所述載送流體可包括氫氯酸，氫氟酸，氟化氫銨，甲酸，乙酸，乳酸，乙醇酸，馬來酸，酒石酸，氨基磺酸，蘋果酸，檸檬酸，甲基氨基磺酸，氯乙酸，氨基聚羧酸，3-羥基丙酸，聚氨基聚羧酸，和/或任何酸的鹽。在實(shí)施例中，所述載送流體包括聚氨基聚羧酸，如三鈉羥基-乙基-乙烯-二胺三醋酸，羥基-乙基-乙烯-二胺三醋酸的單銨鹽和/或羥基-乙基-乙烯-二胺四醋酸單鈉鹽，或者其它類似復(fù)合物。
[0057]所述高載流還包括轉(zhuǎn)向劑，所述轉(zhuǎn)向劑可包括在高載下具有制造形狀的可降解纖維，所述高載通常高于1001b/1000gal。
[0058]在實(shí)施例中，可以使用的制造形狀可以是滾圓顆粒，例如，縱橫比小于約5，或者小于約3的顆粒。所述顆粒的尺寸可被優(yōu)化用于堵塞或者轉(zhuǎn)向，例如在Potapenko等人的申請(US2012/0285692)中所公開的。盡管在實(shí)施例中，某些顆?？梢允菨L圓的，然而所述顆粒也可以不必是滾圓的，所述顆?？梢园ㄒ恍L圓顆粒以及一些其它形狀的顆粒，或者可以完全不包括滾圓顆粒。在所述顆粒包括滾圓顆粒和其它形狀顆粒的實(shí)施例中，其它形狀的顆?？梢允橇⒎襟w，四面體，八面體，板狀(薄片)，橢圓形等等。
[0059]此外，所述顆粒可包括沙子，用于形成支撐劑的不同類型的陶瓷，以及鋁硅酸鹽，例如白云母。此外，所述轉(zhuǎn)向劑可以包括纖維，沙子，顆粒，膜以及其它類似組分的混合物。
[0060]在纖維被包含在高載流中的實(shí)施例中，所述纖維可以是任何無機(jī)或有機(jī)纖維材料并且在井底環(huán)境下可以降解或者是穩(wěn)定的。某些實(shí)施例可包括纖維材料、例如是PLA和PGA纖維，玻璃纖維，或者PET纖維。在實(shí)施例中，可包括表現(xiàn)為截留在纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的固體的預(yù)處理纖維肩。
[0061]所述轉(zhuǎn)向劑可包括制造形狀，其可由膨脹性材料制作而成。所述膨脹性材料可為在存在烴類，水或其混合物的情況下可以膨脹的任意材料。在某些實(shí)施例中，這些材料可包括彈性體，膨脹性樹脂，膨脹性聚合物，或者粘土。所述材料可以是X-交聯(lián)聚丙烯酰胺以及聚丙烯酸衍生物，蒙脫石粘土，膨潤土，油膨脹性橡膠，水膨脹性彈性體及其混合物中的一種或多種。
[0062]所述膨脹性材料可以具有任意的形式和尺寸，包括谷物，球形，纖維，成型顆粒，珠，以及球。所述膨脹性材料還可以在存在酸，氫氧化物，胺類或者其它試劑的情況下降解或溶解。所述顆粒的膨脹時間還可以通過緩慢溶解的涂層，基礎(chǔ)流體或者所述膨脹性材料的復(fù)合物中的添加劑以及通過改變溫度而進(jìn)行控制。
[0063]在實(shí)施例中，包括纖維和膨脹性材料的轉(zhuǎn)向劑可以懸浮在載送流體中。
[0064]在實(shí)施例中，所述膨脹性材料可以在塞中膨脹以降低塞的傳導(dǎo)性，由此降低了所述隔離分層中流體滲透的速率?？梢酝ㄟ^采用使所述膨脹顆粒收縮的流體取代包圍所述塞的流體而控制所述塞滲透率。在聚丙烯酰胺顆粒被用作膨脹性組分并且初始膨脹發(fā)生在水基流體中的實(shí)施例中，通過暴露于有機(jī)溶劑或者具有高鹽度的鹽水使膨脹顆粒發(fā)生收縮。烴類同樣也可以用于使膨脹的膨潤土顆粒收縮。
[0065]其它膨脹性顆?？梢允歉男缘闹蝿浒ㄖ蝿╊w粒和水凝膠涂層。水凝膠涂層被涂覆到所述支撐劑顆粒的表面并且停留在所述表面上以形成所述改性的支撐劑。
[0066]在某些實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)向劑可包括聚交酯樹脂顆粒。所述聚交酯樹脂可以被模制成不同形狀和尺寸。
[0067]后面內(nèi)容與稀釋流相關(guān)。
[0068]所述稀釋流可包括載送流體。所述載送流體可以與所述高載流中的載送流體相同或不同。在實(shí)施例中，所述稀釋流可包括粘度比所述高載流中的流體的粘度低的流體，這可以通過使用與所述高載流相同但是量更少的膠凝劑而獲得。
[0069]所述稀釋流可包含制造形狀，或者可以不載送任何制造形狀。在包含制造形狀的實(shí)施例中，這些形狀可以是與所述高載流中所包含的制造形狀相同的形狀。在這樣的實(shí)施例中，與所述高載流中的形狀相比，所述形狀可在低載下(例如，較低濃度)被包括。此外，稀釋流中的所述制造形狀可以是比所述高載流中的形狀尺寸更小的形狀。
[0070]在實(shí)施例中，所述高載流可包含直徑為4網(wǎng)目(mesh)到10網(wǎng)目或者更大的大的可降解顆粒。所述稀釋流可包含相對較小的可降解顆粒，例如直徑為10網(wǎng)目到100網(wǎng)目或者更小的顆粒。在實(shí)施例中，當(dāng)所述高載流和所述稀釋流匯聚時，可以優(yōu)化所述顆粒尺寸和顆粒分布O
[0071]在實(shí)施例中，所述稀釋流可包含與所述高載流形狀不同的材料。所述稀釋流可包括纖維形狀，而所述高載流可包括顆粒形狀，反之亦然。在實(shí)施例中，所述高載流可包括多種形狀，而所述稀釋流包括數(shù)量更少的不同形狀。在某些實(shí)施例中，所述高載流可包括纖維和顆粒，而所述稀釋流包含纖維。當(dāng)采用所述流的體積表示成型顆粒的重量時，與所述高載流相比，所述稀釋流仍然包括低載的制造形狀。
[0072]在實(shí)施例中，所述高載流和所述稀釋流在特定速率下被注入到所述共用集管中。所述高載流可在約I到約20bbl/min，或者約5到約10bbl/min，或者約7bbl/min的速率下被注入。所述稀釋流在約I到約100bbl/min，或者約25到約65bbl/min，或者約43bbl/min的速率下被注入。由此，在集管處以及隨后進(jìn)入所述井眼的總注入速率為約2到約120bbl/min，或者約30到約75bbl/min，或者約50bbl/min。
[0073]接著，為了完成所述作業(yè)，可執(zhí)行清潔操作。清潔操作可包括栗送一定量的纖維來清理管線，接著停止栗送纖維，并且接下來，一旦最后部分的支撐劑已經(jīng)通過了射孔，則當(dāng)推擠顆粒通過所述射孔時降低注入速率。
[0074]后面的實(shí)例描述了根據(jù)一個或多個實(shí)施例的采用轉(zhuǎn)向復(fù)合物進(jìn)行的處理及方法。
[0075]水平井被分段壓裂，通過橋接塞劃分分段邊界。每個分段長為300英尺并且具有6個一英尺的射孔簇，間隔為50英尺。每個射孔簇包含六個射孔。采用兩級80 ,OOOlbs的支撐劑對所述分段進(jìn)行處理，并且通過注入轉(zhuǎn)向劑對每一級進(jìn)行分隔，所述轉(zhuǎn)向劑為制造形狀的混合物。所述形狀包括大小不同的顆粒和珠、以及纖維。
[0076]轉(zhuǎn)向劑(也被稱作堵塞或轉(zhuǎn)向丸(pill))包括501bs的顆粒，在251b的線性凝膠的5bbl中包括8.4鎊(1匕8)的纖維。這對應(yīng)于2381匕8/100(^&1的顆粒以及50讓8/100(^31的纖維。所述高載流在約7bbl/min的速率下被注入到將所述集管連接到井口裝置的管線(S卩，在所述集管下游，在圖2中表示為管線315的管線)，而所述稀釋流在約43bbl/min的速率下被注入，使得所述注入速率達(dá)到約50bbl/min。由所述高載流和所述稀釋流組合所得到的所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物的體積為36bbl，顆粒載荷為33.3ppt(千分率)，并且纖維載荷為50ppt。
[0077]在最后部分支撐劑已經(jīng)進(jìn)入所述井眼之前約30分鐘，在固井劑混合/攪拌機(jī)的混合池中制備高載流，轉(zhuǎn)向材料被添加到分批混合機(jī)中。具體地講，所述混合池被充注5bbl的水，其采用251bs的線性凝膠進(jìn)行膠凝。混合8.41bs的纖維。接著添加501bs的顆粒混合物以獲得期望的濃度，并且接著混合所述流。
[0078]為了栗送所述轉(zhuǎn)向劑，一旦最后部分支撐劑已經(jīng)通過所述栗時，所述支撐劑被切斷并且注入20bbl的交聯(lián)流體。接著，切斷所述交聯(lián)劑并且注入20bbl的線性凝膠。
[0079]為了制備所述稀釋流，在箱式(pod)攪拌機(jī)上(其設(shè)置在所述稀釋流的低壓側(cè))，干燥添加劑送料機(jī)可以被設(shè)置成每100gal的WF125凝膠具有501bs的纖維。所述稀釋流的速率被設(shè)置成43bbl/min以使得壓裂設(shè)備的總速率(所述高載流和所述稀釋流)等于50bbl/
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[0080]如圖3所示，所述稀釋流在43bbl/min的速率下被栗送，而被分批混合的所述高載流在7bbl/min的速率下被栗送。當(dāng)所述兩個流組合到一起形成所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物時，總的栗送速率為50bbl/min。
[0081]為了使所述高載流與所述稀釋流相混合，在維持其它壓裂栗的速率不變的同時，在專用栗上盡可能快地栗送所述高載流。
[0082]在所述高載流與所述稀釋流相混合之后，執(zhí)行清潔操作，其包括栗送5bbl的裝載有纖維的流體以清理被用于栗送所述高載流的管線。接著，停止所述纖維栗送，并且一旦所述最后部分的支撐劑已經(jīng)通過所述射孔，當(dāng)推擠顆粒通過所述射孔時所述注入速率被減緩到20bbl/min。
[0083]如圖4所示，根據(jù)這里描述的實(shí)施例的轉(zhuǎn)向復(fù)合物當(dāng)觸及所述射孔時能夠觀察到壓力范圍為450到3100鎊每平方英寸(psi)。在階段#10，當(dāng)所述壓力上升到達(dá)3500psi的幅度時，所述壓力快速下降并且穩(wěn)定在2180psi的壓力增益。這顯示出當(dāng)所述轉(zhuǎn)向劑觸及所述射孔時，壓力升高了3500psi。隨后，所述壓力快速下降，但是仍然保持在非常高的水平?？偟膩碚f，處理壓力中的增益顯示出使用所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物有效地堵塞住了所述射孔簇。
[0084]盡管參照具體的手段，材料和實(shí)施例在這里描述了前述說明，然而并不是要將其限制到具體公開的內(nèi)容;相反，其延伸到所有的功能等同結(jié)構(gòu)，方法和用途，這些同樣位于所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于注入轉(zhuǎn)向復(fù)合物的方法，包括: 傳送稀釋流體流到高壓流動管線， 傳送高載流到所述高壓流動管線， 使所述稀釋流體流和所述高載流組合，以形成轉(zhuǎn)向復(fù)合物，以及 弓I入所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物進(jìn)入井眼。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，稀釋流體裝置和高載裝置均為栗。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，稀釋流體裝置和高載裝置均為球注入機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述高載流包括載送流體。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述稀釋流體流包括載送流體。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述高載流以約5到約10bbl/min的速率傳送。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述稀釋流體流以約25到約65bbl/min的速率傳送。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物以約30到約75bbI/min的速率注入到井眼中。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物以約50bbl/min的速率注入到井眼中。10.—種用于注入轉(zhuǎn)向復(fù)合物的系統(tǒng)，包括: 將稀釋流體流傳送到高壓流動管線的至少一個稀釋流體裝置， 將高載流傳送到所述高壓流動管線的至少一個高載裝置， 其中，所述稀釋流體流和所述高載流被組合，以形成轉(zhuǎn)向復(fù)合物，并且 其中，所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物被引入井眼中。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述高載流包括載送流體。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述稀釋流體流包括載送流體。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述高載流包括具有制造形狀的材料。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述具有制造形狀的材料包括纖維和顆粒物中的一種或多種。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述稀釋流體流包括具有制造形狀的材料。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，與高載流的制造形狀相比，稀釋流體流的制造形狀以較低的加載呈現(xiàn)。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，與高載流的制造形狀相比，稀釋流體流的制造形狀呈現(xiàn)出較小的尺寸。18.—種用于栗送轉(zhuǎn)向復(fù)合物的方法，包括: 栗送稀釋流體流到高壓流動管線， 栗送高載流到所述高壓流動管線， 使所述稀釋流體流和所述高載流組合，以形成轉(zhuǎn)向復(fù)合物，并且 弓I入所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物進(jìn)入井眼， 其中，所述稀釋流體流包括第一量的可降解纖維、稠化劑和水，并且 其中，所述高載流包括第二量的可降解纖維、膠凝劑以及水。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第一量的可降解纖維多于所述第二量的可降解纖維。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)向復(fù)合物以約50bbl/min的速率注入到井眼中。
【文檔編號】E21B43/22GK105960506SQ201480074903
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2014年12月2日
【發(fā)明人】C·克雷默, B·勒塞爾夫, Z·優(yōu)索娃, W·T·休伊
【申請人】普拉德研究及開發(fā)股份有限公司