受控的不均勻支撐劑團聚體形成的制作方法
【專利說明】受控的不均勻支撐劑團聚體形成
【背景技術(shù)】
[0001] 使用壓裂以提高地下地層的滲透性。將壓裂流體注入穿過地下地層的井眼中。將 支撐劑注入裂縫中以避免裂縫閉合，并從而提供對可提取的流體（即石油、氣體或水）的改 善的提取。
[0002] 支撐劑維持裂縫壁之間的距離，以在地層中產(chǎn)生有傳導(dǎo)性的通道。不均勻支撐劑 的布置進一步增加了地層傳導(dǎo)性并提高了流體產(chǎn)量。
[0003] 致密地層（如頁巖或致密砂層）可用低粘度流體（如滑溜水（slickwater))處理。 在低粘度壓裂流體處理中，支撐劑易于沉淀，從而降低流體產(chǎn)量。此外，就致密地層而言，在 深裂縫中和在地層的高垂直覆蓋范圍內(nèi)布置支撐劑仍然是個挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在至少一個方面中，本發(fā)明提供改善水力裂縫中流體流動的方法，其包括以下步 驟：（1)配制包含（a)支撐劑顆粒、（b)攜帶流體和（c)低密度顆粒的漿料，其中所述攜帶 流體能夠發(fā)生使兩種或更多種支撐劑顆粒和/或低密度顆粒凝結(jié)（coagulation)或聚集 (aggregation)或積聚（accumulation)或團聚（agglomeration)的轉(zhuǎn)化；（2)將所述衆(zhòng)料 注入地層；和（3)引發(fā)支撐劑顆粒和/或低密度顆粒的團聚。所述引發(fā)可在將漿料注入地 層之前、期間或之后實施。
[0005] 在另一個方面中，本發(fā)明提供誘發(fā)水力裂縫中支撐劑聚集或積聚的方法，其包括 以下步驟：（1)配制包含（i)至少一種陰離子型聚電解質(zhì)或至少一種陰離子型聚電解質(zhì)前 體、和（ii)至少一種陽離子型聚電解質(zhì)或至少一種陽離子型聚電解質(zhì)前體的支撐劑攜帶 流體；(2)注入包含所述支撐劑攜帶流體、支撐劑和低密度顆粒的漿料；和（3)引發(fā)聚電解 質(zhì)絡(luò)合物的形成。
[0006] 在還有另一個方面中，本發(fā)明提供改善水力裂縫中流體流動的方法。該方法包括： (1)配制漿料，所述漿料包含（a)支撐劑顆粒、（b)攜帶流體、（c)低密度顆粒、以及（d)第 一聚電解質(zhì)絡(luò)合物組分和（e)第二聚電解質(zhì)絡(luò)合物組分，所述（d)第一聚電解質(zhì)絡(luò)合物組 分和（e)第二聚電解質(zhì)絡(luò)合物組分容納于由在適合的井下條件下可降解的材料制成的容 器內(nèi)和/或經(jīng)受壓力/剪切降解的任何類型的容器內(nèi)，其中所述攜帶流體能夠發(fā)生使兩種 或更多種支撐劑顆粒和/或低密度顆粒團聚的轉(zhuǎn)化；（2)將所述漿料注入地層中；和（3)引 發(fā)兩種或更多種支撐劑顆粒和/或低密度顆粒的凝結(jié)或聚集或積聚或團聚。所述引發(fā)可在 將漿料注入地層之前、期間或之后實施。
[0007] 提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分以引入一系列在以下【具體實施方式】部分中進一步描述的概 念。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分不旨在識別所要求保護的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于 輔助限制所要求保護的主題的范圍。
【具體實施方式】
[0008] 為了促進理解本發(fā)明的原理，現(xiàn)參照本申請的一些示例性實施方案進行說明。
[0009] 雖然以下重點論述壓裂，但是所公開主題的聚合物凍膠相變和聚合物凍膠化學(xué)轉(zhuǎn) 化可用于壓裂、礫石充填、以及在單個操作中組合的壓裂和礫石充填中。所公開主題的一 些實施方案可從直井的處理方面進行描述，但是可同樣適用于任何定向的井?？擅枋鲇糜?油氣生產(chǎn)井的實施方案，但是應(yīng)理解，實施方案可用于生產(chǎn)其它流體（如水或二氧化碳）的 井，或者用于例如注入井或儲存井。還應(yīng)當(dāng)理解在整個說明書中，當(dāng)描述一個濃度或數(shù)量范 圍是有用的、或適合的等時，其旨在表明應(yīng)當(dāng)考慮在該范圍內(nèi)包括端點的任一個濃度或數(shù) 量和每一個濃度或數(shù)量，如已經(jīng)描述了所述包括端點的任一個濃度或數(shù)量和每一個濃度或 數(shù)量一樣。此外，每個數(shù)值應(yīng)該如被術(shù)語"約"修飾的那樣解讀一次（除非已經(jīng)明確被這樣 修飾），然后再不被如此修飾地解讀一次，除非在上下文中另有說明。例如，"1-10的范圍" 應(yīng)解讀為表明在約1和約10之間的連續(xù)的每一個數(shù)值和每一種可能的數(shù)值。還應(yīng)理解，裂 縫閉合包括部分裂縫閉合。
[0010] 如在本文所使用的，術(shù)語"水力壓裂處理"意指將流體泵入閉合的井眼中以產(chǎn)生足 以破裂或壓裂地層的井下壓力的方法。這可將攜帶支撐劑的流體注入地層，從而產(chǎn)生高滲 透性砂的區(qū)域，其中流體可流動通過該區(qū)域。一旦除去液壓壓力，支撐劑殘留在原地，因此 撐開裂縫并提高流入井眼的流量或從井眼流出的流量。
[0011] 在所公開的主題中，可使用使兩種或更多種顆粒凝結(jié)或聚集或積聚的任何一種或 更多種方法；這些方法被統(tǒng)稱為溶解或分布于流體中的一種以上添加劑的脫水收縮。在本 文中，"脫水收縮"被定義為從凍膠（或者在水或水/有機溶劑/超臨界溶劑的混合物中的 聚合物的溶液）中排出水。脫水收縮可導(dǎo)致凍膠的相分離、沉淀、相變或坍塌（collapse)。 例如，瓜爾膠凍膠的過交聯(lián)是脫水收縮；由兩種帶相反電荷的長鏈聚合物的相互作用所產(chǎn) 生的含油物質(zhì)的沉淀是脫水收縮；聚合物因在升高的溫度下溶解度降低而從溶液中沉淀出 來是脫水收縮。
[0012] 從宏觀上看，脫水收縮、沉淀和相分離可描述為流體的性質(zhì)；因此，在本文是指嚴 格的流體脫水收縮。在本文所公開主題的上下文中，表述"凝結(jié)或聚集或積聚"涵蓋了不同 的物理/化學(xué)機理，其改變了壓裂流體中支撐劑顆粒的最初統(tǒng)計學(xué)上均勻的分布，并使它 們的濃度在空間上不均勾，超過統(tǒng)計學(xué)的波動（oscillation)。在一個實施方案中，兩種或 更多種顆粒的凝結(jié)或聚集或積聚導(dǎo)致不均勻的支撐劑布置。如在本文所使用的，兩種或更 多種顆粒的凝結(jié)或聚集或積聚包括兩種或更多種支撐劑顆粒的凝結(jié)或聚集或積聚中的一 種或更多種，或者至少一種支撐劑顆粒與至少一種低密度顆粒的凝結(jié)或聚集或積聚中的一 種或更多種。兩種或更多種顆粒的凝結(jié)或聚集或積聚或團聚可導(dǎo)致在微米級或更大級別上 的不均勻。術(shù)語"一個或多個段塞"、"一個或多個島狀物"或"一個或多個柱狀物（pillar)" 采用含有一粒以上砂和/或支撐劑的任何顆粒積聚。
[0013] 兩種或更多種顆粒的凝結(jié)或聚集或積聚或團聚一一例如，在裂縫中以固結(jié)凝塊 (如柱狀物）形式布置支撐劑，從而在裂縫中生成開放通道一一可改善裂縫傳導(dǎo)性，在常規(guī) 支撐劑充填層的限值以上。與其中支撐劑布置主要依靠特定的泵送進度表的方法相比，所 公開的主題包括其中支撐劑凝塊（即團聚體或聚集體）、形成時機和位置通過以物理或化 學(xué)方式使聚合物凍膠相變或化學(xué)轉(zhuǎn)化來控制的方法。
[0014] 在一個具體實施方案中，低密度顆粒具有等于或小于1的比重（與水相比）。等于 或小于1的所有單個數(shù)值和子范圍都包括在本文中并且在本文中被公開。例如，低密度顆 粒的比重可等于或小于1，或者等于或小于0. 9,或者等于或小于0. 8。
[0015] 在一個具體實施方案中，根據(jù)所公開的主題的兩種或更多種顆粒的凝結(jié)或聚集或 積聚或團聚可原地實施。在所公開主題的一個實施方案中所使用的原地凝塊形成的方法利 用低密度顆粒。如在本文所使用的，術(shù)語"低密度顆粒"意指具有比所使用的支撐劑的比重 更小的比重的顆粒。因此，術(shù)語"低密度顆粒"不是指具有所述比重的任何顆粒，而是指在 特定應(yīng)用中與所使用的支撐劑相比具有較低比重的顆粒。
[0016] 在所公開主題的替代性實施方案中，兩種或更多種顆粒的團聚可在注入井中之前 實施?；蛘?，所述團聚可在注入井中期間或在裂縫中實施。
[0017] 低密度顆粒包括空心球、灰、木材、塑料、超強吸水劑（superabsorbent)和瓜爾膠 類材料（如凍膠或粉末，交聯(lián)的或未交聯(lián)的）。此外，具有比支撐劑比重更小的比重的烴分 散體（hydrocarbondispersion)和氣體分散體（gasdispersion)可用作本文中的"低密 度顆粒"。此外，在所公開主題的實施方案中，泡沫材料/礦物（如浮石、蛭石、珍珠巖、塑料 泡沫）可用作低密度顆粒。此外，可使用有機或無機配制物的合成或天然固體泡沫。
[0018] 在所公開主題的一個實施方案中，故意使用作壓裂流體的增粘劑的聚合物凍膠發(fā) 生脫水收縮。
[0019] 在所公開主題之前，所述方法被認為是不想要的，因為這樣一種曝露可能影響壓 裂流體的流變學(xué)性質(zhì)，并且常常付出特別