利用转向复合物处理地下地层的系统和方法
【专利摘要】公开了一种用于处理地下地层的系统和方法。所述方法可包括采用组合到一起以形成转向复合物的稀释流和高载流。所述转向复合物接着可被注入到井眼中。所述系统可包括制备所述稀释流和高载流、组合所述流并且引入所述组合后的流进入所述井眼的装置。
【专利说明】
利用转向复合物处理地下地层的系统和方法
【背景技术】
[0001]烃类物质(油，冷凝物和气体)通常产自于被钻探到包含它们的地层中的井。出于种种原因，例如储层固有的低渗透性或者由于钻探和完井对地层造成的损坏，烃类物质进入所述井的流动比较慢。在这种情况下，可以使用多种技术对所述井进行增产，包括水力压裂，化学增产，或者上述二者的组合(被称作酸化压裂)。
[0002]在水力和酸化压裂中，被称作前置液的第一流体被注入到地层中以引发并且扩展裂缝。接着，第二流体被注入以在释放压力后使所述裂缝保持打开。所述第二流体通常包含支撑剂，例如沙子。在酸化压裂中，所述第二流体还包含使部分岩石溶解的酸或者螯合剂，其可以引起所述裂缝面的不规则腐蚀并且移除某些矿物质。这样使得当栗送停止时，所述裂缝不会完全闭合。
[0003]在水力压裂中，也可以不使用高粘度流体(通过使用滑溜水)来完成所述操作，由此(I)使由聚合物造成的损害最小化，(2)产生复杂的裂缝网络以及(3)降低成本。
[0004]在钻井过程中，不同的流体可以起到不同的作用。这些流体可以循环通过钻杆和钻头进入井眼，并且接着可以随后向上流动通过所述井眼达到地面。在所述循环过程中，所述钻井流体用于将钻肩从钻孔的底部移动到地面，当循环被中断时，悬停钻肩和填充材料，由此控制地下压力来维持所述井眼的完整性直到所述井段被下套管并且被固井，通过提供足够的静水压力来使流体与所述地层隔离来防止所述流体进入达到所述井眼上，用于冷却或者润滑所述钻杆和钻头，和/或使渗透率最大化。
[0005]钻井过程中需要注意的一点为井漏，其通过钻井泥浆进入井下地层的损失进行表征。所述井下地层可以是包括页岩，砂岩，砾石，贝壳层，礁沉积，石灰岩，白云石，或者其它颗粒的地层。在被压裂的，高渗的，多孔的，洞穴状的或者空穴的地层中自然会发生井漏。此夕卜，钻井问题可能包括钻杆被卡，井壁坍塌，井失控，以及生产降低或损失。
[0006]为了控制井漏，已知的方法包括在被注入到井眼中的流体中添加添加剂。常见的用于控制或者避免井漏的添加剂为膨润土，其可以密封小的孔或者裂缝。较高浓度的膨润土还可以提高粘度并且减缓流体流到周围的岩石中。其它的固体，例如原纸，玉米轴粉(ground corn cob)以及锯肩也已经被用于控制流体损失。聚合物也被用于提高井眼流体的粘度并且用于控制流体损失。然而，聚合物添加剂通常比膨润土之类的颗粒更贵。
[0007]在水平井和多层结构地层的水力以及酸化压裂中，可以使用转向技术使不同区域之间的裂缝重新定向。已知的转向手段包括机械隔离装置，例如封隔器，还有钻孔塞，设置桥塞，栗送球密封器，栗送泥浆化苯甲酸片以及可移除或可降解颗粒。其它的处理，例如基质酸化，也可以用于转向。
[0008]当实施使用可去除材料的转向时，所述转向通常基于转向材料的某些颗粒的桥接并且通过在所述形成的桥上集聚剩余的颗粒而形成。然而，当在传统的处理转向中使用可去除材料时，由于采用井眼流体进行稀释，因此所述转向泥浆的桥接能力降低。此外，由不同转向材料形成的塞的稳定性变差是这样的转向过程中的另一个关注点。
[0009]当为了形成临时的塞或桥接，所述转向剂处于高载时(例如，处于高浓度时)，例如从约 201bs/1000gal 到约 lOOOlbs/lOOOgal，或者从约 401bs/1000gal 到约 7501bs/1000gal，可以实现采用固体转向材料塞住或者使井下结构转向。所述可去除材料还可以在浓度至少为4.8g/L(401bs/l,OOOgal)，至少为6g/L(501bs/l,OOOgal)，或者至少为7.2g/L(501bs/l,OOOgal)下被使用。高载可能引起多孔介质被多颗粒堵塞。然而，在处理流体流中获得转向剂的高载是具有挑战性的。采用传统固体加料器以连续方式添加固体是困难的，因为受到它们加料速率的限制。由于所述处理液在高速率下被注入，速度通常超过50桶(bbl)/min，因此添加转向剂的速率应该足够大以产生高载固体材料流。固体材料可以具有制造形状，例如薄片，纤维以及颗粒。传统的添加固体材料的方法不能容易地实现快速注入高浓度转向剂以获取合适的流动，并且在所述井的处理过程中重复这些方法时，错误有所增加。
【发明内容】
[0010]本概述用于引入在下面的详细描述中进一步说明的所选取的构思。本概述不是用于确定要求保护的主题的关键或必要特征，也不是用于帮助限制要求保护的主题的范围。
[0011]所作的说明仅仅用于提供与本公开相关联的信息，并且描述了说明本申请要求保护的主题的某些实施例。
[0012]在第一方面，公开了一种用于注入转向复合物的方法。所述方法可包括:传送稀释流体流到高压流动管线，传送高载流到高压流动管线，使所述稀释流体流和所述高载流组合，以形成转向复合物，以及引入所述转向复合物进入井眼。
[0013]在第二方面，公开了一种用于注入转向复合物的系统。所述系统可包括:将稀释流体流传送到高压流动管线的至少一个稀释流体装置以及将高载流传送到所述高压流动管线的至少一个高载装置。所述稀释流体流和所述高载流被组合，以形成转向复合物，且所述转向复合物被弓I入井眼中。
[0014]在第三方面，公开了一种用于栗送转向复合物的方法。所述方法可包括:栗送稀释流体流到高压流动管线，栗送高载流到所述高压流动管线，使所述稀释流体流和所述高载流组合，以形成转向复合物，并且引入所述转向复合物进入井眼。所述稀释流体流可包括第一量的可降解纤维、稠化剂和水。所述高载流可包括第二量的可降解纤维、胶凝剂以及水。
【附图说明】
[0015]图1示出相关技术的处理配置的示意图。
[0016]图2示出根据这里的一个或多个实施例的处理配置的示意图。
[0017]图3示出根据这里的一个或多个实施例的处理配置的简图。
[0018]图4示出根据这里的一个或多个实施例的压力变化与时间的关系的曲线表示。
【具体实施方式】
[0019]在后面的描述中，给出多个细节以理解本公开。然而，本领域技术人员可以理解的是，没有这些细节也可以实施本公开的方法并且所描述的实施例可以具有多种变化或修改。
[0020]开始，应该注意到，在这些真实实施例的研发过程中，可根据具体情况作出多种决定以获取研发者的具体目标，例如与系统相关以及与商业相关的限制条件相符，这些决定从一种实施方案到另一种实施方案变化。此外，可以意识到，这种研发工作可能是复杂并且耗时的，但是也是获得本公开的益处的本领域普通技术人员的常规工作。此外，这里使用/公开的组成也可以包括一些与所引述的组分不同的组分。在
【发明内容】
及该详细描述中，每个数值首先应该被理解为采用词语“大约”进行修饰(除非已经明确表明如此修饰)，并且接着再次被理解为不如此进行修饰，除非在文中另有所指。同样，在
【发明内容】
和详细描述中，应该理解的是，列出或描述成有用，合适之类的范围包括位于所述范围内的任意可想象到的子范围，至少是因为所述范围内的每个点，包括端点，被看作是已经进行了阐述。例如，“从I到10的范围”应被理解为表示在大约I到大约10的范围内的闭联集内的任何一个可能的数。此外，本公开的实例中的一个或多个数值点可以被组合到一起，或者可以与所述说明书中一个数据点相组合以形成一个范围，并且由此包括位于该范围内的任意一个可能的值。因此，(I)即使所述范围内的多个具体数据点被明确地确定，(2)即使引用了所述范围内的一些具体数据点，或者(3)即使当所述范围内的任何数据点都没有被明确地确定时，也可以理解的是(i)发明人意识到并且理解所述范围内的任何能想到的数据点都被看作是具体指定，并且(ii)发明人拥有整个范围，所述范围内的每个能想到的子范围，以及所述范围内的每个可能的点的知识。此外，这里说明性公开的本申请的主题适当地可以在没有这里具体公开的任何组成的情况下实施。
[0021 ]后面的定义用于帮助本领域技术人员理解详细的描述。
[0022]术语“井眼”包含钻孔或井孔，包括裸井或者在处理地下地层的过程中被钻的井的无套管的部分。术语“井眼”不包括井口装置，或者设置在井眼上方的任何其它类似的设备。
[0023]术语“注入”描述将一种新的或不同的元素引入第一元素。在本申请的情况下，可通过任何形式的物理引入，包括但不限于栗送注入流体、固体或其它合成物。
[0024]术语“压裂”指的是破坏地质地层(S卩，围绕井眼的地质地层)并且产生裂缝，用于提高油气藏的开采速率的过程和方法。所述压裂方法可以另外方式使用本领域已知的技术。
[0025]术语“基质酸化”指的是在低于可以产生裂缝的压力下将酸或其它反应化学物栗送到地层中进行处理的过程。所述基质酸化方法可以另外的方式使用本领域已知的技术。
[0026]术语“转向剂”是一种用在增产处理中用于确保在整个要被处理的区域上均匀注入的化学剂。转向剂，也被称作化学转向器，通过产生一种暂时的阻塞效应并且在所述处理之后阻塞效应再被清除而起作用。
[0027]在某些实施例中，所述转向剂包括可去除转向材料，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时间段内至少部分地降解(例如，通过分裂化学键)以使得无需使用其它干预来移除所述塞的材料。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 %。在某些实施例中，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过温度变化，和/或通过所述可去除材料和另一种反应剂之间的化学反应而被触发。降解可包括所述可去除材料的溶解。
[0028]用作转向剂的可去除材料可以是任何适合的形状:例如，粉末，颗粒，珠，片，或者纤维。当所述可去除材料为纤维形状时，所述纤维的长度可从约2到约25mm，例如，从约3_到约20mm。在某些实施例中，所述纤维的线性质量密度可以为约0.11 Idtex到约22.2dtex(约0.1到约20旦尼尔)，例如约0.167到约6.67detx(约0.15到约6旦尼尔)。适合的纤维可以在井下条件下在适于选取的操作的时间段中降解，所述井下条件可包括约180°C (约350°F)或者更高的温度以及约137.9MPa(约20，000psi)或者更高的压力，所述时间段从最小的时间段约0.5，约I，约2或者约3小时到最大的时间段约24，约12，约10，约8或约6小时，或者为任意的最小时间段到任意的最大时间段的一个范围。
[0029]所述可去除材料可对环境敏感，因此当选择合适的可去除材料时，应该考虑稀释和沉淀特性。用作密封物的所述可去除材料可以在地层或井眼中存留足够长的时间(例如，约3到约6小时)。所述时间段应该长到足以使得电缆服务穿过下一个油砂层，完成后续的压裂处理，以及所述裂缝在支撑剂完全稳固之前接近支撑剂来提供改进的裂缝传导性。
[0030]其它合适的可去除材料及其使用方法包括在美国专利申请公开N0.2006/0113077,2008/0093073以及2012/0181034中公开的那些材料及其使用方法，这些申请全部通过引用被整体结合于此。这些材料包括无机纤维，例如石灰岩或者玻璃，但是更常见的是脂类，酰胺，或者其它类似材料的聚合物或共聚物。它们可以在非支柱位置部分地被水解。任何的这种在合适的时间在遇到的情况下可以去除(部分地归因于这些材料例如是可降解和/或溶解的)的材料同样可以用在本公开的方法中。例如，可以使用包含三个或多个羟基的多元醇。可用的多元醇包括通过加热，脱盐或其组合作用后变成可溶解的那些聚合多元醇，并且包含在聚合物链中与相邻的羟基取代碳原子间隔至少一个碳原子的位于聚合物链中的羟基被取代的碳原子。所述多元醇可以没有相邻的羟基取代。在某些实施例中，所述多元醇的重均分子量为约5000到约500,000道尔顿或者更多，例如从约10,000到约200,000道尔顿。
[0031]可去除材料的其它实例包括:聚羟基脂肪酸脂，聚酰胺，聚己酸内酯，聚羟基丁酸酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，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这些材料的共聚物。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，可以用作转向剂的适合的可去除材料包括聚乙醇酸;聚己酸内酯;聚羟基丁酸酯;聚羟基戊酸酯;聚乙烯;聚羟基脂肪酸酯，例如聚[R-3-羟基丁酸酯]，聚[R-3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸脂]，聚[R-3-羟基丁酸酯-共-4-羟基戊酸酯]，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_己内酯)，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，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；以及蛋白质，例如明胶，小麦和玉米面筋，棉籽粉，乳清蛋白，肌原纤维蛋白，卡辛(casin)，以及类似物。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，可被以高浓度用在转向剂中(例如，从约201bs/1000gal到约 10001bs/gal，或者从约401bs/1000gal到约7501bs/1000gal)，以形成临时的塞或桥接物。所述可去除材料还可被以至少4.8g/L(401bs/1，OOOgal)，至少6g/L(501bs/1，000gal)，或者至少7.2g/L(601bs/l，000gal)的浓度使用。这些材料可以使用的最大浓度取决于可用的地面添加和搅拌设备。
[0033]适合的可去除的转向剂还包括可溶解材料和可融材料(二者同时也都能够降解)。可融材料是一种当暴露于适度刺激时，可以从固相转变成液相的材料，所述适度刺激通常为温度。可溶解材料(与可降解材料不同，可降解材料例如是一种通过化学过程，例如水解，可以破裂成较小部分(在一些条件下)由此破坏化学键的材料)是一种当暴露于合适的溶剂或溶剂系统时(即，其可溶解于一种或多种溶剂)，从固相转变成液相的材料。所述溶剂可以是用于压裂井的载送流体，或者是开采流体(烃类物质)或者是在处理井的过程中使用的另一种流体。在某些实施例中，溶解和降解过程在所述转向剂的去除中均有涉及。
[0034]这些可去除材料，例如可溶解，可融和/或可降解材料，可具有任意形状:例如，粉末，颗粒，珠，片，或纤维。当这种材料为纤维形状时，所述纤维的长度可以为约2到约25mm，例如从约3mm到约20mm。所述纤维可以具有任意合适的旦尼尔值，例如约0.1到约20，或约
0.15到约6旦尼尔。
[0035]适合的可去除纤维材料的实例包括聚乳酸(PLA)和聚乙交酯(PGA)纤维，玻璃纤维，聚乙烯对苯二酸酯(PET)纤维，以及类似物。
[0036]在某些实施例中，转向剂成分可包括预处理纤维肩，其表现为被截留在纤维网络中的固体颗粒。
[0037]术语“转向复合物”指的是一种包括转向剂和载送流体的复合物。所述载送流体可包括水，新鲜水，海水，原生水或采出水。所述载送流体还可包括可水合凝胶(例如，瓜尔胶，多糖，黄原胶，羟基乙基纤维素，或其它类似的凝胶)，交联可水合凝胶，稠化酸(如基于凝胶的稠酸)，乳化酸(如油外相乳化酸)，赋能流体(如基于N2SCO2的泡沫)，以及包括胶凝，发泡，或以其他方式增稠的油的油基流体。所述载送流体可以是盐水，和/或可以包括盐水。所述载送流体可包括氢氯酸，氢氟酸，氟化氢铵，甲酸，乙酸，乳酸，乙醇酸，马来酸，酒石酸，氨基磺酸，苹果酸，柠檬酸，甲基氨基磺酸，氯乙酸，氨基聚羧酸，3-羟基丙酸，聚氨基聚羧酸，和/或任何酸的盐。在实施例中，所述载送流体包括聚氨基聚羧酸，如三钠羟基-乙基-乙烯二胺三醋酸，羟基-乙基-乙烯-二胺三醋酸的单铵盐和/或羟基-乙基-乙烯-二胺四醋酸单钠盐，或者其它类似复合物。
[0038]术语“微粒”或者“颗粒”指的是最大尺寸小于I米的固体3D物体。这里，物体的“尺寸”指的是两个任意平行平面之间的距离，每个平面在至少一个点上与所述物体的表面接触。
[0039]术语“处理”指的是与期望的功能相结合使用流体和/或使用用于期望目的的流体的任何地下作业。术语“处理”并不暗指通过所述流体实施的任何特殊动作。
[0040]如图1所示，一种用于栗送流体的系统可包括用于在油田作业中从井120处的地面118向井眼122栗送流体的栗送系统200。所述作业可以是水力压裂作业，并且所述流体可以是压裂流体。栗送系统200包括多个水罐221，其向凝胶制造机223供应水。凝胶制造机223使来自水罐221的水与胶凝剂相结合以形成凝胶。所述凝胶接着被运送到搅拌器225，在其中与来自支撑剂送料机227的支撑剂相混合以形成压裂流体。
[0041]所述压裂流体接着在低压(例如，60-120镑每平方英寸(psi))下从搅拌器225通过管线212被栗送到柱塞栗201。每个柱塞栗201接收所述低压下的压裂流体并且如排放管线214所示在高压下将其排放进入共用集管210(有时也被称作导弹拖车或者导弹)。所述共用集管210接着引导所述压裂流体从所述柱塞栗201通过管线215进入井眼122。计算机化的控制系统229在所述作业时间段内被用于控制整个栗送系统200。
[0042]在这样的系统中，每个栗201均可暴露于所述压裂流体的磨蚀性支撑剂。因此，根据实施例，可以设计一个分流结构使压裂流体可被栗送到所述井眼中。
[0043]在传统的分流结构、如归属于Shampine等人的美国专利N0.7,845，413中所公开的结构(该专利由此通过引用被整体结合于此)中，可操作栗送系统使得从井表面被栗送到井眼的流体被分成主要包含水的干净侧以及在载送流体中包含固体的脏侧。在压裂作业中，所述脏侧在载送流体中可包含支撑剂，所述干净侧不会暴露于磨蚀性流体。
[0044]在某些实施例中，分流结构被设计成最终将转向复合物运送进入井眼中，所述转向复合物可以是转向浆液。所述转向复合物在处理作业、包括水力压裂或者酸化压裂作业中的某些时间被使用。所述转向复合物可被注入，以部分或者完全闭合地下地层中的裂缝，由此执行转向操作。
[0045]如Potapenko等人申请的美国专利申请公开N0.2012/0285692中公开的内容(该专利申请公开由此通过引用被整体结合于此)，使用所述转向复合物实施的转向可以被用于转向或者临时层间封隔。所述转向复合物可以通过混合颗粒物或者混合颗粒物和薄片而制成。根据实施例的所述混合物中的最大颗粒物或薄片的尺寸可以稍微小于要被隔离或转向的分层中的射孔的直径。
[0046]根据实施例，所述混合物中的颗粒或薄片的尺寸可以大于要被闭合或者临时隔离的空隙的平均宽度。所述空隙的平均宽度可以是所述射孔或者该空隙中的另一个入口之后10cm，20cm，30cm，50cm或者500cm处的空隙(当从所述井眼进入所述地层时)的最小宽度。所述空隙可以是射孔孔道，水力裂缝或者虫洞。在某些实施例中，所述混合物中颗粒与薄片的比率能够降低形成的塞的渗透性。
[0047]在实施例中，一种用于将转向复合物注入到地下地层的方法可包括分流结构。如图2所示，所述转向复合物可以在所述井眼注入之前的点处形成。
[0048]图2示出在油田作业中用于将转向流体从井120处的地面118注入井眼122中的注入系统300。所述注入可以通过栗送或者另一种形式的引入进行。所述作业可以用于要在压裂或其它处理过程中的某些点上执行的转向处理。注入系统300包括多个水罐321，其向下游供应水。注入系统300还包括罐323，其向搅拌机325供应稠化剂，在搅拌机325中稠化剂可与一定量的来自支撑剂罐327的支撑剂以及一定量的固体混合，以形成稀释流。在某些实施例中，所述固体可以具有制造的形状，其可能包括可降解纤维，颗粒，或者这二者的组合。
[0049]所述稀释流接着在低压(例如60-120psi)下从搅拌机325通过所述稀释流管线DL被栗送到柱塞栗301。每个柱塞栗301接收所述低压转向流体并且将其排放进入共用集管310。
[0050]此外，一定量的来自水罐321的水可以与由罐323提供的胶凝剂结合以形成凝胶。转向剂可以与所述凝胶一起被包含在转向剂卡车313处以形成高载流。在某些实施例中，所述转向剂可以包括一定量的制造形状，其可以是纤维，颗粒或薄片形状。所述制造形状和所述凝胶的混合通过例如分批混合过程进行。最终形成为所述高载流的混合物可以是浆液的形式。
[0051 ]高载流可通过所述高载流管线HL并且到达栗301，，从而所述高载流将被混合并且接着栗送进入所述共用集管310，所述共用集管310可包括或者被直接或间接连接到高压流动管线。栗301’可以是高载栗。在所述共用集管中，所述高载流和所述稀释流可接着被混合以形成转向复合物。所述共用集管310接着可引导所述转向复合物从柱塞栗201通过管线315进入井眼122。在实施例中，所述高载流和所述稀释流可以在所述共用集管310外部，例如在所述集管的下游，通过连接铁具或者通过在所述井口装置连接所述高载流和所述稀释流而组合。
[0052]在作业期间，可采用计算机化的控制系统329控制整个栗系统300。
[0053]在实施例中，所述栗301’可以是高压栗，例如容积栗，多级离心栗或其组合。在某些实施例中，栗301’可以是能够注入球形转向剂的装置。因此，栗301’可以是如Lecerf等人的TO2013/085410中描述的球注入机，其由此通过弓I用被整体结合于此。在栗301 ’为球注入机的实施例中，所述高载流包括球形转向剂。栗301’还可以适用于注入载送流体并且计划在注入到井眼的过程中或者注入后的某个时间点被机械或者其它方式破裂的易损坏容器。
[0054]后面的描述与高载流相关。
[0055]在实施例中，所述高载流除所述转向剂以外的组分为载送流体的组分。所述载送流体可包括水，新鲜水，海水，原生水或采出水。所述载送流体还可包括可水合凝胶(例如瓜尔胶，多糖，黄原胶，羟基-乙基-纤维素，或者其它类似物)，交联可水合凝胶，稠化酸(如基于凝胶的稠酸)，乳化酸(如油外相乳化酸)，赋能流体(如基于N2SCO2的泡沫)，以及包括被胶凝化、发泡或以其他方式增稠的油的油基流体。
[0056]所述载送流体可以是盐水，和/或可以包括盐水。所述载送流体可包括氢氯酸，氢氟酸，氟化氢铵，甲酸，乙酸，乳酸，乙醇酸，马来酸，酒石酸，氨基磺酸，苹果酸，柠檬酸，甲基氨基磺酸，氯乙酸，氨基聚羧酸，3-羟基丙酸，聚氨基聚羧酸，和/或任何酸的盐。在实施例中，所述载送流体包括聚氨基聚羧酸，如三钠羟基-乙基-乙烯-二胺三醋酸，羟基-乙基-乙烯-二胺三醋酸的单铵盐和/或羟基-乙基-乙烯-二胺四醋酸单钠盐，或者其它类似复合物。
[0057]所述高载流还包括转向剂，所述转向剂可包括在高载下具有制造形状的可降解纤维，所述高载通常高于1001b/1000gal。
[0058]在实施例中，可以使用的制造形状可以是滚圆颗粒，例如，纵横比小于约5，或者小于约3的颗粒。所述颗粒的尺寸可被优化用于堵塞或者转向，例如在Potapenko等人的申请(US2012/0285692)中所公开的。尽管在实施例中，某些颗粒可以是滚圆的，然而所述颗粒也可以不必是滚圆的，所述颗粒可以包括一些滚圆颗粒以及一些其它形状的颗粒，或者可以完全不包括滚圆颗粒。在所述颗粒包括滚圆颗粒和其它形状颗粒的实施例中，其它形状的颗粒可以是立方体，四面体，八面体，板状(薄片)，椭圆形等等。
[0059]此外，所述颗粒可包括沙子，用于形成支撑剂的不同类型的陶瓷，以及铝硅酸盐，例如白云母。此外，所述转向剂可以包括纤维，沙子，颗粒，膜以及其它类似组分的混合物。
[0060]在纤维被包含在高载流中的实施例中，所述纤维可以是任何无机或有机纤维材料并且在井底环境下可以降解或者是稳定的。某些实施例可包括纤维材料、例如是PLA和PGA纤维，玻璃纤维，或者PET纤维。在实施例中，可包括表现为截留在纤维网络内的固体的预处理纤维肩。
[0061]所述转向剂可包括制造形状，其可由膨胀性材料制作而成。所述膨胀性材料可为在存在烃类，水或其混合物的情况下可以膨胀的任意材料。在某些实施例中，这些材料可包括弹性体，膨胀性树脂，膨胀性聚合物，或者粘土。所述材料可以是X-交联聚丙烯酰胺以及聚丙烯酸衍生物，蒙脱石粘土，膨润土，油膨胀性橡胶，水膨胀性弹性体及其混合物中的一种或多种。
[0062]所述膨胀性材料可以具有任意的形式和尺寸，包括谷物，球形，纤维，成型颗粒，珠，以及球。所述膨胀性材料还可以在存在酸，氢氧化物，胺类或者其它试剂的情况下降解或溶解。所述颗粒的膨胀时间还可以通过缓慢溶解的涂层，基础流体或者所述膨胀性材料的复合物中的添加剂以及通过改变温度而进行控制。
[0063]在实施例中，包括纤维和膨胀性材料的转向剂可以悬浮在载送流体中。
[0064]在实施例中，所述膨胀性材料可以在塞中膨胀以降低塞的传导性，由此降低了所述隔离分层中流体渗透的速率。可以通过采用使所述膨胀颗粒收缩的流体取代包围所述塞的流体而控制所述塞渗透率。在聚丙烯酰胺颗粒被用作膨胀性组分并且初始膨胀发生在水基流体中的实施例中，通过暴露于有机溶剂或者具有高盐度的盐水使膨胀颗粒发生收缩。烃类同样也可以用于使膨胀的膨润土颗粒收缩。
[0065]其它膨胀性颗粒可以是改性的支撑剂，其包括支撑剂颗粒和水凝胶涂层。水凝胶涂层被涂覆到所述支撑剂颗粒的表面并且停留在所述表面上以形成所述改性的支撑剂。
[0066]在某些实施例中，所述转向剂可包括聚交酯树脂颗粒。所述聚交酯树脂可以被模制成不同形状和尺寸。
[0067]后面内容与稀释流相关。
[0068]所述稀释流可包括载送流体。所述载送流体可以与所述高载流中的载送流体相同或不同。在实施例中，所述稀释流可包括粘度比所述高载流中的流体的粘度低的流体，这可以通过使用与所述高载流相同但是量更少的胶凝剂而获得。
[0069]所述稀释流可包含制造形状，或者可以不载送任何制造形状。在包含制造形状的实施例中，这些形状可以是与所述高载流中所包含的制造形状相同的形状。在这样的实施例中，与所述高载流中的形状相比，所述形状可在低载下(例如，较低浓度)被包括。此外，稀释流中的所述制造形状可以是比所述高载流中的形状尺寸更小的形状。
[0070]在实施例中，所述高载流可包含直径为4网目(mesh)到10网目或者更大的大的可降解颗粒。所述稀释流可包含相对较小的可降解颗粒，例如直径为10网目到100网目或者更小的颗粒。在实施例中，当所述高载流和所述稀释流汇聚时，可以优化所述颗粒尺寸和颗粒分布O
[0071]在实施例中，所述稀释流可包含与所述高载流形状不同的材料。所述稀释流可包括纤维形状，而所述高载流可包括颗粒形状，反之亦然。在实施例中，所述高载流可包括多种形状，而所述稀释流包括数量更少的不同形状。在某些实施例中，所述高载流可包括纤维和颗粒，而所述稀释流包含纤维。当采用所述流的体积表示成型颗粒的重量时，与所述高载流相比，所述稀释流仍然包括低载的制造形状。
[0072]在实施例中，所述高载流和所述稀释流在特定速率下被注入到所述共用集管中。所述高载流可在约I到约20bbl/min，或者约5到约10bbl/min，或者约7bbl/min的速率下被注入。所述稀释流在约I到约100bbl/min，或者约25到约65bbl/min，或者约43bbl/min的速率下被注入。由此，在集管处以及随后进入所述井眼的总注入速率为约2到约120bbl/min，或者约30到约75bbl/min，或者约50bbl/min。
[0073]接着，为了完成所述作业，可执行清洁操作。清洁操作可包括栗送一定量的纤维来清理管线，接着停止栗送纤维，并且接下来，一旦最后部分的支撑剂已经通过了射孔，则当推挤颗粒通过所述射孔时降低注入速率。
[0074]后面的实例描述了根据一个或多个实施例的采用转向复合物进行的处理及方法。
[0075]水平井被分段压裂，通过桥接塞划分分段边界。每个分段长为300英尺并且具有6个一英尺的射孔簇，间隔为50英尺。每个射孔簇包含六个射孔。采用两级80 ,OOOlbs的支撑剂对所述分段进行处理，并且通过注入转向剂对每一级进行分隔，所述转向剂为制造形状的混合物。所述形状包括大小不同的颗粒和珠、以及纤维。
[0076]转向剂(也被称作堵塞或转向丸(pill))包括501bs的颗粒，在251b的线性凝胶的5bbl中包括8.4镑(1匕8)的纤维。这对应于2381匕8/100(^&1的颗粒以及50让8/100(^31的纤维。所述高载流在约7bbl/min的速率下被注入到将所述集管连接到井口装置的管线(S卩，在所述集管下游，在图2中表示为管线315的管线)，而所述稀释流在约43bbl/min的速率下被注入，使得所述注入速率达到约50bbl/min。由所述高载流和所述稀释流组合所得到的所述转向复合物的体积为36bbl，颗粒载荷为33.3ppt(千分率)，并且纤维载荷为50ppt。
[0077]在最后部分支撑剂已经进入所述井眼之前约30分钟，在固井剂混合/搅拌机的混合池中制备高载流，转向材料被添加到分批混合机中。具体地讲，所述混合池被充注5bbl的水，其采用251bs的线性凝胶进行胶凝。混合8.41bs的纤维。接着添加501bs的颗粒混合物以获得期望的浓度，并且接着混合所述流。
[0078]为了栗送所述转向剂，一旦最后部分支撑剂已经通过所述栗时，所述支撑剂被切断并且注入20bbl的交联流体。接着，切断所述交联剂并且注入20bbl的线性凝胶。
[0079]为了制备所述稀释流，在箱式(pod)搅拌机上(其设置在所述稀释流的低压侧)，干燥添加剂送料机可以被设置成每100gal的WF125凝胶具有501bs的纤维。所述稀释流的速率被设置成43bbl/min以使得压裂设备的总速率(所述高载流和所述稀释流)等于50bbl/
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[0080]如图3所示，所述稀释流在43bbl/min的速率下被栗送，而被分批混合的所述高载流在7bbl/min的速率下被栗送。当所述两个流组合到一起形成所述转向复合物时，总的栗送速率为50bbl/min。
[0081]为了使所述高载流与所述稀释流相混合，在维持其它压裂栗的速率不变的同时，在专用栗上尽可能快地栗送所述高载流。
[0082]在所述高载流与所述稀释流相混合之后，执行清洁操作，其包括栗送5bbl的装载有纤维的流体以清理被用于栗送所述高载流的管线。接着，停止所述纤维栗送，并且一旦所述最后部分的支撑剂已经通过所述射孔，当推挤颗粒通过所述射孔时所述注入速率被减缓到20bbl/min。
[0083]如图4所示，根据这里描述的实施例的转向复合物当触及所述射孔时能够观察到压力范围为450到3100镑每平方英寸(psi)。在阶段#10，当所述压力上升到达3500psi的幅度时，所述压力快速下降并且稳定在2180psi的压力增益。这显示出当所述转向剂触及所述射孔时，压力升高了3500psi。随后，所述压力快速下降，但是仍然保持在非常高的水平。总的来说，处理压力中的增益显示出使用所述转向复合物有效地堵塞住了所述射孔簇。
[0084]尽管参照具体的手段，材料和实施例在这里描述了前述说明，然而并不是要将其限制到具体公开的内容;相反，其延伸到所有的功能等同结构，方法和用途，这些同样位于所附的权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种用于注入转向复合物的方法，包括: 传送稀释流体流到高压流动管线， 传送高载流到所述高压流动管线， 使所述稀释流体流和所述高载流组合，以形成转向复合物，以及 弓I入所述转向复合物进入井眼。2.根据权利要求1所述的方法，其中，稀释流体装置和高载装置均为栗。3.根据权利要求1所述的方法，其中，稀释流体装置和高载装置均为球注入机。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高载流包括载送流体。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述稀释流体流包括载送流体。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高载流以约5到约10bbl/min的速率传送。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述稀释流体流以约25到约65bbl/min的速率传送。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转向复合物以约30到约75bbI/min的速率注入到井眼中。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述转向复合物以约50bbl/min的速率注入到井眼中。10.—种用于注入转向复合物的系统，包括: 将稀释流体流传送到高压流动管线的至少一个稀释流体装置， 将高载流传送到所述高压流动管线的至少一个高载装置， 其中，所述稀释流体流和所述高载流被组合，以形成转向复合物，并且 其中，所述转向复合物被引入井眼中。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述高载流包括载送流体。12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述稀释流体流包括载送流体。13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述高载流包括具有制造形状的材料。14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述具有制造形状的材料包括纤维和颗粒物中的一种或多种。15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述稀释流体流包括具有制造形状的材料。16.根据权利要求15所述的系统，其中，与高载流的制造形状相比，稀释流体流的制造形状以较低的加载呈现。17.根据权利要求15所述的系统，其中，与高载流的制造形状相比，稀释流体流的制造形状呈现出较小的尺寸。18.—种用于栗送转向复合物的方法，包括: 栗送稀释流体流到高压流动管线， 栗送高载流到所述高压流动管线， 使所述稀释流体流和所述高载流组合，以形成转向复合物，并且 弓I入所述转向复合物进入井眼， 其中，所述稀释流体流包括第一量的可降解纤维、稠化剂和水，并且 其中，所述高载流包括第二量的可降解纤维、胶凝剂以及水。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一量的可降解纤维多于所述第二量的可降解纤维。20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述转向复合物以约50bbl/min的速率注入到井眼中。
【文档编号】E21B43/22GK105960506SQ201480074903
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2014年12月2日
【发明人】C·克雷默, B·勒塞尔夫, Z·优索娃, W·T·休伊
【申请人】普拉德研究及开发股份有限公司