用于提高裂缝传导性的组合物和方法
【专利说明】用于提高裂缝传导性的组合物和方法
[0001] 申请相关资料
[0002] 无。
【背景技术】
[0003] 本部分中的综述仅为提供与本发明有关的【背景技术】信息，并且可能不构成现有技 术。
[0004] 压裂被用来提高地下地层的渗透性。压裂液被注入穿过地下地层的井眼中。支撑 剂（proppingagent,proppant)被注入到裂缝中以防止裂缝闭合，由此对可提取流体（如 石油、天然气或水）提供改良的提取。
[0005] 支撑剂维持裂缝壁之间的距离以在地层中创建传导通道。但是，支撑剂颗粒的沉 降会降低裂缝中的传导性。
【发明内容】
[0006] 本申请公开的主题提供了用于处理经井眼穿透的地下地层的方法，所述方法提供 不均匀的沉降从而使得富含固体颗粒的聚集物（cluster)的区域被基本上不含固体颗粒 的区域所包围。
[0007] 本申请公开的主题还提供了这样一些组合物，该组合物能够通过沉降由基本上均 匀混合的第一状态转化（transform)成为第二状态，所述第二状态包含富含固体颗粒的部 分和基本上不含固体颗粒的部分。
[0008] 提供本
【发明内容】
部分的目的是介绍一系列概念，在下面的【具体实施方式】部分中进 一步描述了这些概念。本
【发明内容】
部分并不意欲确定要求保护的主题的关键或必要特征， 也不意欲用于辅助限制要求保护的主题的范围。
【附图说明】
[0009] 通过参考下面的详细描述，并结合附图考虑，可以更好地理解这些和其它的特征 和优点。
[0010] 图1示意性地示例说明了通道化指数（channelizationindex)0-3的沉降状态。 图la示例说明了通道化指数0,图lb示例说明了通道化指数1，图lc示例说明了通道化指 数2,图Id示例说明了通道化指数3。
[0011] 图2为示例说明了包含0? 6%的瓜尔胶溶液、PLA纤维和20/40目的砂（粒径 0.84-0. 43_)的混合物的桥接（bridging)依赖性的图表，其中字母A表示没有砂的存在，B表示没有纤维。
[0012] 图3示出了实施例3中所述的方程（1)中的恒定参数的单组值的在实验室中获得 的结果和相应的曲线的一个例子。
[0013] 图4示例说明了一种用于定量在空隙中的支撑剂浓度的不均匀性程度的可能的 方法，如实施例4中所述的。图4a示出了实验室槽1。图4b是槽1的图形表示，其中支撑 区域以阴影表示，并且非支撑区域以透明区域表示。图4c示出了所计算的在整个槽高度上 的不均匀性因子的依赖性。
[0014] 图5示意性地说明了一种定量通道化的方法，如实施例5中所讨论的。
[0015] 图6示出了所创建的水力裂缝在裂缝闭合期间在井眼区中的平均裂缝宽度的计 算曲线，如实施例6中所讨论的。
[0016] 图7示例说明了在表4中列出的携带液的流变学依赖性，如实施例8中所讨论的。
[0017] 图8示例说明了两种不同处理浆体的通道化指数的时间依赖性（其中所述两种处 理浆体的区别在于支撑剂的密度），如实施例12中所讨论的。
【具体实施方式】
[0018] 出于促进理解本发明公开内容的原理的目的，现在提及本申请的一些示例性实施 方案。
[0019] 本发明公开的主题的一些实施方案可能是以垂直井的处理做说明的，但同样适用 于任何方向的井。实施方案可能是以用于烃生产的井做说明的，但可以理解的是，这些实施 方案可用于生产其它流体（例如水或二氧化碳）的井，或例如用于注入井或储存井。还应 当理解，在整个说明书中，当浓度或用量的范围被描述为可用的或适合的等时，其意欲表示 在该范围内的任何和每一个浓度或用量（包括端点）被视为已被陈述。此外，每个数值应 该被认为经术语"约"修饰一次（除非已经明确地如此修饰），然后再被认为未经如此修饰， 除非在上下文中另有说明。例如，"1-10的范围"应被理解为指沿着约1-约10的连续范围 的每个和每一个可能的数值。换句话说，当在表述一定的范围时，即使在该范围内只有几个 具体的数据点被明确地标识或提及，或者即使在该范围内没有数据点被提及，也应当理解， 本发明的发明人明白和理解该范围内的任何和所有的数据点均被视为已经具体提及，并且 本发明的发明人拥有整个范围和该范围内的所有点。还应当理解的是，裂缝闭合包括部分 裂缝闭合。
[0020] 如本文中所用，术语水力压裂处理是指用强大的液压栗将流体栗送到井眼中以创 建足够的井下压力使地层破裂或压裂的工艺。这使得可将携带支撑剂的流体注入地层中， 从而产生流体可以流过的高渗透性砂区域。一旦除去水压，支撑剂仍保持在原位，因此支撑 剂打开裂缝并增强流体流入井眼或从井眼流出。
[0021] 如本文中所用，术语空隙是指地质地层中的任何开放孔隙，包括天然存在的开放 孔隙和在地质地层与置于所述地质地层中的一个或多个物体之间形成的开放孔隙。空隙可 以是裂缝。在某些实施方案中，空隙可以是最窄尺度（dimension)是1微米-20mm的裂缝。 本文中包括和公开了在1微米-20mm之间的所有值和子范围；例如，裂缝的最窄尺度可以是 下限1微米、300微米、600微米、900微米、10mm或15mm，至上限15微米、500微米、800微米、 2mm、12mm或20mm。例如，裂缝的最窄尺度可以是1微米-20mm，或1微米-1mm，lmm-20mm， 或lmm-lOmm，或 10mm-20mm〇
[0022] 术语固体颗粒包括例如支撑剂。
[0023] 在本发明公开的主题的实施方案中，通过在凝聚剂的存在下的支撑剂沉降而形成 高传导性通道，使得充填在空隙中的固体颗粒或支撑剂的传导性提高。所述通道的形成是 通过在凝聚剂辅助的不均匀沉降过程中再分配在压裂液中的支撑剂实现的。这种不均匀沉 降导致了"岛状物"的形成，该"岛状物"是富含支撑剂的聚集物，被基本上不含支撑剂的流 体所包围。空隙的闭合导致在支撑剂聚集物之间创建了通道。当所述通道相互连通时，与 使用表现出均匀支撑剂沉降的处理浆体处理的空隙的传导性相比，该空隙具有明显更高的 传导性。
[0024] 处理浆体可以是经使用由两者之间具有空间的两块板创建的人工空隙的实验 室测试的。模拟裂缝的宽度可以是3-6mm，该板可以是15. 2cmX20. 3cm(6X8英寸）至 101.6〇11\101.6〇11(40\40英寸）。可以理解，也可以使用其它尺寸的板。该板可以由透明 材料（如丙烯酸玻璃）制成，从而可以随时观察处理浆体的沉降和分布。本发明中的通道 化使用0-3的指数定性测量。标号0表示处理浆体没有表现出沉降，也没有通道化；1表示 沉降但未通道化；2表示一些通道化，但其中不含固体的区域不相互连接；3表示通道化，其 中不含固体的区域是相互连接的。图1示意性地说明了通道化指数0-3。
[0025] 通道化指数0对应的情况是，其中空隙（如水力裂缝）内的处理浆体是均匀的，固 体颗粒未发生分离或沉降。
[0026] 通道化指数1对应的情况是，其中在空隙（如水力裂缝）内的处理浆体中的固体 颗粒（交叉阴影区域（crosshatchedarea))均匀沉降，但成分之间没有明显分离。
[0027] 通道化指数2对应的情况是，其中在空隙（如水力裂缝）内的处理浆体被分离形 成基本上由固体颗粒组成的区域（交叉阴影区域）和基本上或完全不含固体的区域（实心 阴影区域（solidshadedarea))，并且其中不含固体的区域不相互连接。
[0028] 通道化指数3对应的情况是，其中在空隙（如水力裂缝）内的处理浆体已被分离 形成富含固体的区域（交叉阴影区域）和相互连接的不含固体的区域（实心阴影区域）。 在这样的情况下，在空隙的各侧之间存在至少一个不含固体的流体连接路径。
[0029] 在一些实施方案中，公开了处理经井眼穿透的地下地层的方法；所述方法包括： 提供包含携带液、固体颗粒和凝聚剂的处理浆体；向裂缝中注入所述处理浆体以形成基本 上均匀分布的所述固体颗粒的混合物以及注入所述凝聚剂；以及转化所述基本上均匀的混 合物成为富含固体颗粒的区域和基本上不含固体颗粒的区域，其中所述固体颗粒和所述凝 聚剂在裂缝中具有基本上不同的沉降（即流动）速度，并且其中所述转化由所述基本上不 同的速度引起。在一些实施方案中，所述不同的速度可部分或全部地由凝聚剂与裂缝壁的 相互作用引起，这种相互作用包括例如由摩擦产生的那些。如本文中所用的，基本上不同是 指至少20%的区别。本文中包括和公开了至少20%的所有值和子范围。例如，颗粒和凝聚 剂的沉降速率可相差至少20%，或相差至少50%、相差至少75%，或相差至少100%，或相 差至少150%。
[0030] 在另一些实施方案中，公开了这样一些组合物，所述组合物包含：携带液；多个固 体颗粒；和凝聚剂；其中所述组合物能够从基本上均匀混合的第一状态经沉降转化成为第 二状态，该第二状态包含富含所述固体颗粒的部分和基本上不含所述固体颗粒的部分。在 一些实施方案中，这种转化可以部分或全部地由凝聚剂与固体颗粒的不同沉降速率引起。 在一些实施方案中，这种不同的沉降速率部分或全部地由凝聚剂与裂缝壁的相互作用引 起，这种相互作用包括例如由摩擦产生的那些。
[0031] 另一些实施方案公开了这样一些方法，其包括：提供包含携带液、固体颗粒和凝聚 剂的浆体；使所述浆体流入空隙中形成基本上均匀分布的包含所述固体颗粒和所述凝聚剂 的混合物；和将所述基本上均匀分布的混合物转化成富含固体颗粒的区域和基本上不含固