Способы получения и использования покрытых частиц
Изобретение относится к способам получения покрытых частиц проппанта и использования их в подземных операциях. Технический результат - предотвращение агломерации частиц проппанта до их суспендирования в обрабатывающем флюиде, увеличение добычи и контроль выноса песка и частиц проппанта. Способы обработки подземной формации включают способ получения покрытых частиц, включающий этапы, на которых частицы по существу покрывают смолой или повышающим клейкость агентом для получения предварительно покрытых частиц, предварительно покрытые частицы по существу покрывают разделяющим агентом, который включает материал, который растворяется в присутствии обслуживающего флюида, с получением покрытых частиц, покрытые частицы суспендируют в обслуживающем флюиде для получения суспензии из предварительно покрытых частиц, вводят суспензию из предварительно покрытых частиц в подземную формацию. 4 н. и 50 з.п. ф-лы.
Уровень техники
Настоящее изобретение включает способы получения покрытых частиц и использования таких покрытых частиц в подземных приложениях, таких как повышение добычи и контроль за проскоком песка. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам приготовления частиц, покрытых веществом для повышения клейкости или смолой, которые не требуют немедленного использования сразу после приготовления.
В подземных операциях часто используются частицы, покрытые веществами для повышения клейкости или смолами. Одним примером операции стимулирования добычи, использующей покрытые частицы, является гидравлический разрыв, где формация обрабатывается для увеличения ее проницаемости с помощью гидравлического разрыва формации для создания или увеличения одной или более трещин или «разрывов». В большинстве случаев обработка гидравлическим разрывом включает в себя закачивание вязкого флюида без расклинивающего наполнителя (известного как буферный флюид) в подземную формацию быстрее, чем флюид может проникнуть в формацию, так что давление в формации возрастает и формация разрушается, создавая искусственные разрывы или увеличивая естественные разрывы. Затем обычно во флюид добавляется расклинивающий наполнитель для образования пульпы, которая закачивается в разрыв для предотвращения закрытия разрыва, когда снимается накачивающее давление. Часть расклинивающего наполнителя может быть покрыта веществом для повышения клейкости, между прочим, для предотвращения миграции мелких частиц в набивку расклинивающего наполнителя. Часть расклинивающего наполнителя может быть покрыта отверждающейся смолой, так что, однажды затвердев, размещенный расклинивающий наполнитель образует уплотненную массу и препятствует обратному вытеканию расклинивающего наполнителя во время добычи из скважины.
Примером операции заканчивания скважины, использующей обрабатывающий флюид, содержащий покрытые частицы, является гравийная набивка. Обработка гравийной набивкой используется, между прочим, для уменьшения миграции несвязанных частиц формации в ствол скважины. Во время операций по гравийной набивке частицы, известные в практике как гравий, переносятся в ствол скважин с помощью углеводорода или водонесущим флюидом. То есть частицы суспендируются в несущем флюиде, который может быть загущенным, и несущий флюид закачивается в ствол скважины, в которой должна быть размещена гравийная набивка. Несущий флюид протекает в подземную зону и/или возвращается на поверхность, в то время как частицы остаются в зоне. Получившаяся гравийная набивка работает как фильтр для отделения песков формации от добываемых флюидов, в то же время препятствуя добываемым флюидам течь в ствол скважины. Часть гравия может быть покрыта смолой или веществом для повышения клейкости, между прочим, для дополнительной помощи в предотвращении миграции тонких частиц формации. Обычно операции по гравийной набивке включают размещение экрана гравийной набивки в стволе скважины и набивку окружающего кольцеобразного зазора между экраном и стволом скважины гравием, предназначенным для предотвращения прохождения песков формации через набивку. Экран гравийной набивки является обычно фильтровальной сборкой, используемой для поддерживания и фиксирования гравия, размещенного во время операции гравийной набивки. Имеется широкий диапазон размеров и конфигураций экрана, соответствующих параметрам конкретного ствола скважины, добываемого флюида, и песков подземной формации. Во время установки гравийной набивки гравий переносится в формацию в виде пульпы, полученной путем смешивания гравия с загущенным несущим флюидом. Как только гравий помещается в стволе скважины, вязкость несущего флюида уменьшается, и он возвращается на поверхность. Такие гравийные набивки могут быть использованы для стабилизации формации, одновременно вызывая минимальные ухудшения продуктивности скважины. Гравий, между прочим, препятствует пескам формации забивать экран или мигрировать вместе с добываемыми флюидами, и экран, между прочим, препятствует гравию поступать в ствол скважины.
В некоторых случаях процессы гидравлического разрыва и гравийной набивки комбинируются в единую обработку для обеспечения стимулированной добычи и кольцеобразной гравийной набивки для уменьшения добычи песка формации. Такие обработки часто известны как «разрывонабивочные» операции. В некоторых случаях обработки завершаются со сборкой экрана гравийной набивки по месту, и составы для гидравлического разрыва закачиваются через кольцеобразный зазор между обсадной колонной и экраном. В таких случаях обработка гидравлическим разрывом обычно заканчивается при выпадении расклинивающего наполнителя, создающего кольцеобразную гравийную набивку между экраном и обсадной колонной. Это позволяет совместить обработку гидравлическим разрывом и гравийную набивку в одной операции.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение включает способы получения покрытых частиц и использование таких покрытых частиц в подземных приложениях, таких как увеличение добычи и контроль за проскоком песка. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам приготовления частиц, покрытых повышающим клейкость агентом или смолой, которая необязательно будет использоваться сразу после приготовления.
Один вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу получения покрытых частиц, включающему этапы, на которых покрывают частицы смолой или повышающим клейкость агентом для получения предварительно покрытых частиц; и
покрытие предварительно покрытых частиц разделяющим агентом для получения покрытых частиц.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу обработки подземной формации, включающему этапы, на которых получают покрытые частицы, сделанные по способу, включающему этапы, на которых частицы по существу покрывают смолой или повышающим клейкость агентом для получения предварительно покрытых частиц; и предварительно покрытые частицы по существу покрывают разделяющим агентом для получения покрытых частиц; по существу покрытые частицы суспендируют в обслуживающем флюиде для получения суспензии из предварительно покрытых частиц и помещают суспензию из предварительно покрытых частиц в подземную формацию.
Другой вариант осуществления изобретения относится к способу расклинивания разрыва в подземной формации, включающему этапы, на которых получают покрытые частицы, полученные по способу, содержащему этапы, на которых: частицы по существу покрывают смолой или повышающим клейкость агентом для получения предварительно покрытых частиц; предварительно покрытые частицы по существу покрывают разделяющим агентом для получения покрытых частиц; покрытые частицы суспендируют в разрывающем флюиде для получения суспензии из предварительно покрытых частиц и помещают суспензию из предварительно покрытых частиц, по меньшей мере, в один разрыв в подземной формации.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу гравийной набивки, включающему этапы, на которых получают покрытые частицы, полученные по способу, включающему этапы, на которых частицы по существу покрывают смолой или повышающим клейкость агентом для получения предварительно покрытых частиц; и предварительно покрытые частицы покрывают разделяющим веществом для получения покрытых частиц; покрытые частицы по существу суспендируют в гравийной набивке для получения суспензии из предварительно покрытых частиц; вводят суспензию из предварительно покрытых частиц в ствол скважины, так что предварительно покрытые частицы образуют гравийную набивку, по существу вплотную к стволу скважины.
Признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидными специалистам в данной области техники после прочтения нижеследующего описания предпочтительных вариантов осуществления.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Настоящее изобретение включает способы получения покрытых частиц и использование таких покрытых частиц в подземных приложениях, таких как увеличение добычи и контроль за проскоком песка. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам получения частиц, покрытых повышающим клейкость агентом или смолой, которая не требует немедленного использования сразу после получения. Путем нанесения разделяющего агента на частицы, которые были покрыты повышающим клейкость агентом или смолой, способы настоящего изобретения способны временно уменьшать «клейкость» обработанных частиц, тем самым препятствуя или минимизируя агломерацию частиц и распространение повышающим клейкость агентом или способной затвердевать смолы на поверхности оборудования.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения описывают способы получения покрытых частиц, которые могут быть получены и затем сохранены и/или перевезены до использования без чрезмерной агломерации. Частицы, покрытые повышающим клейкость агентом и/или смолой, имеют тенденцию агломерировать и образовывать массы соединенных частиц вместо того, чтобы сохранять свои индивидуальные свойства. В способах настоящего изобретения частицы покрывают повышающим клейкость агентом и/или смолой и затем частицы покрывают разделяющим агентом для облегчения сохранения частицами своих индивидуальных свойств клейкости или способности затвердевать. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения покрытые частицы могут быть созданы за несколько часов или несколько недель до их использования.
Частицы, подходящие для использования в настоящем изобретении, могут содержать любой материал, подходящий для подземных операций, включающий сеяный песок, боксит, керамические материалы, стеклянные материалы, металлические гранулы или шарики, ореховую скорлупу, полимерные гранулы и тому подобное. Частицы обычно имеют размер в диапазоне от примерно 2 до примерно 400 меш, Система Сит США, однако следует понимать, что в некоторых обстоятельствах другие размеры могут потребоваться и быть полностью подходящими для использования в настоящем изобретении. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения частицы являются сортированным песком, имеющим размер частиц в диапазоне от примерно 10 до примерно 70 меш, Система Сит США. Специалисты в данной области техники способны на основании данного описания выбрать подходящий состав и размер частиц.
Смолы, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают, но не ограничены ими двухкомпонентные смолы на основе эпоксида, фурановые смолы, фенольные смолы, высокотемпературные (НТ) эпоксидные смолы и фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовые смолы. Выбор подходящего смоляного вещества может быть сделан с учетом температуры подземной формации, в которую будет введен флюид. В качестве примера для подземных формаций, имеющих постоянную температуру низа скважины («BHST») в диапазоне от примерно 60°F до примерно 250°F, могут быть предпочтительными двухкомпонентные смолы на основе эпоксида, содержащие компонент, способной затвердевать смолы, и компонент отверждающего вещества, содержащий специальные отверждающие вещества. Для подземных формаций, имеющих BHST в диапазоне от примерно 300°F до примерно 600°F, может быть предпочтительной смола на основе фурана. Для подземных формаций, имеющих BHST в диапазоне от примерно 200°F до примерно 400°F, могут подходить либо смола на основе фенола, либо однокомпонентная высокотемпературная смола на основе эпоксида. Для подземных формаций, имеющих BHST, по меньшей мере, 175°F, фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовые смолы также могут быть подходящими.
Одно смоляное покрывающее вещество, подходящее для использования в расклинивающих составах настоящего изобретения, является двухкомпонентной смолой на основе эпоксида, содержащей компонент, способной затвердевать смолы, и компонент отверждающего вещества. Компонент, способной затвердевать смолы, содержит способную затвердевать смолу и необязательный растворитель. Вторым компонентом является жидкий компонент отверждающего вещества, который содержит способное затвердевать вещество, кремнийорганическое связывающее вещество, поверхностно-активное вещество, необязательный гидролизуемый сложный эфир для, между прочим, разрушения пленок загущенного разрывающего флюида на частицах расклинивающего наполнителя, и необязательный жидкий несущий флюид для, между прочим, уменьшения вязкости жидкого компонента отверждающего вещества. Специалисты в данной области техники способны, на основании настоящего изобретения, определить необходимость и количество жидкого несущего флюида для достижения вязкости, подходящей для подземных условий.
Примеры способной затвердевать смолы, которая может быть использована в жидком компоненте способной затвердевать смолы, включают, но не ограничены ими органические смолы, такие как бисфенол А-эпихлоргидриновая смола, полиэпоксидная смола, новолачная смола, полиэфирная смола, фенолальдегидная смола, мочевиноальдегидная смола, фурановая смола, уретановая смола, глицидиловые эфиры и их смеси. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения выбранная смола включается в жидкий компонент способной затвердевать смолы в диапазоне от примерно 70% для примерно 100% по весу жидкого компонента способной затвердевать смолы. Любой растворитель, который является совместимым со способной затвердевать смолой и достигает требуемого эффекта вязкости, является подходящим для использования в настоящем изобретении. Предпочтительными растворителями являются те, которые имеют высокую температуру вспышки (наиболее предпочтительно примерно 125°F).
Примеры отверждающих веществ, которые могут быть использованы в жидком компоненте отверждающего вещества двухкомпонентных консолидирующих флюидов настоящего изобретения, включают, но не ограничены ими амины, ароматические амины, полиамины, алифатические амины, циклоалифатические амины, амиды, полиамиды, 2-этил-4-метил имидазол и 1,1,3-трихлоротрифтороацетон.
Выбор предпочтительного отверждающего вещества зависит, частично, от температуры формации, в которой будет использоваться отверждающее вещество. В качестве примера, но не в качестве ограничения, в подземных формациях, имеющих температуры от примерно 60°F до примерно 250°F, амины и циклоалифатические амины, такие как пиперидин, триэтиламин, N,N-диметиламинопиридин, бензилдиметиламин, три(диметиламинометил)фенол и 2-(N2N-диметиламинометил)фенол являются предпочтительными, с N,N-диметиламинопиридином в качестве наиболее предпочтительного.
В подземных формациях, имеющих большие температуры, подходящим отверждающим веществом может быть 4,4'-диаминодифенил сульфон. Используемое отверждающее вещество включено в жидкий компонент отверждающего вещества в количестве, достаточном для консолидации покрытых частиц. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения используемое отверждающее вещество включено в жидкий компонент отверждающего вещества в диапазоне от примерно 40% до примерно 60% по весу от жидкого компонента отверждающего вещества.
Примеры кремнийорганических связывающих агентов, которые могут быть использованы в жидком компоненте отверждающего вещества двухкомпонентных консолидирующих флюидов настоящего изобретения, включают, но не ограничены ими N-2-(аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилан, 3-глицидоксипропилтриметоксисилан и Н-бета-(аминоэтил)-гамма-аминопропилтриметоксисилан.
Используемые кремнийорганические связывающие агенты включены в жидкий компонент отверждающего вещества в количестве, способном достаточно соединить смолу с частицей. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения используемые кремнийорганические связывающие агенты включены в жидкий компонент отверждающего вещества в диапазоне от примерно 0,1% до примерно 3% по весу жидкого компонента отверждающего вещества.
Любое поверхностно-активное вещество, совместимое с жидким отверждающим веществом, может быть использовано в настоящем изобретении. Такие поверхностно-активные вещества включают, но не ограничены ими этоксилированный нонилфенолфосфатный сложный эфир, смеси одного или более катионных поверхностно-активных веществ и одного или более неионных поверхностно-активных веществ и алкилфосфонатное поверхностно-активное вещество. Смеси одного или более катионных и неионных поверхностно-активных веществ описаны в патенте США №6311773, Тодд и другие, 6 ноября, 2001 г., который включен в описание в качестве ссылки. C12-C22 алкилфосфонатное поверхностно-активное вещество является предпочтительным. Поверхностно-активное вещество и поверхностно-активные вещества включены в жидкий компонент отверждающего вещества в количестве в диапазоне от примерно 2% до примерно 15% по весу жидкого компонента отверждающего вещества.
Там, где смоляное покрывающее вещество настоящего изобретения является смолой на основе фурана, подходящие смолы на основе фурана включают, но не ограничены ими фурфуриловый спирт, смесь фурфурилового спирта с альдегидом и смесь фурановой смолы с фенольной смолой. Смола на основе фурана может быть совмещена с растворителем для регулирования вязкости, если требуется. Подходящие растворители для использования в консолидирующих флюидах на основе фурана настоящего изобретения включают, но не ограничены ими, 2-бутоксиэтанол, бутилацетат и фурфурилацетат.
Там, где смоляное покрывающее вещество настоящего изобретения является смолой на основе фенола, подходящие смолы на основе фенола включают, но не ограничены ими термополимеры фенола, фенольные формальдегидные смолы и смеси фенольных и фурановых смол. Из них смесь фенольных и фурановых смол является предпочтительной. Смолы на основе фенола могут быть совмещены с растворителем для регулирования вязкости, если требуется. Подходящие растворители для использования в консолидирующих флюидах на основе фенола настоящего изобретения включают, но не ограничены ими бутиллактат, фурфурилацетат и 2-бутоксиэтанол.
Там, где смоляное покрывающее вещество настоящего изобретения является высокотемпературной смолой на основе эпоксида, подходящие компоненты высокотемпературных смол на основе эпоксида включают, но не ограничены ими бисфенол А-эпихлорогидриновую смолу, полиэпоксидную смолу, новолачную смолу, полиэфирную смолу, глицидиловые эфиры и их смеси. Высокотемпературная смола на основе эпоксида может быть совмещена с растворителем для регулирования вязкости, если требуется. Подходящими растворителями для использования с высокотемпературными смолами на основе эпоксида являются растворители, способные в значительной степени растворять высокотемпературную смолу на основе эпоксида, выбранную для использования в консолидирующем флюиде. Такие растворители включают, но не ограничены ими диметилсульфоксид и диметилформамид. Такие сорастворители, как дипропиленгликольметиловый эфир, дипропиленгликольдиметиловый эфир, диметилформамид, диэтиленгликольметиловый эфир, этиленгликольбутиловый эфир, диэтиленгликольбутиловый эфир, пропиленкарбонат, d-лимонен и метиловые эфиры жирных кислот, также могут быть использованы для совмещения с растворителем.
Еще одной смолой, подходящей для использования в способах настоящего изобретения, является фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовая смола, содержащая от примерно 5% до примерно 30% фенола, от примерно 40% до примерно 70% фенолформальдегида, от примерно 10 до примерно 40% фурфурилового спирта, от примерно 0,1 до примерно 3% кремнийорганического аппрета и от примерно 1% до примерно 15% поверхностно-активного вещества. В фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовых смолах, подходящих для использования в способах настоящего изобретения, подходящие кремнийорганические связывающие агенты включают, но не ограничены ими n-2-(аминоэтил)-3-аминопропилтриметоксисилан, 3-глицидоксипропилтриметоксисилан и Н-бета-(аминоэтил)-гамма-аминопропилтриметоксисилан. Подходящие поверхностно-активные вещества включают, но не ограничены ими этоксилированный нонилфенолфосфатный сложный эфир, смеси одного или более катионных поверхностно-активных веществ и одного или более неионных поверхностно-активных веществ и алкилфосфонатное поверхностно-активное вещество.
Составы, подходящие для использования в качестве веществ для повышения клейкости в настоящем изобретении, содержат любой состав, такой что, находясь в жидкой форме или в растворе с растворителем, они будут образовывать незатвердевающее покрытие вокруг частицы. Особенно предпочтительная группа веществ для повышения клейкости содержит полиамиды, которые являются жидкостями или находятся в растворе при температуре подземной формации, так что они являются сами по себе незатвердевающими, когда вводятся в подземную формацию. Особенно предпочтительным продуктом является продукт реакции конденсации, содержащийся в коммерчески доступных поликислот и полиаминов. Такие коммерчески доступные продукты включают составы, такие как смеси С36 двухосновных кислот, содержащих некоторые тримеры и высшие олигомеры, и также небольшое количество мономерных кислот, которые вступают в реакцию с полиаминами. Другие поликислоты включают тримерные кислоты, синтетические кислоты, произведенные из жирных кислот, малеинового ангидрида, акриловой кислоты и так далее. Такие составы кислот поставляются на рынок такими компаниями, как Witco Corporation, Union Camp, Chemtall, и Emery Industries. Продукты реакции поставляются, например Champion Technologies, Inc., и Witco Corporation. Дополнительные составы, которые могут быть использованы в качестве составов для повышения клейкости, включают жидкости и растворы, например полиэфиры, поликарбонаты и поликарбаматы, натуральные смолы, такие как шеллак, и тому подобные. Другими подходящими веществами являются описанные в патенте США №5853048, Weaver и другие, и патенте США 5833000, Weaver и другие, соответствующие описания которых включены в настоящее описание в виде ссылки.
Вещества для повышения клейкости, подходящие для использования в настоящем изобретении, могут быть использованы так, что они будут образовывать незатвердевающее покрытие, или они могут быть объединены с многофункциональным материалом, способным вступать в реакцию с составом для повышения клейкости для образования затвердевшего покрытия. «Затвердевшее покрытие», как используется здесь, означает, что реакция состава для повышения клейкости с многофункциональным материалом будет выражаться в значительной степени нетекучем продукте реакции, который демонстрирует высокую прочность на сжатие в консолидированном агломерате по сравнению с составом для повышения клейкости с частицами. В этом примере вещество для повышения клейкости может работать аналогично способной затвердевать смолой. Многофункциональные материалы, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают, но не ограничены ими, альдегиды, такие как формальдегид, диальдегиды, такие как глютаральдегид, полуацетали или высвобождающие альдегид соединения, галогениды дикислот, дигалогениды, такие как дихлориды и дибромиды, поликислотные ангидриды, такие как лимонная кислота, эпоксиды, фурфуральдегиды, глютаральдегиды или альдегидные конденсаты, и тому подобное и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения многофункциональные материалы могут быть примешаны к составу для повышения клейкости в количестве от примерно 0,01 до примерно 50 мас.% состава для повышения клейкости для образования продукта реакции. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления состав представлен в количестве от примерно 0,5 до примерно 1 мас.% состава для повышения клейкости. Подходящие многофункциональные материалы описаны в патенте США №5839510, Weaver и другие, соответствующее описание которого включено в настоящее описание в качестве ссылки.
Разделяющие вещества, подходящие для использования в настоящем изобретении, являются теми веществами, которые будут рассеиваться, как только частицы будут введены в обслуживающий флюид, такой как разрывающий флюид или флюид гравийной набивки. Более того, разделяющие вещества, подходящие для использования в настоящем изобретении, не должны взаимодействовать с веществом для повышения клейкости или с предварительно нанесенной на частицы смолой, когда она используется, и не должны взаимодействовать с обслуживающим флюидом. В предпочтительных вариантах осуществления разделяющее вещество наносится на предварительно покрытые веществом для повышения клейкости или смолой частицы в количестве от примерно 1% до примерно 20 мас.% заранее покрытой частицы. В предпочтительных вариантах осуществления по существу вся поверхность вещества для повышения клейкости или смолы является предварительно покрытой разделяющим веществом.
Разделяющие вещества, подходящие для использования в настоящем изобретении, являются теми материалами, которые способны покрывать смолу или вещество для увеличения клейкости, предварительно нанесенное на частицы, и уменьшать клеящее свойство. Подходящие разделяющие вещества могут быть субстанциями, которые будут быстро рассеиваться в присутствии обслуживающего флюида. Примеры подходящих разделяющих веществ, которые будут быстро растворяться в водном обслуживающем флюиде, включают соли (такие как каменная соль, поваренная соль, KCl и другие известные в технике твердые соли), сульфат бария, бензойная кислота, поливиниловый спирт, карбонат натрия, бикарбонат натрия и их смеси. Примеры подходящих разделяющих веществ, которые будут растворяться в обслуживающем флюиде на нефтяной основе, включают парафин, гильсонит, сульфированный асфальт, нафталинсульфонат, нефтерастворимые смолы, включающие, но не ограниченные ими, стирол-изопреновые сополимеры, гидрогенизированные стирол-изопреновые блочные сополимеры, стирольные этилен/пропилен блочные сополимеры, стирольные изобутиленовые сополимеры, стирол-бутадиеновые сополимеры, полибутилен, полистирол, полиэтилен-пропиленовые сополимеры и комбинации двух и более перечисленных.
Разделяющее вещество также может быть субстанцией, которая рассеивается более медленно в присутствии обслуживающего флюида. Разделяющие вещества, которые растворяются более медленно, дают оператору больше времени на введение покрытых частиц. Примеры подходящих разделяющих веществ, которые будут растворяться более медленно в водном обслуживающем флюиде, включают оксид кальция, разлагаемые полимеры, такие как полисахариды; хитины; хитозан; протеины; алифатические сложные полиэфиры; поли(лактиды); поли(гликолиды); поли (е-капролактоны); поли(гидроксибутираты); поли(ангидриды); алифатические поликарбонаты; сложные поли(ортоэфиры); поли(аминокислоты); поли(этилен оксиды); и поли(фосфазены); и их смеси. Примеры подходящих разделяющих веществ, которые будут растворяться более медленно в обслуживающих флюидах на нефтяной основе, включают парафин, гилсонит, сульфированный асфальт, нефтерастворимые смолы и их смеси.
Покрытые частицы настоящего изобретения могут быть суспендированы в любом известном в технике обслуживающем флюиде, включая водные гели, пены, эмульсии, загущенные поверхностно-активные флюиды. Подходящие водные гели обычно содержат воду и один или более гелеобразующих агентов. Эмульсии могут содержать два или более несмешивающихся жидкостей, такие как водная гелеобразная жидкость и сжиженный, обычно газообразный флюид, такой как азот. Предпочтительными обслуживающими флюидами для использования в соответствии с настоящим изобретением являются водные гели, содержащие воду, гелеобразующий агент для гелеобразования воды и повышения ее вязкости и необязательно сшивающий агент для сшивания геля и дополнительного увеличения вязкости флюида. Увеличенная вязкость гелеобразного или гелеобразного и сшитого обслуживающего флюида, между прочим, уменьшает потери флюида и позволяет разрывающему флюиду переносить значительное количество взвешенных частиц. Обслуживающие флюиды могут также включать одну или более хорошо известных добавок, таких как разрушители, стабилизаторы, добавки для предотвращения потери флюида, антикоагулянты глин, бактерициды и тому подобное.
Некоторые варианты осуществления способов настоящего изобретения относятся к способам для получения покрытых частиц, содержащих этапы предварительного нанесения смолы или вещества для повышения клейкости на частицы, для создания заранее покрытых частиц и последующего покрытия заранее покрытых частиц разделяющим веществом для создания покрытых частиц.
Другие варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам обработки подземной формации, включающим этапы получения покрытых частиц, полученных по способу, включающему этапы по существу покрытия частиц смолой или веществом для повышения клейкости для получения предварительно покрытых частиц; и по существу покрывают предварительно покрытые частицы разделяющим веществом для получения покрытых частиц; и по существу суспендируют покрытые частицы в обслуживающем флюиде для получения пульпы из покрытых частиц; и помещают пульпу из покрытых частиц в подземную формацию.
Другие варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам расклинивания разрываемой подземной формации, включающие этапы получения покрытых частиц, полученных путем нанесения на частицы смолы или вещества для повышения клейкости для получения предварительно покрытых частиц, и последующего покрытия предварительно покрытых частиц разделяющим веществом для получения покрытых частиц, и по существу суспендированных покрытых частиц в разрывающем флюиде для получения пульпы из покрытых частиц и размещения пульпы из покрытых частиц, по меньшей мере, в одном разрыве в подземной формации.
Еще одни варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам размещения гравийной набивки в стволе скважины, включающей этапы получения предварительно покрытых частиц, полученных путем нанесения на частицы смолы или вещества для повышения клейкости для получения предварительно покрытых частиц и последующим покрытием предварительно покрытых частиц разделяющим веществом для получения покрытых частиц и последующим по существу суспендированием предварительно покрытых частиц во флюиде гравийной набивки для получения пульпы из покрытых частиц и введения пульпы из покрытых частиц в ствол скважины, так что покрытые частицы формируют гравийную набивку, по существу, вплотную к стволу скважины. Нанесение разделяющего вещества на предварительно покрытый расклинивающий наполнитель временно снижает его клейкость, так что эффект образования кластеров или агрегатов частиц расклинивающего наполнителя минимизируется. Большие кластеры или агрегаты расклинивающего наполнителя стремятся быстро осаждаться и потенциально вызывают закупоривание или преждевременное экранирования во время гравийной набивки. В дополнение большие кластеры или агрегаты расклинивающего наполнителя могут также вызывать эрозию глинистой корки, размещенной для управления утечкой флюида во время размещения гравия в операции гравийной набивки.
Для облегчения лучшего понимания настоящего изобретения даны следующие примеры предпочтительных вариантов осуществления. Такие примеры ни в коем случае не должны быть восприняты как ограничивающие объем изобретения.
Примеры
Пример 1
Образец частиц боксита был предварительно покрыт высокотемпературной эпоксидной смолой, и другой образец был предварительно покрыт фурановой смолой; каждый образец содержит 7,8 см3 смолы на 250 грамм частиц. Порошок бикарбоната натрия (20 грамм) был затем нанесен на каждый из покрытых смолой образцов для образования покрытых частиц. Образцы частиц хранились при комнатной температуре в течение трех дней. После этого времени образцы, все еще большей частью не слипшиеся, были перемешаны в водном разрывающем флюиде и образовали пульпу с концентрацией 7 фунтов частиц на галлон разрывающего флюида. Покрытие из бикарбоната натрия растворилось, как только частицы были примешаны в разрывающий флюид. Покрытые частицы настоящего изобретения были опробованы на способность сохранять свои индивидуальные свойства даже после хранения в течение периода времени.
Пульпа затем была сшита, перемешивалась в течение часа при температуре 180°F и затем была помещена в латунную камеру, где затвердевала, по меньшей мере, 8 часов при температуре 325°F. Керны образцов, полученные из затвердевших частиц, выдержали нагрузку на сжатие между 850 и 1100 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, покрытие, использованное для создания покрытых частиц, не поддалось повреждающему уплотнению.
Таким образом, настоящее изобретение является хорошо приспособленным для выполнения задач и достижения как упомянутых целей и преимуществ, так и вытекающих из них. Несмотря на то что специалистами в данной области техники могут быть сделаны многочисленные изменения, такие изменения охватываются сущностью и объемом этого изобретения, как это определено прилагающейся формулой изобретения.
1. Способ получения покрытых частиц проппанта, включающий этапы, на которых
частицы по существу покрывают смолой или повышающим клейкость агентом для получения предварительно покрытых частиц; и
предварительно покрытые частицы по существу покрывают разделяющим агентом, который включает материал, который растворяется в присутствии флюида, с получением покрытых частиц для предотвращения агломерации частиц, причем указанное растворение происходит как только частицы будут введены в обслуживающий флюид.
2. Способ по п.1, где смола включает по меньшей мере одну смолу, выбранную из группы, состоящей из двухкомпонентной смолы на основе эпоксида, смолы на основе фурана, смолы на основе фенола, высокотемпературной смолы на основе эпоксида, фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовой смолы и их комбинации.
3. Способ по п.2, где двухкомпонентная смола на основе эпоксида содержит способную затвердевать смолу и отверждающий агент.
4. Способ по п.3, где двухкомпонентная смола на основе эпоксида дополнительно содержит по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из гидролизуемого сложного эфира, кремнийорганического связывающего агента, поверхностно-активного вещества и их комбинации.
5. Способ по п.2, где смола на основе фурана включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из фурфурилового спирта, смеси фурфурилового спирта с альдегидом и смеси фурановой смолы с фенольной смолой.
6. Способ по п.2, где смола на основе фенола включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из термополимера фенола, фенолформальдегидной смолы и смеси фенольной и фурановой смол.
7. Способ по п.2, где высокотемпературная смола на основе эпоксида включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из бисфенол А-эпихлорогидриновой смолы, полиэпоксидной смолы, новолачной смолы, полиэфирной смолы, глицидиловые эфиры и их смеси.
8. Способ по п.2, где фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовая смола содержит от примерно 5 до примерно 30% фенола, от примерно 40 до примерно 70% фенолформальдегида, от примерно 10 до примерно 40% фурфурилового спирта, от примерно 0,1 до примерно 3% кремнийорганического связывающего агента, и от примерно 1 до примерно 15% поверхностно-активного вещества.
9. Способ по п.1, где повышающий клейкость агент включает по меньшей мере один повышающий клейкость агент, выбранный из группы, состоящей из полиамида, полиэфира, поликарбоната, поликарбамата, натуральной смолы и их комбинации.
10. Способ по п.9, где повышающий клейкость агент дополнительно содержит многофункциональный материал.
11. Способ по п.10, где многофункциональный материал включает по меньшей мере один многофункциональный материал, выбранный из группы, состоящей из альдегида; диальдегида; полуацеталя; высвобождающего альдегид соединения; галогенида дикислоты; дигалогенида; поликислотного ангидрида; эпоксида; фурфуральдегида, глютаральдегида или альдегидного конденсата и их комбинации.
12. Способ по п.1, где разделяющее вещество содержит материал, который растворяется в присутствии водного флюида.
13. Способ по п.12, где разделяющий агент включает по меньшей мере один разделяющий агент, выбранный из группы, состоящей из соли, сульфата бария, бензойной кислоты, поливинилового спирта, карбоната натрия, бикарбоната натрия и их комбинации.
14. Способ по п.12, где разделяющий агент включает по меньшей мере один разделяющий агент, выбранный из группы, состоящей из оксида кальция, разлагаемого полимера, поли(гликолида); поли(ε-капролактона); поли(гидроксибутирата); поли(ангидрида); алифатического поликарбоната; поли(ортоэфира); поли(аминокислоты); поли(этиленоксида); поли(фосфазена) и их комбинации.
15. Способ по п.1, где разделяющий агент содержит материал, который растворяется в присутствии маслянистого флюида.
16. Способ по п.15, где разделяющий агент включает по меньшей мере один разделяющий агент, выбранный из группы, состоящей из
парафина, гильсонита, сульфированного асфальта, нафталинсульфоната, маслорастворимой смолы, стирол-изопренового сополимера, гидрогенизированного стирол-изопренового блок-сополимера, стирол этилен/пропилен блок-сополимера, стирол-изобутиленового сополимера, стирол-бутадиенового сополимера, полибутилена, полистирола, полиэтилен-пропиленового сополимера и их комбинации.
17. Способ расклинивания разрыва в подземной формации, включающий этапы, на которых
получают покрытые частицы по способу, включающему этапы, на которых
частицы по существу покрывают смолой или повышающим клейкость агентом с получением предварительно покрытых частиц; и
предварительно покрытые частицы по существу покрывают разделяющим агентом, который включает материал, который растворяется в присутствии разрывающего флюида, с получением покрытых частиц; и
покрытые частицы по существу суспендируют в разрывающем флюиде с получением суспензии из предварительно покрытых частиц; и
вводят суспензию из предварительно покрытых частиц в, по меньшей мере, один разрыв в подземной формации.
18. Способ по п.17, где разрывающий флюид выбран из группы, состоящей из водных гелей, пен, эмульсий, сшитых загущенных флюидов и их комбинаций.
19. Способ по п.17, где смола выбрана из группы, состоящей из двухкомпонентных смол на основе эпоксида, смол на основе фурана, смол на основе фенола, высокотемпературных смол на основе эпоксида, фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовых смол и их комбинации.
20. Способ по п.19, где двухкомпонентная смола на основе эпоксида содержит способную затвердевать смолу и отверждающий агент.
21. Способ по п.20, где двухкомпонентная смола на основе эпоксида дополнительно включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из гидролизуемых сложных эфиров, кремнийорганических связывающих агентов, поверхностно-активных веществ и их комбинаций.
22. Способ по п.19, где смола на основе фурана включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из фурфурилового спирта, смесей фурфурилового спирта с альдегидами и смесей фурановой смолы с фенольной смолой.
23. Способ по п.19, где смола на основе фенола включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из термополимеров фенола, фенолформальдегидных смол и смесей фенольной и фурановой смол.
24. Способ по п.19, где высокотемпературная смола на основе эпоксида включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из бисфенол А-эпихлорогидриновой смолы, полиэпоксидной смолы, новолачной смолы, полиэфирной смолы, глицидиловых простых эфиров и их смесей.
25. Способ по п.19, где фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовая смола содержит от примерно 5 до примерно 30% фенола, от примерно 40 до примерно 70% фенолформальдегида, от примерно 10 до примерно 40% фурфурилового спирта, от примерно 0,1 до примерно 3% кремнийорганического связывающего агента, и от примерно 1 до примерно 15% поверхностно-активного вещества.
26. Способ по п.17, где повышающий клейкость агент выбран из группы, состоящей из полиамидов, полиэфиров, поликарбонатов, поликарбаматов, натуральных смол и их комбинаций.
27. Способ по п.26, где повышающий клейкость агент дополнительно содержит многофункциональный материал.
28. Способ по п.27, где многофункциональный материал выбран из группы, состоящей из альдегидов; диальдегидов; полуацеталей; высвобождающих альдегид соединений; галогенидов дикислот; дигалогенидов; поликислотных ангидридов; эпоксидов; фурфуральдегидных конденсатов, глютаральдегидных конденсатов, альдегидных конденсатов и их комбинаций.
29. Способ по п.17, где разделяющий агент содержит материал, который растворяется в присутствии водного флюида.
30. Способ по п.29, где разделяющий агент выбран из группы, состоящей из солей, сульфата бария, бензойных кислот, поливиниловых спиртов, карбоната натрия, бикарбоната натрия и их комбинаций.
31. Способ по п.29, где разделяющий агент выбран из группы, состоящей из оксида кальция, разлагаемых полимеров, поли(гликолидов); поли(ε-капролактонов); поли(гидроксибутиратов); поли(ангидридов); алифатических поликарбонатов; поли(ортоэфиров); поли(аминокислот); поли(этиленоксидов); поли(фосфазенов) и их комбинаций.
32. Способ по п.17, где разделяющий агент содержит материал, который растворяется в присутствии маслянистого флюида.
33. Способ по п.32, где разделяющий агент выбран из группы, состоящей из парафинов, гильсонита, сульфированного асфальта, нафталинсульфоната, маслорастворимох смол, стирол-изопреновых сополимеров, гидрогенизированных стирол-изопреновых блок-сополимеров, стирол этилен/пропилен блок-сополимеров, стирол-изобутиленовых сополимеров, стирол-бутадиеновых сополимеров, полибутилена, полистирола, полиэтиленпропиленовых сополимеров и их комбинаций.
34. Способ гравийной набивки, включающий этапы, на которых
получают покрытие частиц по способу, включающему этапы, на которых
частицы по существу покрывают смолой или повышающим клейкость агентом для получения предварительно покрытых частиц; и
предварительно покрытые частицы по существу покрывают разделяющим агентом, который включает материал, который растворяется в присутствии флюида для гравийной набивки, с получением покрытых частиц; и
покрытые частицы по существу суспендируют во флюиде для гравийной набивки для получения суспензии из предварительно покрытых частиц; и
вводят суспензию из предварительно покрытых частиц в ствол скважины, так что предварительно покрытые частицы формируют гравийную набивку по существу вплотную к стволу скважины.
35. Способ по п.34, где смола включает по меньшей мере одну смолу, выбранную из группы, состоящей из двухкомпонентной смолы на основе эпоксида, смолы на основе фурана, смолы на основе фенола, высокотемпературной смолы на основе эпоксида, фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовой смолы и их комбинации.
36. Способ по п.34, где повышающий клейкость агент включает по меньшей мере один повышающий клейкость агент, выбранный из группы, состоящей из полиамида, полиэфира, поликарбоната, поликарбамата, натуральной смолы и их комбинации.
37. Способ по п.36, где разделяющий агент включает по меньшей мере один разделяющий агент, выбранный из группы, состоящей из парафина, гильсонита, сульфированного асфальта, нафталинсульфоната, маслорастворимой смолы, стирол-изопренового сополимера, гидрогенизированного стирол-изопренового блок-сополимера, стирол этилен/пропилен блок-сополимера, стирол-изобутиленового сополимера, стирол-бутадиенового сополимера, полибутилена, полистирола, полиэтилен-пропиленового сополимера и их комбинации.
38. Способ обработки подземной формации, включающий этапы получения покрытых частиц по способу, включающему этапы, на которых
частицы по существу покрывают смолой или повышающим клейкость агентом для получения предварительно покрытых частиц; и
предварительно покрытые частицы по существу покрывают разделяющим агентом, который включает материал, который растворяется в присутствии обслуживающего флюида, с получением покрытых частиц; и
покрытые частицы по существу суспендируют в обслуживающем флюиде для получения суспензии из предварительно покрытых частиц; и
вводят суспензию из предварительно покрытых частиц в подземную формацию.
39. Способ по п.38, где обслуживающий флюид выбран из группы, состоящей из: водных гелей, пен, эмульсий, сшитых загущенных флюидов и их комбинаций.
40. Способ по п.38, где смола выбрана из группы, состоящей из
двухкомпонентных смол на основе эпоксида, смол на основе фурана, смол на основе фенола, высокотемпературных смол на основе эпоксида, фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовых смол и их комбинаций.
41. Способ по п.40, где двухкомпонентная смола на основе эпоксида содержит способную затвердевать смолу и отверждающий агент.
42. Способ по п.41, где двухкомпонентная смола на основе эпоксида дополнительно включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из гидролизуемых сложных эфиров, кремнийорганических связывающих агентов, поверхностно-активных веществ и их комбинаций.
43. Способ по п.40, где смола на основе фурана включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из фурфурилового спирта, смесей фурфурилового спирта с альдегидами и смесей фурановой смолы с фенольной смолой.
44. Способ по п.40, где смола на основе фенола включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из термополимеров фенола, фенолформальдегидных смол и смесей фенольной и фурановой смол.
45. Способ по п.40, где высокотемпературная смола на основе эпоксида включает по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из бисфенол А-эпихлорогидриновой смолы, полиэпоксидной смолы, новолачной смолы, полиэфирной смолы, глицидиловых простых эфиров и их смесей.
46. Способ по п.40, где фенол/фенол формальдегид/фурфурил спиртовая смола содержит от примерно 5 до примерно 30% фенола, от примерно 40 до примерно 70% фенолформальдегида, от примерно 10 до примерно 40% фурфурилового спирта, от примерно 0,1 до примерно 3% кремнийорганического связывающего агента, и от примерно 1 до примерно 15% поверхностно-активного вещества.
47. Способ по п.38, где повышающий клейкость агент выбран из группы, состоящей из полиамидов, полиэфиров, поликарбонатов, поликарбаматов, натуральных смол и их комбинаций.
48. Способ по п.47, где повышающий клейкость агент дополнительно содержит многофункциональный материал.
49. Способ по п.48, где многофункциональный материал выбран из группы, состоящей из альдегидов; диальдегидов; полуацеталей; высвобождающих альдегид соединений; галогенидов дикислоты; дигалогенидов; поликислотных ангидридов; эпоксидов; фурфуральдегидных конденсатов, глютаральдегидных конденсатов, альдегидных конденсатов и их комбинаций.
50. Способ по п.38, где разделяющий агент содержит материал, который растворяется в присутствии водного флюида.
51. Способ по п.50, где разделяющий агент выбран из группы, состоящей из солей, сульфата бария, бензойной кислоты, поливинилового спирта, карбоната натрия, бикарбоната натрия и их комбинаций.
52. Способ по п.50, где разделяющий агент выбран из группы, состоящей из оксида кальция, разлагаемых полимеров, поли(гликолидов); поли(ε-капролактонов); поли(гидроксибутиратов); поли(ангидридов); алифатических поликарбонатов; поли(ортоэфиров); поли(аминокислот); поли(этиленоксидов); поли(фосфазенов) и их комбинаций.
53. Способ по п.38, где разделяющий агент содержит материал, который растворяется в присутствии маслянистого флюида.
54. Способ по п.53, где разделяющий агент выбран из группы, состоящей из парафинов, гильсонита, сульфированного асфальта, нафталинсульфоната, маслорастворимых смол, стирол-изопреновых сополимеров, гидрогенизированных стирол-изопреновых блок-сополимеров, стирол этилен/пропилен блок-сополимеров, стирол-изобутиленового сополимеров, стирол-бутадиеновых сополимеров, полибутилена, полистирола, полиэтилен-пропиленовых сополимеров и их комбинаций.
