Способы контроля миграции твердых частиц в подземном пласте
Изобретение относится к способам контроля твердых частиц, таких как расклинивающий агент и пластовые пески, в подземных пластах. Технический результат - уменьшение вероятности повреждения поземного пласта и ствола скважины с одновременным экономическим эффектом. Способ контроля миграции твердых частиц в участке подземного пласта и способ создания стабилизированной области вокруг участка подземного пласта вокруг ствола скважины, имеющего установленный сетчатый фильтр или хвостовик в указанном участке подземного пласта, включают: помещение текучей среды для предварительной промывки в участок подземного пласта, последующее помещение маловязкого адгезива, разведенного водорастворимым растворителем и имеющего вязкость менее 100 сантипуаз, в участок подземного пласта, обеспечение контакта маловязкого адгезива с мелкими частицами или пластовыми песками, расположенными в участке подземного пласта; при этом обрабатываемый участок подземного пласта имеет восстановленную проницаемость, равную, по меньшей мере, примерно 70%, причем маловязкий адгезив содержит неводный агент для повышения клейкости, который дополнительно включает мультифункциональный материал, имеющий количество от около 0,01% до около 50% по массе неводного агента для повышения клейкости, при этом мультифункциональный материал содержит, по меньшей мере, один мультифункциональный материал, выбранный из группы, состоящей из альдегида, диальдегида, высвобождающего альдегид соединения, дигалогенида, ангидрида поликислоты, эпоксида, фурфуральдегида, продукта конденсации глутарового альдегида, продукта конденсации альдегида и любой их комбинации. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.
Предшествующий уровень техники
Настоящее изобретение относится к способам контроля миграции твердых частиц, таких как расклинивающий агент и пластовые пески, в подземных пластах с использованием маловязких растворов адгезивов.
Углеводородные скважины часто расположены в подземных зонах, которые содержат неконсолидированные твердые частицы, способные мигрировать в подземном пласте вместе с нефтью, газом, водой и/или другими текучими средами, добываемыми из скважин. Присутствие твердых частиц, таких как пластовый песок, в добываемых текучих средах представляется неблагоприятным и нежелательным, поскольку твердые частицы могут способствовать износу трением насосного и другого производственного оборудования и снижать производительность продуктивных зон добычи текучей среды. Использованный здесь термин “неконсолидированный” при его применении в отношении участка подземного пласта относится к участкам, содержащим рыхлые твердые частицы, и к участкам, содержащим связанные твердые частицы, имеющие недостаточную прочность связывания, чтобы противостоять силам, возникающим вследствие добычи текучих сред сквозь зоны.
Один способ контроля твердых частиц в неконсолидированных пластах включает помещение фильтрующего слоя, содержащего гравий, вблизи ствола скважины для создания физического барьера перемещению неконсолидированных частиц пласта при добыче углеводородов. Обычно так называемые “операции гравийной набивки” включают закачивание и помещение некоторого количества требуемой массы твердых частиц в неконсолидированный пласт в область, примыкающую к стволу скважины. Один общепринятый тип операций гравийной набивки включает помещение фильтра гравийной набивки в ствол скважины и заполнение окружающего кольцевого пространства между фильтром и стволом скважины набивкой из гравия определенного класса крупности для предотвращения проникновения пластового песка. Фильтр для гравийной набивки обычно представляет собой фильтрационную установку, используемую для удерживания помещенного гравия при операциях гравийной набивки. Доступен широкий ассортимент классов крупности и конфигураций фильтров, подходящих для используемого песка гравийной набивки. Подобно этому, доступен широкий ассортимент классов крупности гравия, подходящих для неконсолидированных или плохо консолидированных твердых частиц подземного пласта. Итоговая структура представляет собой барьер для миграции песка из пласта, допускающий в то же время течение текучей среды. При гравийной набивке гравий вводят в пласт в форме взвеси, смешивая гравий с вязкой обрабатывающей жидкостью. Как только гравий помещен в ствол скважины, вязкость обрабатывающей жидкости понижается и она возвращается на поверхность. При некоторых операциях с гравийной набивки, обычно известных как операции “высокоскоростной водной набивки”, вязкость обрабатывающей жидкости несколько снижается, но все же гравий остается в суспензии, так как обработка происходит при значительно большей вязкости. Гравийные набивки обеспечивают, в частности, стабилизацию пласта и минимальное уменьшение производительности скважины. Гравий, в частности, обеспечивает предотвращение окклюзии фильтра твердыми частицами породы или их миграцию вместе с добываемыми текучими средами, а фильтр, в частности, предотвращает проникновение гравия в систему трубопроводов. Установка таких набивок может требовать затрат времени и оказаться дорогостоящей. Вследствие необходимости затрат времени и средств желательно размещать фильтр без гравия, и особенно в случаях, когда размещают раздвижной фильтр, помещение слоя гравия между раздвижным фильтром и стволом скважины может оказаться невозможным. Даже в случаях, когда размещение фильтра без гравия оказывается осуществимым, часто трудно определить подходящий размер фильтра, поскольку для пластовых песков существует тенденция к широкому распределению частиц песка по зернистости. Когда существует возможность для течения через фильтр небольших количеств песка, значительной проблемой становится эрозия пласта. В результате размещение гравия, а также фильтра часто представляется необходимым для обеспечения контроля пластовых песков.
Другой способ, используемый для контроля твердых частиц в неконсолидированных пластах, включает консолидацию неконсолидированных подземных продуктивных зон в стабильные проницаемые массы с применением смолы, за которой следуют разделительная жидкость, катализатор и текучая среда для последующей промывки. Такое применение смолы может оказаться проблематичным, когда, например, используют недостаточное количество разделительной жидкости между стадией подачи смолы и стадией подачи внешнего катализатора. Смола может прийти в контакт с внешним катализатором в самом стволе скважины, а не в неконсолидированной подземной продуктивной зоне. Когда смола вступает в контакт с внешним катализатором, имеет место экзотермическая реакция, что может привести к быстрой полимеризации, потенциально вредной для пласта по причине закупоривания каналов скважины, неравномерному нагнетанию, если ствол скважины закупоривается твердым материалом, или иметь результатом взрыв в скважине, вызванный теплотой полимеризации. Также применение данных общепринятых способов для обработки отрезков неконсолидированных районов представляется непрактичным по причине трудности в определении того, успешно ли обработан весь интервал смолой и внешним катализатором.
Другой способ, используемый для контроля твердых частиц в неконсолидированных пластах, включает консолидацию неконсолидированных подземных продуктивных зон в стабильные проницаемые массы путем введения раствора для предварительной промывки в участок подземного пласта с последующим помещением маловязкой смолы или повышающего клейкость вещества, за которыми следует помещение в пласт последующей промывки для восстановления проницаемости пласта. Известно, что отказ от помещения в обрабатываемый участок пласта последующей промывки приводил к понижению общей проницаемости участка пласта. Поскольку добыча жидкости из пласта связана с проницаемостью пласта, данное обстоятельство являлось крайне нежелательным.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к способам контроля миграции твердых частиц, таких как расклинивающий агент и пластовые пески, в подземных пластах с использованием маловязких растворов адгезивов.
Одно осуществление настоящего изобретения предоставляет способы контроля миграции твердых частиц в участке подземного пласта, включающие помещение текучей среды для предварительной промывки в участок подземного пласта и затем помещение маловязкого адгезива, разведенного водорастворимым растворителем, в участок подземного пласта, при этом обрабатываемый участок подземного пласта имеет восстановленную проницаемость, равную, по меньшей мере, примерно 70%.
Другое осуществление настоящего изобретения предоставляет способы создания стабилизированной области вокруг участка подземного пласта вокруг ствола скважины, имеющего установленный сетчатый фильтр или хвостовик в указанном участке подземного пласта, включающие помещение текучей среды для предварительной промывки в участок подземного пласта и затем помещение маловязкого адгезива, разведенного водорастворимым растворителем, в указанный участок подземного пласта, при этом обрабатываемый участок подземного пласта имеет восстановленную проницаемость, равную, по меньшей мере, примерно 70%.
Другие дополнительные задачи, характеристики и преимущества настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники из нижеследующего описания предпочтительных вариантов осуществления.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Настоящее изобретение относится к способам контроля миграции твердых частиц, таких как расклинивающий агент и пластовые пески, в подземных пластах с использованием маловязких растворов адгезивов.
Одно осуществление настоящего изобретения предоставляет способ контроля твердых частиц в подземном пласте, включающий помещение текучей среды для предварительной промывки в участок подземного пласта и затем помещение маловязкого раствора адгезива в участок подземного пласта. Способы настоящего изобретения не предполагают использования текучей среды для последующей промывки, но, тем не менее, это не приводит к понижению проницаемости участка подземного пласта. В ранее известных способах консолидации твердых частиц внутри подземного пласта было необходимо помещать раствор для последующей промывки вскоре после помещения адгезива для предотвращения заполнения адгезивом значительной части коллекторной пористости и, таким образом, уменьшения проницаемости. Однако в настоящем изобретении обнаружено, что помещение относительно небольшого количества адгезива, разведенного тщательно подобранным водорастворимым растворителем, создает эффект, вследствие которого пластовая вода поглощается растворителем и адгезив поглощается поверхностью пласта, что приводит к образованию тонкого слоя адгезива на поверхностях внутри обработанного пласта. Материал, остающийся в поровом пространстве после отложения адгезива, представляет собой смесь растворителя и пластовой воды, которая, по существу, не уменьшает проницаемость коллектора. Фактически в некоторых случаях изменения капиллярного давления и поверхностного натяжения могут в действительности иметь результатом увеличение проницаемости для углеводородных текучих сред.
Используя способы настоящего изобретения, можно помещать адгезив без применения последующей промывки и добиться восстановленной проницаемости, равной, по меньшей мере, примерно 70%. Термин “восстановленная проницаемость” относится к проценту проницаемости участка подземного пласта после обработки, то есть это процент проницаемости после обработки, соотнесенный с проницаемостью до обработки. В некоторых осуществлениях настоящего изобретения восстановленная проницаемость равна, по меньшей мере, примерно 75%. В других осуществлениях настоящего изобретения восстановленная проницаемость равна, по меньшей мере, примерно 80%. В других дополнительных осуществлениях настоящего изобретения восстановленная проницаемость равна, по меньшей мере, примерно 85%. В других дополнительных осуществлениях настоящего изобретения восстановленная проницаемость равна, по меньшей мере, примерно 90%. За счет исключения необходимости в стадии последующей промывки реализация способов настоящего изобретения становится более экономичной, и при их применении вероятность повреждения обрабатываемого пласта оказывается значительно меньшей. Более того, несмотря на широко распространенное положение, что простое размещение композиции маловязкой смолы не обеспечивает достаточную механическую прочность для поддержания пласта, способы настоящего изобретения обладают способностью существенно стабилизировать твердые частицы так, что после завершения обработки предотвращается смещение или миграция рыхлых или слабо консолидированных твердых частиц. Это особенно важно для участков пластов, в которых желательно контролировать твердые частицы без использования гравийной набивки. В таких ситуациях способы настоящего изобретения предпочтительно в сочетании с использованием фильтра или хвостовика (которые могут представлять собой раздвижной или стандартный фильтр, или же перфорированный хвостовик или хвостовик со щелевидными отверстиями, или аналогичное устройство, известное в данной области техники) могут служить для контроля твердых частиц настолько успешно, что гравийная набивка уже не является необходимой. Таким образом, в способах настоящего изобретения с применением как маловязкого адгезива, так и фильтра/хвостовика фильтр/хвостовик можно использовать, в частности, для создания механической поддержки для предотвращения обрушения буровой скважины, тогда как маловязкий адгезив, в частности, создает вокруг ствола скважины стабильную проницаемую зону, которая противодействует миграции твердых частиц. Такие осуществления могут обеспечить эксплуатацию скважины с использованием только фильтра или только хвостовика (без гравийной набивки) для значительного большего диапазона свойств пласта, чем это считалось возможным ранее.
Способы настоящего изобретения могут быть использованы для широкого набора рабочих режимов по контролю твердых частиц. Например, они могут быть использованы в стволе скважины, имеющем смонтированные фильтр или хвостовик, где текучая среда для предварительной промывки и маловязкий адгезив помещены в пласт нагнетанием непосредственно через фильтр или хвостовик. Кроме того, они могут быть использованы в стволе скважины, имеющем смонтированную гравийную набивку (вместе со смонтированными фильтром или хвостовиком или без них), где текучая среда для предварительной промывки и маловязкий адгезив помещены в пласт нагнетанием непосредственно через гравийную набивку в качестве средства предотвращения повреждения вследствие миграции частиц продуктивной толщи или в качестве корректирующей обработки для устранения проблемы выноса песка. Кроме того, они могут быть использованы для уменьшения обратного притока расклинивающего агента из расклиненной трещины путем помещения текучей среды для предварительной промывки и маловязкого адгезива в сегмент подземного пласта с тем, чтобы заместить и протолкнуть неконсолидированные твердые частицы (расклинивающего агента или продуктивной толщи) в пласт или глубже в полосу расклинивающего агента, и путем удержания их на месте с применением адгезива по завершении рабочего режима.
Подходящие текучие среды для предварительной промывки включают либо углеводородную текучую среду, либо смесь жидкости на водной основе и поверхностно-активного вещества. Функция текучей среды для предварительной промывки заключается в том, чтобы подготовить твердые частицы пласта к введению адгезива. В настоящем изобретении может быть использована любая текучая среда для предварительной промывки, совместимая с используемым на последующей стадии адгезивом, способная облегчать образование покрытия из адгезива на подземных частицах и поверхностях и способствующая течению адгезива к точкам контакта между примыкающими твердыми частицами пласта. Пласты, подходящие для обработки способами настоящего изобретения, обычно смачиваются водой, и при использовании либо углеводородной текучей среды для предварительной промывки, либо текучей среды для предварительной промывки на водной основе совместно с подходящим поверхностно-активным веществом пласт может быть подготовлен к введению адгезива.
Когда используют углеводородную текучую среду для предварительной промывки, подходящие текучие среды включают жидкие углеводородные текучие среды, такие как керосин, дизельное топливо, сырая нефть, растворители на основе углеводородов, такие как ксилол, конденсаты на основе углеводородов, дистилляты на основе углеводородов и их комбинации. Обычно подходящая предварительная промывка является относительно дешевой, обладает малой вязкостью и позволяет свести к минимуму аварийность, и по этим соображениям керосин и дизельное топливо могут представлять собой предпочтительные углеводородные текучие среды для предварительной промывки в способах настоящего изобретения.
Когда используют водосодержащую текучую среду для предварительной промывки, водосодержащий жидкий компонент может представлять собой пресную воду, минерализованную воду (например, воду, содержащую одну или несколько растворенных солей), соляной раствор, морскую воду или любую другую водосодержащую жидкость, которая не взаимодействует неблагоприятным образом с другими компонентами, использованными по настоящему изобретению, или с подземным пластом. Поверхностно-активные вещества для введения в водосодержащие текучие среды для предварительной промывки включают названные, но не ограничены ими фосфатные сложные эфиры этоксилированного нонилфенола, смеси одного или нескольких катионных поверхностно-активных веществ, одно или несколько неионогенных поверхностно-активных веществ и алкилфосфонатное поверхностно-активное вещество. Подходящие смеси одного или нескольких катионных и неионогенных поверхностно-активных веществ описаны в патенте США №6311773, выданный 6 ноября 2001, описание которого включено в настоящую заявку посредством ссылки. Предпочтительным является C12-C22-алкилфосфонатное поверхностно-активное вещество. Использованные поверхностно-активное вещество или поверхностно-активные вещества включены в водосодержащую жидкость в количестве, достаточном для подготовки подземного пласта путем смачивания твердых частиц пласта к проведению обработки адгезивом для прикрепления смолы к твердым частицам. В некоторых осуществлениях настоящего изобретения водосодержащая текучая среда для предварительной промывки включает поверхностно-активное вещество в количестве, изменяющемся в диапазоне от около 0,1% до около 15% по массе водосодержащей жидкости.
Адгезивы, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают неводные агенты для повышения клейкости, силилмодифицированные полиамиды и отверждаемые композиции смол. Выбор подходящего адгезива соотносится, по меньшей мере, частично с силами, воздействующими на обработанный участок пласта во время добычи. Например, в участке подземного пласта, который, как ожидается, будет подвергаться воздействию относительно низких скоростей течения текучей среды, уменьшение сил сопротивления твердым частицам материала может означать, что использование неводного агента для повышения клейкости может обеспечить достаточный контроль твердых частиц. Аналогично этому при относительно высоких скоростях течения текучей среды, можно подобрать более подходящую смолу, обеспечивающую адекватную когезию между твердыми частицами пласта.
Неводные агенты для повышения клейкости, пригодные для применения в консолидирующих текучих средах настоящего изобретения, включают любое соединение, которое, находясь в жидкой форме или растворенное в растворителе, будет образовывать неотвердевающее покрытие на твердой частице. Наиболее предпочтительная группа неводных агентов для повышения клейкости включает полиамиды, которые представляют собой жидкости или находятся в растворе при температуре подземного пласта, так что они сами по себе не отвердевают при введении в подземный пласт. Наиболее предпочтительным продуктом является продукт реакции конденсации коммерчески доступных поликислот и полиамина. Такие коммерческие продукты включают соединения, такие как смеси C36-двухосновных кислот, содержащие некоторое количество триммера и высших олигомеров, а также небольшие количества мономерных кислот, которые прореагировали с полиаминами. Другие поликислоты включают тримерные кислоты, синтетические кислоты, получаемые из жирных кислот, малеиновый ангидрид, акриловую кислоту и тому подобное. Такие кислые соединения коммерчески доступны от компаний, таких как Witco Corporation, Union Camp, Chemtall и Emery Industries. Продукты реакции доступны, например, от Champion Technologies, Inc. и Witco Corporation. Дополнительные соединения, которые могут быть использованы как неводные соединения для повышения клейкости, включают, например, жидкости и растворы сложных полиэфиров, поликарбонатов и поликарбоматов, природных смол, таких как шеллак и тому подобное. Другие подходящие неводные агенты для повышения клейкости описаны в патентах США №5853048 и №5833000, описания которых в части, относящейся к данной заявке, включены в описание настоящего изобретения посредством ссылки.
Неводные агенты для повышения клейкости, пригодные для применения в настоящем изобретении, могут быть использованы либо таким образом, что они образуют неотвердевающее покрытие, либо они могут быть соединены с мультифункциональным материалом, способным реагировать с неводным соединением для повышения клейкости, с целью формирования отвержденного покрытия. Использованный здесь термин “отвержденное покрытие” указывает на то, что реакция неводного соединения для повышения клейкости с мультифункциональным материалом будет давать по существу нетекучий продукт реакции, который проявляет большее сопротивление сжатию в консолидированном агломерате, чем само неводное соединение для повышения клейкости на твердых частицах. В данном случае неводный агент для повышения клейкости может функционировать подобно отверждаемой смоле. Мультифункциональные материалы, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают, но не ограничены ими, следующие вещества: альдегиды, такие как формальдегид, диальдегиды, такие как глутаровый альдегид, полуацетали или соединения, высвобождающие альдегиды, хлорангидриды двухосновных кислот, дигалогениды, такие как дихлориды и дибромиды, ангидриды поликислот, таких как лимонная кислота, эпоксиды, фурфураль, глутаровый альдегид или продукты конденсации альдегидов и тому подобное и их комбинации.
В некоторых осуществлениях настоящего изобретения мультифункциональный материал может быть смешан с неводным соединением для повышения клейкости в количестве от около 0,01 до около 50 процентов по массе неводного соединения для повышения клейкости для образования продукта реакции. В некоторых предпочтительных осуществлениях соединение присутствует в количестве от около 0,5 до около 1 процента по массе соединения для повышения клейкости. Подходящие мультифункциональные материалы описаны в патенте США №5839510, описание которого в части, относящейся к данной заявке, включено в настоящее описание посредством ссылки. Другие подходящие агенты для повышения клейкости описаны в патенте США №5853048.
Силилмодифицированные полиамидные соединения, подходящие для использования в качестве адгезива в способах настоящего изобретения, могут быть описаны как по существу самоотверждающиеся композиции, которые в незатвердевшем состоянии способны, по меньшей мере, к частичному склеиванию с твердыми частицами и которые далее способны к самоотверждению по существу в неклейкую форму, к которой индивидуальные твердые частицы, такие как частицы продуктивной толщи, не будут прилипать, например, в пласте или в поровых сужениях полосы расклинивающего агента. Такие силилмодифицированные полиамиды могут иметь в основе, например, продукт реакции силилирующего соединения с полиамидом или со смесью полиамидов. Полиамид или смесь полиамидов могут представлять собой одно или несколько полиамидных промежуточных соединений, получаемых, например, реакцией поликислоты (например, дикислоты или кислоты с большей основностью) с полиамином (например, диамином или амином с большим числом аминогрупп), приводящей к образованию полиамидного полимера с удалением воды. Другие подходящие силилмодифицированные полиамиды и способы получения данных соединений описаны в патенте США №6439309, описание которого в части, относящейся к данной заявке, включено в настоящее описание посредством ссылки.
Смолы, подходящие для использования в качестве адгезива в способах настоящего изобретения, включают все смолы, известные в данной области техники, которые способны образовывать затвердевшую, консолидированную массу. Многие такие смолы широко используются при работах по подземной консолидации, и некоторые подходящие смолы включают двухкомпонентные смолы на основе эпоксидов, новолачные смолы, полиэпоксидные смолы, фенолоальдегидные смолы, мочевиноальдегидные смолы, уретановые смолы, фенольные смолы, фурановые смолы, смолы на основе фурана/фурфурилового спирта, смолы на основе фенола/латекса, фенолформальдегидные смолы, полиэфирные смолы и их гибриды и сополимеры, полиуретановые смолы и их гибриды и сополимеры, акрилатные смолы и смеси названных смол. Некоторые подходящие смолы, такие как эпоксидные смолы, могут быть отверждены внутренним катализатором или активатором, так что после закачивания в скважину для их отверждения могут быть задействованы только время и температура. Другие подходящие смолы, такие как фурановые смолы, обычно требуют катализатора с задержанным временем действия или внешнего катализатора для содействия активации полимеризации смол, если температура отверждения низка (то есть менее 250°F), но будут отверждены со временем и под воздействием температуры, если температура пласта превышает 250°F, предпочтительно превышает 300°F. Специалист в данной области техники, опираясь на данное описание, сможет подобрать подходящую смолу для использования в осуществлениях настоящего изобретения и определить, требуется ли катализатор для инициирования отверждения. Эпоксидная смола может представляться предпочтительной при использовании способов настоящего изобретения в пластах, имеющих температуры, изменяющиеся в диапазоне от около 65°F до около 350°F, а фурановая смола может представляться предпочтительной при использовании способов настоящего изобретения в пластах, имеющих температуры выше 300°F.
Для приобретения адгезивом, использованным в настоящем изобретении, достаточно малой вязкости, чтобы подходить для использования в настоящем изобретении, может быть необходим растворитель. Способы настоящего изобретения предполагают, что вязкость адгезива должна составлять менее 100 сантипуаз. В некоторых осуществлениях вязкость составляет менее 50 сантипуаз, в других осуществлениях вязкость составляет менее чем примерно 10 сантипуаз, в других дополнительных осуществлениях вязкость составляет менее чем примерно 5 сантипуаз. Специалист в данной области техники на основе данного описания сможет определить количество растворителя, требуемого для получения вязкости, подходящей для подземных условий.
Растворители, подходящие для применения с адгезивами, использованными в настоящем изобретении, включают водорастворимые растворители, которые совместимы с выбранным адгезивом и которые способны обеспечить желаемый вязкостный эффект. Подвергшись воздействию воды внутри подземного пласта, подходящий водорастворимый растворитель будет обладать большим сродством к воде, чем адгезив, и, как результат, адгезив осядет на поверхностях пласта, когда вода будет отведена. Растворители, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, предпочтительно включают растворители, имеющие высокие температуры вспышки (более предпочтительно выше 125°F). Примеры растворителей, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают, но не ограничены ими, следующие вещества: этанол, бутилглицидиловый эфир, метиловый эфир дипропиленгликоля, бутиловый спирт, диметиловый эфир дипропиленгликоля, метиловый эфир диэтиленгликоля, бутиловый эфир этиленгликоля, метанол, бутиловый спирт, изопропиловый спирт, бутиловый эфир диэтиленгликоля, пропиленкарбонат, d-лимонен, 2-бутоксиэтанол, бутилацетат, фурфурилацетат, фурфуриловый альдегид, бутиллактат, метиловые эфиры жирных кислот и комбинации названных. Выбор растворителя соотносится среди прочего с выбранным адгезивом. Например, когда используют эпоксидную смолу в качестве растворителя, предпочтительным может представляться этанол, тогда как при использовании фурановой смолы в качестве растворителя предпочтительным может представляться изопропиловый спирт или фурфуриловый альдегид. Более того, в зависимости от требуемой вязкости адгезива (и, таким образом, степени разведения растворителем) оптимальный растворитель может варьироваться. Например, при использовании эпоксидной смолы в сочетании с растворителем, метанол может подходить для получения разведений, содержащих вплоть до 50% эпоксидной смолы и 50% метанола-растворителя, но когда необходим больший процент растворителя, метанол может оказаться непригодным, поскольку при разведениях, превышающих 50%, эпоксидная смола не может диспергироваться надлежащим образом в метаноле-растворителе. Напротив, этанол может оказаться подходящим растворителем для использования с эпоксидной смолой при разведениях, достигающих 90% по этанолу-растворителю и 10% по эпоксидной смоле. Специалист в данной области техники на основе данного описания сможет подобрать подходящий растворитель для получения вязкости, подходящей для подземных условий.
Текучая среда для предварительной промывки и маловязкий адгезив предпочтительно вводят в подземный пласт с матричной скоростью течения. То есть текучие среды вводят с такой скоростью, чтобы они могли проникать в пласт, по существу не воздействуя на структуру пластовых песков или матричные породы расклинивающего агента, с которыми они сталкиваются.
Для облегчения наилучшего понимания настоящего изобретения приведены следующие примеры некоторых предпочтительных осуществлений. Данные примеры никоим образом не должны истолковываться как ограничивающие объем настоящего изобретения.
Примеры
Пример 1
Четыре тестовых образца-стержня из песка были приготовлены для моделирования материалов в неконсолидированных пластовых песках. В двух использовали искусственный песок (88% по массе песка 70/170 меш, 10% по массе кварцевой муки и 2% по массе смектита), а в двух других - песок реки Бразос. Пески набивали в отдельные проточные ячейки длиной 4,5 дюйма и диаметром 1 дюйм.
Использованный маловязкий адгезив представлял собой эпоксидную смолу, состоящую из 0,5 частей отверждаемого смолистого компонента, 0,5 частей компонента-отвердителя и 10 частей этанола как растворителя.
Сначала ячейки с образцами насыщали дизельной текучей средой для первоначальной промывки и определяли исходную проницаемость. Затем образцы промывали маловязким адгезивом. После этого некоторые образцы обрабатывали путем последующей промывки, используя один поровый объем дизельного топлива. Обработанным набивкам песка давали возможность отвердеть в течение 20 часов при 175°F. Затем образцы тестировали для определения их проницаемости и предела прочности при неограниченном сжатии. Результаты приведены ниже в таблице:
| Тестирование на восстановленную проницаемость | ||||
| Образец песка | Количество промывки смолой (в поровых объемах) |
Последующая промывка | Предел прочности при неограниченном сжатии (фунт/кв. дюйм) |
% восстановленной проницаемости |
| Синтетический #1 | 2 | Нет | 96 | 97 |
| Синтетический #2 | 1 | Да | оценка 5-10 |
98 |
| Бразос #1 | 2 | Нет | 43 | 81 |
| Бразос #2 | 2 | Да | оценка 5-10 |
96 |
Как видно из результатов, представленных в таблице, способы настоящего изобретения (осуществленные на образцах Синтетический #1 и Бразос #1) свидетельствуют, что настоящее изобретение способно обеспечить консолидацию без значительного уменьшения проницаемости.
Пример 2
Консолидированный стержень Берея, имеющий измерения, составляющие 2,5 дюйма в длину и 1 дюйм в диаметре, устанавливали в гильзу Хасслера при ограничивающем давлении, равном 150 фунтов/кв. дюйм. Сначала стержень насыщали дизельной текучей средой для первоначальной промывки и определяли исходную проницаемость. Затем стержень промывали маловязким адгезивом (использовали тот же адгезив, что и в Примере 1) и давали ему возможность отвердеть в течение 20 часов при 175°F без проведения обработки последующей промывкой. Стержень тестировали для определения его проницаемости по истечении времени, необходимого для отверждения смолы.
Было определено, что исходная проницаемость стержня составляет 98 мД, а после обработки было найдено, что проницаемость равна 79 мД и восстановленная проницаемость равна примерно 81%. Таким образом, способы настоящего изобретения способны обеспечить консолидацию без значительного уменьшения восстановленной проницаемости даже без обработки путем последующей промывки.
Пример 3
Гидравлические испытания проводили на неконсолидированном материале пласта, набитом через контролирующий песок фильтр. Тест показал, что необработанный материал пласта изначально вызывал закупорку и повреждение пласта, что приводило к увеличению перепада давления и просачиванию материала через фильтр, что уменьшало перепад давления. На практике в суровых условиях, наблюдающихся в скважине вследствие высоких скоростей потока, указанное явление оказалось бы достаточным для полного разрушения фильтра по причине эрозии. При проведении теста образец пласта, стабилизированный с использованием новой технологии, применяющей смолу, не показал признаков закупорки, миграции мелких частиц, а также просачивания твердых компонентов через фильтр. Перепад давления в данном тесте оставался практически постоянным на протяжении всего теста и был значительно меньше, чем перепад давления в случае нестабилизированного образца на любом этапе теста. Результаты теста, показывающие зависимость давления от времени, приведены на фиг.1. При этом использовали следующую методику.
Для моделирования материалов в неконсолидированных пластовых песках получали синтетический пластовый песок, смешивая в гомогенную песочную массу песок 70/170 меш в количестве 88% по массе, кварцевую муку в количестве 10% по массе и смектит в количестве 2% по массе. Сначала образец фильтра с проволочной обмоткой 6 калибра, имеющий диаметр 15/16 дюймов, вставляли в проточный цилиндр. Затем материал смоделированного пластового песка (100 грамм) набивали в фильтр и поверх материала смоделированного пласта помещали песок Брэйди 12/20 меш (60 грамм). Затем цилиндр насыщали соляным раствором 3% KCl, пропуская раствор через фильтр по направлению к пласту. После этого разведенную 2-компонентную систему эпоксидной смолы (состоящую из 0,5 частей отверждаемого смолистого компонента, 0,5 частей компонента-отвердителя и 10 частей этанола-растворителя) впрыскивали через фильтр в том же направлении для обработки смоделированного пластового песка. Вязкость разведенной смолы составляла менее 1 сантипуаза. Затем всю систему помещали в печь для отверждения при 150°F в течение 20 часов. По истечении данного времени через материал пласта и фильтр при постоянной скорости, равной 6 мл/мин, пропускали (в обратном направлении, чтобы смоделировать добычу из скважины) поток 3% KCl, контролируя давление, необходимое для поддержания данной скорости потока. Для контроля (на чертеже обозначен “не обработано”) проводили тест в полном объеме без обработки маловязкой смолой.
Пример 4
Тест, проведенный в Примере 3, повторяли, но используя образец фильтра с проволочной обмоткой 4 калибра. На фиг.2 показан профиль давления во время моделирования добычи. Для контроля (на чертеже обозначен “не обработано”) проводили тест в полном объеме без обработки разведенной смолой. Перепад давления в данном тесте оставался практически постоянным на протяжении всего теста и был значительно меньше, чем перепад давления в случае нестабилизированного образца на любом этапе теста.
Таким образом, настоящее изобретение в полной мере подходит как для решения задач и достижения целей, упомянутых выше, так и для тех задач и целей, которые неотъемлемо ему присущи. Хотя специалистами в данной области техники могут быть внесены многочисленные видоизменения, такие видоизменения охватываются сущностью и объемом данного изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.
1. Способ контроля миграции твердых частиц в участке подземного пласта, включающий
помещение текучей среды для предварительной промывки в участок подземного пласта,
последующее помещение маловязкого адгезива, разведенного водорастворимым растворителем и имеющего вязкость менее 100 сП, в участок подземного пласта, и
обеспечение контакта маловязкого адгезива с, по меньшей мере, мелкими частицами или пластовыми песками, расположенными в участке подземного пласта;
при этом обрабатываемый участок подземного пласта имеет восстановленную проницаемость, равную, по меньшей мере, примерно 70%,
причем маловязкий адгезив содержит неводный агент для повышения клейкости, который дополнительно включает мультифункциональный материал, имеющий количество от около 0,01 до около 50% по массе неводного агента для повышения клейкости, при этом мультифункциональный материал содержит, по меньшей мере, один мультифункциональный материал, выбранный из группы, состоящей из: альдегида, диальдегида, высвобождающего альдегид соединения, дигалогенида, ангидрида поликислоты, эпоксида, фурфуральдегида, продукта конденсации глутарового альдегида, продукта конденсации альдегида и любой их комбинации.
2. Способ по п.1, в котором текучая среда для предварительной промывки включает углеводородную жидкость, имеющую, по меньшей мере, один из следующих компонентов: керосин, дизельное топливо, сырую нефть, растворитель на основе углеводородов, конденсат на основе углеводородов или дистиллят на основе углеводородов или любую их комбинацию.
3. Способ по п.1, в котором текучая среда для предварительной промывки включает водосодержащую жидкость и поверхностно-активное вещество, имеющее количество от около 0,1 до около 15% по массе водосодержащей жидкости, и включающее, по меньшей мере, один из следующих компонентов: фосфатный эфир этоксилированного нонилфенола, катионное поверхностно-активное вещество, неионогенное поверхностно-активное вещество или алкилфосфонатное поверхностно-активное вещество или любую их комбинацию.
4. Способ по п.1, в котором маловязкий адгезив включает, по меньшей мере, один из следующих компонентов: силилмодифицированный полиамид или отверждаемую смолу, или любую их комбинацию.
5. Способ по п.1, в котором неводный агент для повышения клейкости включает, по меньшей мере, один из следующих компонентов: продукт реакции конденсации поликислоты и полиамина, сложный полиэфир, поликарбонат, поликарбомат или природную смолу.
6. Способ по п.4, в котором силилмодифицированный полиамид включает продукт реакции силилирующего соединения и полиамида или продукт реакции силилирующего соединения и смеси полиамидов или любую их комбинацию.
7. Способ по п.4, в котором отверждаемая смола включает, по меньшей мере, один из следующих компонентов: двухкомпонентную смолу на основе эпоксидов, новолачную смолу, полиэпоксидную смолу, фенолоальдегидную смолу, мочевиноальдегидную смолу, уретановую смолу, фенольную смолу, фурановую смолу, смолу на основе фурана/фурфурилового спирта, смолу на основе фенола/латекса, фенолформальдегидную смолу, полиэфирную смолу, гибридную полиэфирную смолу, сополимерную полиэфирную смолу, полиуретановую смолу, гибридную полиуретановую смолу, сополимерную полиуретановую смолу или акрилатную смолу или любую их комбинацию.
8. Способ по п.1, в котором водорастворимый растворитель включает, по меньшей мере, один из следующих компонентов: этанол, бутилглицидиловый эфир, метиловый эфир дипропиленгликоля, бутиловый спирт, диметиловый эфир дипропиленгликоля, метиловый эфир диэтиленгликоля, бутиловый эфир этиленгликоля, метанол, бутиловый спирт, изопропиловый спирт, бутиловый эфир диэтиленгликоля, пропиленкарбонат, d-лимонен, 2-бутоксиэтанол, бутилацетат, фурфурилацетат, бутиллактат, метиловый эфир жирной кислоты или любую их комбинацию.
9. Способ создания стабилизированной области вокруг участка подземного пласта вокруг ствола скважины, имеющего установленный сетчатый фильтр или хвостовик в указанном участке подземного пласта, включающий
помещение текучей среды для предварительной промывки в участок подземного пласта,
последующее помещение маловязкого адгезива, разведенного водорастворимым растворителем и имеющего вязкость менее 100 сП, в участок подземного пласта, и
обеспечение контакта маловязкого адгезива с, по меньшей мере, мелкими частицами или пластовыми песками, расположенными в участке подземного пласта;
при этом обрабатываемый участок подземного пласта имеет восстановленную проницаемость, равную, по меньшей мере, примерно 70%,
причем маловязкий адгезив содержит неводный агент для повышения клейкости, который дополнительно включает мультифункциональный материал, имеющий количество от около 0,01 до около 50% по массе неводного агента для повышения клейкости, при этом мультифункциональный материал содержит, по меньшей мере, один мультифункциональный материал, выбранный из группы, состоящей из: альдегида, диальдегида, высвобождающего альдегид соединения, дигалогенида, ангидрида поликислоты, эпоксида, фурфуральдегида, продукта конденсации глутарового альдегида или продукта конденсации альдегида и любой их комбинации.
10. Способ по п.9, в котором текучая среда для предварительной промывки включает углеводородную жидкость, включающую, по меньшей мере, один из следующих компонентов: керосин, дизельное топливо, сырую нефть, растворитель на основе углеводородов, конденсат на основе углеводородов или дистиллят на основе углеводородов или любую их комбинацию.
11. Способ по п.9, в котором текучая среда для предварительной промывки включает водосодержащую жидкость и поверхностно-активное вещество, имеющее количество от примерно 0,1 до примерно 15% по массе водосодержащей жидкости, и включающее, по меньшей мере, один из следующих компонентов: фосфатный эфир этоксилированного нонилфенола, катионное поверхностно-активное вещество, неионогенное поверхностно-активное вещество или алкилфосфонатное поверхностно-активное вещество или любую их комбинацию.
12. Способ по п.9, в котором маловязкий адгезив включает, по меньшей мере, один из следующих компонентов: силилмодифицированный полиамид или отверждаемую смолу или любую их комбинацию.
13. Способ по п.9, в котором неводный агент для повышения клейкости включает, по меньшей мере, один из следующих компонентов: продукт реакции конденсации поликислоты и полиамина, сложный полиэфир, поликарбонат, поликарбомат или природную смолу или любую их комбинацию.
14. Способ по п.12, в котором силилмодифицированный полиамид включает продукт реакции силилирующего соединения и полиамида или продукт реакции силилирующего соединения и смеси полиамидов.
15. Способ по п.12, в котором отверждаемая смола включает, по меньшей мере, один из следующих компонентов: двухкомпонентную смолу на основе эпоксидов, новолачную смолу, полиэпоксидную смолу, фенолоальдегидную смолу, мочевиноальдегидную смолу, уретановую смолу, фенольную смолу, фурановую смолу, смолу на основе фурана/фурфурилового спирта, смолу на основе фенола/латекса, фенолформальдегидную смолу, полиэфирную смолу, гибридную полиэфирную смолу, сополимерную полиэфирную смолу, полиуретановую смолу, гибридную полиуретановую смолу, сополимерную полиуретановую смолу, акрилатную смолу или любую их комбинацию.
16. Способ по п.9, в котором водорастворимый растворитель включает, по меньшей мере, один из следующих компонентов: этанол, бутилглицидиловый эфир, метиловый эфир дипропиленгликоля, бутиловый спирт, диметиловый эфир дипропиленгликоля, метиловый эфир диэтиленгликоля, бутиловый эфир этиленгликоля, метанол, бутиловый спирт, изопропиловый спирт, бутиловый эфир диэтиленгликоля, пропиленкарбонат, d-лимонен, 2-бутоксиэтанол, бутилацетат, фурфурилацетат, бутиллактат, метиловый эфир жирной кислоты или любую их комбинацию.
