(57) Реферат / Формула:
Системы и способы обработки интервалов формации, включающие формирование слоя с низкой проницаемостью на поверхности интервала и нагнетание раствора для обработки с целью контроля выноса песка через слой, что отводит поток в формацию, делая возможным улучшение однородности обработки и улучшение общей внутренней обработки.
Евразийское (21) 201592009 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2016.08.31
(22) Дата подачи заявки 2014.04.21
(51) Int. Cl.
E21B 43/25 (2006.01) E21B 33/12 (2006.0l)
E21B 43/14 (2006.01)
(54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ОТВОДА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИНСКОЙ ПОРОДЫ И СПОСОБЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
(31) (32) (33)
(86) (87) (71)
(72)
(74)
61/814,071 2013.04.19
PCT/US2014/034831
WO 2014/172711 2014.10.23
Заявитель:
ЛУБРИЗОЛ ОЙЛФИЛД СОЛЮШНЗ, ИНК. (US)
Изобретатель:
Ван Петегем Рональд, Дункан Эндрю, Сурита Альфредо Мендес, Смит Керн Л., Саини Раджеш К., Вигдерман
Леонид (US)
Представитель: Медведев В.Н. (RU) (57) Системы и способы обработки интервалов формации, включающие формирование слоя с низкой проницаемостью на поверхности интервала и нагнетание раствора для обработки с целью контроля выноса песка через слой, что отводит поток в формацию, делая возможным улучшение однородности обработки и улучшение общей внутренней обработки.
2420-529466ЕА/041 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ОТВОДА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИНСКОЙ ПОРОДЫ И СПОСОБЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Родственная заявка
[0001] Настоящая заявка испрашивает преимущество и приоритет Временной заявки на патент Соединенных Штатов, серийный № 61/814071, поданной 19 апреля 2013 года (04/19/2013) (19.04.2013).
Уровень техники
1. Область техники, к которой относится изобретение [0002] Варианты осуществления настоящего изобретения
относятся к системам и способам контроля утечки текучей среды для обработки формации, нагнетаемой в продуктивную формацию или нагнетательную формацию или в ее зону, в особенности, в продуктивных формациях, имеющих большие продуктивные интервалы, таких как горизонтальные скважины, или в продуктивных формациях, имеющих короткие продуктивные интервалы, имеющие сегменты с высокой проницаемостью.
[0003] Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам и способам контроля утечки текучей среды для обработки формации, нагнетаемой в продуктивную формацию или ее зону, в особенности, в продуктивные формации, имеющие большие продуктивные интервалы, такие как горизонтальные скважины, или в продуктивные формации, имеющие короткие продуктивные интервалы с сегментами с высокой проницаемостью, где системы и способы включают формирование слоя с контролируемой проницаемостью на поверхности формации, на скважинном фильтре, на гравийной набивке, на песчаной набивке или между поверхностью формации и/или поверхностью лифтовой колонны или рабочей колонны таким образом, что нагнетаемые текучие среды для обработки отводятся через слой с контролируемой проницаемостью в формацию или интервалы, с получением однородного распределения текучих сред для обработки по формации или по интервалам.
2. Описание предыдущего уровня техники
[0004] Во время размещения химикатов в формации, в зоне
формации или в материнской породе формации, часто очень сложно достигнуть приемлемого покрытия полного интервала, в особенности, если интервал представляет собой интервал большой продолжительности или имеет непостоянную или высокую проницаемость подобно интервалу (интервалам), находящемуся в горизонтальных скважинах. Особенно во время обработки материнской породы, такой как обработка для контроля выноса песка и водопроявления, размещение и покрытие является критичным. Контрасты проницаемости в материнской породе могут вызывать неконтролируемые утечки текучих сред для обработки, в результате чего части материнской породы остаются необработанными или недостаточно обработанными.
[0005] Исторически, проблема решается несколькими способами, включая частичный отвод, механический отвод, такой как пакеры, полимеры, и тому подобное. В то время как разработаны множество временных слоев для утечки и отвода для применения при бурении и трещинообразовании, такие временные слои для отвода не применяются для создания слоя с контролируемой проницаемостью для усиления отвода текучих сред для обработки, химических продуктов для контроля выноса песка или применений или других видов обработки или применений.
[0006] С другой стороны, в настоящем изобретении, закачка композиции фильтра по настоящему изобретению будет формировать фильтровальные осадки или слои по всей формации. Фильтровальный осадок или слой будут иметь контролируемую проницаемость, которая частично или по существу равна эффективной проницаемости формации, так что текучие среды для обработки скважин могут доставляться во все зоны формации в равной степени с одинаковой эффективностью. Следовательно, обработка скважины будет реально осуществляться с помощью фильтровального осадка или слоя по всей части формации или зоне или по ее зонам или по большинству из них, вместо того, чтобы фильтровальный осадок или слой использовался для герметизации сегментов формации, а затем для отвода из них.
Сущность изобретения
[0007] Варианты осуществления настоящего изобретения
предлагают системы, содержащие буровую скважину, имеющую продуктивную формацию, продуктивный интервал или продуктивные интервалы, или нагнетательную формацию, нагнетательный интервал, или нагнетательные интервалы и один слой с контролируемой проницаемостью или множество слоев с контролируемой проницаемостью, сформированных на поверхностях формации или интервалов или в кольцевом пространстве между поверхностями формации или интервала и поверхностями лифтовых колонн. Слои с контролируемой проницаемостью иногда упоминаются как отводные слои. Слои с контролируемой проницаемостью имеют заданную или желаемую проницаемость и являются временными, то есть, слои включают временные или удаляемые заполняющие слои. Слои содержат фильтровальный осадок с пониженной проницаемостью на поверхностях формации или интервала, делающие возможным контролируемую утечку раствора для химической обработки в формацию или интервалы таким образом, что текучие среды для химической обработки более однородно распределяются вдоль формации или интервала. Контролируемая проницаемость слоев может быть связана с природой используемых материалов слоев или может формироваться в слоях посредством введения одного или нескольких (одного или множества) эродируемых или растворимых компонентов в композиции, формирующих фильтровальный осадок, то есть композиция, используемая для формирования отводных слоев, содержит один или несколько (один или множество) удаляемых компонентов и один или несколько (один или множество) эродируемых или растворимых компонентов. Эродируемые или растворимые компоненты конструируются таким образом, чтобы они были эродируемыми или растворимыми, когда размещаются в контакте с текучей средой для обработки, такой как система растворителей. В других вариантах осуществления, слои имеют повышенные проницаемости благодаря селективному удалению эродируемых или растворимых компонентов в слоях. В других вариантах осуществления, системы могут также содержать изоляционные пакеры для изоляции формации, интервалов или сегментов, которые должны обрабатываться. В определенных вариантах осуществления, слой или слои являются селективно
растворимыми или удаляемыми с использованием раствора для растворения. В других вариантах осуществления, слой или слои являются эродируемыми или удаляемыми благодаря генерированию кислоты in situ или благодаря минимальному давлению отрыва. В других вариантах осуществления, слои могут быть постоянными или по существу постоянными и проницаемость слоя (слоев) может изменяться со временем, или они могут конструироваться таким образом, чтобы проницаемость слоя (слоев) изменялась со временем. В определенных вариантах осуществления, слой (слои) может удаляться только частично, в особенности, для нагнетательных скважин. В других вариантах осуществления, проницаемость слоя (слоев) может увеличиваться со временем, в особенности, для нагнетательных скважин.
[0008] Варианты осуществления настоящего изобретения также предлагают способы обработки скважин с целью отвода, включая формирование слоя с пониженной проницаемостью или множества слоев с пониженной проницаемостью на поверхности продуктивной формации, интервала продуктивной формации или интервалов продуктивной формации или нагнетательной формации, интервала нагнетательной формации или интервалов нагнетательной формации, на кольцевом пространстве между поверхностями формации или интервала и поверхностями лифтовых колонн, или на сборном фильтре и/или на гравийной или песчаной набивке, где слои могут размещаться до и/или во время обработки. В определенных вариантах осуществления, способы включают формирование или размещение слои перед обработкой для контроля выноса песка. В других вариантах осуществления, способы включают формирование или размещение слоя (слоев) с композицией, содержащей один или несколько (один или множество) удаляемых компонентов и один или несколько (один или множество) эродируемых или растворимых компонентов (то есть, эродируемых или растворимых при воздействии конкретной системы растворителей или для размещаемого раствора), перед обработкой для контроля выноса песка или водопроявления с последующим воздействием на слои раствора для растворения с целью эрозии или растворения эродируемых или растворимых компонентов. В других вариантах
осуществления, способы могут также включать один или несколько пакеров для изоляции интервалов таким образом, что различные части интервалов могут обрабатываться по отдельности. В других вариантах осуществления, интервалы ассоциируются с продуктивными формациями, в то время как в других вариантах осуществления, интервалы ассоциируются с нагнетательными формациями. В других вариантах осуществления, способы могут также включать приготовление слоя, который является более постоянным - от по существу постоянного до постоянного, но они могут конструироваться таким образом, что проницаемость слоев изменяется со временем. Более постоянные слои являются особенно хорошо пригодными для использования в нагнетательных скважинах.
[0009] Варианты осуществления настоящего изобретения также предлагают способы и системы для обработки скважин с целью отвода, включающих приготовление композиции фильтровального осадка, содержащего имеющие заданные размеры, селективно растворимые/удаляемые частицы способные к формированию слоя или слоев фильтровального осадка с предсказуемой низкой проницаемостью. Способы и системы также включают разработанное размещение частиц с формированием фильтровального осадка, которые создают слой или слои фильтровального осадка с предсказуемой низкой проницаемостью на поверхности продуктивной формации, интервала продуктивной формации или интервалов продуктивной формации или нагнетательной формации, интервала нагнетательной формации или интервалов нагнетательной формации, на кольцевом пространстве между поверхностью интервала и поверхностями лифтовых колонн, на сборном фильтре и/или на гравийной набивке или на песчаной набивке, где размещение фильтровального осадка может осуществляться с помощью ньютоновской текучей среды или неньютоновской текучей среды. Способы и системы также включают использование модели утечки для разработки размещения текучей среды для обработки, где слой или слои действуют для отвода текучей среды для обработки таким образом, что текучая среда для обработки вводится в формацию или интервал более однородно, что дает в результате более однородную обработку формации. Способы и системы также включают
удаление фильтровального осадка либо посредством использования композиции для удаления фильтровального осадка, либо посредством генерирования кислоты in situ, либо посредством минимального давления отрыва, когда текучие среды поступают из формации, интервала или интервалов. В случае нагнетательной формации, слои могут быть постоянными или по существу постоянными или могут удаляться посредством обработки формации с помощью композиции для удаления фильтровального осадка или с помощью генерирования кислоты in situ. Краткое описание чертежей
[0010] Настоящее изобретение может быть понято лучше со ссылками на следующие иллюстративные чертежи:
[ООН] Фигура 1 показывает вариант осуществления вертикально расположенной скважины, имеющей большой продуктивный интервал, содержащий один отводной слой, показывающий отведенный поток материала для обработки в формацию.
[0012] Фигура 2 показывает вариант осуществления горизонтально расположенной скважины, имеющей большой продуктивный интервал, содержащий один отводной слой, показывающий отведенный поток материала для обработки в формацию.
[0013] Фигура ЗА показывает варианты осуществления формаций с отводом.
[0014] Фигуры 4А и В показывают другие варианты осуществления формаций с отводом и способы их осуществления.
[0015] Фигура 5 показывает другой вариант осуществления формаций с отводом и способы осуществления формации с отводом.
[0016] Фигура б показывает другой вариант осуществления формаций с отводом и способ их осуществления.
[0017] Фигура 7 иллюстрирует известную из литературы обработку формации, где отводной слой не осаждается на формацию перед обработкой.
[0018] Фигура 8 иллюстрирует обработку формации, включающую осаждение отводного слоя на формации перед обработкой.
[0019] Фигура 9 показывает представление скважины с зонами с большим разбросом проницаемости.
[0020] Фигуры 10А-С показывают распределения размеров частиц для A) Wel-Carb 2 (D5o=3,8 мкм) , В) Wel-Carb 25 (D5o=21,5 мкм) , и С) Wel-Carb 50 (D5o=39, б мкм) .
[0021] Фигуры 11А-С показывают вычисление проницаемости фильтровального осадка из данных зависимости потока от времени для материалов на Фигурах 10 А-С.
[0022] Фигура 12 показывает фильтровальный осадок после обработки в процессе обработки агентом, модифицирующим зета потенциал или агрегирование (слева), и песок, агломерированный под действием агента, модифицирующего зета потенциал или агрегирование, проходящего через фильтровальный осадок (справа).
[0023] Фигура 13 показывает общую конструкцию модели устройства для горизонтальной скважины.
[0024] Фигура 14 показывает вариант осуществления модели устройства для горизонтальной скважины.
[0025] Фигура 15 показывает скорости потока через каждую сердцевину, изначально, с фильтровальным осадком Wel-Carb 20, и опять же, через один час с фильтровальным осадком.
[0026] Фигура 16 показывает скорости потока через каждую сердцевину изначально, с фильтровальным осадком Wel-Carb 50, и опять же, через один час с фильтровальным осадком.
[0027] Фигура 17 показывает сводку эффективных проницаемостей сердцевины после формирования фильтровального осадка и демонстрирует способность к выравниванию проницаемости вдоль модельной формации.
Подробное описание изобретение
[0028] Авторы обнаружили, что могут быть осуществлены системы и способы отвода с целью контроля выноса песка и/или водопроявления или для других видов химической обработки в формации с формированием слоя с контролируемой проницаемостью на поверхности продуктивного интервала, где слой содержит композицию, имеющую низкую проницаемость. Слой содержит калиброванный/имеющий заданные размеры частиц заполняющий
материал, имеющий контролируемую проницаемость. Авторы обнаружили, что настоящее изобретение увеличивает длину интервала, который может обрабатываться с помощью технологии обработки SandAid, Weatherford или другой обработки материнской породы, от коротких интервалов, из-за ограничений на размещение продукта в длинных секциях с изменяющейся проницаемостью. Авторы также обнаружили, что слой может также содержать загустители для улучшения формирования фильтровального осадка с пониженной проницаемостью вдоль интервала. Авторы обнаружили, что заполняющий слой содержит пространство пор, сформированные материалами в слое, которые могут включать твердые продукты в виде частиц и эродируемые или растворимые материалы в виде частиц. Авторы также обнаружили, что слой может также содержать полимер для улучшения размещения фильтровального осадка с пониженной проницаемостью. Авторы обнаружили, что после разжижения необязательного полимерного геля или загустителя, может сформироваться фильтровальный осадок, который имеет предсказуемую и селективную проницаемость. После его формирования, авторы обнаружили, что текучая среда для контроля выноса песка и/или водопроявления может закачиваться в формацию из кольцевого пространства на поверхности с использованием носителя на основе солевого раствора, где фильтровальный осадок действует в качестве отводного слоя для более однородного распределения композиции для обработки в интервале.
[0029] Авторы также обнаружили, что отводной слой можно использовать вместе с колонной гибких труб (СТ) или составными трубами. Авторы обнаружили, что фильтровальный осадок может формироваться по всему интервалу, но без какого-либо агента для разжижения или удаления. Авторы обнаружили, что способы могут также включать селективную обработку каждого интервала, где кольцевой поперечный поток может предотвращаться посредством приложения давления в кольцевом зазоре СТ/ОН (или обсадки, или даже сборного фильтра), в то же время, осуществляя обработку ниже СТ. В этом варианте осуществления, необходимо сначала закачивать слабую кислоту для разрушения полимера, а затем использовать проницаемый фильтровальный осадок для
осуществления отвода. Этот способ не имеет теоретических ограничений на его длину, за исключением того, насколько далеко СТ может простираться в скважину, в особенности, в горизонтальную скважину с длинными интервалами.
[0030] Авторы обнаружили, что размер, форма, плотность и упаковка заполняющего материала могут использоваться для контроля проницаемости слоя фильтровального осадка с низкой проницаемостью, поскольку это можно проделать без какого-либо вмешательства. Авторы также обнаружили, что материал слоя осадка может быть извлечен обратно или слой может растворяться с использованием раствора для обработки с целью растворения слоя.
Свойства слоя по настоящему изобретению
[0031] Композиции для формирования слоя могут содержать в пределах между 0,1% объем и 60% объем твердых продуктов в виде частиц, суспендированных в текучей среде основы. В определенных вариантах осуществления, композиция для формирования слоя включает в пределах между 1% объем и 10% объем твердых продуктов в виде частиц, суспендированных в текучей среде основы. Пригодные для использования текучие среды основы включают воду, воду с загустителем, водные растворы, текучие среды для обработки скважин или другие сходные текучие среды, используемые в скважинных операциях.
[0032] Толщина отводного слоя или слоев находится в пределах примерно от 0,01 мм примерно до 30 мм. В определенных вариантах осуществления, толщина отводного слоя или слоев находится в пределах примерно от 0,1 мм примерно до 10 мм. В других вариантах осуществления, толщина отводного слоя или слоев находится в пределах примерно от 0,2 мм примерно до 2 мм. В определенных вариантах осуществления, толщина отводного слоя или слоев находится в пределах примерно от 0,2 мм примерно до 1 мм. В определенных вариантах осуществления, может быть необходима большая толщина для заполнения каких-либо трещин или природных растрескиваний в формации, поверх которых может формироваться отводной слой из более мелких частиц.
[0033] Распределение размеров частиц материалов для
формирования отводного слоя находится в пределах между 0,1 мкм и 800 мкм. В определенных вариантах осуществления, распределение размеров частиц материалов для формирования отводного слоя находится в пределах между 0,5 мкм и 500 мкм. В других вариантах осуществления, распределение размеров частиц материалов для формирования отводного слоя находится в пределах между 0,1 мкм и 200 мкм. В других вариантах осуществления, распределение размеров частиц материалов для формирования отводного слоя находится в пределах между 0,1 мкм и 100 мкм. В других вариантах осуществления, распределение размеров частиц материалов для формирования отводного слоя включают материалы, имеющие различные распределения размеров частиц. В определенных вариантах осуществления, материалы слоев включают материалы, имеющие распределение размеров частиц в пределах между 0,1 мкм и 50 мкм, и материалы, имеющие распределение размеров частиц в пределах между 0,1 мкм и 500 мкм. В определенных вариантах осуществления, материалы слоев включают материалы, имеющие распределение размеров частиц в пределах между 0,1 мкм и 500 мкм, но, имеющие перекрывающиеся распределения, имеющие значения пиков распределения примерно 5 мкм, 10 мкм, 2 0 мкм, 4 0 мкм, 50 мкм, 60 мкм, 7 0 мкм, 8 0 мкм, 90 мкм и 100 мкм. Термин пик распределения означает размер частицы, вносящих самый большой вклад в распределение. В других вариантах осуществления, распределение размеров частиц материала является изначально высоким, в пределах между 1 мм и 3 мм, для заполнения любых трещин или природного растрескивания в формации, а затем последовательно закачиваются частицы меньших размеров с формированием отводного слоя.
[0 034] Слой или слои имеют проницаемость в пределах примерно между 1 мДарси и примерно 100 мДарси. В определенных вариантах осуществления, проницаемость находится в пределах примерно между 1 мДарси и примерно 90 мДарси. В других вариантах осуществления, проницаемость находится в пределах примерно между 1 мДарси и примерно 8 0 мДарси. В других вариантах осуществления, проницаемость находится в пределах примерно между 1 мДарси и примерно 7 0 мДарси. В других
вариантах осуществления, проницаемость находится в пределах примерно между 1 мДарси и примерно 60 мДарси. В других вариантах осуществления, проницаемость находится в пределах примерно между 1 мДарси и примерно 50 мДарси. Слои после осаждения или размещения на поверхности формации, интервала, интервалов или их зон, эти слои выравнивают проницаемость зоны, уменьшая или устраняя "зоны поглощения". Таким образом, слои выравнивают проницаемость зон, имеющих проницаемость в пределах от 100 мДарси до 3000 мДарси, таким образом, что текучие среды для обработки скважин будут протекать более равномерно во всю зону, не направляясь только в зоны с высокой проницаемостью. Таким образом, отводные слои делают возможной обработку скважин, которая имеет улучшенное покрытие зоны, однородность и завершенность.
Реагенты пригодные для использования в настоящем изобретении
Удаляемые компоненты
[0 035] Пригодные для использования, удаляемые заполняющие или отводные агенты для формирования слоя с низкой проницаемостью или отводного слоя включают, без ограничения, любой материал в виде частиц, который имеет низкую растворимость или вообще не имеет ее, в данном носителе, таком как солевой раствор. Иллюстративные примеры удаляемых компонентов включают, без ограничения, (1) карбонаты щелочных металлов, такие как карбонат магния (МдСОз) , карбонат кальция (СаСОз) , карбонат стронция (БгСОз) и/или карбонат бария (ВаСОз) , (2) асфальты, такие как гильсонит, битум и/или природные асфальты, (3) их смеси или сочетания. Удаляемые агенты или компоненты являются удаляемыми посредством обработки слоя при кислотных условиях, то есть обработки слоя с помощью раствора кислоты. Пригодные для использования кислоты включают минеральные кислоты, органические кислоты или их смеси или сочетания. Пригодные для использования минеральные кислоты включают, без ограничения, хлористоводородную кислоту, серную кислоту и/или азотную кислоту. Пригодные для использования органические кислоты включают, без ограничения, муравьиную
кислоту, уксусную кислоту, молочную кислоту, гликолевую кислоту, пропионовую кислоту, другие кислоты с более низким количеством атомов углерода или их смеси и сочетания. Эродируемые или растворимые компоненты
[О03 б] Пригодные для использования, эродируемые или растворимые заполняющие или отводные агенты для добавления в заполняющие агенты включают, без ограничения, гидратируемые полимеры, гелеобразные гидратируемые полимеры, углеводородные растворимые полимеры, другие полимеры, которые могут добавляться к заполняющим агентам и эродировать или растворять после размещения слой с помощью продуктивных текучих сред или с использованием текучей среды для растворения, которая солюбилизирует полимеры, или их смесей и сочетаний. Для гидратируемых или гелеобразных гидратируемых полимеров, для эродирования или растворения полимеров являются пригодными водные растворы. В определенных вариантах осуществления, водный раствор содержит разжижитель геля для разжижения гелеобразных гидратируемых полимеров с целью улучшения эрозии или растворения. Для углеводородных растворимых полимеров, эрозия будет, как правило, происходить просто при воздействии продуктивных текучих сред, поскольку углеводородные компоненты в продуктивных текучих средах растворяют углеводородные растворимые полимеры. В других вариантах осуществления, раствор может представлять собой систему растворителей, нагнетаемую в скважину для растворения полимеров. Пригодная для использования система растворителей включает дизельные топлива или другие текучие среды на основе легких углеводородов. Для других полимеров, система растворителей будет содержать компоненты, которые, как известно, растворяют или эродируют полимеры. Гидратируемые полимеры
[0 037] Пригодные для использования гидратируемые полимеры, которые можно использовать в вариантах осуществления настоящего изобретения, включают любой природный и/или синтетический гидратируемый полимер, способный к формированию геля в присутствии, по меньшей мере, одного агента для поперечной сшивки по настоящему изобретению, и любой другой полимер,
который гидратируется при воздействии воды или водного
раствора, способный формировать гель в присутствии, по меньшей
мере, одного агента для поперечной сшивки по настоящему
изобретению. Например, пригодные для использования природные
гидратируемые полисахариды включают, но, не ограничиваясь этим,
галактоманнановые смолы, глюкоманнановые смолы, гуары,
дериватизованные гуары и производные целлюлозы. Конкретные
примеры представляют собой гуаровую смолу, производные гуаровой
смолы, смолу бобов рожкового дерева, смолу карайи,
карбоксиметилцеллюлозу, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу и
гидроксиэтилцеллюлозу. Загущающие агенты предпочтительные в
настоящее время включают, но, не ограничиваясь этим, гуаровые
смолы, гидроксипропилгуар, карбоксиметилгидроксипропилгуар,
карбоксиметилгуар и карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу.
Пригодные для использования гидратируемые полимеры могут также
включать синтетические полимеры, такие как поливиниловый спирт,
полиакриламиды, поли-2-амино-2-метилпропансульфоновую кислоту и
разнообразные другие синтетические полимеры и сополимеры.
Другие пригодные для использования полимеры известны
специалистам в данной области. Другие примеры таких полимеров
включают, без ограничения, гуаровые смолы, высокомолекулярные
полисахариды, состоящие из маннозных и галактозных Сахаров, или
гуаровые производные, такие как гидропропилгуар (HPG),
карбоксиметилгуар (CMG), карбоксиметилгидропропилгуар (CMHPG),
гидроксиэтилцеллюлозу (НЕС), гидроксипропилцеллюлозу (НРС),
карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу (СМНЕС), ксантан,
склероглюкан и/или их смеси и сочетания. Пригодные для использования синтетические полимеры включают, без ограничения, полиакриламид, полиакрилатные полимеры и их сополимеры, и их смеси или сочетания. Другие примеры пригодных для использования гидратируемых полимеров приведены в настоящем документе. Пригодные для использования материалы семян чии включают, без ограничения, семена Salvia hispanica, семена Salvia lavandulifolia, семена Salvia columbariae, или их смеси и сочетания. Эти виды принадлежат к следующим родам: Plantae, Ang'i о sperms r Eudicots r Asterids r Lamiales r Lamiaceae и Salvia.
В определенных вариантах осуществления, материал семян чии используются без дополнительной обработки. В других вариантах осуществления, материал семян чии растрескивается или частично измельчается. В других вариантах осуществления, материал семян чии измельчается полностью.
[0038] Пригодные для использования синтетические гидратируемые полимеры для использования в системах поперечно сшиваемых полимеров по настоящему изобретению включают, без ограничения, частично гидролизованный акриламидный полимер или смесь частично гидролизованных акриламидных полимеров. Частично гидролизованные акриламидные полимеры содержат акриламидные полимеры, гидролизованные до степени равной или большей, примерно, чем 0,2% (процент гидролизованных акриламидных групп по отношению к карбоксилатным группам). В определенных вариантах осуществления, степень гидролиза равна или больше примерно, чем 0,5%. В других вариантах осуществления, степень гидролиза находится в пределах примерно между 0,2% и примерно 15%. В других вариантах осуществления, степень гидролиза находится в пределах примерно между 0,5% и примерно 10%. Средняя молекулярная масса акриламидного полимера, как правило, находится в пределах примерно между 10000 и примерно 50000000. В определенных вариантах осуществления, акриламидный полимер имеет среднюю молекулярную массу в пределах примерно между 100000 и примерно 20000000. В других вариантах осуществления, акриламидный полимер имеет среднюю молекулярную массу в пределах примерно между 2 00000 и примерно 12000000. В других вариантах осуществления, акриламидный полимер имеет среднюю молекулярную массу примерно в пределах между 100000 примерно и 11000000. В других вариантах осуществления, акриламидный полимер имеет среднюю молекулярную массу примерно в пределах между 2 00000 и примерно 1000000. В других вариантах осуществления, акриламидный полимер имеет среднюю молекулярную массу примерно в пределах между 250000 и примерно 300000. Наиболее предпочтительно, полиакриламид имеет больше примерно, чем 0,1% моль карбоксилатных групп в полимере. Концентрация полимера в композициях для гелеобразования, как правило,
находится в пределах примерно между 0,05% и 10% масс. В определенных вариантах осуществления, концентрация полимера находится примерно в пределах между 1% и примерно 8% масс. В определенных вариантах осуществления, концентрация полимера находится примерно в пределах между 2% и примерно 5% масс полимера в воде.
Агенты для поперечной сшивки
[0039] Агенты для поперечной сшивки пригодные для использования в системах поперечной сшивки по настоящему изобретению включают, без ограничения, агент для поперечной сшивки на основе комплекса карбоксилата и многовалентного металла, полученный из карбоксилатного соединения, или их смеси. В растворе агент для поперечной сшивки содержит электроотрицательные карбоксилатные частицы, которые могут включать одну или несколько из следующих водорастворимых частиц: формиат, ацетат, пропионат, лактат, их замещенные производные и их смеси. В дополнение к электроотрицательным карбоксилатным частицам, раствор содержит электроположительные металлические частицы, такие как Al3+, Fe3+, Ti4+, Zn2+, Sn4+, Cr3+, и тому подобное. В определенных вариантах осуществления, агенты для поперечной сшивки представляют собой комплексы ацетата хрома(III). Массовое отношение полимера к агенту для поперечной сшивки, как правило, находится в пределах примерно между 5:1 и примерно 50:1. В определенных вариантах осуществления, отношение находится в пределах примерно между 6:1 и примерно 20:1. В других вариантах осуществления, отношение находится в пределах примерно между 7:1 и примерно 10:1.
[0040] Пригодные для использования частицы хрома III включают, без ограничения, ион трехвалентного хрома и хромосодержащий ион, эквивалентный термин, карбоксилатные частицы, полученные из водорастворимых солей карбоновых кислот. В определенных вариантах осуществления, карбоновые кислоты представляют собой низкомолекулярные моноосновные кислоты. Иллюстративные примеры таких карбоновых кислот включают муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту,
молочную кислоту, их низшие замещенные производные и их смеси. Карбоксилатные частицы включают следующие водорастворимые частицы: формиат, ацетат, пропионат, лактат, их низшие замещенные производные и их смеси. Необязательные неорганические ионы включают ион натрия, сульфатный, нитратный и хлоридные ионы. Неполный список репрезентативных примеров хромсодержащих соединений включает: [Cr3 (СН3СО2) б (ОН) 2]1+,
[Сг3 (ОН) 2 (СН3СО2) 6]N03-6H20, [Cr3 (Н20) 2 (СН3СО2) 6] 3+, и
[Сг3 (Н20) 2 (СН3СО2) 6] (СН3СО2) з-Н20.
[0041] Хозяин комплексов, типа описанного выше, и способ их получения хорошо известны в области дубления кожи. Эти комплексы описаны в Shuttleworth and Russel, Journal of The Society of Leather Trades' Chemists, "The Kinetics of Chrome Tannage Part I.," United Kingdom, 1965, v. 49, p. 133-154; "Part III.," United Kingdom, 1965, v. 49, p. 251-260; "Part IV.," United Kingdom, 1965, v. 49, p. 261-268; и Von Erdman, Das Leder, "Condensation of Mononuclear Chromium (III) Salts to Polynuclear Compounds," Eduard Roether Verlag, Darmstadt, Germany, 19 63, v. 14, p. 249; и включаются в настоящий документ в качестве ссылок. Udy, Marvin J., Chromium, V. 1: Chemistry of Chromium and its Compounds, Reinhold Publishing Corp., N.Y., 1956, pp. 229-233; and Cotton and Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry 3rd Ed., John Wiley & Sons, Inc., N.Y., 1972, pp. 83 6-839, дополнительно описывают типичные комплексы, которые могут попадать в рамки настоящего изобретения, и они включаются в настоящий документ в качестве ссылок. Настоящее изобретение не ограничивается конкретными комплексами и их смесями, описанными в ссылках, но может включать другие соединения, удовлетворяющие сформулированному выше определению. Агенты, замедляющие гелеобразование
[0042] Агент, замедляющий гелеобразование, представляет собой монокарбоновую кислоту или соль монокарбоновой кислоты или их смесь в концентрации, достаточной для повышения или понижения рН водного раствора для гелеобразования примерно от 3,5 примерно до 6,8, предпочтительно, примерно от 3,5 примерно до б, а наиболее предпочтительно, примерно от 3,5 примерно до
5. Иллюстративные кислоты включают муравьиную, уксусную, пропионовую, молочную кислоту, и тому подобное. Иллюстративные соли кислот включают формиатные, ацетатные, пропионатные, лактатные соли, и тому подобное.
[0043] При добавлении замедляющего агента, буфер представляет собой любую водорастворимую буферную подсистему, имеющую значение рКа в пределах примерно между 3,5 и примерно 6,8. В определенных вариантах осуществления, буферная подсистема имеет значение рКа в пределах примерно между 3,5 и примерно 6. В других вариантах осуществления, буферная подсистема имеет значение рКа в пределах примерно между 3,5 примерно до 5. Иллюстративные буферы включают монокарбоксилаты, такие как формиатная, ацетатная, пропионатная и лактатная соли, гидрогенфосфаты и полиамины, такие как триэтилентетраамин, тетраэтиленпентаамин и гексаметилентетраамин, или их смеси. Дикарбоксилатные и трикарбоксилатные буферы, такие как те которые основаны на использовании малоновой, щавелевой и лимонной кислоты, должны быть исключены, поскольку имеющие малое расстояние между ними дикарбоксилаты и трикарбоксилаты сильно хелатируют агент для гелеобразования на основе хрома(III) тем самым, предотвращая гелеобразование.
[0044] Молярное отношение замедляющей подсистемы к подсистеме поперечно сшиваемого полимера находится в пределах примерно между 0,1:1 и примерно 3,0: 1. В определенных вариантах осуществления, молярное отношение находится в пределах примерно между 0,5:1 и примерно 2,5:1. В определенных вариантах осуществления, молярное отношение находится в пределах примерно между 0,75:1 и примерно 2,0:1.
[0045] Система поперечно сшиваемого полимера, система поперечной сшивки, подсистема, замедляющая поперечную сшивку, и система растворителей могут смешиваться в устье скважины или вблизи него с помощью смесительных средств, работающих in-line до нагнетания или во время него. Или замедляющая система, полимерная система и система растворителей могут смешиваться, а затем добавляется система для поперечной сшивки с формированием объемной композиции геля, пригодной для нагнетания.
Последовательное нагнетание не должно использоваться, поскольку оно дает в результате неадекватное смешивание и последующее неполное гелеобразование.
[0046] Система растворителей пригодная для использования для использования по настоящему изобретению включает, без ограничения, свежую воду или солевой раствор. Иллюстративная свежая вода включает водопроводную воду, промышленную воду или любой другой источник свободной воды. Иллюстративный солевой раствор включает любую воду, содержащую неорганическую или органическую соль, растворенную в воде, включая солевые растворы, содержащие соли до их пределов растворимости в воде.
Текучие среды для растворения
[0047] Углеводородные основные текучие среды пригодные для использования в настоящем изобретении включают, без ограничения, синтетические углеводородные текучие среды, углеводородные текучие среды на основе нефти, природные углеводородные (неводные) текучие среды или другие сходные углеводороды или их смеси или сочетания. Углеводородные текучие среды для использования в настоящем изобретении имеют вязкости, находящиеся в пределах примерно от 5x10-6 примерно до 600x10-6 м2/сек (от 5 примерно до 600 сантистокс). Иллюстративные примеры таких углеводородных текучих сред включают, без ограничения, полиальфа-олефины, полибутены, сложные эфиры полиолов, биодизельное топливо, простые низкомолекулярные сложные эфиры жирных кислот растений или фракции растительных масел, простые сложные эфиры спиртов, такие как Exxate от Exxon Chemicals, растительные масла, животные масла или их сложные эфиры, другое эссенциальное масло, дизельное топливо, дизельное топливо, имеющее низкое или высокое содержание серы, керосин, реактивное топливо, белые масла, минеральные масла, минеральные уплотнительные смазки, гидрированное масло, такое как PetroCanada HT-4 0N или IA-35, или сходные масла, производимые Shell Oil Company, внутренние олефины (10), имеющие в пределах примерно между 12 и 20 атомов углерода, линейные альфа-олефины, имеющие в пределах примерно между 14 и 2 0 атомов углерода,
полиальфа-олефины, имеющие в пределах примерно между 12 и примерно 2 0 атомов углерода, изомеризованные альфа-олефины (IAO), имеющие в пределах примерно между 12 и примерно 2 0 атомов углерода, VM &P Naptha, Linpar, парафины, имеющие в пределах между 13 и примерно 16 атомов углерода, и их смеси или сочетания.
[0048] Пригодные для использования полиальфа-олефины (РАО) включают, без ограничения, полиэтилены, полипропилены, полибутены, полипентены, полигексены, полигептены, высшие РАО, их сополимеры и смеси. Иллюстративные примеры РАО включают РАО продаваемые Mobil Chemical Company в виде текучих сред SHF, и РАО, продаваемые ранее Ethyl Corporation под наименованием ETHYLFLO, и в настоящее время Albemarle Corporation, под торговым наименованием Durasyn. Такие текучие среды включают такие текучие среды, указанные как ETYHLFLO 162, 164, 166, 168, 170, 174 и 180. РАО, хорошо пригодные для использования для использования в настоящем изобретении, включают смеси примерно 56% ETHYLFLO, теперь Durasyn 174, и примерно 44% ETHYLFLO, теперь Durasyn 168.
[0049] Иллюстративные примеры полибутенов включают, без ограничения, соединения, продаваемые Amoco Chemical Company и Exxon Chemical Company под торговыми наименованиями INDOPOL и PARAPOL, соответственно. Полибутены хорошо пригодные для использования для использования в настоящем изобретении, включают INDOPOL 100 от Amoco.
[0 050] Иллюстративные примеры сложного эфира полиола включают, без ограничения, неопентилгликоли, триметилолпропаны, пентаэритриолы, дипентаэритритолы и сложные диэфиры, такие как диоктилсебацат (DOS), диактилазелат (DOZ) и диоктиладипат.
[0 051] Иллюстративные примеры текучих сред на основе нефти включают, без ограничения, белые минеральные масла, парафиновые масла и нафтеновые масла со средними индексами вязкости (MVI),
имеющие вязкости в пределах примерно от 5x10-6 примерно до 600х10~6 м2/сек (от 5 примерно до 600 сантистокс) при 40°С. Иллюстративные примеры белых минеральных масел включают масла,
продаваемые Witco Corporation, Arco Chemical Company, PSI и Penreco. Иллюстративные примеры парафиновых масел включают нейтральные масла, очищенные селективными растворителями, доступные от Exxon Chemical Company, нейтральные масла с высоким индексом вязкости (HVI), доступные от Shell Chemical Company, и обработанные растворителями нейтральные масла, доступные от Arco Chemical Company. Иллюстративные примеры нафтеновых масел MVI включают экстрагированные растворителями бледные масла, полученные из костальских нефтей, доступные от Exxon Chemical Company, экстрагированные/обработанные кислотой масла MVI, доступные от Shell Chemical Company, и нафтеновые масла, продаваемые под торговыми наименованиями HydroCal и Calsol Calumet, и гидрированные масла, такие как HT-40N и IA-35 от PetroCanada или Shell Oil Company, или другие сходные гидрированные масла.
[0 052] Иллюстративные примеры растительных масел включают, без ограничения, касторовые масла, кукурузное масло, оливковое масло, подсолнечное масло, кунжутное масло, арахисовое масло, пальмовое масло, косточковое пальмовое масло, кокосовое масло, жир коровьего масла, масло канолы, рапсовое масло, олифу, хлопковое масло, льняное масло, другие растительные масла, модифицированные растительные масла, такие как поперечно сшитое касторовое масло, и тому подобное, и их смеси. Иллюстративные примеры животных масел включают, без ограничения, талловое, норковый жир, лярд, другие животные масла и их смеси. Другие эссенциальные масла также будут работать. Разумеется, смеси всех указанных выше масел также можно использовать. Углеводородные растворимые полимеры
[0053] Полимеры пригодные для использования в качестве добавок для осаждения или полимерных суспендирующих агентов по настоящему изобретению включают, без ограничения, линейные полимеры, блок-полимеры, привитые полимеры, звездообразные полимеры или другие многоцепочечные полимеры, которые включают один или несколько олефиновых мономеров и/или один или несколько диеновых мономеров и их смеси или сочетания. Термин полимер, как используется в настоящем документе, относится к
гомополимерам, сополимерам, полимерам, содержащим три или более мономеров (олефиновых мономеров и/или диеновых мономеров), к полимеру, содержащему олигомерные или полимерные привитые цепи, которые могут содержать одинаковую или отличную друг от друга композицию мономеров, боковые ветви, простирающиеся от полимерного центра или реагента для получения звездообразного полимера, такого как трех- и четырехвалентные связывающие агенты или дивинилбензольные узлы, или что-либо подобное, и к гомополимерам, имеющим различные регулярности молекулярной структуры или микроструктуры. Иллюстративные примеры представляют собой сополимеры стирол-изопрен (неупорядоченные или блок-сополимеры), трехблочные, мультиблочные, стирол-бутадиеновые сополимеры (неупорядоченный или блок-сополимер), сополимеры этилен-пропилен (неупорядоченные или блок-сополимеры) , сульфонированные полистирольные полимеры, алкилметакрилатные полимеры, винилпирролидоновые полимеры, винилпиридин, винилацетат или их смеси или сочетания.
[0054] Пригодные для использования олефиновые мономеры включает, без ограничения, любое мононенасыщенное соединение, которое может полимеризоваться в виде полимера, или их смеси или сочетания. Иллюстративные примеры включают этилен, пропилен, бутилен и другие альфа-олефины, имеющие в пределах примерно между 5 и примерно 2 0 атомами углерода и достаточное количество атомов водорода, чтобы удовлетворять требованиям валентности, где один или несколько атомов углерода могут быть заменены В, N, О, Р, S, Ge или чем-либо подобным и один или несколько атомов водорода могут быть заменены F, CI, Br, I, OR, SR, COOR, СНО, C(0)R, C(0)NH2, C(0)NHR, C(0)NRR или другими сходными одновалентными группами, полимеризуемыми внутренними моноолефиновыми мономерами или их смесями или сочетаниями, где R и R' являются одинаковыми или различными и представляют собой карбильные группы, имеющие в пределах примерно от 1 примерно до 16 атомов углерода, и где один или несколько атомов углерода и атомов водорода могут быть заменены, как приведено непосредственно выше.
[0055] Пригодные для использования диеновые мономеры
включает, без ограничения, любое дважды ненасыщенное
соединение, которое может полимеризоваться в виде полимера, или
их смеси или сочетания. Иллюстративные примеры включают 1,3-
бутадиен, изопрен, 2,3-диметилбутадиен или другие
полимеризуемуе диеновые мономеры.
[0056] Авторы обнаружили, что Infineum SV150, диблок-сополимер и звездообразный полимер изопрен-стирол дает превосходную долговременную стабильность при сдвиге и эффективное загущение благодаря мицеллообразующей природе.
Виды обработки скважин
[0057] Пригодные для использования виды обработки скважин включают, без ограничения, любую обработку скважины, при которой может осуществляться отвод через отводные слои по настоящему изобретению. Иллюстративные виды обработки включают обработку для контроля выноса песка, обработку для агрегирования и обработку для модификации зета потенциала, такую как SandAid/зета потенциал, липкие/клейкие материалы, такие как SandWedge, обработку для консолидации песка/консолидации формации, когда мономеры прокачиваются через фильтровальный осадок, а затем полимеризуются in situ для консолидации формации, такие как термореактивные эпоксидные, фурановые, фенольные смолы, и тому подобное, обработку для ингибирования осаждения накипи, обработку для ингибирования осаждения парафинов, обработку с помощью модификатора смачиваемости, обработку биоцидами, обработку для разжижения геля, ферментативную обработку, обработку противовспенивающим агентом, кислотную обработку и их смеси или сочетания. Для нагнетательных скважин, фильтровальный осадок дает возможность для прокачки текучих сред поверхностно-активных веществ и полимеров с целью обработки заводнением через фильтровальный осадок в формацию, которая также испытывает такие же проблемы с неравномерной проницаемостью.
Композиционные диапазоны
Композиционные диапазоны загущающих агентов - текучие среды на водной основе
[0 058] Гидратируемый полимер может присутствовать в
текучей среде при концентрации, находящейся в пределах между 0,001% масс и примерно 5,0% масс от водной текучей среды. В других вариантах осуществления, диапазон находится в пределах примерно между 0,01% масс и примерно 4% масс. В других вариантах осуществления, диапазон находится в пределах примерно между 0,1% и примерно 2,5% масс. В определенных других вариантах осуществления, диапазон находится в пределах примерно между 0,2 0% масс и примерно 0,8 0% масс.
Композиционные диапазоны загущающего агента - текучие среды на масляной основе
[0 059] Гидратируемый полимер может присутствовать в текучей среде при концентрации, находящейся в пределах между 0,001% масс и примерно 5,0% масс от текучей среды на масляной основе, включая базовое масло. В других вариантах осуществления, концентрация находится в пределах примерно между 0,01% масс и примерно 4% масс. В других вариантах осуществления, концентрация находится в пределах примерно между 0,1% и примерно 2,5% масс. В определенных других вариантах осуществления, концентрация находится в пределах примерно между 0,2 0% масс и примерно 0,8 0% масс
Композиционные диапазоны системы поперечной сшивки [0060] В других вариантах осуществления, агенты для поперечной сшивки присутствуют в пределах примерно от 10 м.д. примерно до 1000 м.д. иона металла агента для поперечной сшивки в текучей среде с гидратируемым полимером. В некоторых применениях, водный раствор полимера поперечно сшивается непосредственно при добавлении агента для поперечной сшивки с образованием очень вязкого геля. В других применениях, реакция агента для поперечной сшивки может задерживаться таким образом, что образования вязкого геля не происходит до желаемого момента времени.
[0061] Исторически, компании в промышленности объединяют боратные ионы и органоцирконат в системах для поперечной сшивки с целью поперечной сшивки систем гелей CMHPG, чтобы они показывали более высокие свойства поперечной сшивки поверхностей. Например, патент США № 6214773 описывает
улучшенную высокотемпературную, имеющую низкую остаточную вязкость, текучую среду для обработки скважин, содержащую: воду; гидратированный галактоманнановый загущающий агент, присутствующий в указанной текучей среде для обработки в количестве в пределах примерно от 0,12% примерно до 0,48% масс от указанной воды в указанной текучей среде для обработки; композиция с задержкой поперечной сшивки с функциями буфера для указанной текучей среды для обработки и для поперечной сшивки указанного гидратированного галактоманнанового загущающего агента состоит из жидкого растворителя, содержащего смесь воды, триэтаноламина, соединения, содержащего полигидроксил, и изопропилового спирта, органотитанатного хелата или органоцирконатного хелата и соединения, производящего боратный ион, указанная композиция с задержкой поперечной сшивки присутствует в указанной текучей среде для обработки в количестве в пределах примерно от 0,04% примерно до 1,0% масс от воды в указанной текучей среде для обработки; и агент для разжижения геля с задержкой, чтобы вызвать разжижение указанной вязкой текучей среды для обработки до невязкой текучей среды, присутствует в указанной текучей среде для обработки в количестве в пределах примерно от 0,01% примерно до 2,5% масс от воды в указанной текучей среде для обработки.
[00 62] Композиции для поперечной сшивки по настоящему изобретению, как правило, имеет молярное отношение бората из соединения, генерирующего борат, и алкоксида переходного металла в пределах примерно между 10:1 и примерно 1:10. В определенных вариантах осуществления, молярное отношение находится в пределах примерно между 5:1 и примерно 1:5. В других вариантах осуществления, молярное отношение находится в пределах примерно между 4:1 и 1:4. В других вариантах осуществления, молярное отношение находится в пределах примерно между 3:1 и 1:3. В других вариантах осуществления, молярное отношение находится в пределах примерно между 2:1 и 1:2. И в других вариантах осуществления, молярное отношение составляет примерно 1:1. Конкретное молярное отношение продукта реакции будет зависеть до некоторой степени от условий и от системы,
для которой композиция должна использоваться, как будет дополнительно поясняться в настоящем документе. В то время как системы для поперечной сшивки по настоящему изобретению содержат, по меньшей мере, один агент для поперечной сшивки по настоящему изобретению, системы могут также содержать один или несколько обычных агентов для поперечной сшивки, многие из которых перечислены в настоящем документе, ниже.
Фильтровальный осадок или формирование и размещение фильтровального слоя
[0063] Обращаясь теперь к Фигуре 1, здесь показан вариант осуществления системы отвода, предназначенной для отвода текучей среды для обработки в продуктивный интервал вертикально ориентированной скважины, в целом, 100, который должен включать буровую скважину 102 в земле, через непродуктивную формацию 104 в продуктивный интервал 10 6, имеющий различные геологические пласты 108. Система 100 включает обсадку 110, рабочую колонну или лифтовую колонну 112 и пакер 114 для изоляции интервала 106 от непродуктивной формации 104. Система 100 также включает слой 116 с контролируемой проницаемостью, сформированный на поверхности 118 интервала 106. Отводной слой 116 имеет контролируемую проницаемость, либо благодаря распределению размеров частиц материала, составляющего слой 116, либо он создается в слое 116 посредством растворения или эродирования растворимых или эродируемых компонентов в слое 116. Когда текучая среда 120 для обработки, такая как текучая среда для контроля выноса песка, или другая текучая среда для обработки скважин закачивается в рабочую колонну или в продуктивный поток 112, текучая среда 12 0 проходит через слой 116 и отводится или растекается с формированием отводных струй 122 с улучшением покрытия, завершенности и/или однородности обработки. Таким образом, слой 116 выравнивает эффективную проницаемость сегментов формации таким образом, что проницаемость поверхности формации в целом является одинаковой или по существу одинаковой, где термин по существу означает, что проницаемость от точки к точке вдоль формации изменяется не более чем на 500%. В определенных вариантах осуществления, проницаемость
различается не более чем на 50%. В других вариантах осуществления, проницаемость различается не более чем на 25%. В других вариантах осуществления, проницаемость различается не более чем 10%.
[0064] Обращаясь теперь к Фигуре 2, здесь показан вариант осуществления отводной системы, предназначенной для отвода текучей среды для обработки в скважине, имеющей протяженный продуктивный горизонтальный интервал, в целом, 2 00, которая должна включать буровую скважину 2 02 в земле через непродуктивную формацию 2 04 в протяженном продуктивном интервале 206 геологического пласта 208. Система 200 содержит обсадку 210, рабочую колонну или лифтовую колонну 212. Система 2 00 также содержит слой 214 с контролируемой проницаемостью, сформированный на сборном фильтре 216, расположенным рядом с интервалом 206. Отводной слой 214 имеет контролируемую проницаемость, либо благодаря распределению размеров частиц материала, составляющего слой 214, либо он создается в слое 214 посредством растворения или эродирования растворимых или эродируемых компонентов в слое 214. Когда текучая среда 218 для обработки, такая как текучая среда для контроля выноса песка и/или водопроявления, закачивается в рабочую колонну 212, проходит через слой 216 и отводится или растекается в интервале 206 с формированием отводных струй 22 0, когда она протекаете через слой 214 и сборный фильтр 216 с улучшением покрытия, завершенности и/или однородности обработки. Формации с отводом
[0065] Обращаясь теперь к Фигуре ЗА, здесь показан вариант осуществления формации с отводом по настоящему изобретению, в целом, 300, который должен включать продуктивную формацию 302. Продуктивная формация 3 02 имеет сформированный или осажденный на ней отводной слой 304. Отводной слой 304 показан в настоящем документе как имеющий неоднородную толщину вдоль части показанной продуктивной формации 3 02 и имеющий первую пористость. В этом варианте осуществления, толщина может изменяться до ±50% от средней толщины отводного слоя 304.
[0066] Обращаясь теперь к Фигуре ЗВ, здесь показан другой
вариант осуществления варианта осуществления формации с отводом по настоящему изобретению, в целом, 32 0, который должна включать продуктивную формацию 322. Продуктивная формация 322 имеет сформированный или осажденный на ней отводной слой 324. Отводной слой 32 4 показан в настоящем документе как имеющий более однородную толщину вдоль части продуктивной формации 322, но, имеющий консистентную волнистую поверхность - однородные изменения толщины слои - и, имеющий вторую пористость. В этом варианте осуществления толщина может изменяться до ±25% от средней толщины отводного слоя 324. В этих вариантах осуществления, длина волны волнистой поверхности находится в пределах примерно между 50 см и 10 м.
[0067] Обращаясь теперь к Фигуре ЗС, здесь показан другой вариант осуществления формации с отводом по настоящему изобретению, в целом, 34 0, который должен включать продуктивную формацию 342. Продуктивная формация 342 имеет сформированный или осажденный на ней отводной слой 344. Отводной слой 344 показан в настоящем документе как имеющий более однородную толщину вдоль части показанной продуктивной формации 342, но, имеющий консистентную волнистую поверхность с более мелкими волнами - малыми однородными изменениями толщины слоя и имеющий третью пористость. В этом варианте осуществления, толщина может изменяться до ±10% от средней толщины отводного слоя 344. В этом вариантах осуществления, длина волны волнистой поверхности находится в пределах примерно между 1 см и 50 см.
[0068] Обращаясь теперь к Фигуре 4А, здесь показан другой вариант осуществления формации с отводом по настоящему изобретению, в целом, 4 00, который должен включать продуктивную формацию 402. Формация 400 с отводом содержит сборный фильтр 404, расположенный на формации 402. Формация 400 с отводом также включает отводной слой 406 сформированный на сборном фильтре 4 04, где отводной слой 406 содержит частицы, имеющие диаметр больший, чем отверстия в сборном фильтре 404.
[0069] Обращаясь теперь к Фигуре 4В, здесь показан другой вариант осуществления формации с отводом по настоящему изобретению, в целом, 450, который должен включать продуктивную
формацию 452. Формация 450 с отводом включает сборный фильтр 454, расположенный на формации 452. Формация 450 с отводом также включает отводной слой 456, расположенный между сборным фильтром 454 и формацией 452. В этом случае, отводной слой 456 содержит частицы, имеющие диаметр меньший, чем отверстия в сборном фильтре 454. Слой 456 формируется посредством осаждения отводной композиции 458 на сборном фильтре 454. Затем композиция 458 протекает через сборный фильтр 458 с формированием слоя 456.
[0070] Обращаясь теперь к Фигуре 5, здесь показан другой вариант осуществления формации с отводом по настоящему изобретению, в целом, 500, который должен включать продуктивную формацию 502. Формация 500 с отводом включает сборный фильтр 504, расположенный на формации 502. Формация 500 с отводом также включает первый отводной слой 50 6, расположенный между формацией 502 и сборным фильтром 504, и второй отводной слой 50 8, сформированный на сборном фильтре 504, где первый отводной слой 50 6 содержит частицы, имеющие меньший диаметр, но больший, чем отверстия в сборном фильтре 504, и второй отводной слой 508 содержит частицы, имеющие диаметр больший, чем отверстия в сборном фильтре 504. Первый отводной слой 506 формируется посредством осаждения первой отводной композиции 510 на поверхности сборного фильтра 504, а затем протекает через сборный фильтр 504 с формированием первого отводного слоя 506, в то время как второй слой 508 просто осаждается на сборном фильтре 504.
[0071] Обращаясь теперь к Фигуре б, здесь показан другой вариант осуществления формации с отводом по настоящему изобретению, в целом, 600, который должен включать продуктивную формацию 602. Формация с отводом 600 включает отводной слой 604, сформированный на формации 602. После формирования на формации 602, отводной слой 604 обрабатывается раствором 606, который удаляет растворимые или эродируемые компоненты в композиции слоя, изменяя пористость слоя 608.
Известные из литературы виды обработки без отводного слоя [0072] Обращаясь теперь к Фигуре 7, здесь показана
иллюстрация известной из литературы обработки продуктивной формации без отводного слоя, в целом, 700, который должен включать продуктивную формацию 702. Затем к формации 702 применяется композиция для 7 04 обработки. Поскольку формация 7 02 не включает отводного слоя, композиция 7 04 для обработки проникает через формацию 7 02 в каналах 706 для раствора, в то время как каналы 706 дезагрегируют; Фигура приводится для иллюстрации неоднородности обработки.
Виды обработки по настоящему изобретению с отводным слоем [0073] Обращаясь теперь к Фигуре 8, здесь показана иллюстрация обработки продуктивной формации, имеющей отводной слой, по настоящему изобретению, в целом, 8 00, который должен включать продуктивную формацию 8 02, имеющую отводной слой 8 04, сформированный на формации 802. Затем к отводному слою 804 формации 8 02 применяют композицию 806 для обработки. Композиция 806 для обработки отводится через отводной слой 804 с образованием отводного слоя 808. Поскольку формация 802 включает отводной слой 8 04, композиция 806 для обработки поступает в формацию 8 02 из отводного слоя 8 08 более однородным способом с формированием обработанной формации 810. После того как композиция 806 для обработки проникает в формацию 8 02 до желаемой степени, обратный поток раствора 806 для обработки покидает обработанную на постоянной основе формацию 812. После того как осуществляется обратный поток текучей среды для обработки, этот обратный поток и текучая среда, добываемая из формации 8 02, начнет эродировать отводной слой 8 04, формируя частично эродированный слой 814, более эродированный слой 816, до тех пор, пока слой 8 04 не будет полностью удален.
Эксперименты по настоящему изобретению
Введение
[0074] Вынос песка из нефтяных и/или газовых скважин может приводить к повреждению или забиванию сборных фильтров, трубных изделий и поверхностного оборудования, и это может сделать необходимыми дорогостоящие операции обслуживания или подземного ремонта. Доступны разнообразные виды механической и химической обработки для облегчения этой задачи, включая продукты агентов
для модификации зета потенциала или агрегирования, таких как SandAid, доступный от Weatherford. Восстановительное нагнетание агентов для модификации зета потенциала или агрегирования в формацию или в зону формации может уменьшить вынос песка и увеличить максимальную долю свободного песка, при которой скважина может добывать. Достигнут большой успех в обработке материнской породы коротких интервалов с помощью агентов для контроля выноса песка, ингибитора осаждения накипи, ингибитора осаждения парафинов, кислотной обработки и других видов обработки. Однако правильное размещение таких видов обработки становится более сложным в длинных горизонтальных скважинах по двум главным причинам. Во-первых, слишком большой перепад давлений вдоль скважины приведет к недостаточной обработке вблизи края ствола скважины. В-вторых, такие скважины, как правило, имеют высокий разброс проницаемости вдоль формации. Фигура 9 показывает репрезентацию разброса проницаемости вдоль интервала, которая является обычной для длинных горизонтальных скважин. В таких случаях, главная часть любой текучей среды для обработки вытекает в зоны с высокой проницаемостью и в недостаточной степени поступает в зоны с более низкой проницаемостью. Такая ситуация, как правило, ожидается, если область с высокой проницаемостью (зона поглощения) расположена рядом с пяткой скважины, приводя к еще большим утечкам в начале скважины, или если в формации имеются какие-либо природные трещины.
[0075] Для правильной обработки скважины с такой конфигурацией, необходимо отводить некоторую часть текучей среды для обработки от зон или сегментов с высокой проницаемостью в зоны или сегменты с более низкой проницаемостью. Способы по настоящему изобретению предлагают виды обработки для длинных горизонтальных скважин посредством осаждения или накопления фильтровального осадка с контролируемой проницаемостью на внутренней стороне ствола скважины, а затем нагнетание текучей среды для обработки через фильтровальный осадок. Если проницаемость фильтровального осадка разрабатывается правильно, тогда эффективная
проницаемость вдоль формации должна быть по существу однородной, приводя к однородной обработке каждой зоны. Термин по существу в настоящем документе означает, что проницаемость вдоль формации различается не более чем на 500%. В определенных вариантах осуществления, проницаемость вдоль формации различается не более чем на 250%. В определенных вариантах осуществления, проницаемость вдоль формации различается не более чем на 100%. В определенных вариантах осуществления, проницаемость вдоль формации различается не более чем на 50%. В определенных вариантах осуществления, проницаемость вдоль формации различается не более чем на 25%. В других вариантах осуществления, проницаемость вдоль формации различается не более чем на 10%. В других вариантах осуществления, проницаемость вдоль формации различается не более чем на 5%. Результаты и обсуждение
Формирование и проницаемость исследуемого фильтровального осадка
[0076] Проницаемость и требование к размеру частиц для
слоев или фильтровальных осадков исследуют экспериментально.
Считая самую низкую проницаемость зоны равной 100 мДарси,
фильтровальный осадок должен иметь проницаемость, по меньшей
мере, такую же низкую. Однако начальное моделирование говорит о
том, что проницаемость фильтровального осадка, составляющая
примерно от 1 мДарси примерно до 50 мДарси, может быть
адекватной. Авторы аппроксимировали распределение размеров
частиц материала для получения 50-мДарси фильтровального осадка
с использованием аппроксимации Rumpf-Gupte для
плотноупакованных сфер, которая дает размер частиц примерно 9 мкм. Однако образцы реальных материалов фильтровального осадка всегда имеют некоторое распределение размеров частиц, которое будет влиять на проницаемость фильтровального осадка. Реальные распределения размеров частиц нескольких загрузок карбоната кальция с заданными размерами, используемых для применения в буровых жидкостях, показаны на Фигурах 10А-С. Эти образцы показывают относительно широкое распределение размеров частиц, которое является преимущественным для образования областей
заполнения с широким распределением диаметров горловин пор, которые видны в реальных формациях.
[0077] Проницаемость фильтровального осадка определяют посредством построения графика потока солевого раствора через фильтровальный осадок, сформированный в 350-мл фильтр-прессе, как функции времени. Результаты для трех описанных образцов карбонат кальция приведены на Фигурах 11А-С.
[0078] Результаты, показанные на Фигурах 11А-С, ясно демонстрируют, что проницаемость фильтровального осадка может контролироваться посредством выбора правильного размера частиц. В самом деле, целевой диапазон примерно от 5 мДарси примерно до 50 мДарси хорошо перекрывается величиной D50 для карбоната кальция, имеющего частицы, находящиеся в пределах размеров примерно от 4 мкм примерно до 4 0 мкм. Подложка для этих экспериментов представляет собой керамический диск с проницаемостью примерно 2500 мДарси, это показывает, что фильтровальный осадок может формироваться на зонах с высокой проницаемостью.
Исследовательская обработка с использованием
фильтровального осадка
[0079] Разработан способ нагнетания агентов для модификации зета потенциала или агрегирования, или других текучих сред для обработки, во время нагнетания, с целью создания турбулентной окружающей среды для обеспечения адекватного перемешивания. Уровень турбулентности на пути потока определяется главным образом скоростью потока и диаметром трубы (а также вязкостью текучей среды, гладкостью поверхности трубы и температурой). Для генерирования турбулентного потока, используют капиллярную трубку с более низким внутренним диаметром. Таким образом, агенты для контроля выноса песка или текучие среды для обработки с уменьшенной водорастворимостью должны вводиться во время нагнетания при высокой скорости потока в поток солевого раствора и протекать через фильтровальный осадок, как показано схематически на Фигуре 12.
[0080] Химикат для контроля выноса песка нагнетается во
время нагнетания и проходит через фильтровальный осадок в модифицированном фильтр-прессе. Эффлюент собирают в химическом стакане, содержащем песок и солевой раствор, и песок размешивают вручную. Результаты этого эксперимента ясно показывают, что агенты для контроля выноса песка проникают через фильтровальный осадок и по-прежнему способны агломерировать песок после этого.
Удаление фильтровального осадка для исследования
[0081] После формирования отводного фильтровального осадка
и прокачки через него агентов для модификации зета потенциала
или агрегирования, авторы продемонстрировали, что
фильтровальный осадок является удаляемым, при этом сводится к минимуму повреждение формации. В то время как карбонат кальция можно легко удалять с помощью кислотной обработки, разлагая его на воду, диоксид углерода и ионы кальция, агенты для модификации зета потенциала или агрегирования, как известно, являются чувствительными к кислотным условиям и работают лучше всего вокруг нейтральных рН.
[0082] Авторы продемонстрировали, что буферная система на основе уксусной кислоты, на основе 10% раствора уксусной кислоты, который доводят до рН 4,5, рН 4,75 и рН 5, с использованием гидроксида натрия является эффективной при удалении фильтровального осадка. Осуществляется обработка с помощью агента для модификации зета потенциала или агрегирования, и агломерированный песок обрабатывают в течение ночи каждым из растворов ацетатного буфера. Результаты показывают, что образцы, обработанные буферами, удерживаются вместе при переворачивании бутылок, сохраняя свою способность к агломерации.
Построение устройства модели горизонтальной скважины
[0083] Для исследования возможностей концепции отводного фильтровального осадка, авторы построили устройство для моделирования горизонтальной скважины с зонами, имеющими различные проницаемости. Общая конструкция устройства показана на Фигуре 13. Каждая зона в скважине моделируется трубой из песчаника, имеющей продольное отверстие, просверленное в ней.
Трубы из песчаника располагаются последовательно, и осуществляется горизонтальное протекание через центры кернов и радиальное протекание, наружу, через массу каждого керна. Расположение кернов на Фигуре 13 показывает одну из наиболее сложных ситуаций с горизонтальной скважиной, в которой зона с высокой проницаемостью (в настоящем документе - керн с высокой проницаемостью) расположенная на буровом окне, функционирует, как большая "зона поглощения", крадущая большую часть текучей среды для обработки. Если отводной фильтровальный осадок функционирует адекватно при этих условиях, тогда он будет хорошо соответствовать большинству других условий в резервуаре.
[0084] Обращаясь теперь к Фигуре 14, здесь показан вариант осуществления устройства на Фигуре 13, в целом, 900, который должен включать резервуар 902 для текучей среды для обработки, соединенный с трубой 904 для доставки текучей среды, включающий клапан 906 для текучей среды. Устройство 900 также включает резервуар 908 для материала фильтра, соединенный с трубой 910 для доставки суспензии, имеющей клапан 912 для суспензии. Трубы 904 и 910 соединены с контрольным клапаном 914, разработанным для предоставления возможности либо текучей среде, либо суспензии для направления в секцию модели 916 горизонтальной скважины. Клапан 914 соединен с секцией 916 через входной проход 918. Секция 916 включает пять сборок 920а-е кернов. Сборки 92 0а-е содержат прозрачные наружные слои 922а-е. Во внутренних пространствах 924а-е сборок 120а-е устанавливаются керны 92ба-е, имеющие различные проницаемости. Сборки 92 0а-е также содержат верхние клапаны 928а-е и нижние клапаны 930а-е. Нижние клапаны 930а-е соединены через проходы 932а-е с контейнерами 934а-е для сбора потока. Сборки 920a-d соединены через соединительные проходы 93 6a-d, в то время как сборка 92Ое соединена с выходным проходом 93 8, имеющим выходной клапан 94 0, ведущий к выходному приемному контейнеру 942. Наружные слои 922а-е сборок 920а-е разработаны из прозрачного материала таким образом, что потоки материала в виде частиц может быть визуализирован, они могут выдерживать давление 2 00 фунт/кв. дюйм (12 кг/кв. см) и способны захватывать текучую среду,
протекающую через каждый керн. Прозрачный материал, используемый в настоящем документе, представляет собой прозрачный полиметилметакрилат (РИМА) после механической обработки. Устройство 900 также содержит один или несколько сенсоров 944 давления, в настоящем документе - два, 944а и Ь.
[0085] Устройство 900, содержащее пять зон с изменяющейся проницаемостью, разработано для сбора протекающей через него жидкости, которая может захватываться непосредственно в контейнеры, такие как химические стаканы, или может направляться через трубы, присоединенные к клапанам, вокруг каждого керна. Присутствие клапанов дает возможность для направления потока в определенные керны или через конечный клапан. Клапаны давления, расположенные в начале и в конце устройства, используются для вычисления изменения проницаемости в ходе способа. Насос, способный создавать скорости потока больше чем 3 л/мин, питается от танка с солевым раствором или от смешанной суспензии карбоната кальция. 3-ходовой клапан на входе насоса позволяет последовательно прокачивать либо солевой раствор, либо суспензию материала в виде частиц. Применение модельного устройства
[008 6] Осуществляют три главных стадии, чтобы показать эффективность отводных фильтровальных осадков по настоящему изобретению с помощью модельного устройства. Во-первых, необходимо показать, что существуют неоднородные структуры потока, с помощью модельного устройства, с использованием кернов с различными проницаемостями. Во-вторых, необходимо показать, что композиции фильтров по настоящему изобретению образуют фильтровальные осадки на керне, вдоль кернов, приводящие к более однородному или равномерному потоку сквозь все керны. В определенных вариантах осуществления, фильтровальные осадки будут формировать однородный или по существу однородный поток через все керны. Наконец, необходимо показать, что фильтровальные осадки эродируют или растворяются со временем, восстанавливая исходные проницаемости кернов, без повреждения проницаемости кернов. В типичном эксперименте, 3% масс солевой раствор КС1 прокачивают через устройство 100 в
течение 2 мин при скорости потока примерно 3 л/мин, и поток сквозь каждый керн собирают, и измеряют давление в устройстве. Измерение давления в начале и в конце устройства показывает, что присутствует постоянное давление вдоль всей системы, благодаря относительно малым длинам интервалов. Уравнение 1 показывает вычисление проницаемости в режиме радиального потока
к=- -/hj
где к представляет собой проницаемость, Q представляет собой скорость потока, ц представляет собой вязкость, го представляет собой наружный радиус, ri представляет собой внутренний радиус, h представляет собой длину интервала и Лр представляет собой разность давлений. Поскольку проницаемость зависит от потока текучей среды, и разность давлений и давление являются одинаковыми в каждом керне, поток текучей среды сквозь керн прямо пропорционален проницаемости.
[0087] После регистрации величин начального потока и проницаемости для каждого керна, закачивается суспензия карбоната кальция для установления фильтровального осадка на внутренней поверхности каждого керна. Концентрация материала в виде частиц разрабатывается, чтобы она была достаточно высокой для того, чтобы сделать возможным эффективное образование областей заполнения. В этом случае, 2% масс раствор карбоната кальция, как обнаружено, дает хорошие результаты и прокачивается через керны при скорости 3 л/мин, что, как определено, соответствует достаточно высокой скорости насоса. Способ прокачки включает 1) суспензия и солевой раствор закачиваются попеременно в течение 30 секунд, каждый, в течение 5 минут в целом, 2) солевой раствор закачивается для удаления любых суспендированных твердых продуктов и 3) солевой раствор закачивается в течение 10 минут, и регистрируется количество жидкости, полученное в течение этого периода времени.
[0088] В то время как частицы карбоната кальция с центром распределения размеров частиц карбоната кальция около 5 мкм
(Imerys, Wel-Carb 5) формируют отводные слои, материалы с распределением размеров частиц с более мелкими частицами дают лучшее использование различных режимов нагнетания, например, когда чередуется нагнетание агентов для модификации зета потенциала или агрегирования и фильтровального осадка, вместо предварительного формирования фильтровального осадка.
[008 9] Для композиции материала в виде частиц, имеющих более широкое распределение размеров частиц (PSD), такого как Wel-Carb 20, который имеет PSD сходное с Wel-Carb 25, результаты для отводного слоя или фильтровального осадка показаны на Фигуре 15, которая показывает сильно разбалансированный поток в начале, равномерный поток после формирования фильтровального осадка, и они также показывают, что фильтровальный осадок остается стабильным даже после прекращения нагнетания и снятия давление на один час (и даже день) . Результаты отображены слева направо, они соответствуют первому - последнему керну модельного устройства, и объем потока измеряют в течение 2 минут, на начальной стадии, и 10 минут, с фильтровальными осадками. Общая скорость потока сильно уменьшается из-за уменьшения проницаемости кернов и образования повышенной разности давлений в модельном устройстве. Эффективная проницаемость на один керн, как обнаружено, составляет примерно 13 мДарси, или проницаемость фильтровального осадка составляет примерно 1 мДарси, в предположении о толщине фильтровального осадка равной 0,5 мм.
[0090] Для композиций с еще большими размерами частиц, таких как Wel-Carb 50, с D50 равным 39,б мкм, результаты показаны на Фигуре 16. В этом случае, две зоны имеют очень высокие проницаемости, и они действовали бы в качестве главных зон поглощения в скважине. Формирование фильтровальных осадков уменьшает скорости потока сквозь все керны примерно до одинакового уровня. Это означает, что фильтровальные осадки по-прежнему действуют успешно для выравнивания проницаемости кернов и создания однородного потока вдоль устройства. Растворение с помощью кислоты показывает, что скорости потоков восстанавливаются, по меньшей мере, до прежних уровней до
образования фильтровальных осадков, демонстрируя эффективное удаление карбоната кальция.
[0091] Этот эксперимент повторяют еще два раза, с различными конфигурациями кернов, для подтверждения того, что результаты являются воспроизводимыми и работают при различных структурах скважин. Конфигурации кернов включают керн с самой высокой проницаемостью в начале, в средине и в конце модельного устройства. Фигура 17 показывает сводку эффективных проницаемостей кернов после формирования фильтровального осадка и демонстрирует способность к выравниванию проницаемости вдоль модельной формации. Результаты табулированы ниже для начальных скоростей потока и проницаемостей, вместе со значениями для фильтровального осадка и значениями после удаления фильтровального осадка (в настоящем документе - удаление с помощью обработки раствором НС1):
Начальное значение
С фильтровальным осадком
После растворения
Скорость потока
(мл/мин)
Прницаемо сть
(мДарси)
Скорость потока
(мл/мин)
Прницаемо сть
(мДарси)
Скорость потока
(мл/мин)
Прницаемость
(мДарси)
1235
3911,4
23, 8
1675
3617,0
220
696,8
21,5
750
1619,6
205
649, 3
19, 0
110
237, 5
1255
3974,8
19, 3
1665
3595,4
31,7
91, 5
23,2
21, 6
[0092] Может также не быть необходимым формирование однородного фильтровального осадка вдоль всей скважины, поскольку может быть достаточным доведение проницаемости сегментов с более высокой проницаемостью примерно до уровня сегментов с самой низкой проницаемостью. Реальная скважина может также иметь трещины, разломы, и тому подобное, больших размеров, на которых было бы невозможным формировать фильтровальный осадок с помощью материала в виде частиц с малыми размерами. При таких сценариях, может быть необходимым использовать режим постепенного нагнетания, начиная с материала с большим диаметром и опускаясь до размеров частиц, достаточных
для выравнивания профиля потока вдоль формации.
Примеры
Формирование и проницаемость фильтровального осадка для исследований
[0093] Образцы Wel-Carb 2, 5, 20, 25 и 50 получают от Imerys.
[0094] Проницаемость фильтровального осадка определяют посредством взвешивания 8 г карбоната кальция и добавления его непосредственно в фильтр-пресс, имеющий примерно 2500-мДарси керамический диск. Добавляют солевой раствор, и частицы перемешивают вручную с помощью шпателя. Солевой раствор (по меньшей мере, 350 мл) проходит при атмосферном давлении через фильтр-пресс с формированием фильтровального осадка. После формирования, объем солевого раствора в фильтр-прессе постоянно пополняют для поддержания объема примерно при 350 мл, при этом регистрируют объем, протекающий через фильтр-пресс. Давление, возникающее под действием силы тяжести, и скорость потока вычисляют, и используют закон Дарси для вычисления проницаемости. Проточное устройство фильтр-пресса, как обнаружено, представляет собой самый простой способ получения постоянного потока или давления на фильтровальном осадке.
Протекание текучей среды для обработки через фильтровальный осадок
[0095] Нагнетание во время нагнетания текучей среды для обработки через фильтровальный осадок осуществляют с использованием 100-мл фильтр-пресса, модифицированного путем присоединения проточного поршня, как показано на Фигуре 12. 5 г PLA непосредственно добавляют в фильтр-пресс с керамическим диском примерно с 2500 мДарси, а затем солевой раствор, который затем перемешивают для суспендирования твердых продуктов. Установку нагревают до 180°F (70°С). Затем солевой раствор проходит через устройство при скорости 20 мл/мин, 100 мл в целом, с образованием фильтровального осадка. Затем нагнетают агент для контроля выноса песка (SandAid) во время нагнетания при концентрации 10% объем до тех пор, пока капли SandAid не
начнут элюироваться из нижней части фильтр-пресса. Химикат для контроля выноса песка перемешивают с песком, демонстрируя сохранение способности к агрегированию песка.
Удаление фильтровального осадка с целью исследования
[0096] Ацетатные буферные растворы при рН 4,5, рН 4,75, и рН 5 создают посредством добавления 25% раствора NaOH к 10% раствору уксусной кислоты в воде, пока не будет достигнуто соответствующее значение рН. Песок агломерируется с помощью агента для модификации зета потенциала или агрегирования SandAid с использованием стандартного исследования агломерации в химическом стакане: к 100 г песка, 20/40, перемешанным в 100 мл 2% масс солевом растворе КС1, добавляют 7 мл SandAid, раствор промывают дважды 100 мл солевого раствора, и агломерированный песок переносят в бутылку. Затем добавляют 100 мл соответствующего ацетатного буфера и состаривают в течение ночи. Бутылки переворачивают для исследования агломерации.
Построение устройства модели горизонтальной скважины
[0097] Сборка устройства на Фигуре 14: Керны промывают для удаления мелкодисперсных остатков после бурения и дают возможность для сушки. Наконечники присоединяют к кернам посредством помещения прозрачного силикона RTV на наконечник и осторожной вставки в керн и прижимания рукой. После присоединения одного наконечника процесс повторяют на другой стороне. RTV получает возможность для установления в течение 24 часов перед продолжением.
[0098] Уплотнительные кольца вставляют в пластиковые секции держатели кернов и вставляют керны с добавлением какого-нибудь смазывающего материала на боковые стороны пластиковых наконечников, чтобы облегчить вставку. Затем устройство собирают посредством чередования одного держателя керна и одного промежуточного фитинга. Стержни с нарезанной резьбой из нержавеющей стали используют для удерживания устройства вместе, как показано на Фигуре 14, и они свинчиваются в достаточной степени для уплотнения фланцевых уплотнительных колец. К отверстиям с нарезанной резьбой присоединяются пластиковые ниппели в секциях держателей кернов, и к ним прикрепляются
клапаны из нержавеющей стали. Конечные фланцы с соответствующими фитингами присоединяют к концам устройства. Датчики давления помещают в начале устройства и на каждой соединительной трубке, по желанию. Клапаны размещаются, чтобы сделать возможным протекание через край устройства и для отвода потока в начале устройства. Используют шестеренчатый насос и инверторный двигатель, способный обеспечивать скорость потока примерно 15 л/мин. Редукционный клапан (максимальное давление 150-200 фунт/кв. дюйм (8-12 кг/кв. см)) должен использоваться для предотвращения опасного повышения давления. Использование модельного устройства
[099] Процедура формирования фильтровального осадка в устройстве модели длинной горизонтальной скважины: 60 л 3% масс солевого раствора КС1 приготавливают и переносят в танк для удерживания. 10 л 2% масс суспензии карбоната кальция приготавливают и перемешивают при 150 об/мин - 200 об/мин с помощью большой крыльчатки смесителя. 3-ходовой клапан используют для введения либо солевого раствора, либо суспензии карбоната в устройство при скорости нагнетания 15 Гц. Начальный поток и проницаемость измеряют с помощью протекания солевого раствора при 15 Гц (примерно 3 л/мин) в течение 2 мин и сбора эффлюента из каждого керна в химический стакан и объединения. Затем, суспензию карбоната и солевой раствор закачивают поочередно в течение 30 секунд, каждый, и в течение 5 мин в целом, и солевой раствор закачивают в течение еще 1 минуты. В этот момент, химические стаканы заменяют пустыми, и поток продолжается в течение 10 мин, после чего текучие среды в каждом химическом стакане объединяются.
[0100] Растворение фильтровального осадка в кислоте осуществляют посредством нагнетания 5% раствора НС1 через устройство, а затем клапаны держателей кернов закрывают один за другим до тех пор, пока держатели кернов не заполнятся раствором кислоты. После выключения устройства на одну ночь, солевой раствор протекает через устройство для вымывания кислоты, а затем он протекает опять в течение 2 минут для регистрации потока.
[0101] Все источники, цитируемые в настоящем документе, включаются в качестве ссылок. Хотя настоящее изобретение описано с упоминанием его предпочтительных вариантов осуществления, при чтении настоящего описания специалисты в данной области заметят изменения и модификации, которые могут быть проделаны и которые могут быть осуществлены без отклонения от духа и рамок настоящего изобретения, как описано выше, и формулы изобретения, ниже.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система, содержащая:
буровую скважину, пробуренную в геологической структуре, содержащей продуктивную или нагнетательную формацию, интервал, или интервалы,
отводной слой или множество отводных слоев, сформированных на поверхности формации, интервала или интервалов,
причем слой или слои содержат, по меньшей мере, один эродируемый или растворимый компонент и, по меньшей мере, один удаляемый компонент, причем эродируемые или растворимые компоненты эродируют или растворяются при контакте со скважинными жидкостями или при обработке слоя или слоев текучей средой для растворения, причем удаляемые компоненты удаляются посредством воздействия текучей среды для удаления на слой или слои для, и причем слой или слои имеют контролируемые проницаемости с отводом текучей среды для обработки, проходящей через них, с улучшением покрытия, однородности и/или завершенности вдоль формации, интервала или интервалов, которые улучшаются.
2. Система по п.1, дополнительно содержащая:
сборный фильтр, гравийную набивку или песчаную набивку, ассоциируемую с формацией, интервалом или интервалами, и
причем слой или слои формируются на поверхности сборного фильтра, гравийной набивки или песчаной набивки или проходят через этот фильтр или набивки для формирования между этим фильтром или набивками и поверхностями формации или интервала или в нижней части этого фильтра или набивок.
3. Система по п.1, дополнительно содержащая:
пакер или множество пакеров для изоляции формации, интервала или интервалов и
рабочей колонны или лифтовых колонн.
4. Система по п.1, причем слой или слои содержат материалы в виде частиц, имеющие желаемое распределение размеров частиц, желаемое распределение форм частиц и распределение размеров или желаемое распределение форм частиц, распределение размеров и распределение плотности, причем проницаемость слоя или слоев
4.
устанавливается благодаря набивке из частиц, формирующих слой или слои.
5. Система по п.4, причем материалы в виде частиц содержат сочетание материалов в виде эродируемых или растворяемых частиц и материалов в виде удаляемых частиц.
6. Система по п. 5, причем проницаемость слоя или слоев изменяется со временем, когда эродируемые или растворяемые материалы эродируют или растворяются со временем, потому, что они находятся в контакте со скважинными жидкостями или потому, что находятся в контакте с текучей средой для растворения, вводимой в скважину.
7. Система по п. 4, причем удаляемые материалы выбирают из группы, состоящей из (1) карбонатов щелочных металлов, (2) асфальтов и (3) их смесей или сочетаний, и
причем эродируемые или растворимые материалы выбирают из группы, состоящей из гидратируемых полимеров, гелеобразных гидратируемых полимеров, углеводородных растворимых полимеров и их смесей и сочетаний.
8. Система по п. 7, причем карбонаты щелочных металлов выбирают из группы, состоящей из таких соединений как карбонат магния (МдСОз) , карбонат кальция (СаСОз) , карбонат стронция (БгСОз) и/или карбонат бария (ВаСОз) , и их сочетаний или смесей, и причем асфальты выбирают из группы, состоящей из гильсонита, битума, природных асфальтов и их сочетаний или смесей.
9. Система по п. 4, причем гидратируемые полимеры выбирают из группы, состоящей из природных гидратируемых полимеров, синтетических гидратируемых полимеров и их сочетаний или смесей.
10. Система по п. 9, причем природные гидратируемые
полимеры выбирают из группы, состоящей из {добавить список} и
их смесей или сочетаний и синтетические гидратируемые полимеры
выбирают из группы, состоящей из {добавить список} и их смесей
или сочетаний.
11. Система по п.1, причем обработку скважин выбирают из
группы, состоящей из обработки для контроля выноса песка,
обработки с целью агрегирования и обработки для модификации
зета потенциала, обработки липким/клейким материалом, обработки для консолидации песка/консолидации формации и обработки для консолидации формации с помощью полимеризации in situ, обработки с помощью ингибитора осаждения накипи, обработки с помощью ингибитора осаждения парафинов, обработки с помощью модификатора смачиваемости, обработки с помощью биоцида, обработки с помощью агента для разжижения геля, ферментативной обработки, обработки с помощью противовспенивающего агента, кислотной обработки и их смесей или сочетаний.
12. Способ обработки скважин с целью отвода, включающий: образование отводного слоя или множества отводных слоев на
поверхности формации, поверхности интервала, на сборном фильтре, на гравийной набивке и/или на песчаной набивке, ассоциируемых с поверхностью формации или интервала, или между поверхностью формации или интервала и поверхностью лифтовой колонны или рабочей колонны, причем слой или слои имеют контролируемую и/или желаемую проницаемость,
нагнетание текучей среды для обработки в скважину, и отвод текучей среды, когда она проходит через слой или слои, с улучшением покрытия, однородности и завершенности обработки.
13. Способ по п.12, дополнительно включающий:
изоляцию интервала с использованием изоляционного пакера или множества пакеров с формированием слоев.
14. Способ по п. 12, причем слой или слои содержат материалы в виде частиц, имеющие желаемое распределение размеров частиц, желаемое распределение форм частиц и распределение размеров, или желаемое распределение форм частиц, распределение размеров и распределение плотностей, причем проницаемость слоя или слоев устанавливается благодаря упаковке частиц, формирующих слой или слои.
15. Система по п.14, причем материалы в виде частиц содержат сочетание эродируемых или растворимых материалов в виде частиц и удаляемых материалов в виде частиц.
16. Система по п.15, причем проницаемость слоя или слоев изменяется со временем, когда эродируемые или растворяемые
14.
материалы эродируют или растворяются со временем потому, что они находятся в контакте со скважинными жидкостями или потому, что они находятся в контакте с текучей средой для растворения, введенной в скважину.
17. Система по п.14, причем удаляемые материалы выбирают из группы, состоящей из (1) карбонатов щелочных металлов, (2) асфальтов и (3) их смесей или сочетаний, и
причем эродируемые или растворимые материалы выбирают из группы, состоящей из гидратируемых полимеров, гелеобразных гидратируемых полимеров, углеводородных растворимых полимеров и их смесей и сочетаний.
18. Система по п.17, причем карбонаты щелочных металлов выбирают из группы, состоящей из таких соединений, как карбонат магния (МдСОз) , карбонат кальция (СаСОз) , карбонат стронция (БгСОз) и/или карбонат бария (ВаСОз) , и их сочетаний или смесей, и причем асфальты выбирают из группы, состоящей из гильсонита, битума, природных асфальтов и их сочетаний или смесей.
19. Система по п.14, причем гидратируемые полимеры выбирают из группы, состоящей из природных гидратируемых полимеров, синтетических гидратируемых полимеров и их сочетаний или смесей.
20. Система по п.19, причем природные гидратируемые полимеры выбирают из группы, состоящей из {добавить список} и их смесей или сочетаний и синтетические гидратируемые полимеры выбирают из группы, состоящей из {добавить список} и их смесей или сочетаний.
21. Система по п.12, причем обработку скважин выбирают из группы, состоящей из обработки для контроля выноса песка, обработки для агрегирования и обработки для модификации зета потенциала, обработки с помощью липких/клейких материалов, обработки для консолидации песка/консолидации формации, обработки для консолидации формации с помощью полимеризации in situ, обработки с помощью ингибитора осаждения накипи, обработки с помощью ингибитора осаждения парафинов, обработки с помощью модификатора смачиваемости, обработки с помощью биоцида, обработки с помощью агента для разжижения геля,
18.
ферментативной обработки, обработки с помощью
противовспенивающего агента, кислотной обработки и их смесей или сочетаний.
22. Система для обработки скважины с целью отвода, содержащая:
подсистему источника, содержащего композицию
фильтровального осадка, содержащую имеющие заданные размеры, селективно самодеградируемые частицы, которые могут формировать слой и слои фильтровального осадка с предсказуемой низкой проницаемостью;
подсистему размещения фильтровального осадка для разрабатываемого размещения композиции фильтровального осадка с целью создания слоя или слоев фильтровального осадка с предсказуемой низкой проницаемостью на поверхности продуктивной формации, интервала, или интервалов, на поверхности нагнетательной формации, интервала или интервалов, в кольцевом пространстве между поверхностями формации или интервала и поверхностью лифтовой колонны, на поверхности сборного фильтра, на поверхности гравийной набивки и/или на поверхности песчаной набивки, причем композиция фильтровального осадка может представлять собой ньютоновскую текучую среду или неньютоновскую текучую среду; и
нагнетательную подсистему для нагнетания текучей среды для обработки в формацию, интервал или интервалы, причем слой или слои отводят текучую среду для обработки таким образом, что текучая среда для обработки более однородно вводится в формацию, и причем слои деградируют со временем.
По доверенности
529466ЕА
304
302
Фиг. ЗА
322
Фиг. ЗВ
344
342
406
404
402
Фиг. 4А
450
458
454
454
456
452
510
VVVVVVVVVVVVVVVVVV
AXVVVVVVVVVVVVV^
504
506
502
_ "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "1 "j
504
506
XSSSSSSS^ 502
'ъ 'ъ 'ъ 'ъ 'ъ 'ъ 'ъ 'ъ 'ъ 'ъ ^
608
602
Фиг. 6
700
704
806 804
802
808
816
812
CD О
Фиг. ЮС
Wel-Carb 2: 6.4 мДарси
- зоо Н
^ 250 g 200 Н 5 150 Н С 100 -
50 -
о 4*
? = 17,616х R2 = 0,9974
6 8 10 12
Время (мин)
-I 1-
14 16
Wel-Carb 5: 11 мДарси
250 -200
у = 30.673х R2 = 0.9991
о I-о
100 Н
0 ¦
4 6 8
Время (мин)
Фиг. 11В
Wel-Carb 25: 53 мДарси
350 300
у = 91.357х = 0 9972
100 -50 -
о ф
0.5
~т~
1.5
Время (мин)
2.5
3.5
Суспензия СаСОз в 3% масс КС1
tfySSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSMf/Sffyj ^fSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSMr/fS't,^ y^SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSMys/*,^ ^/^^^^^^^МУМ,^ ^fiSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSMfiS/rs,f
,f 2000 / $00 //TV- <-/ IbOO ( ^\~~ <-I 2ГДЮ (r~X, / 100 f "\
\ мДарси \ мДарси \ мДарси %У"4"""""ЛХ мДарси \*"Uf \ мДарси \ I
V//////////////////////^////' ^fffffffffffjfffffffffffjfrSffS^^ ^ffffffffffjffffffffffff &SffSw^ ''/fffffffffjffffffffffffjfrSffSK^ ***/ffffffffffffffffffffff%fSfSrif
Фиг. 13
mn mi &m mis m
Начальная проницаемость керна (мДарси)
Положение керна
(19)
(19)
(19)
102
1/17
102
1/17
Фиг. 1
Фиг. 1
Фиг. 2
Фиг. 2
3/17
3/17
Фиг. ЗС
Фиг. ЗС
4/17
400
4/17
400
Фиг. 4В
Фиг. 4В
4/17
400
4/17
400
Фиг. 4В
Фиг. 4В
4/17
400
4/17
400
Фиг. 4В
Фиг. 4В
5/17
500
5/17
500
Фиг. 5
Фиг. 5
5/17
500
5/17
500
Фиг. 5
Фиг. 5
5/17
500
5/17
500
Фиг. 5
Фиг. 5
6/17
6/17
Фиг. 7 - Уровень техники
Фиг. 7 - Уровень техники
7/17
7/17
Фиг. 8
Фиг. 8
8/17
804
8/17
804
Фиг. 8 продолжение
Фиг. 8 продолжение
9/17
9/17
Фиг. 10В
Фиг. 10В
10/17
10/17
Фиг. 11А
Фиг. 11А
10/17
10/17
Фиг. 11А
Фиг. 11А
11/17
11/17
Фиг. 11С
Фиг. 11С
11/17
11/17
Фиг. 11С
Фиг. 11С
11/17
11/17
Фиг. 11С
Фиг. 11С
11/17
11/17
Фиг. 11С
Фиг. 11С
11/17
11/17
Фиг. 11С
Фиг. 11С
11/17
11/17
Фиг. 11С
Фиг. 11С
Фиг. 12
Фиг. 12
Фиг. 15
Фиг. 15
Фиг. 16
Фиг. 16
Фиг. 17
Фиг. 17
