胶结地层中未胶结颗粒的方法

专利名称：胶结地层中未胶结颗粒的方法
技术领域：
油气井(hydorcarbon wdl)通常位于包含未胶结颗粒(例如，沙、砾石、支 撑剂、细粒等)的地层中，这些未胶结颗粒可以迁移出地层进入井筒和/或可以 与油、气体、水、和/或其它由井产生的流体一起产生。产出液中不期望存在 这种颗粒，因为这些颗粒可能磨蚀泵送设备及其它设备和/或降低来自井的所 需液体的产量。此外，尤其是，移入井筒的颗粒(例如，在已下套管井段中的 套管和/或孔眼内部)可能阻塞井筒部分，阻碍来自井的所需液体的生产。这里 所定义的术语"未胶结颗粒"及其衍生词包括松散颗粒以及以不充分结合强 度结合的颗粒，所述结合强度不足以经得起由通过地层的流体制备所产生的 力。未胶结颗粒可以包含，尤其是，地层中的沙、砾石、细粒和/或支撑剂颗 粒，例如，在压裂或砾石填充作业过程中位于地层中的支撑剂颗粒。这里所 定义的术语"未胶结地层"、"地层的未胶结部分"以及它们的衍生词包括含 有未胶结颗粒(这里定义了该术语)的任何结构。这里所使用的诸如"未胶结地 层"和"地层的未胶结部分"的那些术语包括地下裂缝，其中未胶结颗粒存 在于裂缝空隙内(例如，在裂缝内部形成支撑剂充填层)。
一种控制地层中未胶结颗粒的方法包括在靠近井筒处设置含有砾石(例 如，"砾石充填")的过滤层，从为所需流体的制备提供未胶结颗粒输送的物理 障碍。通常，这种"砾石充填作业"包括将一定量的颗粒泵送并且放置在位 于邻近井筒区域的未胶结地层中。砾石充填作业的一种普遍类型包括在井筒 中放置一筛网，并且用砾石填充筛网和井筒之间的围绕环隙，所述砾石具有 用于防止地层沙通过的大小。筛网通常是用于保持砾石填充作业期间所放置 砾石的过滤组件。为了适应所使用砾石填充沙的特征，可以使用各种大小和
筛网结构。同样地，为了适应地层中未胶结颗粒的特征，可以使用各种大小 的砾石。为了安装砾石充填，通过用液体混合砾石从而以泥浆形式(通常使其 增粘)将砾石运送至地层。
一旦将砾石置于井筒中，工作液的粘度就会降低， 并且其回到地表。所得结构为从地层中移动沙粒提供了屏障，同时仍然容许 液体流动。
然而，这种砾石填充法的使用可能存在问题。例如，安装砾石充填既费 时又费钱。由于所需的时间和费用，有时期望放置无砾石筛网。甚至在实际 上放置无砾石筛网的情形中，由于地层沙粒趋向于具有广泛的粒径分布，所 以经常难以确定所使用的适当筛网尺寸。当容许少量沙粒流过筛网时，地层 侵蚀成为重要忧患。结果，为了保证控制地层沙粒，常常必须放置砾石以及 筛网。近年来，已经开发并且运用了可膨胀沙筛。作为安装的一部分，可膨 胀砂筛可以为了控沙的目的，相对于井筒、下套管井或裸眼膨胀而无需砾石 填充层。然而，可膨胀筛网仍然可能呈现出诸如筛网侵蚀和筛网堵塞的问题。
用于控制地层中未胶结颗粒的另一种方法包括通过向地层中施加胶结剂
(例如，树脂或者增粘剂)以将未胶结颗粒胶结为稳定、可渗透的物质(mass)。 然而，有时可能期望在被井筒渗透的地层的特定区域优先放置胶结剂。为了 将胶结剂放置于地层的特定区域中，本领域中已经使用某些类型的封隔工具， 例如"封隔(packoff)"设备、封隔器、凝胶塞(gelplug)、机械塞、桥塞、封堵 球等，从而封隔地层一定层段并且将胶结剂放置在地层区域的该层段中。然 而，这些封隔工具的使用可能存在问题。首先，在期望以多种不同层段处理 地层的多种区域的运用中，必须将所使用的封隔工具除去并且复位以封隔随 后处理的层段，尤其是，该过程可能会存在损害地层和/或井筒的危险，并且 增加作业成本、复杂性以及持续时间。此外，在使用这些封隔工具的方法中， 通常， 一定量的弓I入地层中的胶结剂和/或关联的工作液(treatment fluid)会"漏" 到封隔层段外的地层区域，从而，这些方法通常要求较大量的胶结剂(和/或携 带该胶结剂的工作液)以保证地层封隔层段的完全处理。

发明内容
本发明涉及地层的处理。更具体地，本发明涉及用于稳定包含未胶结颗 粒的地层部分的方法。 在一个具体实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括提供胶结剂； 通过动态分流工具(dynamic diversion tool)将该胶结剂引入地层的未胶结部分； 使该胶结剂至少部分地胶结地层的未胶结部分。
在另一个具体实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括提供胶结 剂；通过动态分流工具将胶结剂引入地层的未胶结部分，在该部分中大量未 胶结的支撑剂颗粒存在于地层内；使该胶结剂至少部分地胶结地层的未胶结 部分内的未胶结支撑剂颗粒。
在另一个具体实施方案中，本发明提供了一种方法，其包括提供胶结 剂；通过动态分流工具将胶结剂引入地层的未胶结部分，在该部分中大量未 胶结地层(unconsolidated formation)颗粒存在于地层内；使该胶结剂至少部分 地胶结地层内的未胶结地层颗粒。
对于本领域技术人员来说，本发明的特征和优点是显而易见的。尽管可 以由本领域技术人员作出许多变化，但是这些变化都在本发明的精神范围之 内。


这些附图举例说明了本发明一些具体实施方案的某些方面，并且它们不
应当用于限制或限定本发明。
图1举例说明了可以在本发明某些具体实施方案中处理的地层的侧视图。 图2举例说明了在本发明一个具体实施方案过程中处理的地层的侧视图。 图3举例说明了在本发明一个具体实施方案过程中处理的地层的侧视图。 图4举例说明了在本发明一个具体实施方案过程中处理的地层的侧视图。 图5举例说明了在本发明一个具体实施方案过程中处理的地层的侧视图。 图6举例说明了在本发明一个具体实施方案过程中处理的地层的侧视图。 图7举例说明了已经在本发明一个具体实施方案过程中处理的地层的侧视图。
具体实施例方式
本发明涉及地层的处理。更具体地，本发明涉及用于稳定包含未胶结颗 粒的地层部分的方法。
I.本发明的方法
技术领域：
本发明的方法通常包括提供胶结剂；通过动态分流工具将该胶结剂引 入地层的未胶结部分；使该胶结剂至少部分地胶结地层的未胶结部分。胶结 剂可以作为引入地层的一种或多种工作液的组分来提供和/或引入地层中。这 里所定义的术语"胶结剂"包括任何可以稳定地层部分的物质，该物质至少 能部分稳定未胶结颗粒，从而阻止它们移动或迁移。这里所定义的术语"动 态分流工具"包括任何根据井筒中液体的速度能够改变(例如，增加)该液体进 入地层速度的设备。本发明方法可以用于至少部分地胶结地层的未胶结部分 中经选择的层段，而不需要迄今为止在本领域中所使用的封隔工具。
在本发明方法中处理的地层可以是其中至少大量未胶结颗粒存在于地层 中的任何地层。图1中举例说明了这种地层的实例。井筒110穿透几个其中 所描绘的地层的不同层段； 一些层段包含胶结部分121、 122、 123、 124以及 125，而一些层段包含未胶结部分131、 132、 133以及134，它们包含了至少 大量未胶结颗粒。这些未胶结颗粒可以包含，尤其是，地层中一个或多个裂 缝的开放空间内的沙粒、砾石、细粒和/或支撑剂颗粒(例如，在裂缝内形成支 撑剂充填层的未胶结的支撑剂颗粒)。支撑剂颗粒可由任何适用于地下作业的 材料组成。实例包括，但不限于沙粒、铝土矿、陶瓷材料、玻璃材料(例如， 玻璃珠)、聚合物材料、Teflon⑧材料、坚果壳碎片、种皮碎片、含有坚果壳碎 片的固化树脂质颗粒、含有种皮碎片的固化树脂质颗粒、果核碎片、含有果 核碎片的固化树脂质颗粒、木材、复合颗粒、以及它们的组合。同样也可以 使用复合颗粒，其中适当复合材料可以包含粘合剂以及填充材料，其中适当 的填充材料包括二氧化硅、矾土、烟炭(fomed carbon)、炭黑、石墨、云母、 二氧化钛、正硅酸盐、硅酸钙、高岭土、滑石、氧化锆、硼、飞尘、空心玻 璃微珠、固态玻璃、磨碎的坚果皮/种皮或外壳、锯屑、磨碎的纤维素纤维以 及它们的组合。通常，颗粒具有约2至约400目(美国筛制)范围的大小。在特 别的具体实施方案中，颗粒粒径分布范围是6/12目、8/16、 12/20、 16/30、 20/40、 30/50、 40/60、 40/70或50/70目中的一种或更多种。应当理解，在本文中所使 用的术语"颗粒"包括全部已知形状的材料，所述材料包括基本上球形的材 料、纤维状材料、多边形材料(例如立方体材料)以及它们的混合物。此外，通
常包括纤维状材料，尤其是可以将其用于负担封闭裂缝的压力。在某些具体 实施方案中，支撑剂颗粒可以涂有任何本领域普通技术人员已知的适当树脂 或增粘剂。
可以用井筒贯穿在本发明方法中处理的地层，通过该井筒可以引入胶结
剂和/或工作液，例如，如图1中井筒110所示。贯穿被处理地层的井筒可以
包含一个或更多个输送管或套管柱(例如，"套管的"或"部分套管的"井筒)，
如图1井筒110中套管140所示。在某些具体实施方案中，井筒可以是未套 管的。在某些具体实施方案中，贯穿地层的井筒尤其可以包含一个或多个筛 网和/或砾石填充层，从而降低地层沙粒向井筒中的迁移。在其它具体实施方 案中，井筒可以不包含这种筛网或者砾石填充层(例如，"无筛"井筒)。
在贯穿被处理地层部分的井筒部分是套管的或部分套管的那些具体实施 方案中，动态分流工具可以通过控制套管中的通过孔眼或孔以容许套管内部 和环隙(即，井筒壁和套管外表面之间的空间)之间流体连通，从而将液体和/ 或胶结剂引入地层中。现在参照图1，可以在设置在井筒110中的套管140中 产生一个或多个孔眼150，从而容许套管内部和地层未胶结部分134之间流体 连通。在某些具体实施方案中，可以使用动态分流工具在套管中形成那些孔 眼或孔，例如，通过将含有磨料(例如，诸如沙粒、砾石、可降解颗粒等的颗 粒材料)的流体推向套管内表面和/或将流体以足够的高压推向套管内表面，从 而在套管中形成孔眼或孔。在其它具体实施方案中，可以在进行本发明的方 法之前或者之间使用其它方法形成孔眼或孔。在某些具体实施方案中，可以 通过胶结剂(或者含有胶结剂的流体)排出存在于套管的孔眼或孔中的颗粒，这 尤其可以增强或者恢复通过套管中那些孔眼或孔的流体流动。
现在参照图2，可以将动态分流工具210与包括220烧性管(coiled tubing) 或连接钻杆(jointedpipe)的管线一起放置于井筒中。将动态分流工具210置于 邻近于地层未胶结部分134的井筒部分。现在参照图3，可以通过挠性管或连 接钻杆220将胶结剂引入动态分流工具210中，该工具可以将胶结剂320引 导入地层的未胶结部分B4。
在某些具体实施方案中，可能不期望使用某些能够以足以使地层部分侵 蚀和/或破裂的压力来推动流体的动态分流工具种类。然而，在某些具体实施 方案中，也许期望使用某些能够以足以穿透存在于井筒中的砾石填充层和/或
筛网的压力来推动流体的动态分流工具种类。凭借本文的帮助，本领域的一 个普通技术人员可以根据各种因素，包括所需流体流的速率和/或压力、地层 的结构和组成、被处理地层中层段的长度等，认识到对于本发明方法的某一
特定应用，某种类型的动态分流工具什么时候合适或不合适。以下部分n中 描述了可适于本发明方法的动态分流工具的实例。
本发明的方法可以任选包括在进行本发明方法之前、之中或者之后任意
一点向地层中提供和引入一种或多种预处理液(preflush fluid)。通常，可以在 将胶结剂引入地层之前的任何时间注入预处理液。在某些具体实施方式
中， 尤其可以将预处理液施加至地层中以从地层基岩(matrix)的孔隙空间中清除不 需要的物质(例如，油、残余物或者碎片)，清除套管柱的孔眼或孔中的这种不 需要物质，和/或为随后胶结剂的放置而准备(prepare)地层。例如，可以将酸 性预处理液引入地层的至少一部分中，这尤其可以溶解地层中的不需要物质。 可以通过动态分流工具将该预处理液引入地层中，直接泵送入井筒壁和穿透 地层的套管柱之间的环形空间，或者用任何其它适当方法将其引入地层中。 通常，引入地层中预处理液的体积在胶结剂体积的O.l倍至50倍之间。在以 下部分III.A中更详细地描述了适合与本发明一起使用的预处理液实例。
本发明的方法任选可以包括在地层部分内放置静态分流剂(static diverting
agent)。如同这里所使用的，术语"静态分流剂"定义为包括能够从一个特定 地层部分将流体流分流至另一地层部分的任何静态分流剂或工具(例如，化学 品、流体、颗粒或者设备)。尤其是，静态分流剂可以帮助控制所需面积内胶 结剂的放置。适当静态分流剂的实例包括，但不限于流体(例如，水基的和/ 或非水基的流体)、乳剂、凝胶、泡沫、可降解材料(例如，聚酯、原酸酯、聚 (原酸酯)、聚酸酐、去水有机和/或无机化合物)、颗粒、封隔器(例如，精确封 隔器和选择性注入封隔器)、堵塞球、封隔设备、颗粒、沙塞、桥塞等。凭借 本文的帮助，本领域技术人员将会认识到什么时候在本发明的方法中应当使 用静态分流剂，以及静态分流剂放置的适当种类。
本发明的方法可用于胶结地层未胶结部分中的单个层段，或者可以重复 胶结地层中的几个不同层段。现在参照图3，例如，最初可以将动态分流工具 210设置在井筒内部，以便将胶结剂320引入地层部分的特定层段134中。如 图4所示，在将胶结剂320引入该特定层段134之后，可以将动态分流工具
210复位，以便将胶结剂420引入地层的另一层段133中(例如，比第一个处 理的层段更接近表面的层段)。如图5所示，对于任何数量的其它包含地层未 胶结部分132和131的层段，可以重复该方法，将胶结剂520引入地层的那 些部分。在处理几个不同层段的具体实施方案中，这几个层段可以被一个井 筒、不同的邻近井筒、或者不邻近的不同井筒贯穿。如图5所示，在一个或 更多个层段的处理之后，然后可以将动态分流工具210重新定位在井筒110 的底部。
本发明的方法可以任选包括向地层中以任何处理方法步骤提供并且施加 一种或多种后处理液(afterflushfluid)。通常，可以在将胶结剂引入地层之后的 任何时间注入后处理液。当使用时，优选当胶结剂仍然处于流动状态时将后 处理液放入地层中。例如，可以在关井期(shut-in period)之前将后处理液放入 地层中。在某些具体实施方案中，可以将后处理液施加于地层，尤其是用于 活化胶结剂，和/或通过从其中孔隙通道中排出至少一部分胶结剂或者强迫排 出的胶结剂部分进一步进入地层，在该地层中其对随后烃生产的影响是可忽 略的，从而恢复一部分地层的渗透性。可以通过动态分流工具将该后处理液 引入地层中，直接泵送入井筒壁和穿透地层的套管柱之间的环形空间，或者 用任何其它适当方法将其引入地层中。如图6所示，在井筒110中可以将动 态分流工具210复位，并且将其用于循环井筒中的后处理液660，从而恢复井 筒611和612部分中的流体循环，所述井筒611和612部分邻近于在本发明 方法中胶结的地层区域133和134。如图7所示，可以针对每一层段重复该方 法直到流体循环恢复至井筒711的全部长度，然后可以将动态分流工具从井 筒中移除。通常，引入地层的后处理液体积在胶结剂体积约0.1倍至约50倍 的范围。在本发明的一些具体实施方案中，引入地层的后处理液体积在为胶 结剂体积的约0.1倍至约5倍的范围。在以下部分III.A.中更详细地描述了适 合与本发明一起使用的后处理液实例。
本发明的方法可以在地层中进行任何种类的地下作业之前、与之结合、 或者之后使用，这些地下作业包括，但是不限于压裂作业、砾石充填作业、 压裂充填作业(即，压裂和砾石充填作业的组合)等。例如，本发明的方法有 时可以在压裂作业之后使用，其中本发明的方法用于至少部分地胶结位于一 个或更多个在压裂作业期间制造或加深的裂缝内部的支撑剂颗粒。在某些具
体实施方案中，本发明的方法任选可以包括通过动态分流工具和/或通过任何 其它适于将其它添加剂或工作液引入地层的工具将那些添加剂和工作液引入 地层中，所述其它添加剂和工作液例如相对渗透率改善剂、支撑剂、表面活 性剂、气体、杀生物剂、酸、或任何其它适当的添加剂或工作液。
II.动态分流工具
本发明的方法利用动态分流工具将工作液引入地层中。用于本发明的适 当动态分流工具可以包含任何组件，只要其能根据井筒中流体速度，改变(例 如，增加)进入地层的流体速度。在某些具体实施方案中，动态分流工具可以 包含其上具有至少一个端口(例如，喷嘴或喷口)的管线(例如，挠性管、钻杆等)，该管线能够将来自管线内部的流体以所需的方向引导流进入地层。适当动态分流工具的实例包括，但不限于端口子组件(ported subassemblies)、水 力清砂工具(hydroblast tool)以及水力喷射工具(hydrajetting tool)，包括以下美 国专利和专利申请中所描述的那些，它们的相关内容在此通过引用并入美 国专利号5,765,642;美国专利号5,249,628;美国专利号5,325,923;美国专利 号5,499,678;美国专利号5,396,957; East， Jr.等人的美国专利申请序列号 11/004,441。在某些具体实施方案中，动态分流工具可以包含声学工具或者 pulsonic工具(例如，能够向流体施加具有给定振幅和频率的压力脉冲的工具)。 适当的声学和pulsonic工具实例包括，但是不限于流体振荡器、以及在 Nguyen等人的美国专利申请序列号10/863,706中描述的那些设备，该文献的 相关内容在此通过引用并入。在动态分流工具包含pulsonic工具的具体实施方 式中，由pulsonic工具产生的声能尤其能够连同所使用的胶结剂，进一步稳定 地层中的未胶结颗粒。在某些具体实施方案中，动态分流工具可以包含在衬 管(liner)外表面上具有喷嘴的未胶结衬管。
可以根据各种因素来选择用于本发明特定用途的适当动态分流工具，这 些因素包括所需流体流的速率和/或压力、地层的结构和/或组成、被处理地层 中层段的长度、被引入地层的流体的特定组成等。例如，在某些具体实施方 案中，可能不期望使用某些能够以足以使地层部分侵蚀和/或破裂的压力来推 动流体的动态分流工具。凭借本文的帮助， 一个本领域普通技术人员将能认 识到，对于本发明方法的特定用途，哪些种类的动态分流工具是合适的。
III.流体
在某些具体实施方案中，胶结剂可以作为引入地层的一种或多种工作液 的组分来提供和/或引入地层中。这些工作液可以包括任何流体，只要该流体 不与根据本发明使用的其它组分或者地层发生不利的作用。这种工作液可以 是水基的或者非水基的。水基工作液可以包括淡水、盐水、卣水、海水或者 它们的组合。非水基工作液可以包括一种或多种有机液体，例如烃(例如，煤 油、二甲苯、甲苯或者柴油)、油(例如，矿物油或合成油)、酯等。
用于本发明某些具体实施方式
中的预处理液和后处理液可以包括任何流 体，只要该流体不与根据本发明使用的其它组分或者地层发生不利的作用。 例如，预处理液或后处理液可以是水基流体、烃基流体(例如，煤油、二甲苯、 甲苯、柴油、石油等)、或者气体(例如，氮气或二氧化碳)。水基流体可以包 括淡水、盐水、卤水、或海水，或任何其它含水流体，只要其不与根据本发 明使用的其它组分或地层发生不利的反应。在某些具体实施方案中，水基预 处理液或后处理液可以包含表面活性剂。例如，本发明中可以使用任何与随 后所使用的处理(例如，胶结剂)相适合的表面活性剂，从而帮助胶结剂流向地 层中相邻颗粒间的接触点。这种表面活性剂包括，但是不限于乙氧基化壬 基酚磷酸酯， 一种或更多种阳离子型表面活性剂、 一种或更多种非离子型表
面活性剂以及烷基膦酸酯表面活性剂的混合物。美国专利号6，311，773中描述 了一种或更多种阳离子型和非离子型表面活性剂的适当混合物，该文献的相
关内容在此通过引用并入。优选C,2-C22垸基膦酸酯表面活性剂。所使用的一
种或多种表面活性剂可以以一定量存在于预处理液或后处理液中，该量足以 使地层准备好以接受胶结剂的处理。在本发明的一些具体实施方案中，以水
溶液的重量计，预处理液或后处理液中含有约0.1%至约3%范围内的表面活 性剂。
本发明方法中使用的工作液、预处理液、和/或后处理液可以包含许多额
外的添加剂，包括，但不限于盐、表面活性剂、酸、降滤失添加剂、气体、
起泡剂、防腐剂、防垢剂、催化剂、粘土控制剂、杀生物剂、降阻剂、消泡
剂、桥堵剂、分散剂、絮凝剂、H2S清除剂、C02清除剂、去氧剂、润滑剂、
增黏剂、破碎剂、增重剂、相对渗透率改善剂、颗粒材料(例如，支撑剂颗粒)
等。在某些具体实施方案中，工作液、预处理液、和/或后处理液可以包含活 化剂或催化剂，它们尤其可以用于激活胶结剂的聚合。凭借本文的帮助，本 领域技术人员将会认识到对于某特定用途，工作液、预处理液、和/或后处理 液中可以含有的添加剂种类。
IV.胶结剂
用于本发明方法的适当胶结剂包括任何可以稳定地层部分的组合物，该 组合物至少能部分稳定未胶结颗粒，从而阻止它们移动或迁移。适当胶结剂
的实例包括树脂、增粘剂、以及可凝胶化的(gelable)液体组合物。 A.树脂
适合用作本发明方法中胶结剂的树脂包括任何能够形成硬化、胶结的物 质(mass)的适当树脂。这里所使用的术语"树脂"包括任何众多物理上相似的 聚合合成物或者化学改性的天然树脂，包括然而并不限于热塑性材料和热固 性材料。许多这种树脂通常用于地下胶结作业，并且一些适当的树脂包括双 组分环氧基树脂、酚醛树脂、聚环氧树脂、苯酚醛树脂(phenol-aldehyde resin)、 脲醛树脂、聚氨酯树脂、酚酸树脂(phenolic resin)、呋喃树脂、呋喃/糠醇树脂、 酚醛/胶乳树脂、苯酚甲醛树脂(phenol formaldehyde resin)、聚酯树脂及它们的 混合物和共聚物、聚氨酯树脂及它们的混合物和共聚物、丙烯酸酯树脂、以 及它们的混合物。 一些适当的树脂，例如环氧树脂，可以由内部催化剂或活 化剂固化，以使得在井下泵送时，仅用需要的时间和温度即可将它们固化。 其它适当树脂，例如呋喃树脂，可能规定要在延迟的速率下固化，或者如果 固化温度低(即，小于250。F)，则需要延迟催化剂(time-delayedcatalyst)或者外 部催化剂以帮助激活树脂聚合，然而如果地层温度高于约250°F，优选高于约 300。F，这些树脂会在时间和温度的作用下固化。可以通过动态分流工具(例如， 作为工作液的一种组分)和/或一些其它手段(例如，自地表泵送入环隙)将这种 外部催化剂引入地层。凭借本文的帮助，本领域技术人员能够选择用于本发 明具体实施方案的适当树脂并且确定是否需要催化剂引发固化。
将要引入流体的地层的温度可能影响适当树脂的选择。例如，对于具有 约60°F至约250°F的井底静态温度("BHST")的地层，可以优选含有可硬化
树脂组分和包含特殊硬化剂的硬化剂组分的双组分环氧基树脂。对于具有约
300。F至约600。FBHST的地层，可以优选呋喃基树脂。对于具有约200。F至 约400°F BHST的地层，酚醛基树脂或单组分HT环氧基树脂可以是适当的。 对于具有至少约175°F BHST的地层，苯酚/苯酚甲醛/糠醇树脂也可以是适当 的。
任何与所选择的树脂相容并且达到所需粘度效应的溶剂都能用于本发 明。尤其是由于环境和安全考虑， 一些优选的溶剂是那些具有高闪点(例如， 约125。F)的溶剂；这种溶剂包括乳酸丁酯、丁基缩水甘油醚、二丙二醇甲醚、 二丙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺、二乙二醇甲醚、乙二醇丁醚、二乙二醇丁 醚、碳酸丙烯酯、甲醇、丁醇、右旋柠烯、脂肪酸甲酯、以及它们的组合。 其它优选溶剂包括可溶于水的溶剂，例如，甲醇、异丙醇、丁醇、乙二醇醚 溶剂、以及它们的组合。适当的乙二醇醚溶剂包括，但是不限于二乙二醇 甲醚、二丙二醇甲醚、2-丁氧基乙醇、含有至少一个d至CV烷基的C2至C6 二羟基烷醇醚、二羟基烷醇单醚、甲氧基丙醇、丁氧基乙醇、己氧基乙醇、 以及它们的异构体。凭借本文的帮助，本领域技术人员有能力根据所选择的 树脂来选择适当的溶剂。
B.增粘剂
适用于本发明方法的增粘剂显示粘性特征，并且因此赋予地层中未胶结 颗粒一定程度的胶结。这里定义的术语"增粘剂"包括任何具有这样一种性 质的组合物，在触摸时它(或者可以被活化而变得)有些粘性。在某些具体实施 方案中，可以配制增粘剂，从而通过与催化剂或者活化剂接触，或者在某些 条件下(例如，温度)，它以延迟的速率被"激活"。适合用于本发明中的适当 增粘剂实例包括非水增粘剂、含水增粘剂、以及甲硅垸基改性的聚酰胺。
一种适合用于本发明中的增粘剂类型是非水增粘剂。适当增粘剂的实例 可以包括在地层温度下的液态聚酰胺或聚酰胺溶液，从而当被引入地层时， 它们自身是非硬化的。这种增粘剂的一个实例包括由可商购多元酸和多元胺
组成的縮合反应产物。适当商业产品包括例如C36二元酸混合物的化合物，所
述C36 二元酸包含与多元胺反应的一些三聚酸和更高的低聚酸以及少量单体 酸。其它多元酸包括三聚酸，由脂肪酸制备的合成酸、马来酸酐、丙烯酸等。
这种酸化合物可以从诸如Witco Corporation、Union Camp、Chemta11以及Emery
Industries的公司商购得到。反应产物可由，例如，Champion Technologies, Inc.
以及Witco Corporation获得。可以用作非水增粘剂的其它化合物包括例如聚
酯、聚碳酸酯以及聚氨基甲酸酯的液体和溶液，例如虫胶的天然树脂等。美
国专利号5，853,048和5，833，000中描述了其它适当的非水增粘剂，这些文献
中的相关内容在此通过引用并入。
可以使用适合用于本发明的非水增粘剂以使它们形成非硬化涂层，或者
可以将它们与能和非水增粘剂反应形成硬化涂层的多功能材料结合。这里所
使用的"硬化涂层"是指增粘剂和多功能材料的反应将会产生基本上不可流
动的反应产物，该产物在胶结团块中显示出比增粘剂单独与颗粒一起更高的
抗压强度。在这种情况下，非水增粘剂可以起与可硬化树脂相似的功能。适
合用于本发明的多功能材料包括，但不限于醛，例如甲醛；二醛，例如戊
二醛；释放半縮醛或醛的化合物；卤化二酸；二卤化物，例如二氯化物和二
溴化物；多元酸酐，例如拧檬酸；环氧化物；糠醛；戊二醛或者醛縮合物等，
以及它们的组合。在本发明一些具体实施方案中，多功能材料可以与增粘剂
混合，其量为增粘剂重量的约0.01至约50%，从而实现反应产物的形成。在
一些优选的具体实施方案中，多功能材料以增粘化合物重量的约0.5至约1%
的量存在。美国专利号5,839,510中描述了适当的多功能材料，该文献中的相
关内容在此通过引用并入。
适合与非水增粘剂一起使用的溶剂包括任何与非水增粘剂相容并且达到
所需粘度效应的溶剂。可用于本发明的溶剂优选包括那些具有高闪点(最优选 在约125°F以上)的溶剂。适合用于本发明的溶剂实例包括，但不限于丁基 縮水甘油醚、二丙二醇甲醚、butyl bo加m alcohol、 二丙二醇二甲醚、二乙二 醇甲醚、乙二醇丁醚、甲醇、丁醇、异丙醇、二乙二醇丁醚、碳酸丙烯酯、 右旋柠烯、2-丁氧基乙醇、醋酸丁酯、乙酸糠酯、乳酸丁酯、二甲亚砜、二甲 基甲酰胺、脂肪酸甲酯、以及它们的组合。凭借本文的帮助，本领域技术人 员能够确定是否需要溶剂以达到适于地下条件的粘度，并且如果需要，则需 要多少。
当把适合用于本发明的含水增粘剂置于颗粒上时其没有显著粘性，但是 其能够在所需的时间被"活化"(即，使其不稳定、聚结、和/或起反应)从而
将化合物转变为粘性的、增粘的化合物。可以在将含水增粘剂置于地层之前、 期间或者之后进行这种活化。在一些具体实施方案中，可以首先对颗粒表面 进行预处理以使其准备好被含水增粘剂涂布。适当的含水增粘剂通常是含有 这样化合物的带电聚合物当在水性溶剂或溶液中时，这些化合物能形成非 硬化涂层(由自身形成或与活化剂和/或催化剂一起形成)，并且当将其置于颗
粒上时，当与水流接触时，其会增加颗粒的连续临界再悬浮速度(continuous critical resuspension velocity)。含水增粘剂可以增强地层内各个颗粒(它们是支 撑剂颗粒、地层颗粒或其它颗粒)之间的粒间接触，帮助引起颗粒胶结成粘结、 柔韧的并且渗透性的物质。当使用时，活化剂和/或催化剂可以是含有含水增 粘剂工作液的组分，或者可以通过动态分流工具(例如，作为工作液的组分) 或某些其它手段(例如，自地表将它们泵送入环隙)将它们分别弓I入地层。
适用于本发明的含水增粘剂的实例包括，但不限于丙烯酸聚合物、丙 烯酸酯聚合物、丙烯酸衍生物聚合物、丙烯酸均聚物、丙烯酸酯均聚物(例如 聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸丁酯)以及聚(丙烯酸-2-乙基己酯))、丙烯酸酯共聚 物、甲基丙烯酸衍生物聚合物、甲基丙烯酸均聚物、甲基丙烯酸酯均聚物(例
如聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯)以及聚(甲基丙烯酸-2-乙基己
酯))、丙烯酰胺基-甲基-丙磺酸酯聚合物、丙烯酰胺基-甲基-丙磺酸酯衍生物 聚合物、丙烯酰胺基-甲基-丙磺酸酯共聚物、以及丙烯酸/丙烯酰胺基-甲基-丙磺酸酯共聚物、以及它们的组合。这里所定义的术语"衍生物"包括，例 如，通过用另一个原子或原子团取代所列化合物中的一个原子、离子化一种 所列化合物，或者制备一种所列化合物的盐，从而由一种所列化合物制备的
任何化合物。于2004年6月9日提交的美国专利申请号10/864,061，以及于 2004年6月9日提交的美国专利申请号10/864,618中公开了确定适当含水增 粘剂的方法以及关于含水增粘剂的其他内容，这些文献的相关内容在此通过 引用并入。
可以将适合用于本发明方法的增粘剂中的甲硅烷基改性的聚酰胺化合物 描述为基本上自硬化的组合物，它们能够，例如，在地层或支撑剂充填层孔 隙中，至少部分以未硬化状态粘附于颗粒，而且进一步能够将自己自硬化至 地层颗粒的各个颗粒不粘附于其上的基本上非粘性的状态。例如，这种甲硅 烷基改性聚酰胺可以基于甲硅烷化(silatiiig)的化合物与聚酰胺或聚酰胺混合
物的反应产物。聚酰胺或聚酰胺混合物可以是一种或更多种聚酰胺中间体化 合物，例如，它们可以通过由多元酸(例如，二元酸或更多元的酸)和多元胺(例 如，二元胺或更多元的胺)的反应以形成脱水聚酰胺聚合物而获得。美国专利
号6,439,309中描述了其它适当的甲硅烷基改性的聚酰胺以及制备这种化合物 的方法，该文献中的相关内容在此通过引用并入。
Harms等人的美国专利号5,249,627中描述了一些适当的增粘剂，该文献 中的相关内容在此通过引用并入。Harms公开包含选自以下的至少一种的含 水增粘剂苄基可可二(羟乙基)季胺(benzyl coco di-(hydroxyethyl)quaternary amine)、与甲醛縮合的对-叔-戊基苯酚、以及含有约80%至约100%的Cwo烷 基甲基丙烯酸酯单体和约0%至约20%亲水单体的共聚物。在一些具体实施方 案中，含水增粘剂可以包含含有约卯％至约99.5%的丙烯酸-2-乙基己酯和约 0.5%至约10%的丙烯酸的共聚物。适当亲水单体可以是任何能提供极性含氧
或含氮基团的单体。适当的亲水单体包括(甲基)丙烯酸二烷基氨基垸基酯以及 它们的四元加成物(quaternaryaddition)和酸性盐、丙烯酰胺、N-(二垸基氨基垸
基)丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和它们的四元加成物和酸性盐、羟烷基(甲基)丙 烯酸酯、例如甲基丙烯酸或优选丙烯酸的不饱和羧酸、羟乙基丙烯酸酯、丙 烯酰胺等。这些共聚物可以通过任何适当的乳液聚合技术来制备。例如，在 美国专利号4，670，501中公开了这些共聚物的制备方法，该文献的相关内容在 此通过引用并入。
C.可凝胶化的液体组合物
适合用于本发明方法中的可凝胶化的液体组合物可以包括任何能够转化 成凝胶化的物质的可凝胶化的液体组合物，所述凝胶化的物质能够基本上堵 塞地层的渗透性同时使得地层保持柔韧性。也就是说，凝胶化的物质会对地 层产生例如烃类的所需流体的能力产生负面影响。正如以上的讨论，地层的 渗透性可以通过使用后处理液来恢复或者通过胶结部分来裂穿。如同这里所 提到的，术语"柔韧性"是指这样一种状态，其中经处理的地层或材料相对 有延伸性并且有伸縮性，并且能够经得起很多的压力循环而没有实质上的破 坏。从而，所生成的凝胶化的物质应当是半固体、不可移动、胶状的物质， 尤其是，其稳定经处理的地层部分同时容许地层吸收压力循环期间产生的应
力。因而，凝胶化的物质可以同时通过稳定地层沙粒和通过增加地层沙粒的 柔韧性来帮助防止地层的破坏。适当可凝胶化的液体组合物的实例包括，但 不限于固化以形成柔韧性凝胶的树脂组合物、可凝胶化的含水硅酸盐组合 物、可交联的含水聚合物组合物、以及可聚合的有机单体组合物。
可凝胶化的液体组合物的某些具体实施方案包括可固化的树脂组合物。 对于本领域技术人员来说，可固化的树脂组合物是众所周知的，并且其已经 被用于使未胶结地层部分胶结并且将支撑剂材料胶结为坚硬、可渗透的物质。 虽然根据本发明使用的可固化树脂组合物可以类似于那些之前用于将沙粒和 支撑剂胶结为坚硬、可渗透物质的组合物，然而它们的区别在于适合与本发 明一起使用的树脂不固化为坚硬、可渗透的物质；相反地，它们固化为柔韧、 凝胶化的物质。也就是说，适当的可固化树脂组合物在未胶结地层的经处理 部分的颗粒之间形成弹性凝胶化的物质，从而使得地层部分保持柔韧性以对 抗破坏。使固化的树脂组合物凝固和硬化以便为地层经处理的部分提供高胶 结强度是不必要或者不期望的。相反地， 一旦固化，根据本发明的有用的可 固化树脂组合物形成半固体、不可移动的、凝胶化的物质。
通常，根据本发明有用的可固化树脂组合物可以包含可固化树脂、稀释 剂、以及树脂固化剂。当可固化树脂组合物中使用某些树脂固化剂，例如聚 酰胺时，该组合物形成上述半固体、不可移动的、凝胶化的物质。在所使用 的树脂固化剂可能导致有机树脂组合物形成坚硬的、脆性材料而不是所需的 凝胶化的物质的情形中，可固化树脂组合物可以进一步包含一种或更多种"增 韧添加剂"(以下将更详细地描述)，从而为固化组合物提供柔韧性。
可用于本发明可固化树脂组合物的可固化树脂实例包括，但不限于有 机树脂，例如聚环氧化物树脂(例如，双酚A-环氧氯丙垸树脂)、聚酯树脂、 脲醛树脂、呋喃树脂、聚氨酯树脂、以及它们的混合物。这些中，优选聚环 氧化物树脂。任何与可固化树脂相容并且达到所需粘度效应的稀释剂都适用 于本发明。可用于本发明的可固化树脂组合物的稀释剂实例包括，但不限于 苯酚；甲醛；糠醇；糠醛；醇；醚，例如丁基縮水甘油醚和甲苯基縮水甘油 醚、苯基縮水甘油醚；以及它们的混合物。在本发明的一些具体实施方案中， 稀释剂包含乳酸丁酯。稀释剂可用于在80°F下将可固化树脂组合物的粘度降 低至约3到约3,000厘泊("cP")。尤其是，稀释剂起到了为固化组合物提供
柔韧性的作用。稀释剂可以以足以提供所需粘度效应的量存在于可固化树脂
组合物中。通常，所使用的稀释剂以可固化树脂重量的约5%至约75%的量存 在于可固化树脂组合物中。
通常，任何可用于固化有机树脂的树脂固化剂都适用于本发明。当所选 择的树脂固化剂是酰胺或聚酰胺时，通常不需要增韧添加剂，这尤其是因为 这种固化剂导致可固化树脂组合物转变为半固体、不可移动的、凝胶化的物 质。其它适当树脂固化剂(诸如胺、多胺、亚甲基双苯胺、以及本领域中其它 的己知的固化剂)将趋向于固化成坚硬、脆性的材料，从而将受益于增韧添加 剂的加入。通常，无论是否加入增韧添加剂，所使用的树脂固化剂以可固化 树脂重量的约5%至约75%的量存在于可固化树脂组合物中。在本发明的一些 具体实施方案中，所使用的树脂固化剂以可固化树脂重量的约20%至约75% 的量存在于可固化树脂组合物中。
如上所述，可以将增韧添加剂用于，尤其是，为由可固化树脂组合物形 成的凝胶化的物质提供柔韧性。这里所定义的术语"增韧添加剂"包括任何 能够为由可固化树脂组合物形成的凝胶化的物质赋予柔韧性质(例如，可展性、 弹性)的物质。在所选择的树脂固化剂可能导致有机树脂组合物固化为坚硬且 脆性的材料，而不是这里所述的所需凝胶化的物质的情形中，应当使用增韧 添加剂。例如，在所选择树脂固化剂不是酰胺或聚酰胺时，可以使用增韧添 加剂。适当增韧添加剂的实例包括，但不限于有机酯、氧化的有机溶剂、 芳香族溶剂、以及它们的组合。这些物质中，优选醚，例如邻苯二甲酸二丁 酯。当使用时，增韧添加剂可以以可固化树脂重量的约5%至约80%的量存在 于可固化树脂组合物中。在本发明的一些具体实施方案中，增韧添加剂可以 以可固化树脂重量的约20%至约45%的量存在于可固化树脂组合物中。
在其它具体实施方案中，可凝胶化的液体组合物可以包含可凝胶化的含 水硅酸盐组合物。通常，可用于本发明的可凝胶化的含水硅酸盐组合物通常 包含碱金属硅酸盐水溶液以及用于胶凝该碱金属硅酸盐水溶液的温度活化催 化剂。
可凝胶化的碱金属硅酸盐组合物的碱金属硅酸盐水溶液组分通常包含含 水液体和碱金属硅酸盐。碱金属硅酸盐水溶液的含水液体组分通常可以是淡 水、盐水(例如，含有一种或更多种溶解于其中的盐的水)、卤水(例如，饱和
的盐水)、海水、或者任何其它的含水液体，只要其不和根据本发明使用的其 它组分或者和地层发生不利的作用。适当碱金属硅酸盐的实例包括，但不限 于硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、硅酸铷、或者硅酸铯中的一种或更多种。这 些物质中，优选硅酸钠。虽然硅酸钠以许多形态存在，但是用于碱金属硅酸
盐水溶液中的硅酸钠优选具有约1:2至约1:4的Na20-Si02重量比。最优选的， 所使用的硅酸钠具有约1:3.2的Na20-Si02重量比。通常，碱金属硅酸盐以碱 金属硅酸盐水溶液组分重量的约0.1%至约10%的量存在于碱金属硅酸盐水溶 液组分中。
使用可凝胶化的含水硅酸盐组合物的温度活化催化剂组分，尤其是，用 于将可凝胶化的含水硅酸盐组合物转变为如上所述的期望的半固体、不可移 动的、凝胶化的物质。温度活化催化剂的选择至少部分与可凝胶化的含水硅 酸盐组合物会被引入的地层温度有关。可用于本发明的可凝胶化的含水硅酸 盐组合物的温度活化催化剂包括，但不限于硫酸铵，其最适合在约60。F至 约240。F的范围内；酸式焦磷酸钠，其最适合在约60。F至约240。F的范围内； 柠檬酸，其最适合在约60。F至约120。F的范围内；以及乙酸乙酯，其最适合 在约60。F至约120。F的范围内。通常，温度活化催化剂以可凝胶化的含水硅 酸盐组合物重量的约0.1%至约5%的范围存在。当使用时，温度活化的催化 剂可以是含有可凝胶化的含水硅酸盐组合物工作液的组分，或者可以通过动 态分流工具(例如，作为工作液的组分)或某些其它手段(例如，自地表将它们 泵送入环隙)将它们分别弓I入地层。
在其它具体实施方案中，可凝胶化的液体组合物可以包含可交联的含水 聚合物组合物。通常，适当的可交联的含水聚合物组合物可以包含含水溶剂、 可交联聚合物以及交联剂。
含水溶剂可以是可交联组合物和交联剂可以溶解、混合、悬浮、或分散 于其中以促进凝胶形成的任何含水溶剂。例如，所使用的含水溶剂可以是淡 水、盐水、卤水、海水、或任何其它含水液体，只要其不与根据本发明使用 的其它组分或地层发生不利的反应。
可用于可交联的含水聚合物组合物中的可交联聚合物实例包括，但不限 于含羧酸酯聚合物以及含丙烯酰胺聚合物。优选的含丙烯酰胺聚合物包括 聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺、丙烯酰胺和丙烯酸酯的共聚物、以及
丙烯酸酯的含羧酸酯三元共聚物和四元共聚物。适当的可交联聚合物的其它 实例包括其中含有多糖及其衍生物的水合性聚合物，所述多糖及其衍生物包 含一个或更多个单糖单元的半乳糖、甘露糖、葡糖苷、葡萄糖、木糖、阿糖、
果糖、葡糖醛酸、或吡喃糖基硫酸酯(pyranosyl sulfate)。适当的天然水合性聚 合物包括，但不限于瓜耳豆胶、刺槐豆胶、塔拉胶(tam)、魔芋胶、罗望子、 淀粉、纤维素、卡拉雅胶、黄原胶、黄芪胶以及角叉菜胶，以及上述所有的 衍生物。可用于可交联的含水聚合物组合物的适当水合性合成聚合物和共聚 物包括，但不限于聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、马来酸酐、 甲乙烯醚聚合物、聚乙烯醇以及聚乙烯吡咯垸酮。所使用的可交联聚合物应 当以足以在地层中形成所需凝胶化的物质的量存在于可交联的含水聚合物组 合物中。在本发明的一些具体实施方案中，可交联聚合物以水性溶剂重量的 约1%至约30%的量存在于可交联的含水聚合物组合物中。在本发明的另一个 具体实施方案中，可交联聚合物以水性溶剂重量的约1%至约20%的量存在于 可交联的含水聚合物组合物中。
本发明的可交联的含水聚合物组合物可以进一步包含用于交联可交联聚 合物以形成所需凝胶化的物质的交联剂。在一些具体实施方案中，交联剂可 以是含有活性过渡金属阳离子的分子或络合物。最优选的交联剂含有与阴离 子、原子氧或水络合或结合的三价铬阳离子。适当交联剂的实例包括，但不 限于含有醋酸铬和/或氯化铬的化合物或络合物。其它适当的过渡金属阳离 子包括氧化还原体系内的铬VI、铝m、铁II、铁m以及锆iv。
交联剂尤其应当以足以提供所需交联度的量存在于本发明的可交联的含 水聚合物组合物中。在本发明的一些具体实施方案中，交联剂以可交联的含 水聚合物组合物重量的0.01%至约5%的量存在于本发明的可交联的含水聚合 物组合物中。所使用交联剂(一种或多种)的精确类型和数量取决于待交联的具 体可交联聚合物、地层温度条件、以及其它为本领域技术人员所知的因素。
任选地，可交联的含水聚合物组合物可以进一步包含交联延迟剂，例如 来源于瓜尔胶、瓜尔衍生物、或纤维素衍生物的多糖交联延迟剂。可交联的 含水聚合物组合物中尤其可以含有交联延迟剂，从而延迟可交联的含水聚合 物组合物的交联直到符合要求。凭借本文的帮助，本领域普通技术人员将会 知晓用于所需用途的可交联的含水聚合物组合物中所含有的交联延迟剂的合
适量。
在其它具体实施方案中，凝胶化的液体组合物可以包含可聚合的有机单 体组合物。通常，适当的可聚合的有机单体组合物可以包含水基流体、水溶 性可聚合的有机单体、去氧剂以及初级引发剂。
可聚合的有机单体组合物的水基流体组分通常可以是淡水、盐水、卣水、 海水或其它任何含水液体，只要其不和根据本发明使用的其它组分或地层起 不利的反应。
多种单体适合用作本发明中的水溶性可聚合的有机单体。适当单体的实 例包括，但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、2-甲基
丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、2-二甲基丙烯酰胺、乙烯磺酸、甲基丙烯酸N,N-二甲胺基乙酯、甲基丙烯酸-2-三乙基氯化铵甲酯 (2國triethylammoniumethylmethacrylate chloride)、 N,N-二甲基-氨基丙基甲基丙 烯酰基-酰胺、甲基丙烯酰胺丙基三乙基氯化铵、N-乙烯基吡咯垸酮、乙烯基 膦酸以及甲基丙烯酰氧基乙基三甲基硫酸铵，以及它们的混合物。优选地， 水溶性可聚合的有机单体应当是自交联的。自交联的适当单体实例包括，但
不限于丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基丙烯
酰胺、N-羟甲基-甲基丙烯酰胺、聚丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸乙二醇酯、 聚丙烯酸丙二醇酯、聚甲基丙烯酸丙二醇酯、以及它们的混合物。这些物质 中，优选丙烯酸羟乙酯。特别优选单体的一个实例是羟乙基纤维素-乙烯基膦 酸。
水溶性可聚合的有机单体(或者使用其混合物的多种单体)应当以在将可 聚合的有机单体组合物置入地层之后，足以形成所需凝胶化的物质的量包含 于可聚合的有机单体组合物中。在本发明的一些具体实施方案中，水溶性可 聚合的有机单体(一种或多种)以水基流体重量的约1%至约30%的量包含于可 聚合的有机单体组合物中。在本发明的另一个具体实施方案中，水溶性可聚 合的有机单体(一种或多种)以水基流体重量的约1%至约20%的量包含于可聚 合的有机单体组合物中。
可聚合的有机单体组合物中存在的氧可能抑制水溶性可聚合的有机单体 (一种或多种)的聚合过程。因此，可聚合单体组合物中可以含有去氧剂，例如 氯化亚锡。为了改善氯化亚锡的可溶性以使其能与可聚合的有机单体组合物
容易地即时结合，可以将氯化亚锡预溶于盐酸溶液中。例如，可以将氯化亚
锡以所得溶液重量的约10%的量溶于0.1重量％盐酸水溶液中。所得氯化亚锡 盐酸溶液可以以可聚合的有机单体组合物重量的约0.1%至约10%的量包含于
可聚合的有机单体组合物中。通常，氯化亚锡可以以可聚合的有机单体组合
物的重量的约0.005%至约0.1%的量包含于本发明的可聚合的有机单体组合 物中。
使用初级引发剂，尤其是，用于引发用于本发明中的水溶性可聚合的有 机单体(一种或多种)的聚合。任何在水溶液中形成自由基的化合物(一种或多
种)都可以用作初级引发剂。尤其是，自由基起到了引发可聚合的有机单体组 合物中存在的水溶性可聚合的有机单体(一种或多种)聚合的作用。适合用作初 级引发剂的化合物包括，但不限于碱金属过硫酸盐；过氧化物；使用还原 剂的氧化还原系统，例如亚硫酸盐和氧化剂；以及偶氮聚合引发剂。优选的 偶氮聚合引发剂包括2，2'-偶氮双(2-咪唑-2-羟乙基)丙烷、2,2'-偶氮双(2-氨基丙 烷)、4,4'-偶氮双(4-氰戊酸)、以及2，2'-偶氮双(2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺。通 常，初级引发剂应当以足以引发水溶性可聚合的有机单体(一种或多种)聚合的 量存在于可聚合的有机单体组合物中。在本发明的某些具体实施方案中，初 级引发剂以水溶性可聚合的有机单体(一种或多种)重量的约0.1%至约5%的量 存在于可聚合的有机单体组合物中。
任选地，可聚合的有机单体组合物进一步可以包含次级引发剂。例如， 在将未成熟的水基凝胶置于与地表混合物相比相对冷却的地层的情形中，例 如在近海作业中将其放置在低于泥浆管线时，可以使用次级引发剂。次级引 发剂可以是任何一种或多种能与初级引发剂反应以在较低温度下提供自由基 的适当水溶性化合物。适当次级引发剂的实例是三乙醇胺。在本发明的一些 具体实施方案中，次级引发剂以水溶性可聚合的有机单体(一种或多种)重量的 约0.1%至约5%的量存在于可聚合的有机单体组合物中。
任选地，本发明的可聚合的有机单体组合物进一步可以包含用于在所需 凝胶化的物质中使可聚合的有机单体组合物交联的交联剂。在一些具体实施 方案中，交联剂可以是含有活性过渡金属阳离子的分子或络合物。最优选的 交联剂含有与阴离子、原子氧或水络合或结合的三价铬阳离子。适当交联剂 的实例包括，但不限于含有醋酸铬和/或氯化铬的化合物或络合物。其它适
当的过渡金属阳离子包括氧化还原体系内的铬vi、铝m、铁n、铁m以及
锆IV。通常，交联剂可以以可聚合的有机单体组合物重量的0.01%至约5%的
量存在于可聚合的有机单体组合物中。
因此，本发明非常适合于实现所提到的目标和优点及其所固有的特点。 以上公开的特定具体实施方案仅仅是说明性的，这是因为可以用不同但却等 同的方式修改和实践本发明，而这些方式对于具有本文教导帮助的本领域技 术人员来说是显而易见的。尽管可以由本领域技术人员作出许多变化，但是 这种变化都在如所附权利要求所定义的本发明精神范围之内。进一步地，除 以下权利要求中所描述的以外，本文所示构造或设计的细节都没有限制。因 此显然，可以改变或修改以上公开的特定说明性具体实施方案，并且所有这 种变化都认为属于本发明的精神和范围。尤其是，本文所公开的每一数值范
围(例如，"约a至约b，"或者，相同的，"约a至b,"或者，相同的，"约a-b") 应被理解为是指各个数值范围的幂集(全部子集的集合)。除非另由专利权人明 确并且清楚地定义，否则权利要求中的术语具有它们简单、普通的含义。
权利要求
1.一种方法，其包括提供胶结剂；通过动态分流工具将该胶结剂引入地层的未胶结部分；和使该胶结剂至少部分地胶结所述地层的所述未胶结部分。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述地层的所述未胶结部分包含所述地 层内的一个或更多个裂缝。
3. 如权利要求1所述的方法，其中所述胶结剂选自树脂、增粘剂、可凝胶化的液体组合物、它们的衍生物和它们的组合物。
4. 如权利要求1所述的方法，其中所述动态分流工具选自端口-子组件、 水力清砂工具、水力喷射工具、pulsonic工具以及它们的组合。
5. 如权利要求1所述的方法，其中提供胶结剂，包括提供含有所述胶结剂的工作液；和 将所述胶结剂引入所述地层的未胶结部分，包括将含有所述胶结剂的所 述工作液引入地层的所述未胶结部分。
6. 如权利要求1所述的方法，其中所述地层的所述未胶结部分包含所述地 层内的一个或更多个裂缝，其中大量颗粒存在于所述一个或更多个裂缝的开 放空间内。
7. 如权利要求1所述的方法，其中所述地层的所述未胶结部分包含大量未 胶结的支撑剂颗粒。
8. 如权利要求1所述的方法，其进一步包括将预处理液引入一部分所述地 层中。
9. 如权利要求1所述的方法，其进一步包括将后处理液引入一部分所述地 层中。
10. 如权利要求1所述的方法，其中所述地层包含一个或更多个套管柱、 筛网、砾石填充层、或者它们的组合。
11. 如权利要求1所述的方法，其进一步包括在一部分所述地层内放置静 态分流剂。
12. 如权利要求1所述的方法，其进一步包括通过所述动态分流工具，以 足以使一部分所述地层侵蚀和/或压裂的压力推动流体。
13. —种方法，其包括 提供胶结剂；通过动态分流工具将所述胶结剂引入地层的未胶结部分，其中大量未胶 结的支撑剂颗粒存在于所述地层内；和使所述胶结剂至少部分地胶结所述地层的所述未胶结部分内的所述未胶 结的支撑剂颗粒。
14. 如权利要求13所述的方法，其中所述胶结剂选自树脂、增粘剂、可凝 胶化的液体组合物、它们的衍生物和它们的组合物。
15. 如权利要求13所述的方法，其进一步包括在一部分所述地层内放置静 态分流剂。
16. 如权利要求13所述的方法，其中所述地层的所述未胶结部分包含所述 地层内的一个或更多个裂缝，其中大量未胶结的支撑剂颗粒存在于所述一个 或更多个裂缝的开放空间内。
17. —种方法，其包括 提供胶结剂；通过动态分流工具将所述胶结剂引入地层的未胶结部分，其中大量未胶 结的地层颗粒存在于所述地层内；和使所述胶结剂至少部分地胶结所述地层部分内的所述未胶结的地层颗粒。
18. 如权利要求17所述的方法，其中所述胶结剂选自树脂、增粘剂、可凝 胶化的液体组合物、它们的衍生物和它们的组合物。
19. 如权利要求17所述的方法，其进一步包括在一部分所述地层内放置静 态分流剂。
20. 如权利要求17所述的方法，其中所述地层的未胶结部分包含所述地层 内的一个或更多个裂缝，其中所述大量未胶结的地层颗粒存在于所述一个或 更多个裂缝的开放空间内。
全文摘要
本发明提供一种用于稳定包含未胶结颗粒的地层部分的方法。在一个具体实施方案中，本发明方法包括提供胶结剂；通过动态分流工具将该胶结剂引入地层的未胶结部分；和使该胶结剂至少部分地胶结地层的未胶结部分。
文档编号C09K8/56GK101370902SQ200680051599
公开日2009年2月18日 申请日期2006年11月6日 优先权日2005年11月22日
发明者K·W·哈利伯顿, M·E·布劳克, N·A·斯泰根特, P·D·阮, 小L·E·伊斯特 申请人:哈利伯顿能源服务公司