在地下处理操作期间加固固体材料的方法与流程

文档序号:13742907阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种组合物,其包含:(1)δ电位改变或聚集组合物,其能够在岩层表面、岩层颗粒表面、井下流体固体表面和/或支撑剂表面上形成可变形部分或完全涂层,其中涂层提高颗粒和表面的聚集和/或凝聚倾向以形成具有可变形涂层的颗粒集群或柱,和(2)能够改变涂覆集群或柱的性能以形成加固、稳定化和/或增强集群或柱的聚集体稳定和/或增强组合物,其中稳定化和/或增强支撑剂材料可用于压裂应用、压裂填充应用、滑溜水应用、砂填充应用、用于加固未加固或弱加固岩层的岩层加固应用,或者具有增强的δ电位改变涂层(部分或完全)的支撑剂适用的任何其它应用中,其中聚集组合物和涂层交联组合物可在处理期间的任何时间并且单独或组合地加入处理流体中,条件是涂层交联组合物在δ电位改变组合物以后或者在注入用δ电位改变组合物处理的支撑剂以后使用,或者其中将涂料组合物与δ改变组合物密切混合并通过热或时间延缓激活加固。2.一种可再修复支撑剂岛,其包含:第一量的处理支撑剂,和第二量的交联处理支撑剂,其中处理支撑剂包含具有δ电位改变组合物的部分或完全涂层的支撑剂,且其中交联处理支撑剂包含具有用涂层交联组合物交联的δ电位改变组合物的部分或完全涂层的支撑剂,其中第一和第二量足以:(a)在压裂操作期间在岩层或其区中形成的裂缝中形成支撑剂岛并且如果支撑剂岛和/或支撑剂岛内的颗粒在压裂操作期间和/或以后,或者在注射操作期间,或者在生产操作期间在岩层内移动的话保持支撑剂岛基本完整,或者(b)在压裂操作期间在岩层或其区中形成的裂缝中形成支撑剂岛,容许支撑剂岛在压裂操作期间和/或以后,或者在注射操作期间,或者在生产操作期间再修复或分裂和重组,从而保持高裂缝导流能力,和在压裂操作期间和/或以后,或者在注射操作期间,或者在生产操作期间俘获岩层细粒。3.一种自修复支撑剂岛,其包含:第一量的处理支撑剂,和第二量的交联处理支撑剂,其中处理支撑剂包含具有δ电位改变组合物的部分或完全涂层的支撑剂,其中第一和第二量足以:(a)容许在岩层或其区中形成的裂缝中形成支撑剂岛并容许岛在压裂操作期间和/或以后,或者在注射操作期间,或者在生产操作期间分裂和重组而不具有支撑剂的实质性损失,或者(b)容许在岩层或其区中形成的裂缝中形成支撑剂岛,容许岛在压裂操作期间和/或以后,或者在注射操作期间,或者在生产操作期间分裂和重组而不具有支撑剂的实质性损失,和在压裂操作期间和/或以后,或者在注射操作期间,或者在生产操作期间俘获岩层细粒。4.一种用于在岩层或其区内形成支撑剂岛的组合物,其中组合物包含:第一量的处理支撑剂,其中处理支撑剂包含具有δ电位改变组合物的部分或完全涂层的支撑剂,且其中第一和第二量足以:(a)容许组合物在压裂操作期间和/或以后在岩层或其区中形成岛,或者(b)容许组合物在压裂操作期间和/或以后,或者在注射操作期间,或者在生产操作期间在岩层或其区中形成岛并俘获岩层细粒。5.根据权利要求2-4的岛和组合物,其进一步包含:第二量的未处理支撑剂,第三量的不可侵蚀纤维,和第四量的包含可侵蚀颗粒、可侵蚀纤维或其混合物和组合的可侵蚀材料。6.根据权利要求2-5的岛和组合物,其中δ电位改变组合物包含含有胺-磷酸盐反应产物、胺组分、胺-磷酸盐反应产物、胺聚合物聚集组合物、凝聚层聚集组合物或其混合物和组合的聚集组合物,且其中涂层交联组合物包含无机交联剂、有机交联剂或其混合物和组合。7.一种压裂地下岩层的方法,其包括:支撑剂放置阶段,所述支撑剂放置阶段包括在压裂条件下向井眼穿透的岩层中注入至少两种压裂液,所述压裂液在以下方面不同:(1)至少一种支撑剂组合物性能,或者(2)至少一种流体性能,或者(3)这些区别的组合,其中所述区别改进裂缝中的支撑剂放置和支撑剂岛形成。8.根据权利要求7的方法,其中:压裂液性能包括流体组成、流体压力、流体温度、流体脉冲持续时间、支撑剂沉降速率,或其混合物和组合,支撑剂组合物性能包括支撑剂类型、支撑剂尺寸、支撑剂强度、支撑剂形状或其混合物和组合,且压裂液选自(a)包含(i)基液,(ii)基液、聚集组合物、涂层交联组合物和/或增粘组合物的无支撑剂流体,和(b)包含(i)基液、增粘组合物和支撑剂组合物或(ii)基液、增粘组合物、支撑剂组合物和聚集组合物,或者(iii)基液、增粘组合物、支撑剂组合物和涂层交联组合物,或者(iv)基液、增粘组合物、支撑剂组合物、聚集组合物和涂层交联组合物的含支撑剂流体,其中聚集组合物包含胺-磷酸盐反应产物、胺组分、胺聚合物聚集组合物、凝聚层聚集组合物,或其混合物和组合,支撑剂组合物包含未处理支撑剂、处理支撑剂或其混合物和组合,且处理支撑剂包含具有聚集组合物的部分或完全涂层的支撑剂,所述聚集组合物包含胺-磷酸盐反应产物、胺组分、胺聚合物聚集组合物、凝聚层聚集组合物,或其混合物和组合。9.根据权利要求8的方法,其中支撑剂组合物在至少一个以下性能方面不同:(c)未处理和处理支撑剂的量,(d)未处理和/或处理支撑剂的密度,(e)未处理和/或处理支撑剂的尺寸,(f)未处理和/或处理支撑剂的形状,或者(g)未处理和/或处理支撑剂的强度。10.根据权利要求9的岛,其中支撑剂组合物进一步包含(i)不可侵蚀纤维,(ii)包含可侵蚀颗粒、可侵蚀纤维或其混合物和组合的可侵蚀材料,或者(iii)其混合物或组合。11.根据权利要求8的方法,其中支撑剂沉降速率通过调整泵送速率而控制且其中增粘压裂液在增粘组合物方面不同。12.根据权利要求7的方法,其中注射步骤包括:根据注射顺序注入至少两种不同的压裂液。13.根据权利要求12的方法,其中至少一种流体为无支撑剂流体且至少一种流体为含支撑剂流体。14.根据权利要求13的方法,其中注射顺序包括在压裂操作期间在交替阶段中注入至少两种不同压裂液。15.根据权利要求7的方法,其进一步包括:在支撑剂放置步骤以前的填塞阶段,所述填塞阶段包括注入包含基液和增粘组合物或者基液、增粘组合物和聚集组合物的填塞液。16.一种压裂地下岩层的方法,其包括:支撑剂放置阶段,所述支撑剂放置阶段包括根据注射顺序向井眼穿透的岩层中注入至少两种不同压裂液,其中压裂液在至少一种性能方面不同。17.根据权利要求16的方法,其进一步包括:在支撑剂放置步骤以前的填塞阶段,所述填塞阶段注入包含基液和增粘组合物或者基液、增粘组合物和聚集组合物的填塞液。18.根据权利要求17的方法,其中性能包括流体组成、流体压力、流体温度、流体脉冲持续时间、支撑剂沉降速率、支撑剂类型、支撑剂尺寸、支撑剂强度、支撑剂形状或其混合物和组合。19.根据权利要求17的方法,其中压裂液选自(a)包含(i)基液,(ii)基液、聚集组合物、涂层交联组合物和/或增粘组合物的无支撑剂流体,和(b)包含(i)基液、增粘组合物和支撑剂组合物或(ii)基液、增粘组合物、支撑剂组合物和聚集组合物,或者(iii)基液、增粘组合物、支撑剂组合物和涂层交联组合物,或者(iv)基液、增粘组合物、支撑剂组合物、聚集组合物和涂层交联组合物的含支撑剂流体,其中聚集组合物包含胺-磷酸盐反应产物、胺组分、胺聚合物聚集组合物、凝聚层聚集组合物,或其混合物和组合,其中交联处理支撑剂包含具有用包含无机交联剂、有机交联剂或其混合物和组合的涂层交联组合物交联的聚集组合物的部分或完全涂层的支撑剂,所述聚集组合物包含胺-磷酸盐反应产物、胺组分和胺-磷酸盐反应产物、胺聚合物聚集组合物、凝聚层聚集组合物,或其混合物和组合,支撑剂组合物包含未处理支撑剂、处理支撑剂或其混合物和组合,且处理支撑剂包含具有聚集组合物的部分或完全涂层的支撑剂,所述聚集组合物包含胺-磷酸盐反应产物、胺组分、胺聚合物聚集组合物、凝聚层聚集组合物,或其混合物和组合。20.根据权利要求19的方法,其中支撑剂组合物在至少一个以下性能方面不同:(c)未处理和处理支撑剂的量,(d)未处理和/或处理支撑剂的密度,(e)未处理和/或处理支撑剂的尺寸,(f)未处理和/或处理支撑剂的形状,或者(g)未处理和/或处理支撑剂的强度。21.根据权利要求20的岛,其中支撑剂组合物进一步包含(i)不可侵蚀纤维,(ii)包含可侵蚀颗粒、可侵蚀纤维或其混合物和组合的可侵蚀材料,或者(iii)其混合物或组合。22.根据权利要求16的方法,其中注射步骤包括:根据注射顺序注入至少两种不同压裂液。23.根据权利要求22的方法,其中至少一种流体不含支撑剂且至少一种流体包含支撑剂组合物。24.根据权利要求23的方法,其中注射顺序包括在压裂操作期间在交替阶段中注入至少两种不同压裂液。25.根据权利要求16的方法,其进一步包括:在支撑剂放置步骤以后的收尾阶段,所述收尾阶段包括注入包含(i)基液、增粘组合物和支撑剂组合物或(ii)基液、增粘组合物、支撑剂组合物和聚集组合物的收尾流体。26.一种将支撑剂/流动路径网络放入井眼穿透的压裂层中的裂缝中的方法,所述方法包括:支撑剂放置阶段,所述支撑剂放置阶段包括在压裂压力以上通过包含由非穿孔跨距隔离的穿孔组的穿孔模式向压裂层中注入选自未增粘无支撑剂流体或增粘无支撑剂流体的至少一种无支撑剂流体和选自未增粘含支撑剂流体或增粘含支撑剂流体的至少一种含支撑剂流体的一序列栓,其中未增粘无支撑剂流体包含:(a)基液(b)基液和聚集组合物,(c)基液和涂层交联组合物,或者(d)基液、聚集组合物和涂层交联组合物,其中增粘无支撑剂流体包含:(a)基液和增粘组合物,(b)基液、增粘组合物和聚集组合物,(c)基液、增粘组合物和涂层交联组合物,或者(d)基液、增粘组合物、聚集组合物和涂层交联组合物,其中未增粘含支撑剂流体包含:(a)基液和支撑剂组合物,或者(b)基液、支撑剂组合物和聚集组合物,(c)基液、支撑剂组合物和涂层交联组合物,或者(d)基液、支撑剂组合物、聚集组合物和涂层交联组合物,其中增粘含支撑剂流体包含:(a)基液、增粘组合物和支撑剂组合物,或者(b)基液、增粘组合物、支撑剂组合物和聚集组合物,(c)基液、增粘组合物、支撑剂组合物和涂层交联组合物,或者(d)基液、增粘组合物、支撑剂组合物、聚集组合物和涂层交联组合物,其中聚集组合物包含胺-磷酸盐反应产物、胺组分、胺聚合物聚集组合物、凝聚层聚集组合物,或其混合物和组合,其中涂层交联组合物包含无机交联剂、有机交联剂或其混合物和组合,且其中含支撑剂流体在压裂期间和/或压裂以后在裂缝闭合时在裂缝内形成支撑剂柱。27.根据权利要求26的方法,其进一步包括:使通过相邻穿孔组注入的栓序列以不同的速率移动通过裂缝。28.根据权利要求26的方法,其中参数栓体积、栓组成、支撑剂组成、支撑剂尺寸、支撑剂形状、支撑剂密度、支撑剂强度、支撑剂浓度、模式长度、穿孔组数目、穿孔组间距、穿孔组取向、各穿孔组中孔的数目、穿孔组射孔密度、穿孔组长度、非穿孔跨距数目、非穿孔跨距长度、造眼方法或其组合中的至少一个根据栓序列改变。29.根据权利要求28的方法,其中支撑剂组合物包含第一量的未处理支撑剂、第二量的处理支撑剂、第三量的可侵蚀或可溶性支撑剂,和第四量的不可侵蚀纤维,其中处理支撑剂包含具有聚集组合物的部分或完全涂层的支撑剂,其中可侵蚀或可溶性支撑剂包含可侵蚀或可溶性有机颗粒、可侵蚀或可溶性有机纤维、可侵蚀或可溶性无机颗粒、和/或可侵蚀或可溶性无机纤维,且其中不可侵蚀纤维包含不可侵蚀有机纤维和/或不可侵蚀无机纤维。30.根据权利要求26的方法,其中:第二量的和为100重量%,第一、第三和第四量可以为0重量%至100重量%,且量可合计为大于100%的值。31.根据权利要求26的方法,其进一步包括:在支撑剂放置步骤以前的填塞阶段,所述填塞阶段包括在压裂条件下将增粘无支撑剂流体连续注入压裂液中以形成或延长裂缝。32.根据权利要求26的方法,其进一步包括:在支撑剂放置步骤以后的收尾阶段,所述收尾阶段包括将增粘含支撑剂流体连续注入压裂液中。33.一种组合物,其包括:井眼穿透的地下岩层,其中岩层包括具有支撑剂/流动路径网络的裂缝,其中网络包含形成柱的多个支撑剂集群和延伸通过该网络至井眼的多个流动路径,从而改进进入或离开裂缝的流体流动,其中支撑剂集群包含第一量的未处理支撑剂、第二量的处理支撑剂、第三量的交联处理支撑剂,和第四量的不可侵蚀纤维,且其中处理支撑剂包含具有聚集组合物的部分或完全涂层的支撑剂,所述聚集组合物包含胺-磷酸盐反应产物、胺组分、胺聚合物聚集组合物、凝聚层聚集组合物,或其混合物和组合,其中第二和第三量足以:(a)在裂缝中形成网络,(b)如果集群在压裂操作期间和/或以后在裂缝中移动或者分裂和重组的话,保持集群是基本完整的,(c)能够以及增强通过裂缝进入和离开岩层的流体流,(d)在压裂操作期间和/或以后,或者在注射操作期间,或者在生产操作期间俘获岩层细粒,或者(e)其混合物和组合。34.根据权利要求33的组合物,其中:网络包含富支撑剂区域和贫支撑剂区域,其中贫支撑剂区域不包含或者包含少于10的富支撑剂区域中的集群,未处理支撑剂选自砂、坚果壳、陶瓷、铝土矿、玻璃、天然材料、塑料珠、颗粒金属、钻屑及其组合,处理支撑剂包含含有聚集组合物的部分或完全涂层的未处理支撑剂,交联处理支撑剂包含交联的聚集组合物的部分或完全涂层。35.根据权利要求33的组合物,其中:第二和第三量的和为100重量%,第一和第三量可以为0重量%至100重量%,且量可合计为大于100%的值。36.根据权利要求33的组合物,其中支撑剂集群进一步包含第五量的可侵蚀或可溶性支撑剂颗粒和/或纤维,可侵蚀或可溶性支撑剂颗粒和/或纤维在网络内形成多个可侵蚀或可溶性集群,其侵蚀或溶解以形成网络中的其它流动路径。37.根据权利要求36的组合物,其中:第二和第三量的和为100重量%,第一、第四和第五量可以为0重量%至100重量%,且量可合计为大于100%的值。38.一种组合物,其包含:井眼穿透的地下岩层,其中岩层包含具有支撑剂/流动路径网络的裂缝,其中网络包含多个形成柱的支撑剂集群、多个可侵蚀或可溶性集群和延伸通过该网络至井眼的多个流动路径,从而改进进入或离开裂缝的流体流动,其中支撑剂集群包含支撑剂组合物,所述支撑剂组合物包含第一量的未处理支撑剂、第二量的处理支撑剂、第三量的可侵蚀或可溶性支撑剂颗粒和/或纤维,和第四量的不可侵蚀纤维,且其中处理支撑剂包含具有聚集组合物的部分或完全涂层的支撑剂,所述聚集组合物包含胺-磷酸盐反应产物、胺组分、胺组分和胺-磷酸盐反应产物、胺聚合物聚集组合物、凝聚层聚集组合物,或其混合物和组合,且第二量足以:(a)在裂缝中形成集群,(b)如果可移动支撑剂岛在压裂操作期间在岩层内移动的话,保持集群是基本完整的,(c)能够以及增强通过裂缝由岩层流向井眼的流体流,(d)在压裂操作、注射操作或生产操作期间俘获岩层细粒,或者(e)其混合物和组合。39.根据权利要求38的组合物,其中网络包含富支撑剂区域和贫支撑剂区域,其中贫支撑剂区域不包含或者包含少于10的富支撑剂区域中的集群。40.根据权利要求38的组合物,其中:未处理支撑剂选自砂、坚果壳、陶瓷、铝土矿、玻璃、天然材料、塑料珠、颗粒金属、钻屑及其组合,处理支撑剂包含含有聚集组合物的部分或完全涂层的未处理支撑剂;且交联处理支撑剂包含用涂层交联组合物处理的含有聚集组合物的部分或完全涂层的未处理支撑剂。41.根据权利要求38的组合物,其中:第二和第三量的和为100重量%,第一、第四和第五量可以为0重量%至100重量%,且量可合计为大于100%的值。
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