挖掘用分散液以及使用该分散液的采掘方法

文档序号:8908775阅读:540来源:国知局
挖掘用分散液以及使用该分散液的采掘方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于依托例如旋转式挖掘法或无隔水管挖掘法(riserlessdrilling method)等挖掘法而采掘例如石油、天然气等地下资源的挖掘用分散液,并涉及使用该分散 液采掘地下资源的方法。
【背景技术】
[0002] 挖掘法,例如旋转式挖掘法和无隔水管挖掘法以及液压破碎法(hydrau1ic fracturingmethod)等,已广泛用于采掘地下资源。
[0003] 旋转式挖掘法包括在回流泥浆时通过挖掘形成坑井,以及用与防失水剂共混的完 井液(finishingfluid)在坑井壁表面形成称为泥壁(mudwall)的滤饼。该滤饼维持槽 壁稳定,防止槽壁崩塌,并减少与流经坑井的流体的摩擦。
[0004] 液压破碎法包括,在扩大例如油和气等资源流入坑井的有效截面积并因此为了 提高坑井的生产率的尝试中,向填充在坑井中的流体施压,从而在坑井附近形成龟裂(破 裂),以由此提高坑井附近的渗透性(为了流体容易流动)。
[0005] 在此,作为向完井液添加的防失水剂,主要使用颗粒形式的碳酸钙或各种盐。然 而,防失水剂的使用带来诸如变得需要用酸进行处理以将之除去,或者颗粒进入地层、特别 是进入地层的龟裂内而阻断气体流动的问题。也就是说,防失水剂保持欲从中采掘资源的 地层堵塞而妨碍生产。
[0006] 进一步,用于液压破碎法的流体可分类为破碎流体和填料,使用破碎流体以便在 施加高压下渗透入坑井附近,而使用填料以便阻断坑井中的流路(flowpassage)。作为用 于液压破碎法的流体,此前已使用粘性流体如胶状汽油等。然而,近年来随着页岩气等气体 现已从存在于相对浅的位置的页岩层采掘,并且考虑到对环境的影响,使用通过将聚合物 溶解或分散在水中而获得的水性分散液正成为惯例。聚合物的已知实例是聚乳酸(见专利 文献1)。
[0007] 也就是说,聚乳酸是一种展现可水解性和可生物降解性(biodegradable capability)的物质,而且即使其残留在地下也可由地中(ground)的水或酶分解,并不会 有害地影响环境。进一步,可认为与汽油等相比,也用作分散剂的水远不会影响环境。
[0008] 坑井填充有作为破碎流体的分散了聚乳酸的水性分散液并被施压,以便聚乳酸渗 透至坑井附近。在此,聚乳酸经历水解并失去树脂的形态。因此,在聚乳酸已渗过的部分形 成空间(或龟裂),导致资源可流入的坑井空间增加。
[0009] 进一步,聚乳酸也充当防失水剂。也就是,通过使用与作为防失水剂的聚乳酸共混 的完井液而在坑井中形成滤饼,使得可抑制包含在用于后续采掘步骤的各种流体中作为分 散介质的水过多地渗透入地中。因此,聚乳酸提供使地层中的环境变化最小化的优点。除 此之外,因酸在地中分解而不需要对其进行处理。
[0010] 另外,从聚乳酸分解的乳酸是有机酸。随着聚乳酸分解,乳酸释放。乳酸侵蚀页岩 层,并促进页岩层变得多孔。
[0011] 然而,虽然100°c以上的温度下聚乳酸相对迅速地经历水解,但低于100 °c的温度 下其水解速率小。如果用于从低温的地下采掘例如页岩气,采掘效率因而变得低下,并期望 改进。
[0012] 另一方面,已作出用聚乙醇酸代替聚乳酸的提案(见专利文献2)。
[0013] 也已知聚乙醇酸作为可生物降解树脂是有用的。除此之外,其可水解性比聚乳 酸高;即,在例如约80°c的温度下,其水解速率远比聚乳酸大,并可有效地使用以代替聚乳 酸。然而,在特别地80°C以下,以及更加特别地60°C以下的温度下,聚乙醇酸的水解速率变 得很小。除此之外,与聚乳酸相比,聚乙醇酸相当昂贵。
[0014] 现有技术文献:
[0015] 专利文献:
[0016] 专利文献1 :美国专利7, 833, 950
[0017] 专利文献 2 :W02012-050187

【发明内容】

[0018] 发明要解决的问题
[0019] 因此,本发明的目的是提供在低达80°C以下的,并进一步低达60°C以下的温度下 展现高度可水解性的挖掘用分散液,所述挖掘用分散液通过将廉价的水解性树脂材料分散 在水性介质中而获得,并且用作挖掘法用的完井液,或者用作破碎流体,或作为通过液压破 碎法采掘地下资源用的填料。
[0020] 本发明另一个目的是提供使用上述挖掘用分散液的采掘方法。
[0021] 用于解决问题的方案
[0022] 根据本发明,提供通过在水性介质中分散作为水解性树脂材料的聚草酸酯 (polyoxalate)而获得的挖掘用分散液。
[0023] 根据本发明,进一步提供通过由挖掘形成的坑井采掘地下自然资源的方法,包括 将权利要求1描述的分散液压入地下,从而在40°C以上的热水中水解该水解性树脂材料的 步骤。
[0024] 在本发明的采掘方法中,期望:
[0025] (1)将挖掘用分散液压入坑井,从而在坑井附近产生龟裂;
[0026] (2)用水解性树脂材料填充坑井;以及
[0027](3)挖掘用分散液共混有胶凝剂(gellingagent),用通过水解性树脂材料水解所 释放的酸在坑井中形成凝胶,此后将凝胶分解。
[0028] 发明的效果
[0029] 在本发明的挖掘用分散液中,与聚乙醇酸相比,用作分散在水性介质中的水解性 树脂材料的聚草酸醋(特别地,聚乙二醇草酸醋(polyethyleneoxalate))相当廉价,此 外非常高度地可水解,并且如稍后示出的实施例中所阐述的,甚至在60°C以下的低温范围 (例如,大约50°C的温度下)表现非常高度的可水解性。
[0030] 此外,如同将从上文的描述所理解的,本发明的挖掘用分散液可有效地作为采掘 多种情形中从与温度大约50°c的地表接近的区域产出的页岩气用的破碎流体、填料或完井 液中的防失水剂来使用。特别地,在此低温范围,微生物没有失去其活性,并且允许聚草酸 酯将其可生物降解功能展现至充分的程度,这是本发明很大的优点。
[0031] 挖掘用分散液可用作例如破碎流体。若以分散液填充坑井并加压,水解性树脂材 料渗透至坑井附近。即使地中的温度低,水解性树脂材料仍在短时间内经历水解。因而,可 在树脂材料已渗透的部分形成柱状结构的空间(龟裂),使得可能改善用于采掘例如页岩 气等的挖掘效率。
[0032] 进一步,分散液中的水解性树脂材料也充当填料而阻断坑井中的流路并填充坑 井,但随后经历水解,缓解填料沉降所致的堵塞问题,并因此使得能够提高生产率。
[0033] 进一步,一旦将分散液和例如脱乙酰壳多糖等在低pH条件下溶解的胶凝剂共混, 水解性树脂材料水解所形成的酸促进坑井中的胶凝,造成流体变得粘性高。这使得将流体 压入坑井中时溶液能够有效地渗透入坑井附近。同时,持续水解形成的酸将凝胶分解(粘 度降低),因而可有效回收破碎流体。
[0034] 另一方面,如果本发明的挖掘用分散液用作完井液,形成于坑井壁表面的、包括例 如碳酸钙等固成分(防失水剂)的滤饼可由水解性树脂材料的水解形成的酸分解,消除了 后续进行酸处理的需要,并因此使得可能迅速回收防失水剂。除此之外,分散液中的水解性 树脂材料(固成分)独立充当防失水剂。也就是,包括固成分的滤饼防止水从坑井流失(防 止水渗透入地中)。在经过预定的时间段后,滤饼经历水解,理所当然地消除了任何特别的 酸处理的需要,并此后可回收。
【具体实施方式】
[0035] 本发明的挖掘用分散液是通过将水解性树脂材料分散在水性介质中而获得的分 散液,并且如需要,可与已知的用于挖掘或液压破碎坑井的添加剂共混。
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