专利名称：重质蜡增注分流剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及在多个生产带上在具有砾石充填的地层中隔离所选地下区 域的方法和组合物。
背景技术：
在许多油气开采作业中，人们发现，在由地表贯穿相关地下区域钻井 后， 一个或多个该区域可能产生不合意量的颗粒物质而使井被堵塞，或如 果被携带到地表，颗粒物质会造成流体处理装置的问题。在此情况下，一 般使用砾石充填，其包括位于井内周周围的砾石层，以防止微粒随产出流体从地层中流出。使用多种技术在井中安放砾石。在Petroleum Engineering Handbook, Editor-in-Chief Howard B. Bradley,第三次印刷，Society of Petroleum Engineers, Richardson, Texas, U.S.A., 1998,第56和58页及第 8章"Gravel Pack Placement"，第45-47页中公开了大量此类技术。此类砾石充填技术通常利用安放在开采区上的井圆周内壁周围的砾石 层。通常用筛管将砾石固定就位。可以使用多种类型的筛管。 一种此类篩 管是Baker Oil Tools销售的BAKERWELD篩管。这种筛管包括位于多孔 中心管周围的绕丝筛管。绕丝筛管通常距多孔中心管一定距离。生产管通 常延伸到砾石充填组合的顶端。多孔中心管充当射孔井段中的管道并充当 绕丝用的基底，从而在多孔中心管周围产生筛管。在多孔中心管与绕丝筛 管之间形成环状间距。生产管不必延伸到多孔中心管内。其它类型的筛管 通常使用绕丝，并还可以包括或不包括编织筛层、分级颗粒层或这二者。当必须处理位于覆盖多个地层的砾石充填中的多个地层之一时，已经 发现，由于在多孔中心管外壁与环绕多孔中心管的筛管的内壁之间存在环形空间(间隙)，难以实现单一地层或一组地层的隔离。该间隙在中心管 外壁周围延伸，并使得材料可流过该环形空间，甚至当中心管被堵塞时和 砾石充填被堵塞时也如此。发明概要由于在一些情况下必须隔离生产层(其通过覆盖多个地层的砂砾充填 进行生产)，已经寻找有效的方法以有效堵塞在相关地层上方和/或下方的 多孔中心管、间隙和砾石充填。现在已经发现，可以通过处理从由地表起 被井贯穿的多个地层中选择的 一个地层而产生有效塞堵，该井具有砾石充 填，该砾石充填包含位于井外周周围的砾石并位于地层上方，在砾石内有 筛管，该井进一步包括多孔中心管，其与筛管内部和地表流体连通，该方法包括在管中安放至少一个封隔体，以至少隔离所选的一个地层；安放 一定量的颗粒混合物，所述颗粒混合物基本由熔点高于所选地层处理温度 的蜡和细碎粒状金属盐构成，该混合物的比重大于所述至少 一个封隔体之 上的水；并将一定量的处理材料注入井和所选地层中。此外，公开了隔离从由地表起被井贯穿的多个地层中选择的 一个地层 的方法，该井具有砾石充填，该砾石充填包含位于井外周周围的砾石并位 于地层上方，在砾、石内有筛管，该井进一步包括多孔中心管，其与筛管内 部和地表流体连通，该方法包括安放至少一个封隔体，以至少隔离所选 的一个地层；并安;^文一定量的颗粒混合物，所述颗粒混合物基本由熔点高 于所选地层处理温度的蜡和细碎粒状金属盐构成，该混合物的比重大于该 至少一个封隔体之上的水。本发明进一步包括用于封堵井的组合物。该组合物基本由熔点高于大 约52°C (125T)的蜡和细碎粒状金属盐的混合物构成，该混合物的比重 大于水。附图简述图l显示根据本发明的井，包括在三个生产地层上的砾石充填，该砾石充填包含用筛管容纳就位的砾石层，其中在筛管和多孔中心管之间存在 间隙，该多孔中心管具有在适当位置的塞堵。图2显示本发明的另一实施方案，其中一对塞堵位于适当位置以隔离 所选地层。图3显示在棵井中的本发明的另一实施方案。图4显示包括多孔中心管的绕丝筛管的顶视截面图。图5显示包括多孔中心管的绕丝篩管顶部的等距视图。本文中所用的术语"包含，，或"包括"在引出列举的备选物时是指可以存在除所列举要素之外的附加要素。术语"由......构成，，是指所述"由(所述材料)构成"的事项必须仅由这些要素构成。本文中所用的短语"基本由……构成"和类似短语不排除存在本说明书中没有具体提及的其它步骤、要素或材料，只要此类步骤、要素或材料不会影响本发明的基本和新颖特征即可，另外，它们不排除通常与所用要素和材料相关的杂质。优选实施方案描述在附图的描述中，通篇使用相同的数字指代相同或类似的要素。 在
图1中显示了井10，它从地表12开始贯穿表土 20并贯穿生产层14、 16和18直至井底11。要理解的是，如本领域技术人员已知的那样，井底 11可以距生产层14、 16和18下方相当大的距离。井10包括井眼22，其包括具有内径25的套管24。如本领域技术人员 已知那样，套管24通常用水泥固定就位。具有外壁27和射孔(其显示为 洞30。可以是槽)的多孔中心管26贯穿筛管28，并在接头34处连接到生 产管29上，该生产管29与地表和生产层14、 16与18流体连通。砾石充 填包含位于套管24内壁25周围的>^、石36，其位于分别进入地层14、 16 和18的射孔38、 40和42上。通过筛管28将砾、石固定就位，该筛管可以 是任何合适的篩管，如上述Baker OilTools篩管。尽管筛管与中心管相连， 但在多孔中心管26的外壁和筛管28的内壁31之间存在环形空间32 (间隙)。在作业中，流体从地层14、 16和18中流出。通常在需要砾石充填 的地层中，如果不使用砾石充填，会随着从这些地层中回收的流体产生固 体。在许多情况下，最好能在隔离其它地层的同时选择性处理一个或多个 地层。在图1中，安方文封隔体44以隔离地层18，以便能够处理地层14和 16。在多孔中心管26中在低于地层16底部的位置安放可卸式封隔体44， 由此形成塞堵。当使用此类塞堵时，泵入井中的处理溶液流经篩管28内壁 31与多孔中心管26外壁之间的环形空间32，并流经射孔38、 40和42， 由此除地层14和16外还处理地层18。根据本发明，以足以在塞堵44上 向外变形穿过多孔中心管26中的开孔并进入间隙32以便在井中高于封隔 体44低于地层16底部的位置堵塞多孔中心管26和间隙32的量，在塞堵 44上安放包含蜡和金属盐的混合物46，由此避免了上述难题。如所示那样， 一旦多孔中心管26和间隙32被堵塞，就可以随即注入密封剂，如固化液 体，如硅酸钠、聚氨酯聚合物或环氧树脂；高粘性液体，如丙烯酸类凝胶、 聚氨酯凝胶或其它天然或合成聚合液体；以及细磨浆料，如微粒水泥、石 英粉或其它细磨固体，等等，以沉降到砾石充填中并将其堵塞。在图2中显示了类似的处理系统，但在此例子中使用两个封隔体以隔 离区域16。第二封隔体50夂立于地层16的顶部48上方，并使用管52(如 盘管等)将处理溶液注入地层16。在图1中，注入的处理溶液通入地层14 和16。该处理溶液可以是堵水材料、酸化材料、结垢抑制剂、緩蚀剂等。 在根据本发明隔离了需要隔离的地层后，可以采用本领域技术人员已知的 基本任何井处理。在图3中显示一种实施方案，其中使用本发明的塞堵将地层14与地层 16和18隔离。在此例中显示了未加套的井(棵井)。众所周知，在加套 或未加套的井中都可以使用砾石篩管。在任一情况下，本发明的方法都是 有效的。 一旦处理结束，可以将温热的材料通入井中加热井以熔化蜡并除 去该塞堵，由此从井中沖出蜡/金属盐塞堵，或可以使用如柴油、二曱苯、 原油之类的溶剂去除该塞堵。可以使用含有高百分比芳族化合物的任何合适的溶剂。理想地，碳酸钾是极细碎的，并在蜡溶解或熔化时容易地分散。将蜡/金属盐材料成型为丸粒。理想地，丸粒直径为大约3毫米至大约 10毫米(大约1/8至大约3/8英寸)，通常直径为大约10毫米(3/8英寸)。 丸粒可以容易地变形进入所述间隙并压在筛管上。丸粒尺寸可以随间隙宽 度之类的因素而大幅变化。在任何情况下，人们相信，基本任何尺寸的丸 粒都可充分变形以堵塞中心管环形空间、间隙和篩管。蜡丸应小于中心管 中的射孔(直径约10毫米)并大于中心管外壁和筛管内壁之间的环形空间 (间隙32)(通常约3毫米)。理想地，混合物粒子可以通过任何合适的技术成型，例如美国专利 3,979,305; 3,316,965和3,455,390中公开的那些，这些专利经此引用完全 并入本文。粒子形状和尺寸可以随粒子制造方法及其使用条件而大幅变化。 通常，该粒子可以是平均直径大约0.1微米至大约13毫米(1/2英寸)的 椭球体、立方体、颗粒、扣形物、扁平盘状物或其混合。粒子优选为大约 3毫米至大约10毫米(大约1/8英寸至大约3/8英寸)并且为球形。合适的蜡选自由结晶和微晶石油蜡、蜂蜡、巴西棕榈蜡、康德利亚蜡 (condellia wax)、褐煤蜡、全精炼石油蜡、长链脂族烃和氧化烃蜡、费 托合成蜡、合成蜡等组成的组。理想地，该蜡在室温下和在地层温度下是 固体，并具有高于地层温度的熔点(优选高至少6。C(10下))。在处理完成 后，可以通过注入热水等提高地层温度，以熔化蜡并去除塞堵。类似地， 也可以使用能够溶解蜡的芳族材料以溶解该蜡。此外，通过注入足量的水 等冷却地层，可以在温度高于该蜡熔点的地层中使用该蜡。蜡的熔融温度 优选高于被处理时的地层的温度，从而可以通过使用加热材料或溶解材料、 或通过使冷却的地层恢复到其未冷却温度来除去该蜡。金属盐选自周期表第II、 III、 IV-A、 V、 VI、 VII和VIII族的金属的 盐。特别优选的盐是碳酸钙。该金属盐粒子的直径理想地不大于大约10 毫米(3/8英寸)，直径优选为大约IOO至大约18目U.S.篩。该金属盐可 以或不可以与酸之类的材料反应，因为除蜡后的金属盐通过从地层中产生 流体而孩i细分散。 一旦井处理结束，就相应地容易除去该混合物。可以通过分散在含芳族化合物的溶剂中的酸除去该金属盐和蜡。理想地，蜡与金属盐的混合物的比重大于水，如果井含有盐水，则比 重高于盐水的比重。添加到蜡中的碳酸钓的量至少部分取决于使该混合物 比水重所必需的金属盐浓度。通常，当使用碳酸钩时，将该混合物设计成含有大约5至大约30重量％碳酸钩和大约70至大约95重量％蜡。优选地， 还将该混合物设计成具有大约52X:至大约121°C (大约125至大约250°F ) 的熔点。将此类混合物设计成在水中下沉并在封隔体上向外变形以堵塞生 产管，从而封闭篩管与生产管之间的间隙并封闭流经封隔体区域中的砾石 的流体。如前所述，可以在所选地层下方和上方使用这种类型的塞堵，以隔离 要通过已知井处理技术处理的地层。在图4中显示了具有绕丝28的多孔中心管26的顶视截面图。通过高 度通常为约3毫米(1/8英寸)的多个侧阶56将绕丝筛管28与多孔管28 的外壁分离，从而使绕丝筛管与多孔中心管26的外壁间隔大约3毫米(1/8 英寸)。通常将筛管焊接到至少一部分所述侧阶上，以使该筛管相对于多 孔中心管保持就位。如本领域已知的那样，可以将该侧阶在末端、沿其长 度焊接到该中心管上，或以其它方式固定到该中心管上。此类篩管的构造 被认为是本领域已知的。在图5中显示了等距顶视图，其显示了该篩管的相同特征，包括多孔 中心管、侧阶和绕丝篩管。环形空间32是在绕丝筛管内壁与多孔管外壁之 间的空间。本发明的组合物可以以预成型组合物的形式运送到井，或者其可以在 井点通过在合适的造粒系统中混合金属盐和蜡以制造丸粒化混合物来制 造。该混合物容易注入井中，并向下流到井中的塞堵处，该塞堵阻止该混 合物并使其在塞堵周围向外变形，以封闭流过生产管、篩管内壁和砾石区 域的流体。除了使用加热材料和含芳族化合物的材料溶解该蜡外，较不优选但有 效的溶剂材料是碳氟化合物、四氯化碳等。因环保原因，这些材料较不优选。在美国专利3,979,305中公开了一种降滤失剂，其包含蜡、油溶性多羟 基化合物、高级脂肪酸、偏酯表面活性剂和水分散性表面活性剂，例如聚 乙烯烷基酚。根据本发明，仅需要蜡和无机材料。虽然该，305专利公开了 用作增重剂的附加材料，如二氧化硅、碳酸钩等，但在本发明中发现，仅 需要蜡和金属盐。不需要聚合材料，且本发明的组合物被认为更优越，因 为在没有聚合物材料的情况下其更容易控制和去除。美国专利3,316,965公开了一种组合物，其包含烃和聚合物的掺合物。 类似考虑因素适用于该参考文献，并且在本发明中，仅需要蜡和金属盐。美国专利3,455,390公开了一种组合物，其包含细碎的油溶性、水不溶 性的固体粒子在液体载体中的分散体。该水不溶性固体粒子可以是油溶性 的蜡，其与下述物质结合具有二至四个碳原子的烯烃的聚合物，具有二 至四个碳原子的烯烃与烷基中含有不超过四个碳原子的丙烯酸烷基酯的共 聚物，具有二至四个碳原子的烯烃的共聚物，和具有二至四个碳原子的烯 烃与通过酸性酸和不饱和醇反应生成的酯的共聚物。列举了多种优选的聚 合物组分。由于其简单有效，本发明仍然被认为优于该专利中公开的组合 物。美国专利1,165,476公开了如下材料，如蜡、共晶化合物、盐和沥青质 的掺合物，其可以溶解在原油中，作为限流手段。公开了这些材料在砾石 制浆中的使用，并据公开用于防止液体过早地从砾石浆中流失。这些材料 由于其复杂性而祐j人为较不合适，且使用本发明的双组分组合物可实现的 灵活性被认为在其可除去性、就位时的有效性和增重灵活性方面更优异。本发明包括一种简单、有效、高度灵活且经济的方法，用于处理从具 有位于地层上的对、石充填的多个地层中选择的一个地层。本发明还提供一 种有效和经济的选择性隔离地层的方法。本发明进一步包括一种组合物，其用于将砾、石充填后的所选地层选择 性隔离。尽管已经参照其某些优选实施方案描述本发明，但要指出的是，所述实施方案在性质上是示例性而非限制性的，并且可以在本发明保护范围内 作出许多变动和修改。在审视优选实施方案的前述描述的基础上，许多这 类变动和修改将^f皮本领域技术人员认为是明显和理想的。
权利要求
1. 处理从由地表起被井贯穿的多个地层中选择的一个地层的方法，该井具有砾石充填，该砾石充填包含位于井外周周围的砾石并位于地层上方，在砾石内有筛管，该井进一步包括多孔中心管，其与筛管内部和地表流体连通，该方法包括a)在中心管中安放至少一个封隔体，以至少隔离所选的一个地层；b)安放一定量的颗粒混合物，该颗粒混合物基本由熔点高于所选地层处理温度的蜡和细碎粒状金属盐构成，该混合物的比重大于所述至少一个封隔体之上的水；并c)将一定量的处理材料注入井和所选地层中。
2. 权利要求l的方法，其中使用两个封隔体。
3. 权利要求l的方法，其中所述蜡选自由结晶和微晶石油蜡、蜂蜡、 巴西棕榈蜡、康德利亚蜡、褐煤蜡、全精炼石油蜡、长链脂族烃和氧化烃 蜡、费托合成蜡、合成蜡等组成的组。
4. 权利要求l的方法，其中所述金属盐选自周期表第II、 III、 IV-A、 V、 VI、 VII和VIII族的金属的盐。
5. 权利要求l-4任一项的方法，其中所述蜡具有比所选地层的温度 高至少6'C (l(TF )的熔点。
6. 权利要求l-4任一项的方法，其中所述金属盐的粒径不大于大约 10毫米(3/8英寸)。
7. 权利要求6的方法，其中所述金属盐是碳酸钩。
8. 权利要求1-4任一项的方法，其中所述蜡的熔点为大约52。C至 12TC (大约125至大约250T )。
9. 权利要求1-4任一项的方法，其中所述混合物含有大约5至大约 30重量％的金属盐和大约70至大约95重量％的蜡。
10. 隔离从由地表起被井贯穿的多个地层中选择的一个地层的方法， 该井具有砾石充填，该砾石充填包含位于井外周周围的砾石并位于地层上方，在砾石内有筛管，该井进一步包括多孔中心管，其与筛管内部和地表流体连通，该方法包括a)在中心管中安放至少一个封隔体，以至少隔离所选的一个地层；并 b )安放一定量的颗粒混合物，该颗粒混合物基本由熔点高于所选地层处理温度的蜡和细碎粒状金属盐构成，该混合物的比重大于所述至少一个封隔体之上的水。
11. 权利要求10的方法，其中使用两个封隔体。
12. 权利要求10的方法，其中所述蜡选自由结晶和微晶石油蜡、蜂蜡、 巴西棕榈蜡、康德利亚蜡、褐煤蜡、全精炼石油蜡、长链脂族烃和氧化烃 蜡、费托合成蜡、合成蜡等组成的组。
13. 权利要求10-12任一项的方法，其中所述蜡具有比所选地层的温 度高至少6°C (10°F )的熔点。
14. 权利要求10-12任一项的方法，其中所述金属盐的粒径不大于大 约10毫米(3/8英寸)。
15. 权利要求10-12的方法，其中所述金属盐是碳酸《丐。
16. 权利要求10-12任一项的方法，其中所述蜡的熔点为大约52'C 至大约121°C (大约125至大约250°F )。
17. 权利要求10的方法，其中所述混合物含有大约5至约30重量％ 的金属盐和大约70至大约95重量％的蜡。
18. 用于封堵贯穿地层的井的组合物，该组合物基本上由以下物质的 混合物构成a) 熔点高于大约52t: (125下)的蜡；和b) 细碎粒状金属盐，该混合物的比重大于水。
19. 权利要求18的组合物，其中所述蜡选自由结晶和微晶石油蜡、蜂 蜡、巴西棕榈蜡、康德利亚蜡、褐煤蜡、全精炼石油蜡、长链脂族烃和氧 化烃蜡、费托合成蜡、合成蜡等组成的组。
20. 权利要求18的组合物，其中所述蜡具有比所选地层的温度高至少 6°C (IO下)的熔点。
21. 权利要求18的组合物，其中所述金属盐选自周期表第II、III、IV-A、 V、 VI、 VII和VIII族的金属的盐。
22. 权利要求18-20任一项的组合物，其中所述金属盐是碳酸钩。
23. 权利要求18-20任一项的组合物，其中所述蜡的熔点为约52°C 至大约121°C (大约125至大约250下)。
24. 权利要求18-20任一项的组合物，其中所述混合物含有大约5 至大约30重量％的金属盐和大约70至大约95重量％的蜡。
全文摘要
在多个生产带上在具有砾石充填的地层中隔离所选地层的方法和组合物。
文档编号E21B43/04GK101283160SQ200680037695
公开日2008年10月8日 申请日期2006年9月25日 优先权日2005年10月13日
发明者J·C·布雷登 申请人:科诺科菲利浦公司