增强支撑剂分布以使地层和井筒之间的连通性最大化的压裂方法
【专利摘要】一种处理地下地层的方法可以包括：在足以形成裂缝网络的至少一部分的压力下，经过连接地下地层与井筒的接入管道，将第一处理流体置入所述地下地层中；将包含支撑剂的第二处理流体泵送到所述裂缝网络中，使得所述支撑剂在所述裂缝网络的至少一部分中形成支撑剂充填层；将包含次级转向剂的第三处理流体置入所述裂缝网络中，以便基本上抑制经过所述裂缝网络的至少一部分的流体流，而基本上不抑制经过所述接入管道的流体流；和将包含初级转向剂的第四处理流体置入所述井筒中，使得所述初级转向剂基本上抑制经过所述接入管道的流体流。
【专利说明】增强支撑剂分布以使地层和井筒之间的连通性最大化的压裂方法
【背景技术】
[0001]本发明总体上涉及增强支撑剂分布以便使地下地层和井筒之间连通性最大化从而提高来自地下地层的产量。
[0002]在钻取井筒之后，经常可能有必要压裂地下地层以增强烃类产量，尤其是在通常具有高闭合应力的页岩地层中。通过首先生成从井筒到地下地层的接入管道，可以实现对地下地层的进入。然后，以超过维持地层渗透性中的基质流所需压力的压力来引入压裂流体(称为前置液(pad))，以生成或增强从至少一个接入管道扩展的至少一个裂缝。前置流体后面是包含支撑剂的流体，以在压力降低之后支撑该裂缝开口。在某些地层如页岩中，裂缝还可进一步分支成由主裂缝延伸的小裂缝，给予地下地层中生成的裂缝网络以深度和宽度。本文所用的“裂缝网络”是指地下地层内与井筒流体连通的接入管道、裂缝、微裂缝、和/或分岔(人造的或者相反)。支撑剂保持裂缝网络开启，从而维持流体经过裂缝网络流动以最终在表面上产生的能力。
[0003]支撑剂的分布是使来自裂缝网络的产量最大化的重要因素。支撑剂与它们所悬浮其中的流体类似，跟随最小阻力的通道，其在实施中通常仅进入一小部分所生成的裂缝中，并且几乎肯定不进入由其延伸的大量分岔中。支撑剂在裂缝网络内的非均匀分布常常产生如图1a所示的生产曲线，其具有较短的稳态产量和急剧的产量下降，S卩，该地层生产烃类的时间量较短并且产量下降十分迅速。这在页岩和其它极低渗透性地层中最常观察到。产量下降之后恢复油井通常涉及再压裂，这可能十分耗资和耗时。
[0004]为提供支撑剂在整个裂缝网络中的更均匀分布以使生产潜力最大化，地下地层中各区内或各区之间的某些形式的转向可以是有用的。例如，可以在两组接入管道之间使用充填剂(packer)或桥塞(bridge plug)以使处理流体在接入管道之间转向。另外,可以将砂用作转向剂以堵塞或桥接接入管道。在另一种技术中，可以使用球(常称为“炮眼封堵球(perf balls)”)来密封单个的接入管道以使流体转向，并且因此使支撑剂转向，进入其它接入管道。这种技术对支撑剂的均匀分布，尤其是在树枝状和支离破碎的裂缝网络中可能仅部分成功，因为它们仅解决井筒处，即在接入管道处的分布问题，而非在高度互连的、多分支的裂缝网络内。
[0005]某些或所有上述方法的使用中的许多问题之一可能在于，使处理流体转向的方法需要将其从井筒中移除的额外步骤，以允许生产的烃类最大程度地从地下区域流入井筒。例如，桥塞一般在操作结束时移除或钻出以允许生产。相似地，清理掉砂塞或桥塞以便生产；常常回收封堵球以便生产，这两者均带来额外的时间和花费。
[0006]颗粒状转向剂可能难以从地下地层中完全移除，这可以导致在压裂操作之后残余物遗留在井筒区域内，这可以永久性地降低地层的渗透性。在一些情况下，从地层中移除常规转向剂的困难可以使地层的渗透性永久性地降低5%至40%，并且在某些情况下，可以甚至导致渗透性的100%永久降低。
[0007]另外，当待处理的井筒是高度偏离的井筒时，认为传统的砂塞在沿着高度偏离的井筒的孤立区域处是无效的，因为它们可能不能完全堵塞井筒的直径。本文所用的术语“偏离的井筒”是指这样的井筒，其中该井的任何部分与垂直倾斜超过约55度。本文所用的术语“高度偏离的井筒”是指偏离垂直75度至90度取向的井筒(其中偏离垂直90度对应于完全水平的井筒)。也就是说，术语“高度偏离的井筒”可以是指井筒的一部分，其为完全水平(偏离垂直90度)至偏离垂直75度之间的任何偏离。
【发明内容】
[0008]本发明总体上涉及增强支撑剂分布以便使地下地层和井筒之间连通性最大化从而提高来自地下地层的产量。
[0009]在一些实施方案中，本发明提供一种方法，其包含:提供穿透地下地层的井筒，其中所述地下地层能够支撑裂缝网络；提供至少一个从所述井筒到所述地下地层的接入管道；在足以形成由所述至少一个接入管道延伸的裂缝网络的至少一部分的压力下，经过所述至少一个接入管道将第一处理流体置入所述地下地层中；将包含支撑剂的第二处理流体泵送到所述裂缝网络中，使得所述支撑剂在所述裂缝网络的至少一部分中形成支撑剂充填层；将包含次级转向剂的第三处理流体置入所述井筒中，使得所述次级转向剂经过所述接入管道并进入所述裂缝网络的至少一部分中，以便基本上抑制经过所述裂缝网络的至少一部分的流体流，而基本上不抑制经过所述接入管道的流体流；以及将包含初级转向剂的第四处理流体置入所述井筒中，使得所述初级转向剂基本上抑制经过所述接入管道的流体流。
[0010]在一些实施方案中，本发明提供一种方法，其包含:提供穿透地下地层的井筒，其中所述地下地层具有大于约500psi的闭合压力；提供至少一个从所述井筒到所述地下地层的接入管道；在足以形成由所述至少一个接入管道延伸的裂缝网络的至少一部分的压力下，经过所述至少一个接入管道将第一处理流体置入所述地下地层中；将包含支撑剂的第二处理流体泵送到所述裂缝网络中，使得所述支撑剂在所述裂缝网络的至少一部分中形成支撑剂充填层；将包含次级转向剂的第三处理流体置入所述井筒中，使得所述次级转向剂经过所述接入管道并且进入所述裂缝网络的至少一部分中，以便基本上抑制经过所述裂缝网络的至少一部分的流体流，而基本上不抑制经过所述接入管道的流体流；以及将包含初级转向剂的第四处理流体置入所述井筒中，使得所述初级转向剂基本上抑制经过所述接入管道的流体流。
[0011]在一些实施方案中，本发明提供一种方法，其包含:提供穿透地下地层的井筒，其中所述地下地层能够支撑裂缝网络并且所述井筒具有从所述井筒到所述地下地层的至少一个接入管道；在足以形成由至少一个接入管道延伸的裂缝网络的至少一部分的压力下，将第一处理流体置入所述地下地层中；将包含支撑剂的第二处理流体泵送到所述裂缝网络中，使得所述支撑剂在所述裂缝网络的至少一部分中形成支撑剂填充层，其中所述支撑剂包含至少部分地涂布有固结剂的支撑剂颗粒以及可降解颗粒的至少一部分；将包含次级转向剂的第三处理流体置入所述井筒中，使得所述次级转向剂经过所述接入管道并且进入所述裂缝网络的至少一部分中，以便基本上抑制经过所述裂缝网络的至少一部分的流体流，而基本上不抑制经过所述接入管道的流体流，其中所述次级转向剂至少部分可降解；将包含初级转向剂的第四处理流体置入所述井筒中，使得所述初级转向剂基本上抑制经过所述接入管道的流体流，其中所述初级转向剂至少部分可降解；以及重复选自泵送所述第二处理流体、置入所述第三处理流体、置入所述第四处理流体、置入所述第五处理流体及其任何组合的至少一个步骤。
[0012]在阅读了以下对优选实施方案的说明之后，本发明的特征和优点将对本领域的技术人员显而易见。
[0013]附图的简要描述
[0014]包括以下附图以说明本发明的某些方面，并且不应将其视为排它性实施方案。如本领域的技术人员将想到的，所公开主题能够有相当的修改、改变以及形式和功能上的等同形式，并且具有本公开的有益效果。
[0015]图la-b示出基于支撑剂的分布的地下地层的生产曲线。
[0016]图2示出树枝状裂缝网络内要素的布置。
[0017]图3示出支离破碎的裂缝网络内要素的布置。
[0018]图4示出响应于本发明的方法的裂缝网络的非限制性实例。
[0019]图5示出在本发明的方法期间井筒压力的非限制性实例。
[0020]详细描述
[0021]本发明总体上涉及增强支撑剂分布以便使地下地层和井筒之间的连通性最大化从而提高来自地下地层的产量。
[0022]本发明的方法提供了对增强支撑剂在整个裂缝网络中均匀分布的一系列转向剂的系统性介绍。在易碎地层(如页岩)中，裂缝网络可以包含接入管道、裂缝、微裂缝和分岔。本文所用的“接入管道”是指在井筒和地下地层之间提供流体连通的通道，其可以包括但不限于滑动套筒、无壳区域中的开孔、水力喷射孔、壳体中的孔、穿孔等等。本发明的方法在至少每个这些裂缝网络组成部分中提供处理流体和支撑剂转向。支撑剂的均匀分布使地层和井筒之间的连通性最大化，从而使由其中生产的烃类最大化。另外，本文提供的转向方法更佳地膨胀分岔，给予裂缝网络以深度和宽度。不受理论的约束，据信裂缝网络的膨胀的组成部分更易于引入支撑剂，这因此在生产操作中产出更多烃类。这些方法可以特别用于因支撑剂的非均匀分布和非均匀裂缝网络膨胀而出名的偏移井筒中。
[0023]支撑剂的均匀分布允许使用总体更少的支撑剂，从而降低操作的成本。如图1的比较所述，相比于非均匀支撑剂分布(图la)，支撑剂的均匀分布(图1b)可以通过增加稳态产量的长度并且降低产量下降的速率而延长井的寿命。
[0024]更有利地，某些实施方案可以包括各种可降解的转向剂的某些组合。可降解的转向剂降低，并且可能消除，生产操作开始时对恢复裂缝网络内流体传导性的次级操作的需要，这因此减轻地下操作的环境冲击。这减少压裂操作的成本和时间。
[0025]在本发明的某些方法中，可以经由处理流体将支撑剂、初级转向剂、次级转向剂和任选的可降解颗粒的任何组合引入到穿透地下地层的井筒中。在某些实施方案中，支撑剂、初级转向剂、次级转向剂和任选可降解的颗粒这些要素可以经由包含所有所述要素的单一处理流体、包含单一要素的单个处理流体、包含至少两种要素的某些组合的多种处理流体和它们任何组合引入到井筒中。本文所用的术语“处理(treatment或treating)”是指任何使用与所需功能结合的和/或为了所需目的的流体的地下操作。术语“处理(treatment或treating)”并不暗示流体的任何具体动作。[0026]本文所用的“转向剂”是指任何可以用于基本上密封地下地层的一部分从而基本上减少(包括阻塞)经过其中的流体流的材料。本文所用的“初级转向剂”是指基本上抑制经过接入管道的流体流的转向剂。本文所用的“次级转向剂”是指基本上抑制经过裂缝网络的至少一部分的流体流的转向剂。合适的转向剂可以包含天然或合成的；可降解或不可降解的凝胶、颗粒和/或纤维；及其混合物。下文包括合适的转向剂的非限制性实例。
[0027]本文所用的“支撑剂”是指任何可用于保持开放裂缝网络的至少一部分的材料或制剂。本文所用的“支撑剂填充层”是支撑剂在裂缝网络中的集合。
[0028]本文所用的“可降解颗粒”和其衍生物是指任何可以与支撑剂填充层结合使用的材料，其在基本上降解时在支撑剂填充层中留下间隙。应当理解，本公开中所用的术语“微粒(particulate)”或“颗粒(particle)”和其衍生物包括所有已知形状的材料,包括基本上球形的材料，低至高纵横比的材料，纤维材料，多边形材料(例如立方体材料)及其混合物。本文所用的术语“降解(degradation)”或“可降解(degradabIe)"是指可降解材料可能经历的水解降解的两种相对极端情况，如非均匀(或整体侵蚀)和均匀(或表面侵蚀)，和这两者之间的任何降解阶段。该降解可以是(特别是)化学或热反应、或辐射诱发的反应的结果。下文包括可降解颗粒的非限制性实例。
[0029]应该注意，当在数字列表的开端处提供“约”时，“约”修饰数字列表的每个数字。应该注意，在某些数字列表的范围中，所列的某些下限可能大于所列的某些上限。本领域技术人员会认识到，所选子集会要求选择超过所选下限的上限。
[0030]在某些实施方案中，可以生成从井筒到地下地层的至少一个接入管道。在某些实施方案中，可以提供从井筒到地下地层的至少一个接入管道。这些接入管道可通过本领域已知的任何方法或技术来制得，包括但不限于水力喷射；激光刻写；穿孔；不封闭(casting)井筒的至少一部分等等。穿孔工具和方法的合适的实例可以包括但不限于美国专利号 5，398.760 ;5，701，957 ;6，435，278 ;7，159，660 ;7，172，023 ;7，225，869 ；
7,303,017 ;和7，841，396中公开那些，所述专利的全文以引用方式并入本文中。接入管道可以沿井筒的长度随机间隔、基本上彼此等距间隔、成组集结(如接入管道簇)、或其任何组
八
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[0031]在某些实施方案中，可以在足以形成从至少一个接入管道延伸到地下地层的至少一个裂缝的压力下将处理流体引入到井筒中。在某些实施方案中，该压力可以足以形成由至少一个裂缝延伸的至少一个分岔。在某些实施方案中，该压力可以足以形成裂缝网络。在某些实施方案中，该压力可以足以形成裂缝网络的至少一部分。在某些实施方案中，裂缝网络可以包含接入管道、裂缝、微裂缝、分岔或其任何组合，包括天然和人造的那些。在某些实施方案中，裂缝网络可以被认为是树枝状裂缝网络、支离破碎的裂缝网络、或其任何组合。图2示出从井筒延伸到地下地层中的树枝状裂缝网络的非限制性实例。图3示出从井筒延伸到地下地层中的支离破碎的裂缝网络的非限制性实例。这些非限制性实例示出由水平井延伸的裂缝网络的两个类型。应当理解，本文提供的方法适用于任何角度的井筒，包括但不限于，垂直井，偏移井、高度偏移井、水平井和包含上述井的任何组合的部分的混合型井。在某些实施方案中，可以提供具有现有裂缝网络的地下地层和井筒。
[0032]在本发明的某些方法中，包括支撑剂、初级转向剂、次级转向剂和可降解颗粒的任何单个要素或组合可以经由处理流体被置入穿透地下地层的井筒中。应该注意，置入可以包括泵送、引入、加入、喷射、插入等等。
[0033]本发明的某些实施方案可以包括以下步骤:
[0034](a)在足以生成或增强裂缝网络的至少一部分的压力下将第一处理流体置入井筒中；
[0035](b)将包含支撑剂的第二处理流体置入井筒中；
[0036](C)将包含次级转向剂的第三处理流体置入井筒中；
[0037](d)将包含初级转向剂的第四处理流体置入井筒中；和
[0038](e)任选地将包含可降解颗粒的第五处理流体置入井筒中。
[0039]应该注意，数字修饰语，即第一、第二、第三、第四和第五，并非必需表明置入顺序或组成的不同。它们仅意指处理流体之间的区分。在某些实施方案中，处理地下地层的方法可以包含上文所列的步骤c或步骤d。
[0040]如上文所述并且如图2中所示，初级转向剂可以基本上抑制经过接入管道的流体流和/或使流体流转向到另一个接入管道。次级转向剂可以基本上抑制裂缝网络内(如经过裂缝和/或分岔的)的流体流，以便使流体流转向到由裂缝延伸的分岔。可以将可降解颗粒并入到支撑剂填充层中，使得当基本上降解时，在支撑剂填充层中产生间隙。
[0041]在某些实施方案中，上文提供的步骤可以按顺序进行。在某些实施方案中，一个或多个步骤可以进行一次以上。在某些实施方案中，一个或多个步骤可以同时进行，在某些实施方案中，上文提供的步骤可以按任何顺序进行。本发明的方法的非限制性实例可以包括以下:
[0042](I)a_b_b/c~b/e_b/c/e_b/d_b/c~b/e_b/c~b/e_b/c/e ；
[0043](2)a/b-c-c/e-b-c-b-d-b-b/c/e-b-b/d-b/c-b ;和
[0044](3)a/b/e_b/e_b/c~b/e_b_b/e_b/c~b~b/d_b/c/e_b/c。
[0045]应该注意，同时进行两个步骤(即b/c)表明第二处理流体和第三处理流体是相同的一种流体。其它组合也可以是合适的。
[0046]本发明的转向方法可提供裂缝网络的组成部分的更佳膨胀，其增强烃类产量。通过非限制性实例，图4示出在已经裂缝的地下地层上进行步骤b/e-b/c-b/c-b/d-b/e-b/c时裂缝网络的膨胀(线条加粗)(支撑剂未示出，仅示出膨胀的发展)。
[0047]在某些实施方案中，在步骤期间，处理流体内要素的量可以变化。通过非限制性实例，当步骤开始时，处理流体中支撑剂的引入可能为30磅/加仑(“ppg”)，然后当步骤结束完成时降低到lOppg。在某些实施方案中，改变处理流体中要素的量可以能是逐步改变、梯度改变、或其任何组合的增加或降低。在某些实施方案中，多种要素同时引入，一种或多种要素的量在该步骤期间可以改变。
[0048]在某些实施方案中，要素的量可以保持恒定，而其它添加剂(包括下文所述的那些)的量改变。在某些实施方案中，在一个步骤内，要素和添加剂的量可以均改变。
[0049]在某些实施方案中，本发明的方法任选地可以包含在本发明的方法的全部或一部分期间监测地下地层的至少一部分中的一种或多种处理流体的流动。监测可以例如确保初级和/或次级转向材料被恰当地置入裂缝网络内，确定裂缝网络中存在或不存在初级和/或次级转向材料，和/或确定初级和/或次级转向材料是否实际上使引入地下地层中的流体转向。监测可通过本领域已知的任何技术或技术的组合来实现。在某些实施方案中，这可通过监测在穿透地下地层(其中引入流体)的井筒的表面处的流体压力来实现。例如，如果表面处的流体压力增加，这可以表明该流体在裂缝网络内转向。另外，压力降低或基本上稳态的压力可以表明裂缝网络的一部分在膨胀。压力监测技术可以包括本领域已知的能够监测流体流的各种测井技术和/或计算机化流体跟踪技术。可以适用于本发明的方法的涉及表面流体压力感应的市售服务的实例包括以商品名EZ-GAUGE?(表面压力感应工具，得自Halliburton Energy Services, Inc.，Duncan, OK)可以获得的那些。
[0050]应该注意，可能不能在流体转向和/或裂缝网络膨胀期间在井筒表面处始终观察到流体压力改变。通过非限制性实例，可能发生因为次级转向剂的置入而导致的流体转向，而在井筒表面处未观察到流体压力的增加。
[0051]在某些实施方案中，可以在井筒压力增加并且开始稳定之后将要素引入到井筒中。在某些实施方案中，可以在基本上稳态的井筒压力期间将要素引入到井筒中。通过非限制性实例，图5示出使用本发明的方法的两个可能的操作。在场景I中，支撑剂以周期性方式引入；而在场景2中，支撑剂连续引入并且随时间逐步增加。在稳态的井筒压力下，两次加入次级转向剂，然后引入初级转向剂。初级转向剂基本上阻塞经过接入管道的流体的流动，导致井筒压力增加。重复这些步骤，得到类似的结果。
[0052]在某些实施方案中，可通过使用分布式温度感应(DTS)技术，部分地实现对地下地层的至少一部分中的一种或多种处理流体的流动的监测。这些技术可以涉及一系列步骤。一般来讲，可以永久性或可取回地将温度感应装置(如热电偶、热敏电阻器、或纤维光缆)置入穿透地下地层的一部分的井筒中，以记录地层和/或井筒中的温度数据。在某些应用中，可以将纤维光缆预安装在套管柱内，然后将套管柱置入井筒中。在某些应用中，可能需要使用额外的装置(如盘管(coiled tubing))或流体来将纤维光缆置入井筒中。在某些实施方案中，可以建立地下地层的全部或一部分的基准温度分布图，并随后监测温度的变化来确定地下地层的各部分中流体的流动。各种计算机软件包可用来处理温度数据和/或基于该数据生成显影。可以适用于本发明的方法的某些DTS技术可以包括市售的DTS服务，例如以商品名 STTMWATCHK/ (得自 Halliburton Energy Services, Inc., Duncan, OK)或 SENSA? (得自 Schlumberger Technology Corporation, Sugar Land, TX)已知的那些。可以适用于本发明的方法的DTS技术的某些实例还可以包括美国专利号5，028，146 ；6，557，630 ;6，751，556 -J, 055，604 ;和7，086，484中所述那些，所述专利的全部公开内容以引用方式并入本文中。本领域普通技术人员根据本公开应该认识到是否需要监控地下地层的至少一部分中一种或多种处理流体的流动，以及尤其根据地下地层的各部分的特性、存在的处理流体的类型、设备可用性和其它相关因素，以及用于此的技术是否适于本发明的特定应用。
[0053]本发明的方法可用于任何能够被压裂的地下地层。本方法可能最有利的地层包括但不限于这样的地层:该地层的至少一部分的特征为极低的渗透性；极低的地层孔喉尺寸；高的闭合压力；高的脆性指数；及其任何组合。
[0054]在某些实施方案中，地下地层的至少一部分可以具有从下限约0.1纳达西(nD)、1汕、10110、25110、50110、100110、或500110至上限约 10mD、lmD、500 μ D、100 μ D、10 μ D、或 500nD
的渗透性，并且其中所述渗透性可以在从任何下限至任何上限的范围内并且涵盖其间的任何子集。一个确定地下地层渗透性的方法包括The American Petroleum InstituteRecommended Practice40, “Recommended Practices for Core Analysis,，，SecondEdition, Februaryl998,其全部内容以引用方式并入本文中。
[0055]在某些实施方案中，地下地层的至少一部分可以具有从下限约0.005微米、0.01微米、0.05微米、0.1微米、0.25微米、或0.5微米到上限约2.0微米、1.5微米、1.0微米、或0.5微米的平均地层孔喉尺寸，并且其中所述平均地层孔喉尺寸可以在任何下限至任何上限的范围内并且涵盖其间的任何子集。一种确定地下地层的孔喉尺寸的方法包括AAPGBulletin, March2009, v.93，n0.3，第329-340页，其全部内容以引用方式并入本文中。
[0056]在某些实施方案中，地下地层的至少一部分可以具有大于约500psi至无限上限的闭合压力。虽然据信该闭合压力上限是无限的，但本发明的方法可以适用的地层包括闭合压力从下限约 500ps1、1000ps1、1500ps1、或 2500psi 至上限约 20，000ps1、15, OOOpsi,10，000ps1、8500ps1、* 5000psi的地层，并且其中该闭合压力可以在从任何下限至任何上限的范围内并且涵盖其间的任何子集。一种确定地下地层闭合压力的方法包括Societyfor Petroleum Engineers文件号60321中提供的方法,其全部内容以引用方式并入本文中。
[0057]在某些实施方案中，地下地层的至少一部分可以具有从下限约5、10、20、30、40、或50至上限约150、125、100、或75的脆性指数，并且其中该脆性指数可以在任何下限至任何上限范围内并且涵盖其间的任何子集。脆性为泊松比和杨氏模量的复合。一种确定地下地层的脆性指数的方法包括Society for Petroleum Engineers文件号132990中提供的方法,其全部内容以引用方式并入本文中。
[0058]在某些实施方案中，穿透地下地层的井筒的全部或一部分可以包括置入该井筒中的套管或套管柱(“套管井”或“部分套管井”)，以有利于流体从地层出来并经过井筒到表面的生产，以及别的目的。在其它实施方案中，井筒可以是无套筒的“裸井(open hole)”。
[0059]在某些实施方案中，本文所公开的方法可以结合拉锁型裂缝技术(zipperfracture technique)使用。拉锁型裂缝技术在至少一个井筒中使用增压裂缝网络以引导第二个附近的井筒的裂缝网络。因为第一裂缝网络被增压并且在地下地层上施加应力，第二压力网络可以经过最小阻力的通道(即较小应力下的地下地层的部分)延伸。用支撑剂连续保持裂缝网络的开放部分可以甚至以其中减小的流体压力继续在地下地层上提供应力。因此，增强支撑剂经过裂缝网络的均匀分布可以增强拉锁型裂缝技术的效力。在某些实施方案中，本文所述的任何转向方法可以在至少一个井筒中实施，以增强至少一个附近的井筒的裂缝网络。
[0060]用于本发明的合适的转向剂(初级或次级)可以是任何已知的转向剂，包括但不限于任何适用于地下地层的已知的堵漏材料、桥堵剂、防滤失剂(fluid loss controlagent)、转向剂、堵塞剂等等。合适的转向剂可以包含天然或合成的；可降解或不可降解的凝胶、颗粒和/或纤维及其混合物。市售转向剂的非限制性实例包括BIQVERTx系列(可降解转向剂，可得自Halliburton Energy Services, Inc.)的转向剂,包括但不限于用作初级转向剂的BIOVERT? NWB(双峰(biomodal)可降解转向剂，可得自Hal I iburton EnergyServices, Inc.)和用作次级转向剂的B丨OVERT? CF(可降解转向剂,可得自HalliburtonEnergy Services, Inc.)。[0061]用于本发明的初级转向剂可以包含颗粒。在某些实施方案中，初级转向剂的颗粒可以具有从下限约0.5微米、I微米、10微米、100微米、或500微米至上限约10mm、5mm、1mm、500微米、或100微米的平均直径，并且其中平均直径可以在任何下限至任何上限的范围内并且涵盖其间的任何子集。在某些实施方案中，初级转向剂的颗粒可以具有多型直径分布，包括双峰型。
[0062]用于本发明的次级转向剂可以包含颗粒。在某些实施方案中，次级转向剂的颗粒可以具有小于约150微米的平均直径。次级转向剂的颗粒的合适的平均直径可以在下限约100nm、250nm、500nm、I微米、10微米、或50微米至上限约150微米、100微米、50微米、或10微米的范围内，并且其中平均直径可以在任何下限至任何上限的范围内并且涵盖其间的任何子集。在某些实施方案中，次级转向剂可以具有小于或等于支撑剂的支撑剂颗粒的平均直径。在某些实施方案中，初级转向剂可以包含平均直径比次级转向剂的颗粒更大的颗粒。
[0063]用于转向剂的材料的合适实例包括但不限于砂，页岩，磨碎大理石，铝土矿，陶瓷材料，玻璃材料，金属粒料，高强度合成纤维，纤维素薄片，木材，树脂，聚合物材料(经交联或者不是)，聚四氟乙烯材料，坚果壳碎块，包含坚果壳碎块的固化树脂颗粒，籽壳片，包含籽壳碎块的固化树脂颗粒，果核碎块，包含果核碎块的固化树脂颗粒，复合颗粒及其任何组合。合适的复合颗粒可以包含粘结剂和填料材料，其中合适的填料材料包括二氧化硅、氧化娃、煅制碳(fumed carbon)、炭黑、石墨、云母、二氧化钛、偏娃酸盐、娃酸|丐、高岭土、滑石、氧化锆、硼、飘尘、中空玻璃微球、固态玻璃及其任何组合。
[0064]在某些实施方案中，转向剂可以至少部分地可降解。可用于本发明的合适的可降解材料的非限制性实例包括但不限于可降解聚合物(经交联或者不是)、脱水化合物和/或两者的混合物。合适的可降解固体颗粒的实例可见于美国专利号7，036，587 ;6，896，058 ；6，323，307 ;5，216，050 ;4，387，769 ;3，912，692 ;和 2，703，316，相关公开内容以引用方式并入本文中。本文所用的术语“聚合物(polymer或polymers)”不暗示任何特定的聚合度；例如此定义中涵盖低聚物。如果聚合物在地下应用如在井筒中使用时其能够经历不可逆的降解，则该聚合物在本文中被认为是“可降解”。本文所用的术语“不可逆”意思是，可降解材料应该就地(如在井筒内)降解，但在降解后不应就地(如在井筒中)重结晶或再固结。
[0065]可降解材料可以包括但不限于可溶解材料，在加热时变形或熔化的材料如热塑性材料，可水解降解材料，可暴露于辐射而降解的材料，与酸性流体反应的材料，或其任何组合。在某些实施方案中，可降解材料可由温度、湿气的存在、氧、微生物、酶、pH、自由基等等降解。在某些实施方案中，在转向不再必要的某个时候，降解可以在引入地下地层中的后续处理流体中被引发。在某些实施方案中，降解可以由缓释酸例如释酸可降解材料或封装的酸引发，并且这可以包括在包含可降解材料的处理流体中以便在所需的时间，例如在将处理流体引入地下地层之后，降低处理流体的pH。
[0066]在选择适当的可降解材料时，应该考虑将产生的降解产物。另外，这些降解产物不应不利地影响其它操作或组分。例如，硼酸衍生物不应当作为可降解材料被包括在本发明的钻井和修井流体中，其中这种流体使用瓜尔胶作为增粘剂，因为硼酸和瓜尔胶一般不相容。本领域普通技术人员根据本公开将能够认识到，本发明的处理流体的潜在组分何时会不相容或者会产生会不利地影响其它操作或组分的降解产物。
[0067]可降解聚合物的可降解性常常至少部分地取决于其主链结构。例如，主链中可水解和/或可氧化的链接的存在常常产生如本文所述的会降解的材料。这种聚合物降解的速率取决于重复单元的类型、组成、顺序、长度、分子几何形状、分子量、形态(如结晶度、球晶粒度和取向)、亲水性、疏水性、表面积和添加剂。另外，聚合物经受的环境，如温度、湿气的存在、氧、微生物、酶、PH等等，可以影响其如何降解。
[0068]可以使用的用于本发明的固体颗粒的可降解聚合物的合适实例包括但不限于多糖，例如纤维素；壳多糖(chitin);壳聚糖(chitosan);和蛋白质。根据本发明可使用的可降解聚合物的合适实例包括但不限于出版物Advances in Polymer Science, Vol.157entitled ^Degradable Aliphatic Polyesters, ” edited by A, C.Albertsson,第 I 页-第 138 页中所述那些。具体实例包括均聚物，无规、嵌段、接枝和星型支化和超支化的脂肪族聚酯。可通过缩聚反应、开环聚合、自由基聚合、阴离子聚合、阳碳离子聚合、配位开环聚合反应以及通过任何其它的合适方法制备这种合适的聚合物。可结合本发明的方法使用的合适的可降解聚合物的实例包括但不限于脂肪族聚酯?’聚(丙交酯)?’聚(乙交酯)；聚(ε -己内酯)；聚(羟基酯醚)?’聚(羟基丁酸酯)；聚(酐)；聚碳酸酯；聚(原酸酯)?’聚(氨基酸)?’聚(氧化乙烯)?’聚(磷腈)?’聚(醚酯)，聚酯酰胺，聚酰胺和任何这些可降解聚合物的共聚物或共混物，和这些可降解聚合物的衍生物。本文所用的术语“共聚物”不限于两种聚合物的组合，但包括聚合物的任何组合，如三元共聚物等等。如本文所指，术语“衍生物”在本文中定义为包括任何由例如通过用另一个原子或原子基团替代基本化合物中的一个原子而由所列化合物之一制成的化合物。这些合适的聚合物当中，优选的是脂肪族聚酯例如聚(乳酸)、聚(酐)、聚(原酸酯)和聚(丙交酯)_共-聚(乙交酯)共聚物。尤其优选聚(乳酸)。还可以优选聚(原酸酯)。经受水解降解的其它可降解聚合物也可以是合适的。选择可以取决于具体的应用和所涉及的条件。要考虑的其它准则包括产生的降解产物，对于必需的降解度所需的时间和降解的所需结果(如间隙)。
[0069]脂肪族聚酯尤其通过水解裂解而发生化学降解。水解可被酸或碱催化。一般来讲，在水解期间，可以在断链期间形成羧基端基，其可以增强进一步水解的速率。这种机制在本领域中称为“自身催化”并认为其使聚酯基质更为整体侵蚀。
[0070]合适的脂肪族聚酯具有下示通式的重复单元:
[0071]
【权利要求】
1.一种方法，其包含: 提供穿透地下地层的井筒，其中所述地下地层能够支撑裂缝网络； 提供至少一个从所述井筒到所述地下地层的接入管道； 在足以形成由至少一个接入管道延伸的裂缝网络的至少一部分的压力下，经过至少一个接入管道将第一处理流体置入所述地下地层中； 将包含支撑剂的第二处理流体泵送到所述裂缝网络中，使得所述支撑剂在所述裂缝网络的至少一部分中形成支撑剂充填层； 将包含次级转向剂的第三处理流体置入所述井筒中，使得所述次级转向剂经过所述接入管道并进入所述裂缝网络的至少一部分中，以便基本上抑制经过所述裂缝网络的至少一部分的流体流，而基本上不抑制经过所述接入管道的流体流；以及 将包含初级转向剂的第四处理流体置入所述井筒中，使得所述初级转向剂基本上抑制经过所述接入管道的流体流。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 从所述地下地层中生产烃类。
3.根据权利要求1所述的方法，其中按任何顺序进行泵送所述第二处理流体、置入所述第三处理流体和置入所述第四处理流体。
4.根据权利要求1所述的方法，其中连续泵送所述第二处理流体，同时置入所述第三处理流体并且置入所述第四处理流体。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在泵送期间，改变所述支撑剂在所述第二处理流体中的浓度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中将选自泵送所述第二处理流体、置入所述第三处理流体、置入所述第四处理流体及其任何组合的步骤进行一次以上。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一处理流体、所述第二处理流体、所述第三处理流体和所述第四处理流体包含具有不同添加剂的相同的基础流体。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑剂包含涂布有固结剂的支撑剂颗粒。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述次级转向剂的直径为约150微米或更小。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述次级转向剂至少部分可降解。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述初级转向剂具有双峰粒度分布。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述初级转向剂包含第一颗粒，其中所述次级转向剂包含第二颗粒，并且其中所述第一颗粒具有大于所述第二颗粒的平均直径。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述初级转向剂包含炮眼封堵球。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述初级转向剂包含凝胶。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述初级转向剂至少部分可降解。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括: 将清洗处理流体引入到所述井筒中，以增强经过所述裂缝网络的至少一部分的流体流。
17.根据权利要求1所述的方法，还包括: 将包含可降解颗粒的第五处理流体置入所述裂缝网络中，使得所述可降解颗粒能够在所述支撑剂填充层的至少一部分内形成间隙。
18.根据权利要求17所述的方法，其中同时进行置入第五处理流体和泵送第二处理流体。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述第五处理流体还包含所述支撑剂。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括: 将清洗处理流体引入到所述井筒中，以增强经过所述裂缝网络的至少一部分的流体流。
21.根据权利要求17所述的方法，其中将选自泵送所述第二处理流体、置入所述第三处理流体、置入所述第四处理流体、置入第五处理流体及其任何组合的步骤进行一次以上。
22.—种方法,其包含: 提供穿透地下地层的井筒，其中所述地下地层具有大于约500psi的闭合压力； 提供至少一个从所述井筒 到所述地下地层的接入管道； 在足以形成由所述至少一个接入管道延伸的裂缝网络的至少一部分的压力下，经过所述至少一个接入管道将第一处理流体置入所述地下地层中； 将包含支撑剂的第二处理流体泵送到所述裂缝网络中，使得所述支撑剂在所述裂缝网络的至少一部分中形成支撑剂充填层； 将包含次级转向剂的第三处理流体置入所述井筒中，使得所述次级转向剂经过所述接入管道并且进入所述裂缝网络的至少一部分中，以便基本上抑制经过所述裂缝网络的至少一部分的流体流，而基本上不抑制经过所述接入管道的流体流；以及 将包含初级转向剂的第四处理流体置入所述井筒中，使得所述初级转向剂基本上抑制经过所述接入管道的流体流。
23.一种方法，其包含: 提供穿透地下地层的井筒，其中所述地下地层能够支撑裂缝网络并且所述井筒具有从所述井筒到所述地下地层的至少一个接入管道； 在足以形成由至少一个接入管道延伸的裂缝网络的至少一部分的压力下，将第一处理流体置入所述地下地层中； 将包含支撑剂的第二处理流体泵送到所述裂缝网络中，使得所述支撑剂在所述裂缝网络的至少一部分中形成支撑剂充填层， 其中所述支撑剂包含至少部分地涂布有固结剂的支撑剂颗粒以及可降解颗粒的至少一部分； 将包含次级转向剂的第三处理流体置入所述井筒中，使得所述次级转向剂经过所述接入管道并且进入所述裂缝网络的至少一部分中，以便基本上抑制经过所述裂缝网络的至少一部分的流体流，而基本上不抑制经过所述接入管道的流体流， 其中所述次级转向剂至少部分可降解； 将包含初级转向剂的第四处理流体置入所述井筒中，使得所述初级转向剂基本上抑制经过所述接入管道的流体流， 其中所述初级转向剂至少部分可降解；以及 重复选自泵送所述第二处理流体、置入所述第三处理流体、置入所述第四处理流体、置入所述第五处理流体及其任何组合的至少一个步骤。
【文档编号】E21B47/26GK103748320SQ201280041066
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2011年8月23日
【发明者】大卫·M·亚当斯, 斯蒂芬·R·英格拉姆, 尼古拉斯·加德纳, 瓦特·F·格洛弗, 马克·哈里斯, 马蒂·厄勒, 乔纳森·史密斯 申请人:哈利伯顿能源服务公司