用于水力破裂和用于示踪石油生产的方法和组合物技术

本发明专利技术涉及水力破裂的方法以及用于破裂程序的示踪剂复合材料，其用于示踪来自一个或多个破裂的区域的原油或其它烃液体产物的生产。所述示踪剂复合材料优选包括在固体载体材料上吸附的油溶性示踪剂。优选在复合材料上在示踪剂化合物之上还包括非水溶性涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关情况本申请要求2013年11月5日提交的美国专利申请序列号14/072,556的权益。专利
本专利技术涉及水力破裂的方法和示踪剂复合材料，所述复合材料可与水力破裂程序结合使用，以示踪从单个或多个破裂的区域的原油或其它液体烃材料的生产。专利技术背景当进行水力破裂操作时，在足够的压力下将水力破裂流体泵入地下结构，以产生、膨胀和/或延伸结构中的破裂，并由此提供结构流体增强的回收。水力破裂流体通常包含水和沙或其它支撑剂材料，并且还通常包括各种类型的化学添加剂。这样的添加剂的实例包括：凝胶化剂，其有助于悬浮支撑剂材料；交联剂，其有助于在提高的温度下保持流体粘度；凝胶破坏剂，其操作以在形成破裂并且支撑剂就为（inplace）后破坏凝胶悬浮液；摩擦降低剂；粘土抑制剂；腐蚀抑制剂；污垢抑制剂；酸；表面活性剂；抗菌剂；和其它。破裂操作长期以来已在低渗透性和高渗透性结构二者中实施，例如，以提高烃产物的生产速率或提高水或气体注射井的注射速率。此外，随着引入使用大量含有摩擦降低剂的水的滑溜水（slickwater）破裂程序，在水平井孔中在阶段性处理期间，通过破裂多个间隔（interval），现在还可能刺激天然破裂的页岩。在水平井中处理所有关注区域可能需要几小时到几天来完成。在此之前，当在垂直井中进行水力破裂操作时，测井、微震或其它技术已用于确定生产速率和/或每一个破裂的位置、长度和高度。然而，当例如延伸通过页岩结构的水平井在多个阶段破裂时，微震分析基本上不能确定哪些破裂的阶段成功地生产油和/或气体产物以及哪些阶段没有成功地生产油和/或气体产物。此外，用于生产测井工具的叶轮设备在水平井中的功效令人并不满意。因此，两个技术都不能可靠地确定(a) 是否从任何给定的阶段中发生生产，(b) 从任何给定阶段的生产的量，或(c) 从多个阶段的生产的相对量（comparative amounts）。因此，长期存在对这样的方法的需求，其用于可靠地(a) 证实原油或其它液体烃产物从特定的破裂的区域生产，(b) 确定从破裂的结构区域的液体烃生产的速率，或(c) 确定从多个破裂的区域(特别是在水平井中)的液体烃生产的相对速率。这样的信息对于操作者在以下中会具有很大的益处：(1) 鉴定会提供直接改进的可能的作用或修理，(2) 选择和优化增强的回收程序，(3) 优化用于井的增强的举升系统（lifting system）的操作，(4) 降低水生产和与之相关的举升成本，和(5) 优化破裂和用于在相同领域钻探的其它井的其它完成程序(completionprocedure)的性能和成本有效性。在此之前，水溶性化学示踪剂已用于水力破裂操作，以示踪含水破裂流体的返回。这些水溶性示踪剂旨在溶解于含水破裂流体中并且与之一起流动。因此，它们仅能够提供以下指示：(a) 有多少破裂流体从结构中回收或者不期望地保留在结构中，和(b) 相对于另一个区域，从一个破裂的区域破裂流体的相对回收或者缺乏。因此，用于示踪注射的破裂流体的返回或损失的水溶性示踪剂不能确定任何烃产物实际上是否从多区域井的特定的区域生产或者相对于另一个区域有多少烃产物从一个区域生产。此外，此前本领域人员为了开发和使用油溶性示踪剂来示踪来自破裂的区域的油生产而作出的努力并不令人满意。此前尝试的一种方法是在破裂的区域中递送粘稠的示踪剂乳液。然而，这样的乳液可能被以下破坏：例如，(1) 在结构内的热，(2) 乳液经受的泵送和结构压力，(3) 在泵送和注射期间对乳液施加的剪切力，和(4) 对在地下结构内的水流的暴露。此外，这样的乳液通常具有低比重，使得乳液可在破裂的区域的较高区域中分离和累积。因此，当试图评价示踪剂分析时，操作者可能对于以下没有信心：显著量的示踪剂乳液(a)没有从破裂的区域推出或洗涤出，(b) 不在较高的袋（pocket）中漂移和累积，或者(c) 在第一位置在破裂的区域中甚至适当地接收。专利技术概述本专利技术满足以上讨论的要求并减轻以上讨论的问题。在一方面，提供了一种用于示踪原油或其它液体烃产物的生产的示踪剂复合材料。所述示踪剂复合材料优选包含：(a) 基本上不溶于水的固体载体材料，和(b) 在所述载体材料上运载的示踪剂，其中所述示踪剂优选为卤代苯甲酸酯、卤代苯甲醛或卤代苯甲酸。在另一方面，提供了一种用于示踪原油或其它液体烃产物的生产的示踪剂复合材料，其中所述复合材料优选包含：(a) 固体载体材料，(b)在所述载体材料上运载的油溶性示踪剂，和(c) 在所述示踪剂复合材料上在所述示踪剂之上的涂层，所述涂层由基于石油的油脂形成。在另一方面，提供了生产用于示踪原油或其它液体烃产物的生产的示踪剂复合材料的方法，所述方法优选包括以下步骤：(a) 在固体载体材料上吸附示踪剂，以形成复合材料基料，其中所述载体材料基本上不溶于水，并且所述示踪剂为卤代苯甲酸酯、卤代苯甲醛或卤代苯甲酸，和随后 (b) 向所述复合材料基料施用涂层，其中所述涂层由基本上不溶于水的油脂材料形成。在该方法中，步骤(b)优选包括向油脂材料加入溶剂，以形成溶液，和在所述复合材料基料上喷雾溶液。优选在复合材料基料上喷雾溶液，同时将复合材料基料翻滚、搅动、流动、回旋或它们的组合。在另一方面，提供了一种破裂和示踪自地下结构的生产的方法，所述方法优选包括以下步骤：(a) 在地下结构的破裂区域中注射破裂流体，其中：至少一部分破裂流体包括一定量的示踪剂复合材料，在固体载体材料上示踪剂复合材料包含示踪剂，载体材料基本上不溶于水，并且示踪剂为卤代苯甲酸酯、卤代苯甲醛或卤代苯甲酸，和(b)对从与地下结构关联的井回收的产物分析示踪剂的存在，以确定产物是否包括从破裂区域生产的原油或其它液体烃材料。在刚才描述的破裂方法的另一方面，在步骤(a)中破裂的破裂区域为第一破裂区域，并且所述方法优选还包括以下步骤：(c) 在步骤(b)之前，在地下结构的第二破裂区域中注射破裂流体，其中：注入第二破裂区域的至少一部分破裂流体包括一定量的第二示踪剂复合材料，第二示踪剂复合材料包含在固体载体材料上的第二示踪剂，第二示踪剂复合材料的载体材料基本上不溶于水，第二示踪剂不同于所述第一示踪剂，并且第二示踪剂为卤代苯甲酸酯、卤代苯甲醛或卤代苯甲酸，和(d) 对从井回收的产物分析第二示踪剂的存在，以确定产物是否包括从第二破裂区域生产的原油或其它液体烃材料。在阅读以下优选实施方案的详细描述时，本专利技术的其它方面、特征和优点对于本领域普通技术人员来说会显而易见。优选实施方案的详细描述本专利技术提供(1) 一种水力破裂的方法，(2) 可用于各种类型的井下操作并且特别良好地适用于本专利技术的破裂方法的示踪剂复合材料，和(3) 用于形成本专利技术的示踪剂复合材料的方法。本专利技术的破裂方法和示踪剂复合材料可在单一阶段或多阶段破裂操作中使用，并且特别良好地适用于多阶段水力破裂操作，例如在水平井中进行的那些。使用本专利技术的水力破裂方法和示踪剂复合材料，井操作者可确定：(a) 原油或其它烃液体产物是否从任何给定的破裂的区域生产；(b) 有多少液体烃产物从破裂的区域生产；和(c) 相对于井中的其它破裂的区域，从每一个破裂的区域的相对液体烃回收。本专利技术的示踪剂复合材料包含：(1) 优选不溶于或基本上不溶于水的固体载体材料和(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于示踪原油或其它液体烃产物的生产的示踪剂复合材料，所述复合材料包含：基本上不溶于水的固体载体材料，和在所述载体材料上的示踪剂，其中所述示踪剂为卤代苯甲酸酯、卤代苯甲醛或卤代苯甲酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.05 US 14/0725561.一种用于示踪原油或其它液体烃产物的生产的示踪剂复合材料，所述复合材料包含：基本上不溶于水的固体载体材料，和在所述载体材料上的示踪剂，其中所述示踪剂为卤代苯甲酸酯、卤代苯甲醛或卤代苯甲酸。2. 权利要求1的示踪剂复合材料，其中所述示踪剂为具有下式的卤代苯甲酸酯其中在所述式中每一个x为氯、氟、溴或氢原子，在所述式中至少一个x为氯、氟或溴原子，和R为具有1-10个碳原子的直链、支链或芳族烃组成基团。3. 权利要求2的示踪剂复合材料，其中R为甲基。4. 权利要求1的示踪剂复合材料，其中所述示踪剂为2-氟苯甲酸甲酯、3-氟苯甲酸甲酯或4-氟苯甲酸甲酯。5. 权利要求1的示踪剂复合材料，其中所述载体材料为活性炭。6. 权利要求1的示踪剂复合材料，其中所述载体材料由炭、硅藻土、陶瓷、膨胀粘土、硅胶、气粘土（aeroclay）、气凝胶或膨胀玻璃形成。7. 权利要求6的示踪剂复合材料，其中所述载体材料为硅烷化的材料。8. 权利要求1的示踪剂复合材料，所述复合材料还包含在所述示踪剂复合材料上在所述示踪剂之上的油混溶性涂层，所述油混溶性涂层基本上不溶于水。9. 权利要求8的示踪剂复合材料，其中所述油混溶性涂层由基于石油的油脂、蜡或含氟聚合物形成。10. 权利要求8的示踪剂复合材料，其中所述油混溶性涂层由锂油脂形成。11. 一种用于示踪原油或其它液体烃产物的生产的示踪剂复合材料，所述复合材料包含：固体载体材料,在所述载体材料上的油溶性示踪剂，和在所述示踪剂复合材料上在所述油溶性示踪剂之上的涂层，所述涂层由基于石油的油脂形成。12. 权利要求11的示踪剂复合材料，其中基本上所有的所述载体材料在6-200目的粒径范围内。13. 权利要求11的示踪剂复合材料，其中所述涂层由锂油脂形成。14. 权利要求11的示踪剂复合材料，其中所述油溶性示踪剂为具有下式的卤代苯甲酸酯其中在所述式中每一个x为氯、氟、溴或氢原子，在所述式中至少一个x为氯、氟或溴原子，和R为具有1-10个碳原子的直链、支链或芳族烃组成基团。15. 权利要求14的示踪剂复合材料，其中R为甲基。16. 权利要求11的示踪剂复合材料，其中所述油溶性示踪剂为2-氟苯甲酸甲酯、3-氟苯甲酸甲酯或4-氟苯甲酸甲酯。17. 权利要求11的示踪剂复合材料，其中所述载体材料为活性炭。18. 一种生产用于示踪原油或其它液体烃产物的生产的示踪剂复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：(a) 在固体载体材料上吸附示踪剂，以形成复合材料基料，其中所述载体材料基本上不溶于水，并且所述示踪剂为卤代苯甲酸酯、卤代苯甲醛或卤代苯甲酸，和随后(b) 向所述复合材料基料施用涂层，其中所述涂层由基本上不溶于水的油脂材料形成。19. 权利要求18的方法，其中所述示踪剂为具有下式的卤代苯甲酸酯其中在所述式中每一个x为氯、氟、溴或氢原子，在所述式中至少一个x为氯、氟或溴原子，和R为具有1-10个碳原子的直链、支链或芳族烃组成基团。20. 权利要求19的方法，其中R为甲基。21. 权利要求18的方法，其中所述示踪剂为2-氟苯甲酸甲酯、3-氟苯甲酸甲酯或4-氟苯甲酸甲酯。22. 权利要求18的方法，其中所述载体材料为活性炭。23. 权利要求18的方法，所述方法，在步骤(a)之前，还包括通过用硅烷化剂处理所述载体材料而硅烷化所述载体材料的步骤。24. 权利要求18的方法，其中所述涂层由锂油脂形成。25. 权利要求18的方法，其中步骤(b)包括向所述油脂材料加入溶剂以形成溶液，和在所述复合材料基料上喷雾所述溶液。26. 权利要求25的方法，其中，在步骤(b)中，在所述复合材料基料上喷雾所述溶液，同时使所述复合材料基料翻滚、搅动、流动、回旋或它们的组合。27. 权利要求26的方法，其中基本上所有的所述载体材料在6-200目的粒径范围内。28. 一种破裂和示踪自地下结构的生产的方法，所述方法包括以下步骤：(a) 在地下结构的破裂区域中注射破裂流体，其中：至少一部分所述破裂流体包括一定量的示踪剂复合材料，所述示踪剂复合材料包含在固体载体材料上的示踪剂，所述载体材料基本上不溶于水，并且所述示踪剂为卤代苯甲酸酯、卤代苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD鲁尔，SA福罗，
申请(专利权)人：光谱追踪服务有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US