利用地聚合物前体液的脉冲水力压裂制造技术

将储层压裂包括：通过在井中的井眼向储层提供前置液以在储层中产生裂缝，通过井眼向裂缝提供压裂液，通过井眼向裂缝提供地聚合物前体液，在井眼压力下对井眼进行关井，从而使地聚合物前体液在裂缝中硬化并且形成地聚合物支撑剂柱。向裂缝提供地聚合物前体液包括将一定量的地聚合物前体液脉冲加入到压裂液的连续流中，或交替地脉冲加入一定量的地聚合物前体液和压裂液。在脉冲加入一定量的地聚合物前体液之间经过的时间为2秒至20分钟。

Pulse hydraulic fracturing with geopolymer precursor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用地聚合物前体液的脉冲水力压裂优先权要求本申请要求2017年9月21日提交的美国专利申请号15/711,889的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及利用地聚合物(geopolymer)前体液将储层脉冲水力压裂以得到在储层中的分离的地聚合物支撑剂柱(pillar)。
技术介绍
压裂增产处理的成功至少部分地取决于用于防止所产生的裂缝在处理之后闭合的支撑剂的强度和分布。即使是对于在整个裂缝几何结构上具有高支撑剂布置效率的简单且普遍的特征来说，当前的数学和工程概念仍将裂缝的流动能力高估了几个数量级。支撑剂填充层(pack)渗透率可能由于多种因素的组合而降低，如来自差的凝胶回收的残留损害、细粒迁移、多相流、流体动量损失、曳力、毛细管力以及支撑剂破碎和嵌入。在一些情况下，常规支撑剂填充层由于凝胶损害、细粒迁移、多相流和非达西渗流而损失多达99％的初始导通性。
技术实现思路
在第一总体方面，将储层压裂包括：通过在井中的井眼向储层提供前置液以在储层中产生裂缝，通过井眼向裂缝提供压裂液，通过井眼向裂缝提供地聚合物前体液，和在井眼压力下对井眼进行关井，从而使地聚合物前体液在裂缝中硬化并且形成地聚合物支撑剂柱(pillar)。向裂缝提供地聚合物前体液包括将一定量的地聚合物前体液脉冲加入(pulsing)到压裂液的连续流中，或交替地脉冲加入一定量的地聚合物前体液和压裂液。在脉冲加入一定量的地聚合物前体液之间经过的时间为2秒至20分钟。第一总体方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。前置液可以包括滑溜水(slickwater)、线性凝胶、交联凝胶或粘弹性表面活性剂液。压裂液可以包括滑溜水、线性凝胶、交联凝胶或粘弹性表面活性剂液。在一些情况下，压裂液包括最大12磅/加入加仑的支撑剂负荷。地聚合物前体液一般包含铝硅酸盐、碱性试剂和增渗剂。铝硅酸盐可以包括以下各项中的至少一种：煅烧粘土、高岭石粘土、红粘土、火山岩、尾矿、高炉渣和煤飞灰。碱性试剂可以包括硅酸钠和硅酸钾中的至少一种。增渗剂可以包括聚乳酸，如珠、纤维或织物形式的聚乳酸。增渗剂可以包括以下各项中的至少一种：树脂、盐、苯甲酸和蜡珠。盐可以包括酸式盐。地聚合物前体还可以包含促进剂或缓聚剂。在一些情况下，地聚合物前体液为第一地聚合物前体液，压裂液为第二地聚合物前体液，并且第一地聚合物前体液和第二地聚合物前体液在组成方面不同。在一些实施方案中，在脉冲加入一定量的地聚合物前体液之间经过的时间为10秒至1分钟。在一些实施方案中，脉冲加入一定量的地聚合物前体液包括将离散量的地聚合物前体液脉冲加入到压裂液的连续流中，或交替地脉冲加入离散量的地聚合物前体液和离散量的压裂液。离散量的地聚合物前体液通常彼此间隔开。脉冲加入一定量的地聚合物前体液可以包括以1桶/分钟至120桶/分钟的速率注入地聚合物前体液，或以5桶/分钟至50桶/分钟的速率注入地聚合物前体液。第一总体方面的实施方式可以包括：在向裂缝提供压裂液和地聚合物前体液之后，向裂缝提供额外流体的连续流。在一些情况下，地聚合物前体液为第一地聚合物前体液，并且额外流体为第二地聚合物前体液。在某些情况下，压裂液为第一压裂液，并且额外流体为第二压裂液。第二压裂液可以包括最大12磅/加入加仑的支撑剂负荷。在一些实施方案中，地聚合物支撑剂柱的抗压强度超过储层的上覆岩层压力。地聚合物支撑剂柱的抗压强度可以在500磅/平方英寸至20,000磅/平方英寸的范围内。地聚合物支撑剂柱的渗透率可以在0.00001达西至20,000达西的范围内。利用地聚合物前体液的脉冲水力压裂得到提高的生产率。此外，因为地聚合物前体液在储层中硬化而形成支撑剂柱，所以减少或消除了对支撑剂的需求。当与常规处理相比时，本文中描述的方法和系统有利地降低了支撑剂成本、泵送马力和凝胶损害。本文中描述的方法和系统还减少了支撑剂在泵送过程中筛出的机会。附图说明图1示出了一种用于井的示例性水力压裂处理。图2是一种利用地聚合物前体液的脉冲水力压裂的方法的流程图。图3A示出了在压裂液的连续流中的脉冲量的地聚合物前体液之间经过的时间。图3B-3D示出了在脉冲量的地聚合物前体液和压裂液之间经过的时间。图4示出了在裂缝中的地聚合物支撑剂柱的横截面图。具体实施方式为了避免储层中支撑剂填充层的导通性的损失，形成分离的支撑剂柱以支撑裂缝并且保持其开放。分离的支撑剂柱形成导通通道，所述导通通道提供对烃流具有高导通性的路径。如本文中所述，通过以下方式产生稳定的支撑剂柱：在相容的压裂液内提供地聚合物前体液的脉冲，或在裂缝压力下使地聚合物前体液的脉冲与相容的压裂液的脉冲交替通过井眼进入到储层中。地聚合物前体液包含铝硅酸盐、碱性试剂和增渗剂。脉冲注入模式使地聚合物前体液以分离的分布形状填充裂缝，在裂缝中产生支撑剂柱。地聚合物前体液在储层中硬化而在裂缝中形成地聚合物支撑剂柱。图1示出了用于井12的压裂处理10的一个实例。井12可以是储层或地层14，例如，其中实施除了常规回收操作以外的回收操作来回收圈闭烃的非常规储层。非常规储层的实例包括致密气砂、油气页岩、煤层甲烷、重油和焦油砂以及气体水合物沉积物。在一些实施方式中，地层14包括含有烃(例如，油、气体或两者)的天然破裂岩石的地下地层。例如，地层14可以包括破裂页岩。在一些实施方式中，井12可以贯穿其他合适类型的地层14，包括不以任何显著量天然破裂的储层。井12可以包括井眼20、套管22和井口24。井眼20可以是垂直的或斜的井眼。套管22可以注水泥或以其他方式适当地紧固在井眼12中。可以在套管22中在地层14的水平处形成射孔26以使油、气体和副产物流动到井12中并且采出到地面25。射孔26可以使用射孔弹(shapecharge)、射孔枪或以其他方式形成。对于压裂处理10，可以将工作管柱30设置在井眼20中。工作管柱30可以是连续油管、分段管或其他合适的油管。压裂工具32可以与工作管柱30的端部连接。封隔器36可以在地层14的上方和下方将井眼20的环空38密封。封隔器36可以是机械的、流体可膨胀的或其他合适的封隔器。可以将一个或多个泵车40连接至在地面25处的工作管柱30。泵车40将流体58沿工作管柱30向下泵送以进行压裂处理10并且产生裂缝60。流体58可以包括前置液、压裂液、地聚合物前体液、其他适当的流体或它们的任意组合。泵车40可以包括移动车辆、设备如滑橇或其他合适的结构。还可以在地面25处提供一个或多个仪器车44。仪器车44可以包括压裂控制系统46和压裂模拟器47。压裂控制系统46监测并且控制压裂处理10。压裂控制系统46可以控制泵车40和流体阀以停止和开始压裂处理10，以及停止和开始压裂处理10的前置液阶段、支撑剂阶段和/或冲洗液阶段。压裂控制系统46与地面和/或地下仪器通信以监测和控制压裂处理10。在一些实施方式中，地面和地下仪器可以包括地面传感器48、井下传感器50和泵控制器52。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将储层压裂的方法，所述方法包括：/n通过在井中的井眼向所述储层提供前置液以在所述储层中产生裂缝；/n通过所述井眼向所述裂缝提供压裂液；/n通过所述井眼向所述裂缝提供地聚合物前体液，其中向所述裂缝提供地聚合物前体液包括将一定量的所述地聚合物前体液脉冲加入到所述压裂液的连续流中，或交替地脉冲加入一定量的所述地聚合物前体液和所述压裂液，并且在脉冲加入所述量的所述地聚合物前体液之间经过的时间为2秒至20分钟；和/n在井眼压力下对所述井眼进行关井，从而使所述地聚合物前体液在所述裂缝中硬化并且形成地聚合物支撑剂柱。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170921 US 15/711,8891.一种将储层压裂的方法，所述方法包括：
通过在井中的井眼向所述储层提供前置液以在所述储层中产生裂缝；
通过所述井眼向所述裂缝提供压裂液；
通过所述井眼向所述裂缝提供地聚合物前体液，其中向所述裂缝提供地聚合物前体液包括将一定量的所述地聚合物前体液脉冲加入到所述压裂液的连续流中，或交替地脉冲加入一定量的所述地聚合物前体液和所述压裂液，并且在脉冲加入所述量的所述地聚合物前体液之间经过的时间为2秒至20分钟；和
在井眼压力下对所述井眼进行关井，从而使所述地聚合物前体液在所述裂缝中硬化并且形成地聚合物支撑剂柱。


2.权利要求1所述的方法，其中所述前置液包括滑溜水、线性凝胶、交联凝胶或粘弹性表面活性剂液。


3.权利要求1所述的方法，其中所述压裂液包括滑溜水、线性凝胶、交联凝胶或粘弹性表面活性剂液。


4.权利要求1所述的方法，其中所述压裂液包括最大12磅/加入加仑的支撑剂负荷。


5.权利要求1所述的方法，其中所述地聚合物前体液包含铝硅酸盐、碱性试剂和增渗剂。


6.权利要求5所述的方法，其中所述铝硅酸盐包括以下各项中的至少一种：煅烧粘土、高岭石粘土、红粘土、火山岩、尾矿、高炉渣和煤飞灰。


7.权利要求5所述的方法，其中所述碱性试剂包括硅酸钠和硅酸钾中的至少一种。


8.权利要求5所述的方法，其中所述增渗剂包括聚乳酸。


9.权利要求8所述的方法，其中所述聚乳酸是珠、纤维或织物的形式。


10.权利要求5所述的方法，其中所述增渗剂包括以下各项中的至少一种：树脂、盐、苯甲酸和蜡珠。


11.权利要求10所述的方法，其中所述盐包括酸式盐。


12.权利要求5所述的方法，其中所述地聚合物前体还包含促进剂。


13.权利要求5所述的方法，其中所述地聚合物前体还包含缓聚剂。

【专利技术属性】
技术研发人员：艾哈迈德·M·戈马，哈立德·R·诺亚米，盖桑·A·阿尔穆塔塔舍里，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA