CN102037210A - 利用纳米颗粒控制地下地层中的水流动 - Google Patents

利用纳米颗粒控制地下地层中的水流动 Download PDF

Info

Publication number
CN102037210A
CN102037210A CN2009801183863A CN200980118386A CN102037210A CN 102037210 A CN102037210 A CN 102037210A CN 2009801183863 A CN2009801183863 A CN 2009801183863A CN 200980118386 A CN200980118386 A CN 200980118386A CN 102037210 A CN102037210 A CN 102037210A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
nano particle
slurry
subsurface formations
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2009801183863A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102037210B (zh
Inventor
黄天平
J·B·克鲁斯
M·H·约翰逊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baker Hughes Holdings LLC
Original Assignee
Baker Hughes Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baker Hughes Inc filed Critical Baker Hughes Inc
Publication of CN102037210A publication Critical patent/CN102037210A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102037210B publication Critical patent/CN102037210B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/502Oil-based compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/44Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing organic binders only
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/128Packers; Plugs with a member expanded radially by axial pressure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2208/00Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
    • C09K2208/10Nanoparticle-containing well treatment fluids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

Abstract

含有高浓度纳米尺寸颗粒的非含水载体流体对于地下地层水截止应用中的区域隔离和流动控制是有效的。纳米颗粒与水相互作用并使它凝固化从而抑制它的流动,但是对烃没有相同的作用,因此在抑制水的同时选择性辅助烃的产生。适合的纳米颗粒包括:碱土金属氧化物,碱土金属氢氧化物,碱金属氧化物,碱金属氢氧化物,过渡金属氧化物,过渡金属氢氧化物,后过渡金属氧化物,后过渡金属氢氧化物,压电晶体,和/或热电晶体。

Description

利用纳米颗粒控制地下地层中的水流动
技术领域
本发明涉及用于抑制或截止地下地层中水流动的方法和组合物,和在一个实施方案中更特别地涉及在烃采收操作期间利用含有某些纳米颗粒的非含水流体以选择性地抑制或截止地下地层中的水流动、但是不抑制烃流动的方法。
背景技术
某些地下油生产井在地层中形成或完成,所述地层同时含有产油区和产水区。在使这些井的潜在烃产量最大化中,不希望的水产生是主要的问题。从分离和处置大量产生的水、抑制管道的腐蚀、更换井下的管道设备以及地面设备维护中可能导致巨大的成本。截止不希望的水产生是维持生产性的田场的必要条件。虽然存在大量可用于解决这些问题的处理,但是它们都存在许多困难,包括但不必限于地面混合和处理问题等。
例如,常规的利用化学品的水截止技术使用硅酸钠溶液和交联聚合物。硅酸盐溶液通常不与地层水相容,因为硅酸钠立即与氯化钙反应产生凝胶。在这种方法中,两种溶液可以以任何顺序注入,并必须通过惰性含水隔离液体的段塞进行隔离。美国专利No.4,004,639在生产井中提供化学品以实现水截止。它使用碱性流体硅酸钠溶液和凝胶剂亚硫酸铵。注入那两种溶液并通过惰性含水隔离液体的段塞进行隔离。然而,这些技术不能产生均匀的凝胶以堵塞多孔介质,且不能将凝胶放入地层内的深处。在泵送使用这些技术的流体时,也需要一些阶段处理。
交联聚合物也已经用于截止或抑制水流动。然而,交联聚合物技术可能需要在多阶段泵送形式中通过惰性隔离剂的段塞进行隔离,而使交联剂与线性聚合物流体隔离。交联聚合物技术也可以使用延迟交联方法,所述延迟交联方法可以根据地层温度和流体在地层中的运行时间作为因素以延迟交联。
浅层水流动是在某些深水钻探情况(包括墨西哥湾中的那些情况)中遇到的严重钻探危险。已经发生了许多事件,其中强的浅层水流动已经干扰了钻探操作并且增加了数百万美元的井成本,或导致井被放弃。如果一种方法和/或组合物可以用于抑制或阻止在这些情况中的浅层水流动将是理想的。
另外,在控制蒸汽注入分布和热采收操作中总是需要进行改进,和控制水的注入以改进二级和三级烃采收期间的驱扫效率。
仍然需要寻找简化泵送程序和允许很深地渗透入地层中,从而以有效的方式截止水通道并保持油流动通道敞开的化学品系统。
发明内容
在一种形式中,提供用于抑制或阻止地下地层中水流动的方法,所述方法包括:将处理浆料注入其中存在水的地下地层中。处理浆料包含非含水载体流体,所述非含水载体流体可以是油和/或二醇。处理浆料也含有当处理浆料接触水时有效抑制水流动的一定量的纳米颗粒。纳米颗粒的平均粒度为约4-约2000纳米(nm)。适合的纳米颗粒包括但不必限于:碱土金属氧化物,碱土金属氢氧化物,碱金属氧化物,碱金属氢氧化物,过渡金属氧化物,过渡金属氢氧化物,后过渡金属氧化物,后过渡金属氢氧化物,压电晶体,和/或热电晶体。所述方法另外包括使水与处理浆料接触,从而使地下地层内的纳米颗粒凝固化。凝固化后的纳米颗粒选择性抑制或阻止地层中水的流动,但是允许烃的流动。
附图说明
图1是含有分散在矿物油中的纳米颗粒处理流体的两个瓶子的照片,其中在左侧瓶子中,已经与模拟地层水接触的处理流体在接触面显示凝固化,而在右侧瓶子中,已经与原油样品接触的处理流体显示分散在原油中的纳米颗粒浆料没有凝固化;和
图2是含有分散在单丙二醇中的纳米颗粒处理流体的两个瓶子的照片,其中在右侧瓶子中,已经与地层水接触的处理流体在接触面显示凝固化,而在左侧瓶子中,已经与原油样品接触的处理流体显示没有凝固化。
具体实施方式
已经出人意料地发现,混有非含水载体流体的高浓度微小颗粒的浆料可以选择性减少或阻止来自地下地层的水的产生和流动,但是允许烃的流动。地下地层中的水可以是盐水。将处理浆料泵送入地层中并与水流动通道中的地层水接触,小颗粒在那些水流动通道中凝固化,因此将堵塞它们从而阻止或大大抑制水流动。然而,当处理浆料接触烃(例如原油或天然气)时,没有发生凝固化,油和/或气流动通道保持敞开以流动。浆料没有基本抑制它遇到的烃的流动,其中“基本抑制”表示发生的烃流动是如果烃的流动没有遇到浆料将通常发生的烃流动的至少95%。
本文的处理浆料因此可以特别用于帮助阻止或抑制从地下地层的水区产生水,并选择性允许从相同地层的载烃区改进烃的生产。这种阻止或抑制水的流动通常称为水控制和/或水截止。本文的方法和组合物也可用于密封套管泄漏,和抑制或阻止水泥(cement)泄漏,也用于控制钻探流体通过水区的堵漏。
本文描述的方法和组合物也可以用于停止或抑制深水钻探中的浅层水流动(SWF)。深水钻探在本文中定义为在至少500米深的水中钻探。SWF中的“浅层”通常指水在海底以下流动的深度,不是水在钻探位置的深度。“浅层”在本文中定义为海底以下1000米或更少。SWF可以定义为水在结构套管外部上向上流动至洋底。应理解,这导致海底腐蚀,海底腐蚀可能导致海面下的钻探支架(template)和它的井的主要损害。
本领域中也已知将水注入地下地层中,以将烃(油和气)从地层的一个部分置换至另一部分,作为增强从地层中采收希望的流体(强化油采收或EOR)的方法中的步骤。在水注入期间,与地层的另一部分相比,注入的水可以偶而更容易流入并通过地层的一部分。水更容易流入其中的地层或地层的一部分,有时称为通道或取样区。因此,流动不是均匀的,结果是没有实现希望的油和气的置换。据信,地层的物理性质(例如地层渗透性和孔隙率)的变化可以导致不均匀的流动。本领域中,将使地层物理性质更均匀从而导致注入的水均匀流入和通过整个地层的努力称为调剖(profile modification)和/或控剖(conformance control)。本文的处理浆料可以有利地用于截止或阻止注入的水从废区(wastefully)流入这些取样区中。因此,本文的方法和组合物可以用于改进水注入控制,从而增强二级和三级烃采收期间的驱扫效率。在一个非限定实例中,纳米颗粒处理浆料可以阶段注入而不是一次连续注入纳米颗粒处理浆料,以改进处理区内处理流体的置换和/或分布。
在二级和三级采收中,将多倍的含水溶液注入储层中,以将油从注射井推向生产井。注入的水最终在生产装置(producer)处“突破”,产生大多数水从注射井至生产装置的通道。当这种情况发生时,水馏分大大增加,而油体积下降。然而,可能留下没有被水注入所驱扫的大量油。这种采收类型的典型井网称为5点井网:4个生产装置中间的单个注射装置(injector),非常类似于单个模具上的5个点。如从井网可以看出的,水可以从注射装置流向生产装置,留下很大体积的未驱扫储层。当储层中存在垂直不均匀时,这个问题更加突出。这将导致从储层的水平和垂直地域内的未驱扫区域储层中的不良采收。关于改进储层驱扫的方法,是将剖面处理剂(conformance treatment)、例如纳米颗粒注入储层中,以阻塞注射装置和生产装置之间的水通道。从而提供更大的储层驱扫和更多的油采收。
热采收是将热量引入储层中的任何注射方法。热采收可以用于生产API比重小于约20的粘性稠油。这些油不能流动,除非它们被加热且它们的粘度减少至足够低从而允许流向生产井。通常将蒸汽用于在井下将热量传递至粘性油。可以从发生器产生液体水和蒸汽的两相混合物。气化的潜热非常高,当蒸汽在储层内冷凝时,将大量的热量传递至流体和地层岩石。因为蒸汽比油更轻和更易流动,在蒸汽注射过程期间,比重差异以及蒸汽通过地下储层的最可渗透部分的通道可能导致驱扫效率问题。使用本文的纳米颗粒处理浆料可以帮助阻塞具有凝固化纳米颗粒的区域,以改进用于这些蒸汽和热采收操作的注入剖面控制。在一个非限定实例中,可以分阶段注入纳米颗粒处理浆料,利用蒸汽注射交替,以使处理区中的驱扫效率最佳化。
处理浆料中使用的纳米颗粒尺寸可以是约4纳米-约2000nm;在一个非限定实施方案中,为约4nm独立地高至约1000nm。在另一非限定实施方案中,粒度范围为约4纳米独立地高至约500纳米。在另一非限定情况中,颗粒的平均粒度可以是约250n m或更少,或者约100nm或更少,和在另一可能情况中为约50nm或更少,或者40nm或更少。
已经发现碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱金属氢氧化物、过渡金属氧化物、过渡金属氢氧化物、后过渡金属氧化物、和后过渡金属氢氧化物、压电晶体、热电晶体、和它们的混合物的纳米尺寸颗粒,对于在高浓度下通过与水接触凝固化成堵塞物、障碍物和其它阻挡层、并因此用于阻止、抑制、消除、减轻、延迟、止住、阻碍和以其它方式控制水流动,具有特别的优势。
特别地,氧化镁纳米颗粒和粉末适合用于凝固化和形成本文的阻挡层。然而,应理解,虽然MgO颗粒在整个本说明书中提及为代表性或适合种类的纳米颗粒,但是其它碱土金属氧化物和/或碱土金属氢氧化物、其它碱土金属氧化物和/或碱土金属氢氧化物和/或过渡金属氧化物、过渡金属氢氧化物、后过渡金属氧化物、和后过渡金属氢氧化物、压电晶体、热电晶体可以用于本文的方法和组合物中。另外,任何种类的纳米颗粒可以单独使用,或与任何其它种类的纳米颗粒以它们的混合物形式组合使用。在一个非限定实施方案中,这些纳米颗粒中的碱土金属可以包括但不必限于镁、钙、钡、锶、它们的组合等。在一个非限定实施方案中,MgO可以以至少95wt%的高纯度获得,而余量可以是杂质,例如Mg(OH)2、CaO、Ca(OH)2、SiO2、Al2O3等。
“后过渡金属”的含义是铝、镓、铟、锡、铊、铅和铋中的一种或多种。在本文的另一个非限定实施方案中,纳米尺寸颗粒是之前的IUPAC American Group标记法的IA、IIA、IVA、IIB和IIIB族元素的氧化物和氢氧化物。这些元素包括但不必限定于:Na,K,Mg,Ca,Ti,Zn和/或Al。在一个非限定实施方案中,适合的纳米颗粒中不存在氧化铝(铝氧化物)和/或氢氧化铝,但是在其它实施方案中,铝氧化物和氢氧化铝预期在这些方法和组合物中起作用。
本文的纳米尺寸颗粒物添加剂也可以是压电晶体颗粒(其包括热电晶体颗粒)。热电晶体当加热时产生电荷,而压电晶体当挤压、压缩或压迫时产生电荷。
通常,热电晶体也是压电的。热电晶体当加热时产生电荷,而压电晶体当挤压、压缩或压迫时产生电荷。在一个非限定实施方案中,具体适合的压电晶体颗粒可以包括但不必限于:ZnO,块磷铝矿(AlPO4),钽酸锂(LiTaO3),正磷酸镓(GaPO4),BaTiO3,SrTiO3,PbZrTiO3,KNbO3,LiNbO3,LiTaO3,BiFeO3,钨酸钠,Ba2NaNb5O5,Pb2KNb5O15,酒石酸钾钠,电气石,黄晶矿和它们的混合物。ZnO的总热电系数是-9.4C/m2K。ZnO和这些其它晶体通常不溶于水。
可以将本文的纳米尺寸颗粒加入作为非含水载体流体的二醇、多元醇、烯烃、植物油、或矿物油、或这些的混合物。适合的载体流体包括但不必限于:二醇,二醇醚,多元醇,碳酸亚丙酯,羧酸酯,萜烯,植物油,矿物油,石油溶剂,柴油,生物柴油,凝析油,芳族烃,和它们的组合。本文中将凝析油定义为在从许多天然气场产生的原料天然气中作为气态组分存在的烃液体的低密度混合物。如果温度降低至低于原料气的烃露点温度,则它从原料气中冷凝出来。一种特别适合的载体流体可以是单丙二醇,但是乙二醇、丙三醇和它们的混合物可以是适合的。作为替代,适合的载体流体包括但不必限于矿物油或其它完成本文描述的方法和组合物的目的的烃。具体地,适合的矿物油的非限定实例包括:ConocoPhillips PURE PERFORMANCE基油II或III,例如225N,600N;ULTRA-STM 3和ULTRA-STM 8油;Penreco DRAKEOL油,例如DRAKEOL
Figure BPA00001257133500073
21,DRAKEOL
Figure BPA00001257133500074
35和DRAKEOL
Figure BPA00001257133500075
600;和ExxonMobil Chemical矿物油,例如EXXSOLD80和ISOPAR
Figure BPA00001257133500077
M油。预期适合的处理浆料将包含载体流体油中的纳米颗粒,例如DRAKEOL
Figure BPA00001257133500078
600矿物油中约15wt%的纳米尺寸MgO颗粒。适合的芳族烃的具体非限定实例是二甲苯和甲苯。适合的羧酸酯的具体非限定实例是乙酸乙酯和苯甲酸甲酯。适合的植物油的具体非限定实例是玉米油和大豆油。在一个非限定实例中,载体流体可以另外具有表面活性剂(例如油-润湿表面活性剂,如脱水山梨糖醇单油酸酯,即来自Uniq ema的SPAN 80)存在,以增大油基载体流体中的颗粒的负荷。可以利用的SPAN 80之外的其它试剂包括但不必限于:失水山梨糖醇酯,乙氧基化失水山梨糖醇酯,乙氧基化醇,乙氧基化烷基-酚,烷基-二羧酸,磺基丁二酸酯,磷脂,烷基-胺,季胺,烷基-硅氧烷等。
纳米颗粒以相对高的浓度存在于载体流体中。在一个非限定实施方案中,处理浆料中纳米颗粒的量为约2-约50重量%,基于总处理浆料。或者,处理浆料中纳米颗粒的量为约10独立地高至约40重量%,基于总处理浆料。
凝固化后的纳米颗粒阻挡层可以通过多种技术移除。例如,随后可以将酸注入地下地层中以溶解至少一部分纳米颗粒和基本恢复水流动。“基本恢复水流动”的含义是与第一位置中不存在任何凝固化后的纳米颗粒的水流动相比,恢复至少50体积%的水流动。用于该目的的适合的酸包括但不必限于:矿物酸,例如盐酸和硫酸,和有机酸,例如羧酸包括甲酸、乙酸等,二羧酸包括己二酸、琥珀酸、戊二酸、马来酸、酒石酸等,柠檬酸,以及那些酸的混合物。在一个非限定实例中,适合的酸流体可以在具有低分子量聚合物粘性化含水流体阶段的交替阶段中泵送,以改进用于凝固化后的纳米颗粒移除的处理区中的酸置换。在另一个非限定实例中,可以用聚合物粘性化待注入的一部分酸流体,并与处理酸流体分阶段泵送,以使用于凝固化后的纳米颗粒移除的置换最优化。
本发明的处理浆料系统可以在小于地层破裂压力的压力下泵送入目标区域中,和在停止泵送之后,处理浆料通过与水接触将使纳米颗粒凝固化并阻塞水在地下地层的多孔介质中的移动和输送。因为纳米颗粒凝固化原位发生,所以利用接收有效流动控制或堵塞浆料的目标区域的全部有效渗透性,实现对阻挡层、阻塞物或堵塞物置换的更好控制,和完成截止流体的更深渗透。凝固化后的纳米颗粒将停止、阻止、延迟或抑制不想要的或不希望的水产生。对于高渗透性或自然破裂活性区域,本文的处理浆料将选择性堵塞不想要的水流动通道,并将使油流动通道形成和使油被产出,因为接触处理浆料的油将破坏或降低它的粘度。对于常规和低渗透性区域,花费更长的时间形成油流动通道,因为多孔介质中油和处理浆料之间的接触面积比高渗透性区域中的低。
应理解,虽然本文的方法和组合物已经被描述为能够完全截止地下地层中的水流动,但是即使实现的少于完全截止也认为本文描述的方法和组合物是成功的。通过使用本文的凝固化后的纳米颗粒抑制、降低、变小、减少、减轻水流动全都被认为与完全截止、阻止、中止、停止、终止和结束水流动(即完全控制水流动)一样是成功的。
纳米尺寸颗粒预期具有在水存在下用于凝固化的化学性质。不希望被任一特定的理论束缚,但是预期某些纳米尺寸MgO颗粒具有独特的颗粒表面电荷,所述颗粒表面电荷利用电荷吸引力、表面吸附和/或其它化学作用,从而在水存在下、而不是在烃存在下联合、关联或结合在一起。预期利用与含水流体接触的热电晶体和/或压电晶体证实了纳米颗粒凝固化在一起,至少部分归因于它们的热电和/或压电性质。在一个非限定解释或理论中,高的温度和/或压力加热和/或挤压或压缩晶体纳米颗粒,由此导致更多的电荷在它们的表面上。具有表面电荷的颗粒由此联合、相连或连接在一起。当将浆料用于使作为流动的堵塞物或阻塞物或抑制物的纳米颗粒凝固化时,发现的压电和/或热电晶体的好处允许处理浆料抑制、阻止或截止水的流动。
本文的纳米颗粒被认为在用于完井或吞吐(stimulation)以及其中可能需要阻塞或抑制含水流体的流动(例如本文的水截止方法)的其它应用和用途的处理浆料中是特别有用的。
处理浆料可以利用常规混合设备、方法和技术,通过将纳米颗粒共混或混入非含水载体流体中制备。
加入或注入任何地下地层中的处理浆料的比例可以根据多个因素而宽泛变化,所述因素包括但不必限于:地层的属性,地层条件(例如温度,压力,渗透性等),特定的组合物组分,注入方法,这些多种因素的相互作用等。因此,在没有考虑这些相互关连的因素的条件下,通常不能提前规定注入地下地层中的处理浆料的比例。
在本文的一个非限制性实施方案中,处理浆料可以含有:其它增粘剂,其它不同的表面活性剂,粘土稳定添加剂,污垢溶解剂,生物聚合物降解添加剂,和其它通用和/或任选的组分。
下面将参考某些实验进一步说明本发明,但是这些实施例不用于限定本发明,而是仅仅在某些具体、非限定实施方案中进一步描述本发明。
实施例
可以将混有高浓度(约2-约50重量%(bw))的小颗粒、例如35nm的氧化镁(尺寸可以小于2微米)的矿物油或二醇的浆料用于选择性地层水截止。当浆料接触地层水时,氧化镁小颗粒在水流动通道处凝固化并堵塞它们。当浆料接触烃(例如原油或气)时,没有发生凝固化并保持油流动通道敞开以流动。
测试A
测试A(矿物油基纳米颗粒):使10ml的225N矿物油(来自ConocoPhillips的225N基油)中1.5ppg(15%bw)FLC-41颗粒(FLC-41是35nm平均粒度的MgO,可从Inframat Advanced Materials获得的产品#12N-0801)与具有1%bw CaCl2的10ml模拟地层水接触。接触面在40分钟内凝固化(图1左侧的瓶子)。这表明纳米颗粒可以截止水流动。接下来,使10ml的225N矿物油中1.5ppgFLC-41颗粒与10ml API 29原油(来自墨西哥湾的样品)接触。纳米颗粒浆料分散在原油中(图1右侧的瓶子)和没有凝固化,因此表明处理浆料中的纳米颗粒允许烃的流动。
测试B
测试B(二醇基纳米颗粒):将10ml的99.8%单丙二醇中2.0ppg(19%bw)FLC-41颗粒与具有1%bw CaCl2的10ml地层水接触。接触面在25分钟内凝固化(图2中照片右侧的瓶子)。作为对照,将10ml的99.8%单丙二醇中1.5ppg FLC-41(19%bw)颗粒与10ml API 29原油(来自墨西哥湾的样品)接触。纳米颗粒浆料没有凝固化(图2中左边的瓶子)。
将如此的化学组合物和方法提供用于抑制或截止地下地层中和来自地下地层的水的流动和/或产生。另外,将化学组合物和方法提供用于抑制或截止地下地层中和来自地下地层的水的流动和/或产生,其可以立刻注入和形成均匀的纳米颗粒凝固化物质。
在前述说明书中,已经参考本发明的具体实施方案描述了本发明,并已经证实有效提供抑制和/或截止地下地层中水流动的方法。然而,显而易见的是,在不偏离如所附权利要求中给出的本发明的更宽范围的条件下,可以对本发明的组合物和方法进行许多修改和变化。因此,本说明书被认为是示例性的而不是限制性的。例如,以下物质的具体组合预期落在本发明的范围内:纳米颗粒种类和尺寸,载体流体,以及落在所要求保护的参数内、但是没有在特定的组合物中或在特定的条件下具体识别或尝试的其它组分。
本发明可以适合地包括所公开的要素、由所公开的要素组成或基本由所公开的要素组成,并且可以在不存在没有公开的要素的条件下实施。
如整个权利要求中使用的词汇“包含”和“包括”用于表示“包括但不限定于”。

Claims (10)

1.一种用于抑制或阻止地下地层中水流动的方法,所述方法包括:
将处理浆料注入其中存在水的地下地层中,所述处理浆料包含:
非含水载体流体,所述非含水载体流体选自油、二醇和它们的混合物,
当处理浆料接触水时有效抑制水流动的一定量的纳米颗粒,其中纳米颗粒的平均粒度为4-2000nm,所述纳米颗粒选自碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱金属氢氧化物、过渡金属氧化物、过渡金属氢氧化物、后过渡金属氧化物、后过渡金属氢氧化物、压电晶体、热电晶体和它们的混合物;和
使水与处理浆料接触,以使地下地层内的纳米颗粒凝固化,从而抑制或阻止地层中水的流动。
2.权利要求1的方法,其中非含水载体流体选自:二醇醚,多元醇,碳酸亚丙酯,羧酸酯,萜烯,植物油,矿物油,石油溶剂,柴油,生物柴油,凝析油,芳族烃,乙二醇,丙二醇,丙三醇和它们的混合物。
3.权利要求1的方法,其中处理浆料中纳米颗粒的量为2-50重量%,基于总处理浆料。
4.权利要求1、2或3的方法,其中非含水载体流体没有抑制它遇到的烃的流动。
5.权利要求4的方法,另外包括随后将酸注入地下地层中,以溶解至少一部分纳米颗粒,之后恢复水的流动。
6.权利要求4的方法,其中地下地层在至少500米深的海床之下,且地下地层中存在的水是浅层水流动。
7.权利要求4的方法,另外包括随后将热量注入地下地层中,其中凝固化后的纳米颗粒至少部分控制其中注入热量的位置。
8.权利要求4的方法,另外包括抑制水流动以在从地下地层二级和/或三级采收烃期间增强驱扫效率,其中在注射井中进行注入以抑制或阻止从注射井至至少一个生产井的水流动。
9.权利要求4的方法,其中处理浆料中纳米颗粒的量为10-40重量%,基于总处理浆料。
10.权利要求4的方法,其中纳米颗粒平均粒度为4-1000nm。
CN200980118386.3A 2008-05-19 2009-04-15 利用纳米颗粒控制地下地层中的水流动 Active CN102037210B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/122,847 US8053397B2 (en) 2008-05-19 2008-05-19 Using nanoparticles for water flow control in subterranean formations
US12/122,847 2008-05-19
PCT/US2009/040595 WO2009142844A1 (en) 2008-05-19 2009-04-15 Using nanoparticles for water flow control in subterranean formations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102037210A true CN102037210A (zh) 2011-04-27
CN102037210B CN102037210B (zh) 2014-09-24

Family

ID=41316728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980118386.3A Active CN102037210B (zh) 2008-05-19 2009-04-15 利用纳米颗粒控制地下地层中的水流动

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8053397B2 (zh)
CN (1) CN102037210B (zh)
BR (1) BRPI0912989B1 (zh)
CA (1) CA2724401C (zh)
GB (1) GB2472172B (zh)
NO (1) NO343839B1 (zh)
WO (1) WO2009142844A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9103495B2 (en) 2009-06-03 2015-08-11 Air Systems, Inc. Integrated portable stand, power supply, and control panel
CN106536672A (zh) * 2014-05-26 2017-03-22 I·A·伊松萨瑞布雷杜 用于分散沥青质和石蜡的油基组合物
CN112943162A (zh) * 2021-03-19 2021-06-11 西南石油大学 一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9222013B1 (en) 2008-11-13 2015-12-29 Cesi Chemical, Inc. Water-in-oil microemulsions for oilfield applications
US8431037B2 (en) * 2009-10-11 2013-04-30 Indian Institute Of Technology Madras Liquid composite dielectric material
US8822386B2 (en) 2010-06-28 2014-09-02 Baker Hughes Incorporated Nanofluids and methods of use for drilling and completion fluids
US8692547B2 (en) 2010-09-16 2014-04-08 Baker Hughes Incorporated Formation evaluation capability from near-wellbore logging using relative permeability modifiers
US20120285691A1 (en) * 2011-05-09 2012-11-15 Oil Chem Technologies Inc Permeability modification and water shut off composition and process
US9376901B2 (en) 2011-09-20 2016-06-28 John Pantano Increased resource recovery by inorganic and organic reactions and subsequent physical actions that modify properties of the subterranean formation which reduces produced water waste and increases resource utilization via stimulation of biogenic methane generation
US9725640B2 (en) 2012-04-12 2017-08-08 Chemeor, Inc. Submicron particles surfactant method for improved oil recovery from subterranean reservoirs
WO2013158567A1 (en) 2012-04-15 2013-10-24 Cesi Chemical, Inc. Surfactant formulations for foam flooding
US11407930B2 (en) 2012-05-08 2022-08-09 Flotek Chemistry, Llc Compositions and methods for enhancement of production of liquid and gaseous hydrocarbons
US9200192B2 (en) 2012-05-08 2015-12-01 Cesi Chemical, Inc. Compositions and methods for enhancement of production of liquid and gaseous hydrocarbons
US10053619B2 (en) 2013-03-14 2018-08-21 Flotek Chemistry, Llc Siloxane surfactant additives for oil and gas applications
US9868893B2 (en) 2013-03-14 2018-01-16 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US9068108B2 (en) 2013-03-14 2015-06-30 Cesi Chemical, Inc. Methods and compositions for stimulating the production of hydrocarbons from subterranean formations
US10000693B2 (en) 2013-03-14 2018-06-19 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US11180690B2 (en) 2013-03-14 2021-11-23 Flotek Chemistry, Llc Diluted microemulsions with low surface tensions
US9464223B2 (en) 2013-03-14 2016-10-11 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US10577531B2 (en) 2013-03-14 2020-03-03 Flotek Chemistry, Llc Polymers and emulsions for use in oil and/or gas wells
US9428683B2 (en) 2013-03-14 2016-08-30 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for stimulating the production of hydrocarbons from subterranean formations
US10421707B2 (en) 2013-03-14 2019-09-24 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions incorporating alkyl polyglycoside surfactant for use in oil and/or gas wells
US11254856B2 (en) 2013-03-14 2022-02-22 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US10287483B2 (en) 2013-03-14 2019-05-14 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells comprising a terpene alcohol
US9884988B2 (en) 2013-03-14 2018-02-06 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US10590332B2 (en) 2013-03-14 2020-03-17 Flotek Chemistry, Llc Siloxane surfactant additives for oil and gas applications
US10717919B2 (en) 2013-03-14 2020-07-21 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US9321955B2 (en) 2013-06-14 2016-04-26 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for stimulating the production of hydrocarbons from subterranean formations
US10941106B2 (en) 2013-03-14 2021-03-09 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions incorporating alkyl polyglycoside surfactant for use in oil and/or gas wells
US9255468B2 (en) 2013-08-30 2016-02-09 Halliburton Energy Services, Inc. Chelating agent-based self-diverting acidizing fluids and methods relating thereto
CA2927002A1 (en) * 2013-10-17 2015-04-23 Signa Chemistry, Inc. Use of alkali metal silicides in post-chops oilfield recovery operations
CN103787415B (zh) * 2014-01-23 2015-08-19 上海海事大学 采用溶剂热法制备钽酸锂纳米粉体的方法
US9890624B2 (en) 2014-02-28 2018-02-13 Eclipse Ior Services, Llc Systems and methods for the treatment of oil and/or gas wells with a polymeric material
US9890625B2 (en) 2014-02-28 2018-02-13 Eclipse Ior Services, Llc Systems and methods for the treatment of oil and/or gas wells with an obstruction material
US9505970B2 (en) 2014-05-14 2016-11-29 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US9957779B2 (en) 2014-07-28 2018-05-01 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions related to gelled layers in oil and/or gas wells
WO2016187361A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 Schlumberger Technology Corporation Water control agent for oilfield application
US10934472B2 (en) 2017-08-18 2021-03-02 Flotek Chemistry, Llc Compositions comprising non-halogenated solvents for use in oil and/or gas wells and related methods
US10683452B2 (en) 2017-09-11 2020-06-16 Saudi Arabian Oil Company Nanosilica dispersion for thermally insulating packer fluid
US10233380B1 (en) 2017-09-11 2019-03-19 Saudi Arabian Oil Company Well treatment fluid having an acidic nanoparticle based dispersion and a polyamine
US11279865B2 (en) 2017-09-11 2022-03-22 Saudi Arabian Oil Company Well treatment fluid having an acidic nanoparticle based dispersion, an epoxy resin, and a polyamine
US10577526B2 (en) 2017-09-11 2020-03-03 Saudi Arabian Oil Company Loss circulation material composition having an acidic nanoparticle based dispersion and polyamine
US10316238B2 (en) 2017-09-11 2019-06-11 Saudi Arabian Oil Company Nanosilica dispersion for thermally insulating packer fluid
WO2019108971A1 (en) 2017-12-01 2019-06-06 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for stimulating the production of hydrocarbons from subterranean formations
CN110118073B (zh) * 2019-06-12 2020-05-05 西南石油大学 一种适用于裂缝性地层的多段塞分级堵漏方法
US11104843B2 (en) 2019-10-10 2021-08-31 Flotek Chemistry, Llc Well treatment compositions and methods comprising certain microemulsions and certain clay control additives exhibiting synergistic effect of enhancing clay swelling protection and persistency
US11512243B2 (en) 2020-10-23 2022-11-29 Flotek Chemistry, Llc Microemulsions comprising an alkyl propoxylated sulfate surfactant, and related methods
WO2022103830A1 (en) 2020-11-11 2022-05-19 Saudi Arabian Oil Company Cement slurries, cured cement and methods of making and use of these
US11732177B2 (en) 2020-11-11 2023-08-22 Saudi Arabian Oil Company Cement slurries, cured cement and methods of making and use of these
US11685855B2 (en) 2021-10-25 2023-06-27 Saudi Arabian Oil Company and King Fahd University of Petroleum & Minerals Treatment of subterranean formations

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5238064A (en) * 1991-01-08 1993-08-24 Halliburton Company Squeeze cementing
US20050252658A1 (en) * 2004-05-13 2005-11-17 Baker Hughes Incorporated System stabilizers and performance enhancers for aqueous fluids gelled with viscoelastic surfactants
CN1890345A (zh) * 2003-12-11 2007-01-03 切夫里昂菲利普化学有限责任公司 在钻井使用流体内减少流体损失的方法
US20070056732A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-15 Halliburton Energy Services, Inc. Cementing compositions comprising cement kiln dust, vitrified shale, zeolite, and/or amorphous silica utilizing a packing volume fraction, and associated methods
US20070151726A1 (en) * 2005-03-16 2007-07-05 Baker Hughes Incorporated Methods and Compositions for Diverting Acid Fluids in Wellbores
US20080000640A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions for low temperature applications
US20080023201A1 (en) * 2006-07-31 2008-01-31 Baker Hughes Incorporated Concentrated Suspension of Particulate Additives for Fracturing and Other Fluids
WO2008053222A1 (en) * 2006-11-03 2008-05-08 Halliburton Energy Services, Inc. Ultra low density cement compositions and methods of making same

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4004639A (en) * 1976-03-17 1977-01-25 Union Oil Company Of California Selectively plugging the more permeable strata of a subterranean formation
US4085799A (en) * 1976-11-18 1978-04-25 Texaco Inc. Oil recovery process by in situ emulsification
US4570715A (en) * 1984-04-06 1986-02-18 Shell Oil Company Formation-tailored method and apparatus for uniformly heating long subterranean intervals at high temperature
US5735349A (en) * 1996-08-16 1998-04-07 Bj Services Company Compositions and methods for modifying the permeability of subterranean formations
US5964295A (en) * 1996-10-09 1999-10-12 Schlumberger Technology Corporation, Dowell Division Methods and compositions for testing subterranean formations
US6145591A (en) * 1997-12-12 2000-11-14 Bj Services Company Method and compositions for use in cementing
GB2335679B (en) * 1998-03-27 2000-09-13 Sofitech Nv Gelling composition based on monomeric viscoelastic surfactants for wellbore service fluids
US20040031611A1 (en) * 2002-08-15 2004-02-19 Tianping Huang Compositions and methods for water shut-off in subterranean wells
US7008908B2 (en) * 2002-11-22 2006-03-07 Schlumberger Technology Corporation Selective stimulation with selective water reduction
US7081439B2 (en) * 2003-11-13 2006-07-25 Schlumberger Technology Corporation Methods for controlling the fluid loss properties of viscoelastic surfactant based fluids
US7223827B1 (en) * 2004-02-27 2007-05-29 Fritz Industries, Inc Water control in a subsurface formation
US7424911B2 (en) * 2004-10-04 2008-09-16 Hexion Specialty Chemicals, Inc. Method of estimating fracture geometry, compositions and articles used for the same
US7823642B2 (en) * 2007-09-26 2010-11-02 Schlumberger Technology Corporation Control of fines migration in well treatments

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5238064A (en) * 1991-01-08 1993-08-24 Halliburton Company Squeeze cementing
CN1890345A (zh) * 2003-12-11 2007-01-03 切夫里昂菲利普化学有限责任公司 在钻井使用流体内减少流体损失的方法
US20050252658A1 (en) * 2004-05-13 2005-11-17 Baker Hughes Incorporated System stabilizers and performance enhancers for aqueous fluids gelled with viscoelastic surfactants
US20070151726A1 (en) * 2005-03-16 2007-07-05 Baker Hughes Incorporated Methods and Compositions for Diverting Acid Fluids in Wellbores
US20070056732A1 (en) * 2005-09-09 2007-03-15 Halliburton Energy Services, Inc. Cementing compositions comprising cement kiln dust, vitrified shale, zeolite, and/or amorphous silica utilizing a packing volume fraction, and associated methods
US20080000640A1 (en) * 2006-06-30 2008-01-03 Halliburton Energy Services, Inc. Cement compositions for low temperature applications
US20080023201A1 (en) * 2006-07-31 2008-01-31 Baker Hughes Incorporated Concentrated Suspension of Particulate Additives for Fracturing and Other Fluids
WO2008053222A1 (en) * 2006-11-03 2008-05-08 Halliburton Energy Services, Inc. Ultra low density cement compositions and methods of making same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9103495B2 (en) 2009-06-03 2015-08-11 Air Systems, Inc. Integrated portable stand, power supply, and control panel
CN106536672A (zh) * 2014-05-26 2017-03-22 I·A·伊松萨瑞布雷杜 用于分散沥青质和石蜡的油基组合物
CN106536672B (zh) * 2014-05-26 2020-06-30 I·A·伊松萨瑞布雷杜 用于分散沥青质和石蜡的油基组合物
CN112943162A (zh) * 2021-03-19 2021-06-11 西南石油大学 一种使边底水气藏气水界面人工隔板快速致密化的方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB2472172A (en) 2011-01-26
CA2724401C (en) 2012-11-06
US8053397B2 (en) 2011-11-08
BRPI0912989B1 (pt) 2020-08-11
NO20101568L (no) 2010-12-03
WO2009142844A1 (en) 2009-11-26
BRPI0912989A2 (pt) 2015-10-13
CA2724401A1 (en) 2009-11-26
CN102037210B (zh) 2014-09-24
GB2472172B (en) 2012-12-19
NO343839B1 (no) 2019-06-17
GB201019386D0 (en) 2010-12-29
US20090286702A1 (en) 2009-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102037210B (zh) 利用纳米颗粒控制地下地层中的水流动
CA2994101C (en) Enhancing complex fracture networks in subterranean formations
US8916506B2 (en) High solids content slurries, systems and methods
AU2008216500B2 (en) Silicate-based wellbore fluid and methods for stabilizing unconsolidated formations
CN101679846B (zh) 用于储层保护的方法和组合物
CA2803232C (en) High solids content slurries and methods
RU2640618C2 (ru) Способ обработки скважины с отведением с помощью способного разлагаться материала
AU2014384679B2 (en) Protein-based fibrous bridging material and process and system for treating a wellbore
CN1729347A (zh) 用于砂岩的自转向预冲洗酸
RU2666566C2 (ru) Способы минимизации чрезмерного вытеснения расклинивающего наполнителя при гидравлических разрывах пласта
RU2569386C2 (ru) Способ улучшения волоконного тампонирования
WO2012001574A2 (en) High solids content methods and slurries
AU2012340949A1 (en) Method of using controlled release tracers
US11920080B2 (en) Plasticized polyvinyl alcohol diverter materials
US20140054039A1 (en) Materials and methods to prevent fluid loss in subterranean formations
WO2015088827A1 (en) System and method of treating a subterranean formation with a diverting composition
WO2014008193A1 (en) Enhanced wellbore strengthening solution
WO2015041633A1 (en) Cyclical diversion techniques in subterranean fracturing operations
Li et al. A review: progress of diverter technology for oil and gas production applications in the past decade
CN101723427B (zh) 一种油田采油污泥资源化利用的方法
US20230175367A1 (en) Sequential injection of solvent, hot water, and polymer for improving heavy oil recovery
WO2010007219A1 (fr) Methode de traitement des abords des puits de stockage de gaz acides
Akbar et al. Research Article Experimental Investigation of Chemical Flooding Using Nanoparticles and Polymer on Displacement of Crude Oil for Enhanced Oil Recovery
Navarro La opción de estimulación con la técnica de interdigitación aplicada en yacimientos carbonatados impregnados con aceite pesado

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant