CN109312223B - 水力压裂和防砂操作中的腰果壳液 - Google Patents
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Abstract
一种压裂地下地层的方法，包括在足以在所述地层中产生裂缝或使其扩大的压力下将压裂组合物引入到所述地层中，所述压裂组合物包含载体和来源于腰果壳液的聚合物微粒，所述聚合物微粒具有小于约2.4的表观比重。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年6月6日提交的美国申请号15/173851和于2017年5月12日提交的美国申请号15/593801的权益，所述申请两者在此均以引用的方式整体并入本文。
背景技术
本公开涉及处理地下地层，诸如水力压裂处理和防砂的方法，以及尤其是来源于腰果壳液的轻质聚合物作为支撑剂材料在水力压裂处理中或作为微粒材料在诸如砾石充填和压裂充填处理的防砂方法中的用途。
水力压裂增加来自地下地层的诸如石油和天然气的所需流体的流动，并且涉及以足以将应力赋予地层或地带中的速率和压力将压裂流体置于地下地层或地带中，伴随着在地层或地带中产生裂缝。
除了产生裂缝之外，压裂流体还会将支撑剂输送到裂缝中。支撑剂在所施加的压力释放之后保持裂缝张开。另外，支撑剂确立了地层流体流动到钻孔的传导方式。由于支撑剂提供高于周围岩石的传导性，因此裂缝对于烃生产来说具有较大的潜力。
现有技术中使用的支撑剂包括砂、玻璃珠、胡桃壳和金属粒以及涂布聚合物的砂、陶瓷、烧结铝矾土等等。为了承受井下高压，支撑剂必须具有足够的强度。支撑剂的相对强度随其对应的表观比重(ASG)增加，通常范围为从砂的2.65到烧结铝矾土的3.4。遗憾的是，增加ASG会直接导致难度增加的支撑剂输送和减小的受支撑的裂缝体积，从而降低裂缝传导性。
最近，已经使用超轻质(ULW)材料作为支撑剂，因为所述超轻质材料降低了维持裂缝内的支撑剂输送所需的流体粘度，这进而使产生的裂缝区中有更大一部分受到支撑。尽管本领域取得了所有这些进展，但是仍需要在高压下展现出高颗粒强度的替代的轻质支撑剂。如果这类轻质支撑剂具有良好的耐化学性并在高温下保持稳定，则将会是更为有益的。
发明内容
一种压裂地下地层的方法包括在足以在地层中产生裂缝或使其扩大的压力下将压裂组合物引入到地层中，所述压裂组合物包含载体和来源于腰果壳液的聚合物微粒，所述聚合物微粒具有小于约2.4的表观比重。聚合物微粒可以基本上是球形的。
一种压裂地下地层的方法包括在足以在地层中产生裂缝或使其扩大的压力下将含有载体和来源于腰果壳液的聚合物微粒的压裂组合物引入到地层中，所述聚合物微粒具有小于约2.4的表观比重；以及在所产生的裂缝中形成包含聚合物微粒的支撑剂充填层，其中支撑剂充填层可透过从井筒采出的流体，并且基本上防止或减少地层物质从地层采出到井筒中。聚合物微粒可以基本上是球形的。
一种用于穿入地下地层的井筒的防砂方法包括将来源于腰果壳液的聚合物微粒和载体流体的浆液引入到井筒中，所述聚合物微粒具有小于约2.4的表观比重；以及邻近地下地层放置聚合物微粒以形成可透过流体的充填层，所述可透过流体的充填层能够减少或基本上防止来自地下地层的地层颗粒进入井筒，同时允许来自地下地层的地层流体进入井筒。聚合物微粒可以基本上是球形的。
附图说明
以下描述不应被视为以任何方式进行限制。参考附图，相似元件的编号相似：
图1是示出传导性和渗透性随闭合应力而变化的曲线图；并且
图2是示出充填宽度在不同温度下随闭合应力而变化的曲线图。
具体实施方式
诸位发明人已发现来源于腰果壳液的轻质和/或基本上为中性浮力的聚合物支撑剂或防砂微粒(统称为“微粒”)具有优异的耐化学性并且在高达约450℃的温度下是稳定的。特别地，来源于腰果壳液的聚合物微粒可以具有高达约450℃的玻璃化温度。另外，来源于腰果壳液的聚合物微粒在150℉温度下在诸如氢氟酸和盐酸的酸中可以具有小于1％的溶解度。聚合物微粒还展现出优异的压碎强度，通常被称为抗压碎性。特别地，聚合物微粒作为对压碎强度的度量根据美国石油协会(API)RP60在范围为6,000至16,000psi的闭合压力下，包括在6,000psi、8,000psi、10,000psi、12,000psi、14,000psi和16,000psi的特定闭合压力下展现出5％或更少、3％或更少或2％或更少的细粒产量。
也已经发现，来源于腰果壳液的基本上为球形的聚合物微粒在用于水力压裂操作中时可以提供额外的改进的性质。如本文所使用，基本上为球形包括球形。
水力压裂涉及以足以将应力赋予地层或地带中的速率和压力将压裂流体高压注射到地下地层或地带中，伴随着在地层或地带中产生裂缝。除了产生裂缝之外，压裂流体还会将支撑剂输送到裂缝中。支撑剂在水压释放之后应该会保持裂缝张开。另外，支撑剂建立了所需流体流动到钻孔的传导通道。由于较深的地层往往具有较高的裂缝闭合压力，因此具有非球形形状的支撑剂往往会在压裂操作之后在水压致裂的裂缝闭合时嵌入到岩层中。另一方面，球形支撑剂不太可能会陷入地层中，因此可以形成与由非球形支撑剂形成的支撑剂充填层相比较具有改进的传导性的支撑剂充填层。
基本上为球形的聚合物微粒还可以用于防砂操作中。由于其基本上为球形的形状，由基本上为球形的聚合物微粒形成的防砂充填层与由非球形支撑剂形成的防砂充填层相比较也可以具有改进的渗透性。与非球形支撑剂相比较，所述球形支撑剂还可以更好地控制井中的地层细粒产量。
来源于腰果壳液的轻质聚合物微粒的特征在于：表观比重(ASG)(API RP 60)明显小于水力压裂或防砂操作中采用的常规微粒材料的ASG。在一些实施方案中，来源于腰果壳液的聚合物微粒具有小于约2.4的表观比重。在其他实施方案中，如本文所使用的轻质聚合物微粒可以具有小于约2、小于约1.5、约0.5至约2或约0.5至约1.5的表观比重。
根据用于测试支撑剂的API推荐的实践RP60，来源于腰果壳液的聚合物微粒可以具有约0.05至约2.0g/cm3、可选地约0.1至约1.0g/cm3的堆积密度。另外，根据用于测试支撑剂的API推荐的实践RP60，来源于腰果壳液的聚合物微粒可以具有约0.1至约3.0g/cm3、约0.5至约2g/cm3或约0.5至约1.5g/cm3的表观密度。
如本文所使用，腰果壳液(“CNSL”)指代从腰果壳分离出的液体。天然或原始CNSL的主要组分是漆树酸，即具有对羟基官能团进行间位定位的烷基取代基的羟基羧酸。天然或原始CNSL可以进一步处理来提供蒸馏的CNSL。蒸馏的CNSL可以含有具有式(1)的腰果酚、具有式(2)的腰果二酚、具有式(3)的2-甲基腰果二酚以及具有式(4)的漆树酸：
其中在式(1)-(4)中，R是C15H31-n，并且n是0、2、4或6。烷基链R具有15个碳并且可以是饱和的单烯、二烯和三烯或其任何组合的混合物。也可以存在其他微量组分。取决于处理条件，CNSL的组分以及组分的百分率可以变化。在一个实施方案中，CNSL是蒸馏的CNSL，所述蒸馏的CNSL含有大于约50重量％的具有式(1)的腰果酚、大于约60重量％的具有式(1)的腰果酚、大于约70重量％的具有式(1)的腰果酚或大于约80重量％的具有式(1)的腰果酚。天然和蒸馏的腰果壳液可商购自CARDOLITE。天然和蒸馏的腰果壳液都可以用于产生聚合物微粒。
由于CNSL中的组分的酚性质和具有可变不饱和度的烷基链的存在，因此CNSL可以进行聚合来提供各种聚合物产物。来源于CNSL的聚合物可以通过以下方式制备：与诸如甲醛的亲电子化合物缩合，或利用侧链的不饱和进行链聚合，或在羟基处进行官能化并随后寡聚化或多聚化来获得官能化的预聚物或聚合物。从CNSL制备聚合物的方法是已知的并且已描述于例如Bull.Chem.Soc.Ethiop.2004,18(1),81-90,Tanz.J.Sci.第30卷(第2期)2004和European Polymer Journal36(2000)1157-1165中。
基本上为球形的聚合物微粒可以在存在碱基的情况下通过如例如在Bull.Chem.Soc.Ethiop.2004,18(1),81-90中所描述的悬浮聚合或乳液缩聚而从CNSL和甲醛制备。悬浮聚合是非均相聚合过程，所述过程使用机械搅拌来将单体或单体的混合物在诸如水的液相中进行混合，同时单体发生聚合，从而形成聚合物球体。
碱基包括金属氢氧化物，诸如碱金属氢氧化物和碱土金属氢氧化物(碱金属类氢氧化物)、碱金属碳酸盐和碱土金属碳酸盐(碱金属碳酸盐)、碱金属碳酸氢盐和碱土金属碳酸氢盐(碱性碳酸氢盐)或包含前述至少一者的组合。在一些实施方案中，碱金属氢氧化物被采用为碱基。优选地，所使用的碱基是氢氧化钠或氢氧化钾。
为了产生微小尺寸的颗粒，可以使用乳化剂，所述乳化剂用作有效的分散剂和单体液滴的稳定剂。乳化剂还可以增强颗粒稳定。示例性乳化剂是十二烷基硫酸钠。也可以使用本领域已知的其他乳化剂。乳化剂的浓度等于或为约临界胶束浓度的1.5倍。十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度如J.Polym.Sci.:Polym.Chem.Ed.1979,3069中所公开为约1.5g/L。
聚合在高温下，例如在约40℃至约100℃、约50℃至约90℃或约60℃至约80℃下进行。在整个反应时间内保持连续搅拌。
如本文所使用，来源于CNSL的聚合物微粒可以包括热固性聚合物或热塑性聚合物。聚合物可以是均聚物、共聚物或支化聚合物。可以使用材料的组合。
在一些实施方案中，聚合物微粒包含来源于CNSL的苯酚甲醛、来源于CNSL的聚酯、或包含前述至少一者的组合。
苯酚甲醛可以通过使诸如蒸馏的CNSL的CNSL与甲醛发生反应来制得。可以使用本领域已知的产生苯酚甲醛聚合物的任何方法。在一个实施方案中，CNSL和甲醛直接发生反应以产生热固性网状聚合物。可选地，CNSL与甲醛发生反应以产生诸如酚醛清漆的预聚物，然后将所述预聚物固化。酚醛清漆是苯酚-甲醛树脂，其中甲醛与苯酚的摩尔比小于1。诸如六亚甲基四胺或“乌洛托品”的硬化剂可以用于交联或固化酚醛清漆。在一些实施方案中，酚醛清漆固化，从而形成亚甲基和二亚甲基氨基桥。
聚酯可以是聚酯均聚物、共聚酯或支化聚酯。合适的聚酯来源于二酸或其化学等价物和二醇或其化学等价物。
二酸的实例包括对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,4-萘二甲酸、1,5-萘二甲酸、2,6-萘二甲酸、降冰片烯二羧酸、1,4-环己烷二甲酸、或包含前述至少一者的组合。二酸的化学等价物包括二烷基酯，例如二甲酯、二芳基酯、酸酐、盐、酰基氯、酰基溴等等。特别提及了对苯二甲酸、间苯二甲酸、其衍生物，诸如对苯二甲酰氯或间苯二甲酰氯。可以使用不同酸或其衍生物的组合。
二醇的实例包括来源于CNSL的双酚、间苯二酚、对苯二酚或邻苯二酚，以及二醇，诸如1,5-萘二醇、2,6-萘二醇、1,4-萘二醇、4,4'-二羟基联苯、双(4-羟苯基)醚、双(4-羟苯基)砜、支化或环脂族链烷二醇，诸如丙二醇，即1,2-和1,3-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-乙基-2-甲基-1,3-丙二醇、2,2,4,4-四甲基-环丁烷二醇、1,3-和1,5-戊二醇、一缩二丙二醇、2-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二甲醇萘烷、二甲醇二环辛烷、1,4-环己烷二甲醇(包括其顺式和反式异构体)、三甘醇、1,10-癸二醇等等，以及包含前述二醇的至少一者的组合。二醇的化学等价物包括酯，例如二烷基酯。
优选地，二醇来源于CNSL。CNSL是腰果树的天然产物。CNSL中的腰果二酚和2-甲基腰果二酚是二醇，并且可以直接用于制备聚酯。CNSL中的腰果酚是单羟基苯酚，并且可以在与二酸或其衍生物聚合之前转化成双酚，诸如4-[[(4-羟基-2-十五碳烯基-苯基)二氮烯基]苯酚(HPPDP)以制备聚酯。将腰果酚转化为HPPDP的过程是已知的，并且已例如描述于European Polymer Journal 36(2000)1157-1165中。在一个实施方案中，聚酯是来源于1,4-丁二醇和HPPDP的组合与对苯二甲酸、间苯二甲酸或其衍生物的共聚酯。制备共聚酯的示例性过程描述于European Polymer Journal 36(2000)1157-1165中。
如果需要，则可以将其他材料与来源于CNSL的聚合物一起使用来进一步调整微粒的性质。在一个实施方案中，基于轻质聚合物微粒的总重量，轻质聚合物微粒包含大于约50重量％、大于约70重量％、大于约80重量％、或大于约90重量％的来源于CNSL的聚合物。
聚合物微粒可以具有适合于水力压裂和防砂方法的任何尺寸或形状。进一步可以采用具有不同但合适的形状的微粒的混合物或掺混物，以用于所公开的方法中。在一个实施方案中，聚合物微粒基本上是球形的，诸如珠状或丸状的。
来源于腰果壳液的轻质和/或基本上为中性浮力的聚合物微粒可以具有以下范围的粒度：约1目至约200目、约5目至约100目、约10目至约70目、或约20目至约50目。所公开的微粒材料的粒度可以基于诸如预期井下条件的因素和/或基于选择来用于给定应用的微粒材料的相对强度或硬度而选择。在采用相对较低强度的微粒材料的情况下，较大的粒度可能是更理想的。例如，在预期到高达约1500psi的闭合应力的情况下，可能希望使用12/20目的聚合物微粒。在采用相对较高强度的微粒材料的情况下，较小的粒度可能是更理想的。例如，在闭合应力高达约16,000psi的情况下，可能希望使用20/40目或30/50目的聚合物微粒。
任选地，来源于腰果壳液的聚合物微粒可以结合本领域已知的包括但不限于砂的支撑剂一起使用。
来源于腰果壳液的聚合物微粒可以结合一种或多种填料使用来形成井处理复合材料。这类填料是非反应性的，并且进一步用于提高聚合物复合材料的强度和温度稳定性，并更改微粒的密度。
这类填料的存在进一步呈现具有与来源于腰果壳液的聚合物微粒的ASG不同的ASG的井处理复合材料。可以选择多个体积比的填料以便控制压碎强度和温度稳定性。通常，填料的粒度范围为约100nm至约200μm。
示例性填料是任选地由合适的有机或无机粘合剂粘合的矿物质(诸如磨碎的矿物质或磨碎的矿物质和/或纤维)。合适的矿物质包括飞灰、二氧化硅和砂子(包括锻制二氧化硅、石英砂和硅砂粉)、氧化铝、云母、硅酸盐诸如正硅酸盐和偏硅酸盐、硅酸铝和硅酸钙、高岭土、滑石、氧化锆、硼和玻璃诸如玻璃球(特别是玻璃微粒球)、玻璃粉、玻璃珠、玻璃泡、毛玻璃、硼硅玻璃以及玻璃纤维。合适的纤维包括矿物纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、碳纤维、聚合物纤维、涂层纤维(诸如镀镍碳纤维)以及合成纤维。另外，合适的填料包括黏土、赤铁矿、碱金属盐、二硫化钼、油、片状铝粉、不锈钢、硅胶、聚四氟乙烯、水泥、无机盐、炭黑、碳Buckminster富勒烯、碳纳米管、多面体低聚倍半硅氧烷、金属、金属氧化物(诸如四氧化三锰)、金属盐(包括碱金属盐)、磷酸盐、硼酸盐、碳酸钙、氯化钙、溴化钙、硫酸钡、片状铝粉、经改性的天然存在的材料、碎坚果壳、磨碎或压碎的种子壳、磨碎或压碎的水果核、加工过的木材以及有机聚合物材料。另外，填料可以含有：选自由以下组成的组的阳离子：碱金属、碱土金属、铵、锰和锌；以及选自由以下组成的组的阴离子：卤化物、氧化物、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、乙酸盐和甲酸盐。
复合材料中的填料的量诸如用于将所需的ASG赋予井处理复合材料。通常，井处理复合材料中的填料的量为约1至约85、更普遍地约25至约60体积百分率的井处理复合材料。填料和聚合物微粒的量可以被调整来定制复合材料以实现所需的物理性质，包括颗粒密度、堆积密度、压碎强度等。
井处理复合材料通常通过将来源于腰果壳液的聚合物微粒与选择的填料以熔融状态共混，并形成具有所需尺寸和物理性质的复合材料来制备。这可以通过粉末/微粒行业中的已知技术，诸如熔融加工、冷冻粉碎等来实现。
来源于腰果壳液的聚合物微粒可以与载体一起采用，以便有助于将聚合物微粒放置到地层内的所需位置。载体可以是含水载体、油基载体或赋能或乳状流体。含水载体包括淡水、盐水(包括海水)、酸水(例如，无机酸或有机酸)、碱水、或包含前述至少一者的组合。将了解，可以将诸如醇和二醇等其他极性液体单独或与水一起用于载体流体中。
盐水可以是例如海水、采出水、完井盐水、或包含前述至少一者的组合。盐水的性质可以取决于盐水的身份和组分。海水除了典型的含卤盐以外例如还可以含有众多成分，包括硫酸盐、溴和微量金属。采出水可以是从生产储层(例如，烃储层)萃取或从地下产生的水。采出水还可以被称为储层盐水并且含有包括钡、锶和重金属的组分。除了天然存在的盐水(例如，海水和采出水)之外，完井盐水还可以通过以下方式来从淡水合成：添加各种盐，例如KCl、NaCl、ZnCl2、MgCl2或CaCl2来增加盐水的密度，诸如每加仑约1至约0.6磅的CaCl2盐水。完井盐水通常提供经过优化以对抗井下储层压力的静水压力。可以更改以上盐水以包括一种或多种其他盐。包括在盐水中的其他盐可以是NaCl、KCl、NaBr、MgCl2、CaCl2、CaBr2、ZnBr2、NH4Cl、甲酸钠、甲酸铯以及包含前述至少一者的组合。基于流体的重量，盐可以约0.5至约50重量百分率(重量％)、特别地为约1至约40重量％以及更特别地为约1至约25重量％的量存在于盐水中。
处理流体在可压缩的有时可溶的气相被引入到处理流体时被视为是“赋能的”。气相的实例是空气、氮气、二氧化碳、天然气等等、或其混合物、或包含前述至少一者的组合。载体可以通过包括非气态发泡剂来起泡。非气态发泡剂可以是两性的、阳离子的或阴离子的。
与采用于常规压裂处理/防砂方法的载体流体相比较，载体可以是胶凝的、非胶凝的或具有降低的或较轻程度的胶凝需求。载体可以是“弱凝胶化的”，即具有最低限度的足够的胶凝剂、增稠剂诸如增粘剂、或减摩剂，以在往井下泵送时(例如，当沿油管、工作管柱、套管、连续油管、钻杆等向下泵送时)实现减摩，和/或可以表征为具有每千加仑基液大于0磅聚合物至每千加仑基液约10磅聚合物的聚合物或增粘剂浓度，和/或具有约1至约10厘泊的粘度。非凝胶载体流体通常不含胶凝剂或增粘剂。
载体或压裂流体还可以含有井服务行业的一种或多种常规添加剂，诸如胶凝剂、交联剂、破胶剂、表面活性剂、杀生物剂、表面张力降低剂、发泡剂、消泡剂、破乳剂、防乳化剂、阻垢剂、气体水合物抑制剂、聚合物特异性酶破坏剂、氧化性破坏剂、缓冲剂、黏土稳定剂、酸、缓冲剂、溶剂或其混合物以及本领域已知的其他井处理添加剂。这类添加剂到载体流体的添加最小化了对在操作中添加这类物质所需的额外的泵的需求。
来源于腰果壳液的聚合物微粒可以有利地作为基本上为中性浮力的微粒预悬浮并储存在载体流体(例如，具有接近或基本上相等的密度的盐水)中，然后原样泵送或放置到井下，或在操作中进行稀释。
术语“基本上为中性浮力”指代微粒具有的ASG足够接近选择的未凝胶化或弱凝胶化的载体流体(例如，未凝胶化或弱凝胶化的完井盐水、其他基于水的流体、滑溜水(slickwater)或其他合适的流体)的ASG，这允许使用选择的未凝胶化或弱凝胶化的载体流体来泵送并令人满意地放置支撑剂/微粒。
非凝胶化的载体流体的使用消除了潜在的支撑剂充填层和/或地层损害的源头并且提高了井产能。对配制复杂悬浮凝胶的需求的消除可以进一步意味着油管摩擦压力，尤其是连续油管的摩擦压力的减小，以及现场混合设备的数量和/或混合时间需求的降低，以及降低的成本。
在一个实施方案中，来源于腰果壳液的轻质聚合物微粒悬浮在载体流体中，并且在高于地下地层的压裂压力的压力下引入到地下地层中。在这种方法中，微粒材料的至少一部分在载体流体中基本上是中性浮力的。另外，来源于腰果壳液的轻质聚合物和/或基本上为中性浮力的微粒用于穿入地下地层的井筒的防砂方法中，并且可以用载体流体以浆液的形式引入到井筒中；微粒材料邻近地下地层放置以形成可透流体的充填层，所述可透流体的充填层能够减少或基本上防止来自地下地层的地层颗粒进入井筒，同时允许来自地下地层的地层流体进入井筒。在这种方法中，微粒材料的个别颗粒的至少一部分在载体流体中基本上可以是中性浮力的。
由于减少的沉降约束，来源于腰果壳液的聚合物微粒很容易放置在目标区内。例如，出于砾石充填目的，相较于所使用的常规防砂微粒所需质量，通常需要减小的质量的聚合物微粒来填充同等体积。
当采用于井处理中时，轻质和/或基本上为中性浮力的微粒可以对于将会遭遇的井下条件而言认为合适或有效的任何浓度引入到井筒中。在特定实施方案中，基于组合物的总体积，来源于腰果壳液的聚合物微粒以如下质量浓度存在：0.1磅/加仑(lb/gal)至20lb/gal、特别地为0.25lb/gal至16lb/gal、以及更特别地为0.25lb/gal至12lb/gal。
聚合物微粒和/或基本上为中性浮力的聚合物微粒的低ASG在相同负载(即，磅/每平方英尺支撑剂)下可以带来更大的裂缝或压裂充填宽度，以针对相同质量提供更大的总体积和增加的宽度。可选地，这种特性允许泵送更小质量的支撑剂或防砂微粒，同时仍然实现同等宽度。
当用于水力压裂时，含有来源于腰果壳液的聚合物微粒的压裂组合物可以在高到足以引起裂缝形成或扩大的压力下注入。聚合物微粒可以适合于将混合物递送到井筒和/或地下地层的任何方式与载体进行混合。
一旦产生或扩大了裂缝，来源于腰果壳液的聚合物微粒就可以形成支撑剂充填层或压裂充填层，所述支撑剂充填层或压裂充填层可透过从井筒采出的流体并且基本上防止或减少地层物质从地层采出到井筒中。
通过大大降低流体悬浮性质需求，可以采用来源于腰果壳液的聚合物微粒来简化通过连续油管执行的水力压裂处理或防砂处理。当置于井下时，聚合物微粒尤其是在高度偏斜或水平的井筒区段中展现出(与常规支撑剂或防砂微粒相比较)大大降低的沉降倾向。
在此方面，来源于腰果壳液的微粒可以有利地采用于相对于垂直线偏差角在约0°与约90°之间的任何偏斜井中。然而，在一个实施方案中，聚合物微粒可以有利地采用于水平井中，或相对于垂直线角度在约30°与约90°之间，可选地在约75°与约90°之间的偏斜井中。
来源于腰果壳液的微粒可以作为处理流体的一部分沿井筒管件(例如，油管、工作管柱、套管、钻柱)向下或沿连续油管向下引入到井中。有利地，聚合物微粒可以作为基本上为中性浮力的支撑剂或防砂微粒用于淡或浓盐水中，从而消除对复杂的交联的压裂或防砂载体流体的需求。
在一个示例性实施方案中，可以对穿入地下地层的井筒执行砾石充填操作，以防止或明显减少在地层流体开采期间将地层颗粒从地层采出到井筒中。可以通过本领域已知的任何合适的方法，例如通过加套管的井筒中的射孔，和/或通过裸井区段来对地下地层进行完井以便与井筒的内部连通。诸如本领域已知的筛网组件可以放置或以其他方式安置在井筒内，使得筛网组件的至少一部分邻近地下地层安置。包括轻质和/或基本上为中性浮力的聚合物微粒和载体流体的浆液然后可以引入到井筒中，并且通过循环或其他合适的方法邻近地下地层放置，以便在筛网的外部与井筒的内部之间的环状区域中形成可透流体的充填层，所述可透流体的充填层能够减少或基本上防止来自地下地层的地层颗粒在从地层开采流体期间进入井筒，同时允许来自地下地层的地层流体穿过筛网进入井筒。浆液可能含有轻质和/或基本上为中性浮力的微粒的全部或仅一部分。在后一种情况下，浆液的微粒材料的其余部分可以是另一种材料，诸如常规的砾石充填层或防砂微粒。
作为使用筛网的替代方案，防砂方法可以根据任何方法来使用来源于腰果壳液的轻质聚合物和/或基本上为中性浮力的微粒，其中微粒材料的充填层形成于井筒内，所述充填层可透过从井筒采出的流体，诸如油、气体、或水，但是能基本上防止或减少诸如地层砂的地层物质从地层采出到井筒中。这类方法可以采用或不采用砾石充填筛网，可以在低于、处于或高于地层的压裂压力的压力下引入井筒中(诸如压裂充填)，和/或如果需要的话，可以结合诸如固砂树脂的树脂一起采用。
实施例
样品
来源于CNSL的苯酚甲醛样品获自CARDOLITE。表1中示出了样品的特性。
表1.
稳定性测试
从#40筛网取得测试样品颗粒。将60克样品放入柴油中，并且将另外60克样品放入HCl溶液中并在120℉下孵育三天。每天目视检查样品。未观察到变化。在120℉保持三天之后，取出样品并且检查降解迹象。对于这两组样品，没有软化的迹象。
溶解度测试
在150℉下测试样品A和B在含有12％盐酸和3％氢氟酸的水溶液中的溶解度。对每个样品进行三次重复测试。样品A的平均溶解度为0.55％，并且样品B的平均溶解度为0.45％。结果表明，即使在高温下，样品A和B在酸性条件下也非常稳定。
压碎测试
根据API RP 60(1995)测试样品A和B的压碎强度。通过在62.4MPa(9050psi)和23℃下将称重为9.4克的样品在测试圆柱体(如API RP60中所规定，直径为3.8cm(1.5英寸))中压缩2分钟来测试样品A和B的压碎强度。在压缩之后，确定微粒的所生成的细粒百分率和结块百分率。表2中示出了测试结果。
表2.
| 样品 | 应力(psi) | 细粒％(平均值) |
| A | 6,000 | 0.78 |
| B | 6,000 | 0.92 |
| A | 8,000 | 1.06 |
| B | 8,000 | 1.15 |
| A | 10,000 | 1.15 |
| B | 10,000 | 1.19 |
| A | 12,000 | 1.10 |
| B | 12,000 | 1.52 |
| A | 14,000 | 1.33 |
| B | 14,000 | 1.79 |
| A | 16,000 | 1.84 |
| B | 16,000 | 1.93 |
结果表明，样品A和B具有优异的压碎强度，从而展现出导致在范围为6,000至16,000psi的闭合压力下生成的2％或更小的最大细粒的压碎强度。
传导性测试
根据改良的API RP 61(1989)，使用具有俄亥俄州砂岩碎片旁插件的API传导单元来模拟生产层而执行传导性测试。然后将含有约0.4g样品A的复合材料的多层充填物装载到密封的砂岩碎片之间，以增加支撑宽度，从而产生0.02lb/sq.ft的部分单层。支撑剂充填层展现出约0.07g/cc的堆积密度。在不同温度下对样品A执行传导性测试。表3以及图1和图2中示出了实验参数和结果。
表3.
数据表明，当应力水平降低时，传导性增加。预期当使用基本上为球形的聚酯微粒时，可以提高较高应力水平下的传导性。
以下阐述了本公开的各种实施方案。
实施方案1.一种压裂地下地层的方法，实施方案包括：在足以在地层中产生裂缝或使其扩大的压力下将压裂组合物引入到地层中，所述压裂组合物包含载体和来源于腰果壳液的聚合物微粒，所述聚合物微粒具有小于约2.4的表观比重。
实施方案2.如实施方案1所述的方法，其中来源于腰果壳液的聚合物微粒包含热固性聚合物、热塑性聚合物或包含前述至少一者的组合。
实施方案3.如实施方案1或实施方案2所述的方法，其中聚合物微粒包含来源于腰果壳液的苯酚甲醛、来源于腰果壳液的聚酯、或包含前述至少一者的组合。
实施方案4.如实施方案3所述的方法，其中苯酚甲醛来源于甲醛和包含腰果酚的腰果壳液。
实施方案5.如实施方案3或实施方案4所述的方法，其中苯酚甲醛是交联的或固化的。
实施方案6.如权利要求3所述的方法，其中所述聚酯由以下各项聚合而成：单体组合物，所述单体组合物包含来源于腰果壳液的双酚；以及酸组分，所述酸组分包含以下对苯二甲酸、间苯二甲酸或其衍生物中的一者或多者。
实施方案7.如实施方案1至6中任一项所述的方法，其中如根据美国石油协会(API)RP 60在16,000psi的闭合压力下所测量，聚合物微粒具有5％或更小的最大生成细粒的压碎强度。
实施方案8.如实施方案1至7中任一项所述的方法，其中聚合物微粒基本上是球形的。
实施方案9.如实施方案1至8中任一项所述的方法，其中聚合物微粒包含具有约250微米至约900微米的尺寸的颗粒。
实施方案10.如实施方案1至9中任一项所述的方法，其中聚合物微粒还包含非反应性填料。
实施方案11.如实施方案1至10中任一项所述的方法，其中载体是含水载体、油基载体或赋能流体。
实施方案12.如实施方案1至11中任一项所述的方法，其中在足以实现部分单层裂缝的浓度下将聚合物微粒引入到地层中。
实施方案13.一种压裂地下地层的方法，实施方案包括：在足以在地层中产生裂缝或使其扩大的压力下将含有载体和来源于腰果壳液的聚合物微粒的浆液引入到地层中，所述聚合物微粒具有小于约2.4的表观比重；以及在所产生的裂缝中形成包含聚合物微粒的支撑剂充填层，其中支撑剂充填层可透过从井筒采出的流体，并且基本上防止或减少地层物质从地层采出到井筒中。
实施方案14.如实施方案13所述的方法，其中通过支撑剂充填层在裂缝中产生部分单层。
实施方案15.一种用于穿入地下地层的井筒的防砂实施方案，包括：将来源于腰果壳液的聚合物微粒和载体的浆液引入到井筒中，所述聚合物微粒具有小于约2.4的表观比重(ASG)；以及邻近地下地层放置聚合物微粒以形成可透过流体的充填层，所述可透过流体的充填层能够减少或基本上防止来自地下地层的地层颗粒进入井筒，同时允许来自地下地层的地层流体进入井筒。
实施方案16.如实施方案15所述的方法，其中来源于腰果壳液的聚合物微粒包含热固性聚合物、热塑性聚合物或包含前述至少一者的组合。
实施方案17.如实施方案15或实施方案16所述的方法，其中聚合物微粒包含来源于腰果壳液的苯酚甲醛、来源于腰果壳液的聚酯、或包含前述至少一者的组合。
实施方案18.如实施方案17所述的方法，其中苯酚甲醛来源于甲醛和包含腰果酚的腰果壳液。
实施方案19.如实施方案17或实施方案18所述的方法，其中苯酚甲醛是交联的或固化的。
实施方案20.如实施方案17所述的方法，其中所述聚酯由以下各项聚合而成：单体组合物，所述单体组合物包含来源于腰果壳液的双酚；以及酸组分，所述酸组分包含以下对苯二甲酸、间苯二甲酸或其衍生物中的一者或多者。
实施方案21.如实施方案15至20中任一项所述的方法，其中聚合物微粒还包含非反应性填料。
实施方案22.如实施方案15至21中任一项所述的方法，其中载体是含水载体、油基载体或赋能流体。
实施方案23.如实施方案15至22中任一项所述的方法，其中在将聚合物微粒引入到井筒中之前，将筛网组件安置在井筒内，使得筛网组件的至少一部分邻近地下地层安置。
实施方案24.如实施方案15至23中任一项所述的方法，其中将砾石充填筛网进一步引入到井筒中。
本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可独立地相互组合。“或”意指“和/或”。所有参考文献都以引用的方式并入本文。
除非本文另外指明或明显与上下文抵触，否则术语“一个”和“一种”以及“所述”和类似术语在描述本发明的上下文中(尤其是在以下权利要求书的上下文中)的使用应被视为覆盖单数和复数形式两者。与数量结合使用的修饰词“约”包括所述值，并且具有上下文中指定的含义(例如，它包括与具体数量的测量相关联的误差程度)。
虽然已出于说明目的阐述了典型的实施方案，但是前文描述不应被视为是对本文的范围的限制。因此，在不脱离本文的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以想到各种修改、调整和替换。
Claims (11)
1.一种压裂地下地层的方法，所述方法的特征在于：
在足以在所述地层中产生裂缝或使其扩大的压力下将压裂组合物引入到所述地层中，所述压裂组合物包含
载体；以及
包含来源于腰果壳液的苯酚甲醛的聚合物微粒，所述聚合物微粒具有小于2.4的表观比重；
其中所述苯酚甲醛是交联的或固化的。
2.如权利要求1所述的方法，其中在足以实现部分单层裂缝的浓度下将所述聚合物微粒引入到所述地层中。
3.一种压裂地下地层的方法，所述方法的特征在于：
在足以在所述地层中产生裂缝或使其扩大的压力下，将含有载体和聚合物微粒的浆液引入到所述地层中，所述聚合物微粒具有小于2.4的表观比重和包含来源于腰果壳液的苯酚甲醛，其中所述苯酚甲醛是交联的或固化的；以及
在所产生的裂缝中形成包含所述聚合物微粒的支撑剂充填层，其中所述支撑剂充填层可透过从井筒采出的流体并且基本上防止或减少地层物质从所述地层采出到所述井筒中。
4.如权利要求3所述的方法，其中通过所述支撑剂充填层在所述裂缝中产生部分单层。
5.一种用于穿入地下地层的井筒的防砂方法，所述方法的特征在于：
将聚合物微粒和载体的浆液引入到所述井筒中，所述聚合物微粒具有小于2.4的表观比重和包含来源于腰果壳液的苯酚甲醛，其中所述苯酚甲醛是交联的或固化的；以及
邻近所述地下地层放置所述聚合物微粒以形成可透过流体的充填层，所述可透过流体的充填层能够减少或基本上防止来自所述地下地层的地层颗粒进入所述井筒，同时允许来自所述地下地层的地层流体进入所述井筒。
6.如权利要求5所述的方法，其中在将所述聚合物微粒引入到所述井筒中之前，将筛网组件安置在所述井筒内，使得所述筛网组件的至少一部分邻近所述地下地层安置。
7.如权利要求5所述的方法，其中将砾石充填筛网进一步引入到所述井筒中。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述苯酚甲醛来源于甲醛和包含腰果酚的腰果壳液。
9.如权利要求1所述的方法，其中如根据美国石油协会(API)RP60在16,000psi的闭合压力下所测量，所述聚合物微粒具有5％或更小的最大生成细粒的压碎强度。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物微粒还包含非反应性填料。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物微粒基本上是球形的。
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