CN110300790A - 纳米二氧化硅分散体井用处理液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有酸性纳米二氧化硅分散体的井用处理液。井用处理液的纳米二氧化硅分散体可在与地层相互作用一段时间后形成凝胶状固体。本发明还提供了使用该井用处理液减少产水量的方法。
Description
技术领域
本公开主要涉及在用钻井液钻探期间控制井眼中的井漏以及减少井眼开采期间的产水量。更具体而言，本公开的实施方案涉及堵漏材料(LCM)和井用处理液。
背景技术
在油气井的钻探和生产作业期间会遇到各种挑战。例如，当使用于钻井、完井或维护井眼的流体在井眼中循环期间，该流体可能会漏失到地下地层中。特别地，流体可能经由枯竭区域、压力相对较低的区域、具有天然存在的裂缝的井漏区域、钻井液的静水压力超过压裂梯度的薄弱区域等进入地下地层。流体漏失到地层的程度范围可从轻微漏失(例如小于10桶/小时(bbl/hr)，也称为渗流漏失)至严重漏失(例如，大于100bbl/hr或更高，也称为完全流体漏失)。作为结果，由此类流体提供的维护更难以实现或实现的成本更高。
此类井漏可能在作业的任何阶段期间遇到，并且当已泵入井中的钻井液(或钻井泥浆)部分地返回到地面或不返回到地面时发生。虽然预期会有微不足道的流体漏失，但是从安全、经济或环境的角度来看，不希望有过多的流体漏失。井漏与井控、井眼不稳定、管道粘连、不成功的生产试验、完井后差的烃产量以及由泥浆颗粒堵塞孔隙和孔喉造成的地层损害的问题有关。井漏问题也可能会造成钻探作业的非生产时间(NPT)。在极端情况下，井漏问题可能会迫使放弃井。
在另一个实例中，在完井并且成为生产井之后，从井中产水可造成显著的经济弊端。高的产水量可能会造成井的产能降低，运营支出增加，并且可能完全阻断井的生产。因此，控制和消除不需要的水侵入油井或气井是生产者关心的主要问题。在井中产生的水可能是由于通过裂缝、高渗透性裂痕、裂纹、孔洞等使产水区与油气产区连通的结果。产水也可能是由井眼处的水锥、水脊、底水和窜流等现象所引起的。此类产水通常以油气采收为代价而产生，并且在严重的情况下，水侵量可能很大，以至于油气生产完全停滞。
发明内容
堵漏材料(LCM)用于通过阻塞钻井泥浆进入地层的路径来减轻井漏。在井漏情况下使用的LCM的类型取决于井漏的程度和地层的类型。堵漏材料可分为不同的种类，如纤维材料、片状材料、粒状材料、凝胶型材料、交联聚合物和漏失控制浆料。这些材料通常单独使用或组合使用以控制井漏。在井漏情况中产生的费用可能是由于时间延误、钻井液的漏失和产物的漏失所造成的。现有的LCM在减轻和防止中度井漏和渗流型井漏方面可能表现不佳，并且可能不适合控制严重井漏。在井漏情况中产生的费用可能是由于钻井液的漏失、产物的漏失和LCM的成本所造成的。
在诸如水驱替之类的强化开采技术中，在压力下将含水驱替液或顶替液通过一个或多个注入井注入含油地层中。含水液流穿过地层置换油或气并将其驱至一个或多个生产井。然而，含水驱替液倾向于流经地下地层中最具渗透性的区域，以至于含有油气的渗透性较差的区域会被绕过。含水顶替液穿过地层的不均匀流动降低了来自地层的烃的总收率。已通过降低地下地层流动路径的渗透性对由地下地层中的渗透性变化所引起的强化开采问题进行了校正。用于实现使高渗透性区域的渗透性降低的技术可被称为“一致性控制技术”。减少过量的产水会提高采出水/油比(“WOR”)，从而降低水处理成本。随着石油产量的增加和产水量的降低，一致性控制技术可以延长井的经济寿命并提高投资回报率(ROI)。用于控制地下地层中出水的现有技术包括使用形成明胶的聚合物、混凝土树脂屏障和亲水性聚合物。然而，在高温时或在某些化学品(例如酸和盐水)存在时，现有技术可能不稳定，从而造成分解或降解并降低或消除其有效性。此外，一些用于控制产水的聚合物可能对环境有害。
在一个实施方案中，提供了一种减少井眼中的处理区域的产水量的方法，该方法包括将处理液引入井眼中，使得处理液接触处理区域并减少处理区域的产水量。处理液由纳米二氧化硅分散体组成。在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体包含在总重量的5重量％(w/w％)至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅。在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体包含在50w/w％至95w/w％范围内的水。在一些实施方案中，处理区域位于碳酸盐岩地层中。在一些实施方案中，该方法包括保持酸性纳米二氧化硅分散体与处理区域接触一段时间，使得酸性纳米二氧化硅分散体形成凝胶状固体。在一些实施方案中，该一段时间在0.5小时至24小时的范围内。
在另一个实施方案中，提供了一种用于减少产水量的固体凝胶状材料。该固体凝胶状材料包含无定形二氧化硅与甘油在水中的反应产物，使得通过将纳米二氧化硅分散体引入处理区域而形成固体凝胶状材料。酸性纳米二氧化硅分散体包含在总重量的5重量％(w/w％)至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅和在50w/w％至95w/w％范围内的水。在这样的实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体与高温的处理区域接触一段时间，从而形成固体凝胶状材料。在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体具有酸性的pH。在一些实施方案中，处理区域为碳酸盐岩。在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅分散体的pH值在引入时降低，且酸性纳米二氧化硅分散体的pH值在与碳酸盐岩井漏区域接触时较高。
在另一个实施方案中，提供了一种减少井眼中的处理区域的产水量的方法，该方法包括将处理液引入井眼中，使得处理液接触处理区域并减少处理区域的产水量。处理液由纳米二氧化硅分散体和下列中的至少一种组成：碳酸钙颗粒、纤维、云母和石墨。在一些实施方案中，纤维包括下列中的至少一种：聚酯纤维、聚丙烯纤维、淀粉纤维、聚酮纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维或尼龙纤维。
附图说明
图1为根据本公开的一个实施方案，由纳米二氧化硅分散体与添加的碳酸钙的混合物形成的凝胶状固体的照片；
图2为根据本公开的一个实施方案，由纳米二氧化硅分散体与单乙醇胺活化剂和添加的碳酸钙的混合物形成的凝胶状固体的照片；以及
图3为根据本公开的一个实施方案，由纳米二氧化硅分散体与单乙醇胺活化剂的混合物形成的凝胶状固体的照片。
具体实施方式
现在将参考对本公开的实施方案进行图示的附图，对本公开进行更全面地描述。然而，本公开可以以许多不同的形式呈现并且不应该被解释为限于所图示的实施方案。相反，提供这些实施方案是为了使本公开彻底和完整，并且这些实施方案将本公开的范围完全传达给本领域技术人员。
本公开的实施方案包括这样的纳米二氧化硅分散体LCM，其用于碳酸盐岩地层，以减轻或防止井中的井漏以及提供渗流控制并使滤失最小化或防止滤失。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含在纳米二氧化硅分散体的总重量的约5重量％(w/w％)至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅、约3w/w％至约5w/w％范围内的甘油以及约50w/w％至约95w/w％范围内的水。应当理解，其他合适的纳米二氧化硅分散体可不包含甘油。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可为酸性纳米二氧化硅分散体，并且在与地层相互作用之前的pH可小于7。可将纳米二氧化硅分散体LCM引入井眼中的井漏区域，使得纳米二氧化硅分散体LCM改变井漏区域。可使纳米二氧化硅分散体LCM与井漏区域相互作用一段时间，以使得由于纳米二氧化硅分散体和碳酸盐岩地层之间的相互作用而能够原位形成凝胶状固体。
本公开的实施方案还包括用于减轻或防止井中的井漏以及提供渗流控制并使滤失最小化或防止滤失的纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含在约5w/w％至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅、约3w/w％至约5w/w％范围内的甘油以及约50重w/w％至约95w/w％范围内的水。在一些实施方案中，链烷醇胺活化剂可为单乙醇胺。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可为酸性纳米二氧化硅分散体，并且在与活化剂相互作用之前的pH可小于7。可将纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM引入井眼中的井漏区域，使得纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM改变井漏区域。可使纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM与井漏区域相互作用一段时间，以使得由于纳米二氧化硅分散体与链烷醇胺活化剂之间的相互作用而能够原位形成凝胶状固体。
此外，本公开的实施方案包括用于碳酸盐岩地层以减少或阻断产水(例如，由生产井的水驱替作业所产生的结果)的纳米二氧化硅分散体处理液。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含在约5w/w％至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅、约3w/w％至约5w/w％范围内的甘油以及约50w/w％至约95w/w％范围内的水。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可为酸性纳米二氧化硅分散体，并且在与地层相互作用之前的pH可小于7。在一些实施方案中，例如可通过以足以将井用处理液定位在处理区域的泵速经由井口进行泵送，从而将纳米二氧化硅分散体引入井的处理区域。可使处理液与处理区域相互作用一段时间，以使得能够进行纳米二氧化硅分散体与碳酸盐岩地层之间的原位反应以形成凝胶状固体。
本公开的实施方案还包括用于减少或阻断产水(例如，由生产井的水驱替作业所产生的结果)的纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含在约5w/w％至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅、约3w/w％至约5w/w％范围内的甘油以及约50w/w％至约95w/w％范围内的水。在一些实施方案中，链烷醇胺活化剂可为单乙醇胺。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可为酸性纳米二氧化硅分散体，并且在与活化剂相互作用之前的pH可小于7。在一些实施方案中，例如可通过以足以将处理液定位在处理区域的泵速经由井口进行泵送，从而将处理液引入井的处理区域。可使处理液与处理区域相互作用一段时间，以使得由于纳米二氧化硅分散体与链烷醇胺活化剂之间的相互作用而能够原位形成凝胶状固体。
纳米二氧化硅分散体LCM
在一些实施方案中，用于碳酸盐岩地层的LCM包含纳米二氧化硅分散体。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含在约5w/w％至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅、约3w/w％至约5w/w％范围内的甘油以及约50w/w％至约95w/w％范围内的水。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可为酸性纳米二氧化硅分散体，并且在与地层相互作用之前的pH可小于7。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体包含稳定剂乙酸。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体在25℃时的pH在2至4的范围内，比重为1.21(g/ml)，25℃时的粘度小于30cP。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可从美国新泽西州Parsippany的EvonikCorporation获得。
在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体LCM可包含其他材料。例如，在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体LCM可包含碳酸钙颗粒、纤维(如聚酯纤维、聚丙烯纤维、淀粉纤维、聚酮纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维或尼龙纤维)、云母、石墨或它们的组合。
在一些实施方案中，可使纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM与井漏区域相互作用一段时间。例如，该一段时间可为足够的持续时间以使得由于纳米二氧化硅分散体与链烷醇胺活化剂之间的相互作用而能够形成凝胶状固体。所形成的凝胶状固体可改变井漏区域(例如，通过进入并阻塞井漏区域中的地层的多孔渗透性路径、裂纹和裂缝，如在裂缝口或在裂缝内形成结构)。在一些实施方案中，相互作用时间可在约0.5小时至约24小时的范围内。
如上所示，当与井的地层的碳酸钙接触时，纳米二氧化硅分散体可形成凝胶状固体。当将纳米二氧化硅分散体引入碳酸盐岩地层时，纳米二氧化硅分散体的pH可能会增大(由于分散体的酸与碳酸盐岩地层的反应)并变为碱性。此外，纳米二氧化硅分散体LCM的延迟且受控的凝胶化可使得更易于泵送LCM。纳米二氧化硅分散体LCM可在高温下的井眼中使用，例如100℉以上，如300℉。此外，纳米二氧化硅分散体LCM的环境友好性质可使得对使用酸性纳米二氧化硅分散体LCM的钻井井场所处或周围的生态系统、栖息地、种群、农作物和植物的任何环境影响和作用最小化或防止对环境产生影响和作用。
纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM
在一些实施方案中，用于碳酸盐岩地层的LCM包含纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含在约5w/w％至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅、约3w/w％至约5w/w％范围内的甘油以及约50w/w％至约95w/w％范围内的水。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体包含稳定剂乙酸。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可为酸性纳米二氧化硅分散体，并且在与活化剂相互作用之前的pH可小于7。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体在25℃时的pH在2至4的范围内，比重为1.21(g/ml)，25℃时的粘度小于30cP。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可从美国新泽西州Parsippany的Evonik Corporation获得。
在一些实施方案中，链烷醇胺活化剂可包括单乙醇胺。在其他实施方案中，链烷醇胺活化剂可包括其他链烷醇胺，如二乙醇胺、三乙醇胺以及它们的衍生物。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体与链烷醇胺活化剂的体积比为约60:1。
在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM可包含其他材料。例如，在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM可包含碳酸钙颗粒、纤维(如聚酯纤维、聚丙烯纤维、淀粉纤维、聚酮纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维或尼龙纤维)、云母、石墨或它们的组合。
在一些实施方案中，可使纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM与井漏区域相互作用一段时间。例如，该一段时间可为足够的持续时间以使得由于纳米二氧化硅分散体与链烷醇胺活化剂之间的相互作用而能够形成凝胶状固体。所形成的凝胶状固体可改变井漏区域(例如，通过进入并阻塞井漏区域中的地层的多孔渗透性路径、裂纹和裂缝，如在裂缝口或在裂缝内形成结构)。在一些实施方案中，凝胶状固体的形成可包括与井漏区域中的碳酸盐岩地层相互作用。
在一些实施方案中，该一段时间可在约0.5小时至约24小时的范围内。在一些实施方案中，可基于处理区域的地层类型来选择该一段时间。例如，在一些实施方案中，与碳酸盐岩地层的相互作用时间可为约8小时。
如上所示，在足够的一段时间后，纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂可形成凝胶状固体LCM。与单独使用纳米二氧化硅分散体作为LCM相比，链烷醇胺活化剂可提高纳米二氧化硅分散体的凝胶化速率。在一些实施方案中，可通过改变链烷醇胺活化剂的浓度来控制纳米二氧化硅分散体的凝胶化，并且可通过改变LCM的pH来控制凝胶化。例如，提高链烷醇胺活化剂的浓度可提高LCM的pH并提高LCM的凝胶化速率。此外，在高温时，链烷醇胺活化剂不会与纳米二氧化硅分散体一起沉淀，因此能够使用LCM组合物作为单一流体段塞(即，无需各成分的分级混合)。因此，纳米二氧化硅分散体LCM的延迟且受控的凝胶化可使得更易于泵送LCM。纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM可在高温下的井眼中使用，例如100℉以上，如300℉。此外，纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM的环境友好性质可使得对使用纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂LCM的钻井井场所处或周围的生态系统、栖息地、种群、农作物和植物的任何环境影响和作用最小化或防止对环境产生影响和作用。
纳米二氧化硅分散体井用处理液
在一些实施方案中，用于阻断碳酸盐岩地层中的生产井的过量产水的井用处理液包含纳米二氧化硅分散体。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含在约5w/w％至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅、约3w/w％至约5w/w％范围内的甘油以及约50w/w％至约95w/w％范围内的水。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体包含稳定剂乙酸。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可为酸性纳米二氧化硅分散体，并且在与地层相互作用之前的pH可小于7。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体在25℃时的pH在2至4的范围内，比重为1.21(g/ml)，25℃时的粘度小于30cP。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可从美国新泽西州Parsippany的Evonik Corporation获得。
在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体LCM可包含其他材料。例如，在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体LCM可包含碳酸钙颗粒、纤维(如聚酯纤维、聚丙烯纤维、淀粉纤维、聚酮纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维或尼龙纤维)、云母、石墨或它们的组合。
在一些实施方案中，如在井处理作业期间，可将纳米二氧化硅分散体处理液引入井中的处理区域。例如，可通过以足以将井用处理液定位在处理区域的泵速经由井口泵送纳米二氧化硅分散体处理液。在一些实施方案中，可使用连续油管引入纳米二氧化硅分散体处理液。
在将纳米二氧化硅分散体处理液引入处理区域之后，可使纳米二氧化硅分散体与处理区域相互作用一段时间。例如，该一段时间可为足够的持续时间以使得由于纳米二氧化硅分散体与碳酸盐岩地层之间的相互作用而能够原位形成凝胶状固体。纳米二氧化硅分散体处理液可通过降低地层中流动路径的渗透性(如通过在渗透性路径内或在渗透性路径口处形成凝胶状固体)来改变处理区域以减少或阻断产水。在一些实施方案中，该一段时间可在约0.5小时至约24小时的范围内。
在其他实施方案中，纳米二氧化硅分散体处理液可用于生产井或注入井。例如，处理区域可为生产井中的区域。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体处理液可与二次和三次驱替作业(如水驱替)组合使用。例如，纳米二氧化硅分散体处理液可用于在二次和三次驱替作业期间减少或阻断水或其他流体的流动。
在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体处理液可与一种或多种其他处理液一起使用。例如，在一些实施方案中，在引入纳米二氧化硅分散体处理液以及使纳米二氧化硅分散体处理液与碳酸盐岩地层之间进行相互作用的一段时间过去之后，可将其他处理液引入处理区域。
如上所示，当与井的地层的碳酸钙接触时，纳米二氧化硅分散体处理液可形成凝胶状固体。当将纳米二氧化硅分散体引入碳酸盐岩地层时，纳米二氧化硅分散体的pH可能会增大(由于分散体的酸与碳酸盐岩地层的反应)并变为碱性。此外，纳米二氧化硅分散体处理液的延迟且受控的凝胶化可使得更易于泵送处理液并引入处理区域。纳米二氧化硅分散体处理液可在高温下的井眼中使用，例如100℉以上，如300℉。此外，纳米二氧化硅分散体处理液的环境友好性质可使得对使用纳米二氧化硅分散体处理液的生产场所处或周围的生态系统、栖息地、种群、农作物和植物的任何环境影响和作用最小化或防止对环境产生影响和作用。
纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂井用处理液
在一些实施方案中，用于阻断生产井中的过量产水的井用处理液包含纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可包含约5w/w％至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅、约3w/w％至约5w/w％范围内的甘油以及约50w/w％至约95w/w％范围内的水。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体包含稳定剂乙酸。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可为酸性纳米二氧化硅分散体，并且在与活化剂相互作用之前的pH可小于7。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体在25℃时的pH在2至4的范围内，比重为1.21(g/ml)，25℃时的粘度小于30cP。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体可从美国新泽西州Parsippany的Evonik Corporation获得。
在一些实施方案中，链烷醇胺活化剂可包括单乙醇胺。在其他实施方案中，链烷醇胺活化剂可包括其他链烷醇胺，如二乙醇胺、三乙醇胺及它们的衍生物。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体与链烷醇胺活化剂的体积比为60:1。
在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂可在用于井中之前混合以形成处理液。如在井处理作业期间，可将所得的处理液引入井中的处理区域。例如，可通过以足以将井用处理液定位在处理区域的泵速经由井口泵送纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液。在一些实施方案中，可使用连续油管引入纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液。在将纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液引入处理区域之后，可使纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂与处理区域相互作用一段时间。例如，该一段时间可为足够的持续时间以使得由于纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂之间的相互作用而能够原位形成凝胶状固体。纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液可通过降低地层中流动路径的渗透性(如通过在渗透性路径内或在渗透性路径口处形成凝胶状固体)来改变处理区域以减少或阻断产水。
在一些实施方案中，相互作用时间可在约0.5小时至约24小时的范围内。在一些实施方案中，可基于处理区域的地层类型来选择该一段时间。例如，在一些实施方案中，与碳酸盐岩地层的相互作用时间可为约8小时。
在一些实施方案中，可以在井场制备处理液，如通过混合纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂以形成处理液。纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液可用于生产井或注入井。例如，处理区域可为生产井中的区域。在一些实施方案中，纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液可与二次和三次驱替作业(如水驱替)组合使用。例如，纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液可用于在二次和三次驱替作业期间减少或阻断水或其他流体的流动。
在一些实施方案中，酸性纳米二氧化硅和链烷醇胺活化剂分散体处理液可与一种或多种其他处理液一起使用。例如，在一些实施方案中，在引入纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液以及使处理液的纳米二氧化硅分散体与链烷醇胺活化剂进行相互作用的一段时间过去之后，可将其他处理液引入处理区域。
如上所示，在足够的一段时间后，纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂可形成凝胶状固体。与单独使用纳米二氧化硅分散体作为井用处理液相比，链烷醇胺活化可提高纳米二氧化硅分散体的凝胶化速率。在一些实施方案中，可通过改变链烷醇胺活化剂的浓度来控制纳米二氧化硅分散体的凝胶化，并且可通过改变处理液的pH来控制凝胶化。例如，提高链烷醇胺活化剂的浓度可提高处理液的pH并提高处理液的凝胶化速率。此外，在高温时，链烷醇胺活化剂不会与纳米二氧化硅分散体一起沉淀，因此能够使用该处理液作为单一流体，而无需各成分的分级混合。因此，纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液的延迟且受控的凝胶化可使得处理液在地表混合之后和引入处理区域之前更易于被泵送。纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液可在高温下的井眼中使用，例如100℉以上，如300℉。此外，纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液的环境友好性质可使得对使用纳米二氧化硅分散体和链烷醇胺活化剂处理液的钻井井场所处或周围的生态系统、栖息地、种群、农作物和植物的任何环境影响和作用最小化或防止对环境产生影响和作用。
实施例
本公开包括以下实施例以说明本公开的实施方案。本领域技术人员应理解，以下实施例中公开的技术和组合物表示那些发现在本公开的实践中能够很好地起作用的技术和组合物，因此可以被认为是用于本公开实践的构成模式。然而，本领域技术人员应当理解，鉴于本公开内容，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对所公开的具体实施方案进行许多改变并且仍然获得相同或相似的结果。
将以下酸性纳米二氧化硅分散体的非限制性实例与碳酸钙组合进行测试，以模拟纳米二氧化硅分散体在泵入碳酸盐岩地层时的接触。
使用的酸性纳米二氧化硅分散体是由美国新泽西州Parsippany的EvonikCorporation制造的LPH 35。该纳米二氧化硅分散体的性质示于表1中：
表1：纳米二氧化硅分散体的性质
酸性纳米二氧化硅分散体为乳状液体，其在水中完全混溶并具有与水相同的蒸发速率。
在第一个实验中，将90毫升(ml)的酸性纳米二氧化硅分散体添加到空烧杯中。测得酸性纳米二氧化硅分散体的初始pH为3.6。接下来，在持续搅拌下将20克(g)的碳酸钙添加到酸性纳米二氧化硅分散体中。碳酸钙为粉末形式，平均粒径为50微米。测得添加20g碳酸钙后纳米二氧化硅分散体的最终pH为6.5。
接下来，将纳米二氧化硅分散体与添加的碳酸钙的混合物置于高温高压(HTHP)老化单元中。使该单元在300℉静态老化16小时以模拟井下条件。
在300℉静态老化16小时后，纳米二氧化硅分散体与添加的碳酸钙的混合物转化成凝胶状固体。图1为由纳米二氧化硅分散体与添加的碳酸钙的混合物形成的凝胶状固体的照片100。在300℉的高温下静态老化后形成凝胶状固体表明，当将酸性纳米二氧化硅分散体引入碳酸盐岩地层时，该分散体能够起到LCM的作用。
在第二个实验中，将90毫升(ml)的酸性纳米二氧化硅分散体添加到空烧杯中。接下来，在持续搅拌下将10克(g)的碳酸钙添加到酸性纳米二氧化硅分散体中。接下来，将0.5ml的单乙醇胺添加到酸性纳米二氧化硅分散体和碳酸钙的混合物中。
将纳米二氧化硅分散体与添加的碳酸钙和单乙醇胺的混合物置于高温高压(HTHP)老化单元中。使该单元在300℉静态老化8小时以模拟井下条件。
在300℉静态老化8小时后，纳米二氧化硅分散体与添加的碳酸钙和单乙醇胺的混合物转化成凝胶状固体。图2为由纳米二氧化硅分散体与添加的碳酸钙和单乙醇胺的混合物形成的凝胶状固体的照片200。在300℉的高温下静态老化后形成凝胶状固体表明，当将酸性纳米二氧化硅分散体引入碳酸盐岩地层时，该分散体能够起到LCM的作用，并且进一步表明，添加链烷醇胺活化剂(例如，单乙醇胺)加速了凝胶状固体的形成速率(即，添加单乙醇胺缩短了形成凝胶状固体的时间)。
在第三个实验中，将120ml的酸性纳米二氧化硅分散体添加到空烧杯中。测得酸性纳米二氧化硅分散体的初始pH为3.6。接下来，在持续搅拌下将2ml的单乙醇胺添加到酸性纳米二氧化硅分散体中。测得添加2ml单乙醇胺后纳米二氧化硅分散体的最终pH为9.28。
将纳米二氧化硅分散体与单乙醇胺的混合物置于高温高压(HTHP)老化单元中。将该单元置于烘箱中并在300℉静态老化16小时以模拟井下条件。
在300℉静态老化16小时后，纳米二氧化硅分散体与添加的单乙醇胺的混合物转化成凝胶状固体。图3为由纳米二氧化硅分散体与添加的单乙醇胺的混合物形成的凝胶状固体的照片300。在300℉的高温下静态老化后形成凝胶状固体表明，可以将酸性纳米二氧化硅分散体用作处理液，从而在从井中进行油气生产期间减少或阻断过量的产水。
在本公开中，范围可以表达为从约某个特定值，或至约另一个特定值，或包括这两者。当表示为这样的范围时，应当理解，另一实施方案是从一个特定值到其他特定值，或包括这两者，以及所述范围内的所有组合。
鉴于本说明书，本公开的各个方面的进一步修改和替代实施方案对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本说明书仅被解释为说明性的，并且是为了教导本领域技术人员实现本公开中描述的实施方案的一般方式。应当理解，本公开中示出和描述的形式将被视为实施方案的实例。本公开中示出和描述的元件和材料可被替代，部件和步骤可被颠倒或省略，并且某些特征可被独立地采用，所有这些对受益于本说明书的本领域技术人员而言是显而易见的。在不脱离所附权利要求中描述的公开内容的精神和范围的情况下，可以对本公开中描述的元素进行改变。本公开中所述使用的标题仅用于组织目的，并不意味着用于限制说明书的范围。
Claims (10)
1.一种减少碳酸盐岩地层中的处理区域的产水量的方法，包括：
将处理液引入井眼中，使得所述处理液接触所述处理区域并减少所述处理区域的所述产水量，其中所述处理液由酸性纳米二氧化硅分散体组成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述酸性纳米二氧化硅分散体包含在总重量的5重量％(w/w％)至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述酸性纳米二氧化硅分散体包含在50w/w％至95w/w％范围内的水。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括保持所述酸性纳米二氧化硅分散体与所述处理区域接触一段时间，使得所述酸性纳米二氧化硅分散体形成凝胶状固体。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一段时间包括0.5小时至24小时的范围。
6.一种用于减少产水量的固体凝胶状材料，其中通过将酸性纳米二氧化硅分散体引入碳酸盐岩地层中的处理区域而形成固体凝胶状材料，所述酸性纳米二氧化硅分散体包含：
在总重量的5重量％(w/w％)至约50w/w％范围内的无定形二氧化硅；和
在50w/w％至95w/w％范围内的水；
使得所述酸性纳米二氧化硅分散体与高温的所述处理区域接触一段时间，从而形成所述固体凝胶状材料。
7.根据权利要求6所述的固体凝胶状材料，其中所述酸性纳米二氧化硅分散体具有酸性的pH。
8.根据权利要求6或7所述的固体凝胶状材料，其中所述酸性纳米二氧化硅分散体的pH值在引入时降低，且所述酸性纳米二氧化硅分散体的pH值在与所述碳酸盐岩地层接触时较高。
9.一种减少碳酸盐岩地层中的处理区域的产水量的方法，包括：
将处理液引入井眼中，使得所述处理液接触所述处理区域并减少所述处理区域的所述产水量，其中所述处理液由酸性纳米二氧化硅分散体和下列中的至少一种组成：碳酸钙颗粒、纤维、云母和石墨。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述纤维包括下列中的至少一种：聚酯纤维、聚丙烯纤维、淀粉纤维、聚酮纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维或尼龙纤维。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201762454253P | 2017-02-03 | 2017-02-03 | |
| US62/454,253 | 2017-02-03 | ||
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