CN110461988A - 使用石油产品固砂 - Google Patents

Abstract

使地下地层中的砂固结包括：降低石油产品的粘度以得到固结用材料，向地下地层提供固结用材料，和用固结用材料使地下地层中的砂固结以在地下地层中得到固结区域。

Description

使用石油产品固砂

优先权要求

本申请要求2017年3月27日提交的美国临时专利申请号62/477,051的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开涉及用石油产品如沥青质和焦油使地下地层中的砂固结。

背景

估计世界总油气储量的70％位于较差固结的储层中。在未固结的砂岩地层中，出砂(sand production)或出砂(sanding)是最常见的。采油井和注水井中的出砂是普遍的问题。松散的砂使注入性降低并且需要昂贵的清除操作。出砂增加了生产成本，可能导致井的突然堵塞，并且可能形成导致整个油田关闭的井下孔洞。此外，过量的出砂侵蚀地表下设备以及地表生产设施。

概述

本公开描述了用于在地下地层中用石油产品如焦油和沥青质固砂的方法和系统。

在总体方面中，使地下地层中的砂固结包括降低石油产品的粘度以得到固结用材料，向地下地层提供固结用材料，和采用固结用材料使地下地层中的砂固结以在地下地层中得到固结区域。

总体方面的实施方式可以包括以下特征中的一种或多种。

在一些实施方案中，石油产品包括沥青质和焦油中的至少一种。降低石油产品的粘度可以包括将石油产品与溶剂合并。适合的溶剂包括二甲苯、苯、环己烷、甲苯、甲基环己烷、异丙基苯、萘烷、萘满、甲基萘中的至少一种。溶剂可以包括二甲苯，主要由二甲苯组成，或者由二甲苯组成。一些实施方案包括在将石油产品与溶剂合并之前将软沥青(maltene)与石油产品和溶剂中的至少一种合并。

在一些实施方案中，降低石油产品的粘度包括加热石油产品。加热石油产品可以包括用从放热化学反应中释放的热量加热石油产品。以下给出适合的放热化学反应的实例：

在一些实施方案中，固结用材料在24℃的粘度在约1,000cP至约10,000cP的范围内。在一些实施方案中，向地下地层提供固结用材料包括将固结用材料注入至地下地层中。在某些实施方案中，使地下地层中的砂固结包括在石油产品和砂之间形成化学键或物理键。使地下地层中的砂固结可以包括使砂与固结用材料接触并且降低固结用材料的粘度。

总体方面的一些实施方案包括将软沥青与石油产品和固结用材料中的至少一种合并。

在一些实施方案中，总体方面包括向地下地层提供有机溶剂以提高固结区域的渗透性。向地下地层提供有机溶剂可以包括使固结区域与有机溶剂接触。

在一些实施方案中，固结区域中的固结用材料包括软沥青，并且使固结区域与有机溶剂接触包括将固结区域中的软沥青中的至少一些溶解。有机溶剂通常包括以下各项中的至少一种：戊烷、环己烷、甲基环己烷、苯、二甲苯、甲苯、异丙基苯、萘烷、萘满和甲基萘。有机溶剂可以包括戊烷。在一些实施方案中，有机溶剂包括正戊烷，主要由正戊烷组成，或者由正戊烷组成。在某些实施方案中，从固结区域回收软沥青。

在一些实施方案中，总体方面包括在地下地层中确定目标砂区域，并且向地下地层提供固结用材料包括使目标砂区域中的砂与固结用材料接触。在某些实施方案中，使地下地层中的砂固结包括使目标砂区域中的砂固结。目标砂区域可以包括固结区域。

在本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中给出。根据说明书、附图和权利要求书，该主题的其他特征、方面和优点将会变得明显。

附图简述

图1是示出用于在地下地层中用石油产品使砂固结的示例性过程的流程图。

图2描绘了地下地层中固结的砂的区域。

详述

参照图1，过程100是用于在地下地层中用石油产品使砂固结的示例性过程。石油产品在24℃通常具有至少1000cP的初始粘度。在一些实施方案中，石油产品包括沥青质和焦油中的至少一种。

在102中，降低石油产品的粘度以得到固结用材料。在一些实施方案中，降低石油产品的粘度包括加热石油产品和将石油产品与有机溶剂合并中的至少一种。适合的有机溶剂的实例包括二甲苯、苯、环己烷、甲苯、甲基环己烷、异丙基苯、萘烷、萘满和甲基萘。在一些实施方案中，溶剂包括二甲苯。在某些实施方案中，溶剂由二甲苯组成或者主要由二甲苯组成。溶剂与石油产品的体积比通常在5体积％至60体积％的范围内。在一个实例中，溶剂与石油产品的体积比为约1:10。固结用材料在24℃的粘度通常在约1,000cP至约10,000cP的范围内。

加热石油产品可以包括使用任何热能来源来升高石油产品的温度。可以将石油产品加热至在约90℃至约210℃的范围内的温度以降低其粘度。在一些实施方案中，经加热的石油产品的粘度在至少200cP的范围内。

在一个实施方案中，加热石油产品包括向石油产品提供从放热化学反应中释放的热量。在某些实施方案中，放热化学反应包括放热反应以产生热量并且增加封闭体系中的压力的一种或多种氧化还原反应物。适合的氧化还原反应物包括尿素、次氯酸钠、含铵化合物和含亚硝酸盐化合物。在一些实施方案中，放热化学反应包括含铵化合物，如氯化铵、溴化铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵和氢氧化铵。在一些实施方案中，放热化学反应包括含亚硝酸盐化合物，如亚硝酸钠和亚硝酸钾。在一些实施方案中，放热反应包括至少一种含铵化合物和至少一种含亚硝酸盐化合物。含铵化合物和含亚硝酸盐化合物的合适组合的一个实例是氯化铵(NH₄Cl)和亚硝酸钠(NaNO₂)，其如下所示反应：

在一些实施方案中，将添加剂与石油产品、有机溶剂和固结用材料中的至少一种合并。在一些实施方案中，添加剂包括软沥青。在某些实施方案中，添加剂由软沥青组成或者主要由软沥青组成。

在104中，向地下地层提供固结用材料。在一些实施方案中，过程100包括在地下地层中确定目标砂区域，并且向地下地层提供固结用材料包括使目标砂区域中的砂与固结用材料接触。在一些实施方案中，固结用材料包含添加剂，如软沥青。向地下地层提供固结用材料通常包括将固结用材料注入至地下地层中。

在106中，采用固结用材料使地下地层中的砂固结以得到固结区域。使地下地层中的砂固结通常包括提高地下地层中的固结用材料的粘度。提高固结用材料的粘度通常在约1至约24小时的范围内进行并且得到与地下地层中的砂结合的半固体材料。提高地下地层中的固结用材料的粘度可以包括例如通过使用盐水使有机溶剂溢流，或者通过降低地下地层中的固结用材料的温度，从固结用材料移除有机溶剂。也就是说，可以在超过地下地层的温度的温度向地下地层提供固结用材料，如将来自固结用材料的热量传递至地下地层。使地下地层中的砂固结包括将砂与固结用材料结合。将砂与固结用材料结合通常包括在石油产品和砂之间形成化学结合或物理结合以形成固结的填砂(sand pack)。当在向地下地层提供固结用材料之前确定目标砂区域时，使地下地层中的砂固结包括使目标砂区域中的砂固结。在一些实施方案中，目标砂区域包括固结区域的至少一部分。在一些实施方案中，固结区域包括目标砂区域的至少一部分。

在108中，提高固结区域的渗透性。在一些实施方案中，提高固结区域的渗透性包括向地下地层提供有机溶剂，和使固结区域与有机溶剂接触。向地下地层提供有机溶剂通常包括将有机溶剂注入至地下地层中。当固结区域中的固结用材料包括软沥青时，使固结区域与有机溶剂接触包括将固结区域中的软沥青中的至少一些溶解在有机溶剂中。适合的有机溶剂包括戊烷、环己烷、甲基环己烷、苯、二甲苯、甲苯、异丙基苯、萘烷、萘满、甲基萘和这些化合物的混合物。在一些实施方案中，有机溶剂包括戊烷。在某些实施方案中，有机溶剂由戊烷组成或者主要由戊烷组成。在一些实施方案中，有机溶剂包括正戊烷。在某些实施方案中，有机溶剂由正戊烷组成或者主要由正戊烷组成。在某些实施方案中，提高固结区域的渗透性包括从固结区域回收软沥青。

在一些实施方案中，可以将过程100中的操作组合或省略。在某些实施方案中，可以改变过程100中的操作的顺序。在某些实施方案中，可以将另外的操作与过程100组合，如在降低石油产品的粘度之前确定目标砂区域。

过程100的优点包括在固结的填砂中形成强结合。此外，过程100是成本有效的并且在不使用可能会损害地下地层的高压注入的情况下实施。

图2描绘了具有邻近采油区域208中的缓冲带206之间的目标砂区域204的注入管202的地下地层200。固结区域210包括关于图1描述的用由石油产品形成的固结用材料固结的砂。

因此，已经描述了主题的具体实施方式。其他实施方式在权利要求的范围内。

Claims (27)

1.一种固砂方法，所述固砂方法包括：

降低石油产品的粘度以得到固结用材料；

向地下地层提供所述固结用材料；和

采用所述固结用材料使所述地下地层中的砂固结以在所述地下地层中得到固结区域。

2.权利要求1所述的方法，其中所述石油产品包括沥青质和焦油中的至少一种。

3.权利要求1或权利要求2所述的方法，其中降低石油产品的粘度包括将所述石油产品与溶剂合并。

4.权利要求3所述的方法，其中所述溶剂包括以下各项中的至少一种：戊烷、环己烷、甲基环己烷、苯、二甲苯、甲苯、异丙基苯、萘烷、萘满和甲基萘。

5.权利要求4所述的方法，其中所述溶剂包括二甲苯。

6.权利要求5所述的方法，其中所述溶剂主要由二甲苯组成。

7.权利要求6所述的方法，其中所述溶剂由二甲苯组成。

8.权利要求6所述的方法，所述方法还包括在将所述石油产品与所述溶剂合并之前将软沥青与所述石油产品或所述溶剂中的至少一种合并。

9.上述权利要求中任一项所述的方法，其中降低石油产品的粘度包括加热所述石油产品。

10.权利要求9所述的方法，其中加热所述石油产品包括用从放热化学反应中释放的热量加热所述石油产品。

11.权利要求10所述的方法，其中所述放热化学反应包括

12.上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述固结用材料在24℃的粘度在约1,000cP至约10,000cP的范围内。

13.上述权利要求中任一项所述的方法，其中向地下地层提供所述固结用材料包括将所述固结用材料注入至所述地下地层中。

14.上述权利要求中任一项所述的方法，其中使所述地下地层中的砂固结包括在所述石油产品和所述砂之间形成化学结合或物理结合。

15.上述权利要求中任一项所述的方法，其中使所述地下地层中的砂固结包括使所述砂与所述固结用材料接触并且降低所述固结用材料的粘度。

16.上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括将软沥青与所述石油产品和所述固结用材料中的至少一种合并。

17.上述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括向所述地下地层提供有机溶剂以提高所述固结区域的渗透性。

18.权利要求17所述的方法，其中向所述地下地层提供有机溶剂包括使所述固结区域与所述有机溶剂接触。

19.权利要求18所述的方法，其中在所述固结区域中的固结用材料包括软沥青，并且使所述固结区域与所述有机溶剂接触包括将在所述固结区域中的软沥青中的至少一些溶解。

20.权利要求19所述的方法，所述方法还包括从所述固结区域回收软沥青。

21.权利要求17至20中任一项所述的方法，其中所述有机溶剂包括以下各项中的至少一种：戊烷、环己烷、甲基环己烷、苯、二甲苯、甲苯、异丙基苯、萘烷、萘满和甲基萘。

22.权利要求21所述的方法，其中有机溶剂包括戊烷，并且所述戊烷包括正戊烷。

23.权利要求20所述的方法，其中所述戊烷主要由正戊烷组成。

24.权利要求21所述的方法，其中所述戊烷由正戊烷组成。

25.权利要求1所述的方法，所述方法还包括在所述地下地层中确定目标砂区域，其中向地下地层提供所述固结用材料包括使所述目标砂区域中的砂与所述固结用材料接触。

26.权利要求23所述的方法，其中使所述地下地层中的砂固结包括使所述目标砂区域中的砂固结。

27.权利要求24所述的方法，其中所述目标砂区域包括所述固结区域。