EA013192B1 - Искусственная частица для применения в скважине либо в коллекторе - Google Patents
Искусственная частица для применения в скважине либо в коллекторе Download PDFInfo
- Publication number
- EA013192B1 EA013192B1 EA200801484A EA200801484A EA013192B1 EA 013192 B1 EA013192 B1 EA 013192B1 EA 200801484 A EA200801484 A EA 200801484A EA 200801484 A EA200801484 A EA 200801484A EA 013192 B1 EA013192 B1 EA 013192B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- particle
- fluid
- particles
- passage
- well
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 279
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 93
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 13
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 3
- 239000002455 scale inhibitor Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 abstract 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 15
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 15
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 13
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 4
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L calcium bicarbonate Chemical compound [Ca+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000020 calcium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000003578 releasing effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/52—Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning
- C09K8/536—Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Предлагаются искусственные частицы, содержащие химические агенты, пригодные для применения в скважине. Каждая частица имеет криволинейную наружную поверхность, и химический агент находится внутри предусмотренной в частице полости, сообщающейся со средой снаружи частицы и простирающейся от одной стороны частицы до другой ее стороны. Таким образом, в частице полостью образуется канал, через который может проходить текучая среда, вымывая химический агент из частицы при ее применении в скважине. Такие частицы используются для химической обработки скважины, например, для удаления фильтрационной корки на стенках скважины. Производительность скважины при использовании таких частиц повышается, так как они позволяют эффективно противодействовать поступлению песка в скважину и/или повышать проницаемость гравийной набивки. Предлагаются также способы применения частиц и гравийной набивки, содержащей упомянутые частицы.
Description
Настоящее изобретение относится к искусственным частицам и способу их применения в скважинах, в частности, но не исключительно, для борьбы с песком в скважине и/или подачи химических агентов в скважины для добычи углеводородов.
Вынос песка из скважин для добычи углеводородов является распространенным явлением, которое может задерживать движение углеводородов и повреждать скважину. Для уменьшения этой проблемы в скважине может устанавливаться пескоудерживающая сетка, выполняющая роль фильтра для противодействия прохождению частиц, диаметр которых превышает определенную величину.
Как известно, для защиты пескоудерживающей сетки от повреждения при оседании ствола скважины, геомеханических нагрузок и напряжений, возникающих в ней, а также с целью улучшения ее фильтрующей функции, с наружной стороны сетки дополнительно размещают гравийную набивку (или гравийный фильтр), обеспечивающую поддерживание породы, образующей стенки скважины, не закрепленной обсадными трубами. Гравийная набивка представляет собой множество частиц гравия, которые обеспечивают возможность движения между ними текучей среды, но препятствуют движению песка.
Подача химических агентов часто осуществляется с помощью колонн насосно-компрессорных труб. Подаваемые химические агенты могут подбираться для решения ряда различных прикладных задач. Одной из таких задач является разрушение фильтрационной корки, отложившейся на стенках скважины в процессе ее бурения и заканчивания.
Однако при такой подаче возникает проблема, заключающаяся в том, что химические агенты будут стремиться воздействовать на самый тонкий участок фильтрационной корки на стенках скважины. После растворения этого относительно тонкого участка текучая(ие) среда(ы) для обработки, оказавшаяся(иеся) в пределах этого участка ствола скважины, будет(ут) перемещаться под воздействием гидростатического давления на ближайшие участки ствола скважины/коллектора и не будет(ут) оказывать воздействия на часть фильтрационной корки, оставшуюся на стенках скважины.
При наличии гравийной набивки применение химических агентов с использованием колонн насосно-компрессорных труб для доставки агента на место использования для воздействия, например, на фильтрационную корку на стенках скважины, оказывается особенно неэффективным, поскольку часто оказывается трудно осуществить подачу химических агентов непосредственно к фильтрационной корке на стенках скважины вследствие значительного объема, занимаемого гравийной набивкой. В частности, это относится к верхней стенке горизонтальной скважины.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается искусственная частица для применения в скважине либо коллекторе, которая имеет криволинейную наружную поверхность и содержит по меньшей мере один химический агент.
Упомянутым химическим агентом может быть агент, пригодный для растворения фильтрационной корки, отложившейся на стенках ствола скважины в процессе ее бурения и заканчивания. Для растворения фильтрационной корки на стенках скважины применяют, как правило, кислоты, и, соответственно, пригодные химические агенты содержат кислоты. Упомянутый химический агент может содержать твердые двухосновные кислоты, такие как органические кислоты с короткой цепью, например, одну или несколько кислот из группы, включающей уксусную кислоту, пропионовую кислоту, глутаровую кислоту и малеиновую кислоту. Альтернативно или дополнительно химические агенты могут представлять собой деэмульгаторы, модификаторы относительной проницаемости и/или ингибиторы образования отложений. Следует, однако, обратить внимание на то, что применяться может любой химический агент, пригодный для применения в буровых скважинах.
Одним из преимуществ криволинейной наружной поверхности является улучшение характеристик обтекания частиц, следствием чего может быть более высокий темп добычи углеводородов из скважины. Еще одно преимущество криволинейной поверхности заключается в обеспечении более эффективного прохождения текучей среды в скважине. Это уменьшает перепад давления, вызванный гравийной набивкой. Перепад давления желательно сводить до минимального уровня. Искусственные частицы могут быть, по меньшей мере частично, сферическими, овальными, яйцеобразными или же иметь любую другую форму с криволинейной наружной поверхностью.
Согласно некоторым конкретным вариантам осуществления искусственные частицы с криволинейной наружной поверхностью являются в существенной степени сферическими.
Термин искусственные частицы в этом контексте означает частицы, созданные человеком. Искусственные частицы могут, например, быть изготовлены из материала на основе пластмасс (то есть полимерного материала) либо стекла. Искусственные частицы могут обладать крайне низкой реакционной способностью и являться по сути инертными, как правило, в течение срока службы скважины. Материал будет, естественно, подбираться таким образом, чтобы он был инертным в типичных условиях, ожидаемых в данной скважине скважины.
В альтернативных вариантах частицы могут, по меньшей мере частично, а предпочтительно существенной частью, изготовляться из некоторого химического агента. Если частица изготовлена из химического агента то он должен, как правило, быть твердым при температурах и других физических условиях, воздействию которых предположительно подвергнется частица при введении ее в ствол скважины. Упомянутый химический агент может быть использован совместно с одним или несколькими связующими
- 1 013192 веществами, которые могут применяться для повышения прочности либо химической стойкости частиц, хотя во многих случаях это несущественно. К числу конкретных химических агентов, которые могут быть пригодными для изготовления частицы, относятся кислоты, которые находятся в твердом состоянии при необходимых температурах (например, свыше 50°С). Наиболее пригодными могут быть, например, твердые двухосновные кислоты, например, малоновая, глутаровая либо малеиновая кислота, или другие кислоты, в зависимости от требований с точки зрения температуры плавления и т. п.
Химический агент может легко быть высвобожден из частицы посредством введения активирующего агента. Согласно одному из вариантов осуществления активирующей композицией может быть вода, которая растворяет химический агент, тем самым активируя его; такая система особо пригодна для водорастворимых кислот.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается химический агент, находящийся внутри полости в частице, причем полость сообщается со средой снаружи частицы. Это особенно уместно в том случае, когда частица изготовлена не из химического агента, хотя вполне возможно и в случае ее изготовления из химического агента.
Полость может соответствующим образом простираться от одной стороны частицы до другой ее стороны и, тем самым, образовывать в частице по меньшей мере один канал для прохождения текучей среды. В упомянутой частице, таким образом, может быть выполнен канал для прохождения текучей среды, простирающийся от первой стороны частицы до второй, как правило, по сути противоположной стороны частицы.
В частице может быть выполнен второй канал для прохождения текучей среды, простирающийся от одной стороны частицы до другой ее стороны. Второй канал для прохождения текучей среды может быть перпендикулярным первому каналу для прохождения текучей среды.
В частице может быть выполнен третий или дополнительный канал для прохождения текучей среды, простирающийся сквозь нее от одной стороны частицы до другой ее стороны.
В случае наличия двух или трех каналов для прохождения текучей среды предпочтение отдается тому, чтобы упомянутые каналы для прохождения текучей среды были взаимно перпендикулярны, хотя приемлемыми могут быть и другие углы между ними.
При наличии трех каналов для прохождения текучей среды, предпочтение отдается тому, чтобы каждый канал для прохождения текучей среды был приблизительно перпендикулярен другим каналам для прохождения текучей среды, т.е. фактически образовывались оси X, Υ и Ζ в трех измерениях.
Следует, однако, понимать, что между упомянутыми каналами для прохождения текучей среды могут быть и другие углы, например, в пределах от 1 до 90°, а предпочтительно в пределах от 45 до 90°. Кроме того, следует понимать, что в случае наличия более трех каналов для прохождения текучей среды может оказаться невозможным, чтобы все каналы для прохождения текучей среды были взаимно перпендикулярны. Несмотря на то, что в частице может, естественно, быть выполнено более трех каналов для прохождения текучей среды, в предпочтительных вариантах осуществления, как правило, предусмотрены один, два или три канала для прохождения текучей среды.
Таким образом, согласно особенно предпочтительным вариантам осуществления, через частицу проходят три канала для прохождения текучей среды, причем каждый из них перпендикулярен двум другим каналам для прохождения текучей среды; три упомянутые канала для прохождения текучей среды могут быть представлены осями X, Υ и Ζ прямоугольной системы координат.
Предпочтительно по меньшей мере один канал для прохождения текучей среды является прямолинейным и простирается от одной стороны частицы до противоположной стороны частицы. Предпочтение, как правило, отдается тому, что по меньшей мере один канал для прохождения текучей среды является по сути прямым, т.е. является кратчайшим путем от одной точки на поверхности частицы до другой точки на ее поверхности, хотя в некоторых вариантах осуществления и предполагается наличие кривизны или извилистости канала для прохождения текучей среды.
По меньшей мере один канал для прохождения текучей среды через частицу может проходить или может не проходить через центр частицы. В случае наличия более одного канала для прохождения текучей среды упомянутые каналы для прохождения текучей среды могут пересекаться в некоторой лежащей на них точке. Это пересечение будет, как правило, располагаться в центральной части либо неподалеку от центральной части частицы, хотя это и не является обязательным условием.
В случае, если частица имеет по сути сферическую форму, по меньшей мере один канал для прохождения текучей среды может проходить по диаметру частицы, т.е. образовывать самый длинный возможный путь через частицу. Следует понимать, что термин диаметр не обязательно употребляется в его строгом геометрическом значении и может применяться в отношении частиц, которые не имеют правильной сферической формы. При наличии более чем одного канала для прохождения текучей среды они могут проходить по разным диаметрам, которые могут быть взаимно перпендикулярными.
Поперечное сечение по меньшей мере одного канала для прохождения текучей среды может иметь практически любую форму, хотя для удобства оно, как правило, является круглым.
Минимальный диаметр по меньшей мере одного канала для прохождения текучей среды может составлять по меньшей мере 0,1 мм, предпочтительно по меньшей мере 0,25 мм и более предпочтительно
- 2 013192 по меньшей мере 0,4 мм.
Максимальный диаметр по меньшей мере одного канала для прохождения текучей среды может составлять не больше чем 15 мм, предпочтительно не больше чем 5 мм, более предпочтительно не больше чем 1 мм.
Отношение минимального диаметра по меньшей мере одного канала для прохождения текучей среды к диаметру частицы предпочтительно находится в пределах от 1: 1,25 до 1:5.
Диаметр по меньшей мере одного канала для прохождения текучей среды может быть постоянным, либо он может изменяться по его протяженности. Согласно одному из вариантов осуществления канал для прохождения текучей среды может иметь некоторый заданный диаметр на поверхности частицы или поблизости от нее и увеличиваться для формирования относительно большой полости внутри частицы.
Таким образом, следует понимать, согласно одному из вариантов осуществления, полость может принимать форму внутренней выемки, сообщающейся с внешней средой через отверстия, таким образом определяя канал для прохождения текучей среды. Согласно другому варианту осуществления полость может представлять собой пустое пространство, образованное по меньшей мере одним каналом для прохождения текучей среды по сути постоянного диаметра. Конфигурация полости будет главным образом зависеть от технических требований к частице и способа ее изготовления. Частицы с полостями сложных форм будут, как правило, изготавливаться посредством формования, например, из двух половин, которые в последующем соединяются, в то время как частицы более простых форм могут изготавливаться многочисленными другими способами, например, экструзией или образованием капель. Прямые каналы для прохождения текучей среды постоянного диаметра могут легко получаться посредством сверления либо экструзии, однако осуществление этого может оказаться трудным либо невозможным в случае более сложных каналов для прохождения текучей среды.
Следует обратить внимание на то, что количество каналов для прохождения текучей среды может варьироваться с целью обеспечения необходимого уровня пористости частицы и, следовательно, гравийной набивки, в состав которой она может включаться. Большое количество каналов для прохождения текучей среды, как правило, легче предусмотреть в более крупной частице. В особо малых частицах, при определенных обстоятельствах, может оказаться практически возможным выполнить лишь один канал для прохождения текучей среды.
В некоторых вариантах осуществления может быть желательным, чтобы кромка, образованная в месте выхода канала для прохождения текучей среды на поверхность частицы, была по меньшей мере частично в определенной степени сглажена. Это может достигаться, например, посредством скругления (обработки по радиусу) либо снятия фаски с кромки. Преимущество при этом заключается в обеспечении максимального уровня взаимодействия химического агента, находящегося внутри частицы, с внешней средой. Сглаживание может обеспечиваться посредством скругления кромки, радиус которой составляет от половины радиуса до двух радиусов канала для прохождения текучей среды. Сглаживание может осуществляться как часть процесса формования либо экструзии, или же оно может осуществляться позднее, например, посредством зенкования и т. п.
Диаметр искусственных частиц может составлять по меньшей мере 0,25 мм. Предпочтительно их диаметр, как правило, составляет по меньшей мере 1 мм, более предпочтительно по меньшей мере 2,5 мм. Следует понимать, что в случае необходимости осуществления борьбы с песком в скважине предпочтение отдается небольшим частицам, т.е. частицам диаметром до 2 мм.
Несмотря на отсутствие явно выраженного верхнего предела размера частиц, такие аспекты как прочность частицы, простота изготовления, простота манипулирования и размер типичного ствола скважины определяют то, что типичными являются частицы с верхним пределом диаметра приблизительно 30 мм, более предпочтительно приблизительно 20 мм. Предпочтение, как правило, отдают частицам, имеющим максимальный диаметр 10 мм, большее предпочтение отдают частицам диаметром 4 мм.
Для вариантов применения искусственных частиц, включающих борьбу с песком в скважине, предпочтение отдают частицам меньшего размера, по сравнению с вариантами применения (например, подача химических агентов), в которых борьба с песком в скважине не предусматривается.
Для борьбы с песком в скважине пригодными, как правило, могут быть частицы, имеющие диаметр 5 мм или меньше. Частицы, имеющие диаметр, превышающий 5 мм, непригодны для борьбы с песком в скважине, хотя они могут играть некоторую роль в борьбе с песком. Как правило, для осуществления надежной борьбы с песком важно, чтобы диаметр частицы составлял не больше чем 2 мм, более предпочтительно 1 мм, и это является предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Борьба с песком в скважине чрезвычайно важна во многих случаях, и средства для этого, обеспечивающие повышение добычи из скважины до максимального уровня, являются очень востребованными. Проходы меньших размеров, образуемые между частицами меньшего диаметра, способствуют улучшению фильтрующей функции гравийной набивки. В этом нет необходимости в случае, когда от искусственных частиц не требуется участвовать в борьбе с песком. Таким образом, для обеспечения более высокой емкости искусственных частиц искусственные частицы, предназначенные только для подачи химических агентов, имеют, как правило, больший размер, чем частицы, применяемые для борьбы с песком в скважине.
- 3 013192
Если частица предназначена главным образом для подачи химических агентов, предпочтение может отдаваться тому, что частица является по сути полой, т.е. она имеет внутри большую полость. Она, как правило, может иметь по сути постоянную толщину стенок, причем толщина стенки, как правило, подобрана для обеспечения достаточной механической прочности частицы с одновременным доведением внутреннего объема до максимальной величины. Толщина стенки полой частицы, как правило, может составлять от приблизительно 0,5 до 2 мм. Часто полезно рассматривать толщину стенки как отношение к диаметру частицы; предпочтительные отношения толщина стенки:диаметр частицы составляют от 1:5 до 1:30, хотя следует понимать, что пригодными могут быть другие отношения, в зависимости от необходимых характеристик частицы. Полая сфера является особо пригодной формой для вариантов применения полых частиц, поскольку при этом обеспечивается максимальный объем и прочность частицы для данной массы частицы. Когда частицы являются по сути полыми, в силе остается требование, заключающееся в том, чтобы внутренний объем сообщался со средой снаружи частицы, для того чтобы химическая добавка могла покидать частицу. Это, как правило, обеспечивается посредством одного или нескольких отверстий, предусмотренных в стенке частицы. Такая полая частица, как правило, имеет по меньшей мере два отверстия, которые легко обеспечивают канал для прохождения текучей среды через частицу. Предпочтительным может быть наличие более чем 2 отверстий, например, 4 отверстия либо 6 отверстий, которые соответственно обеспечивают два или три прямолинейных канала для прохождения текучей среды. Каналы для прохождения текучей среды могут быть расположены перпендикулярно друг другу. Конечно, следует обратить внимание на то, что количество отверстий может изменяться в зависимости от необходимой степени пористости или высвобождающих свойств частицы; следствием большего количества отверстий является повышенная пористость и повышенная скорость высвобождения.
Маленькую частицу, как правило, труднее превратить в полую частицу с доведением, тем самым, внутреннего объема до максимального уровня, хотя это все же осуществимо.
Искусственные частицы, применяемые для борьбы с песком в скважине, могут иметь диаметр по меньшей мере 0,25 мм, предпочтительно по меньшей мере 0,5 мм.
Предпочтительно искусственные частицы, применяемые для борьбы с песком в скважине, имеют диаметр не более чем 5 мм, предпочтительно они имеют диаметр менее чем 4 мм, наиболее предпочтительно они имеют диаметр менее чем 2 мм.
Величина более крупных искусственных частиц, которые не предназначены для борьбы с песком в скважине, как правило, может превышать приблизительно 5 мм. Несмотря на отсутствие реального верхнего предела размера частиц, такие аспекты, как прочность частицы, простота изготовления, простота манипулирования и размер типичного ствола скважины определяют, что предпочтение отдается частицам с верхней предельной величиной диаметра приблизительно 30 мм, более предпочтительно приблизительно 20 мм.
Искусственные частицы могут изготавливаться посредством процесса экструзии с непрерывной подачей. Удобная особенность этого процесса заключается в том, что один или несколько каналов для прохождения текучей среды могут очень просто быть выполнены в частицах как часть процесса экструзии, в частности, канал(ы) для прохождения текучей среды, которые ориентированы в направлении экструзии. Дополнительные каналы для прохождения текучей среды могут быть выполнены посредством ряда процессов, которые хорошо известны специалистам. Они могут сочетаться с процессом экструзии, например, посредством применения устройства с извлекаемым стержнем для образования канала(ов) для прохождения текучей среды в только что экструдированной частице.
Упомянутые частицы могут изготавливаться также с помощью механически обработанного шаблона, внутри которого могут быть получены частицы необходимых размеров и форм.
Другим методом, который может быть особо пригодным для получения более сложных частиц, является литье. В случае применения литья каналы для прохождения текучей среды могут легко быть выполнены с помощью извлекаемых литейных стержней, предназначенных для образования отверстий.
Искусственные частицы изготавливают, как правило, из материала, в котором могут быть просверлены, либо каким-либо образом выполнены, или образованы отверстия. Такие отверстия могут быть выполнены любым традиционным способом. Согласно некоторым вариантам осуществления они могут быть высверлены или выполнены после изготовления частиц. Согласно другим вариантам осуществления, как упоминалось выше, отверстия могут быть выполнены полностью в процессе изготовления частиц. В случае необходимости в одном отверстии оно может легко быть выполнено в процессе экструзии.
Предпочтительно плотность (относительная плотность (8С)) искусственной частицы составляет 0,5-4,5, наиболее предпочтительно от 2,0 до 2,5.
Предпочтительно искусственная частица обладает отрицательной плавучестью. Термин плавучесть означает плавучесть в среде, в которой, как предполагается, будут находиться частицы в процессе их применения в скважине, либо в текучей среде, которая применяется в процессе, при помощи которого частицы вводят в скважину, т. е. в текучей среде-носителе. Плавучесть в текучей среде-носителе имеет особое значение, поскольку она определяет, в некоторой мере, способность частиц закупоривать канал скважины. В том случае, когда частицы предназначены для подачи в смеси с другим материалом (например, гравием), желательным может быть согласование плавучести частиц и этого другого материала для
- 4 013192 предотвращения расслоения или другого разделения смеси.
Частицы могут быть, по меньшей мере частично, покрыты материалом для формирования покрытия. Упомянутый материал для формирования покрытия может быть предназначен для защиты частицы либо для придания частице дополнительной функциональности. Материал для формирования покрытия соответственно может представлять собой связующий материал, который обеспечивает частицам возможность соединения между собой. Подходящие связующие материалы хорошо известны специалистам. Как правило, связующий материал инертен до тех пор, пока частицы не окажутся в нужном месте, поскольку связанные частицы было бы трудно либо невозможно перекачивать или обрабатывать. Связующее вещество может быть активизировано различными способами, например, посредством отверждения с временной задержкой, химической активации, активации давлением либо термоактивации. Пригодные связующие материалы, известные специалистам, как правило, включают смолы. Подходящей, например, может быть эпоксидная смола.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается гравийная набивка, которая содержит множество искусственных частиц, причем упомянутые искусственные частицы имеют криволинейную наружную поверхность и содержат химический агент.
Гравийная набивка может быть предназначена для борьбы с песком в скважине и/или для поддержания породы, образующей стенки скважины, не закрепленной обсадными трубами.
Предпочтительно площадь контактирования между мишенью для химического агента, например, фильтрационной коркой на стенках скважины, и химическими агентами увеличивается до максимального уровня, предпочтительно посредством размещения искусственных частиц и, тем самым, химических добавок, в непосредственном контакте с фильтрационной коркой на стенках скважины по всей длине участка стенки скважины, не закрепленной обсадными трубами.
В гравийной набивке могут применяться частицы, несущие несколько различных химических добавок, и/или частицы различного размера. Такие частицы могут обеспечивать различные функции.
Гравийная набивка может также содержать множество природных частиц. Содержание в гравийной набивке искусственных частиц, раскрытых в настоящим описании, предпочтительно составляет по меньшей мере 1%, более предпочтительно по меньшей мере 20%, еще более предпочтительно по меньшей мере 50% и особо предпочтительно искусственные частицы составляют по меньшей мере 75% частиц гравийной набивки.
Искусственные частицы согласно второму аспекту настоящего изобретения могут иметь любую особенность или особенности (в том числе необязательные) искусственных частиц, рассматриваемых согласно первому аспекту настоящего изобретения.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предлагается способ обработки скважины либо коллектора, который включает:
подготовку множества частиц, по меньшей мере часть из которых представляют собой искусственные частицы, имеющие криволинейную наружную поверхность и содержащие химический агент; и введение частиц в скважину либо коллектор для обеспечения возможности обработки химическим агентом скважины либо коллектора.
В способе, соответствующем третьему аспекту настоящего изобретения, как правило, применяются искусственные частицы в соответствии с первым либо вторым аспектом настоящего изобретения.
Согласно одному из вариантов осуществления упомянутый способ может включать добавление химического агента в полость по меньшей мере некоторых искусственных частиц.
Искусственные частицы могут, как правило, применяться или в гравийной набивке скважины, или для подачи химических агентов в скважину/коллектор, или же для обоих вариантов применения, т. е. для применения в гравийной набивке и для подачи химических агентов в скважину/коллектор.
Упоминание скважины в этом описании следует понимать, как правило, как обозначающее ствол скважины.
Упомянутый способ может включать введение частиц в скважину либо коллектор в сочетании с ингибирующим агентом, который ингибирует активацию химического агента. Упомянутый ингибирующий агент может содержать неводную текучую среду, в том случае, когда вводимый химический агент, например, кислота, нуждается в воде для перехода в активное состояние. Другие ингибирующие агенты могут быть подходящими для других химических агентов, и они будут очевидными для специалиста. Предпочтительно ингибирующий агент представляет собой текучую среду-носитель, которая применяется в случае закачивания частиц в скважину либо в коллектор, например, в виде суспензии.
Упомянутый способ может дополнительно включать введение активирующего агента в скважину либо коллектор. Этим агентом может быть вода. Опять же, для других химических агентов могут быть пригодны другие активирующие агенты.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предлагается способ размещения гравийной набивки в скважине либо в коллекторе, который включает:
подготовку множества частиц, по меньшей мере часть из которых представляет собой искусственные частицы, имеющие криволинейную наружную поверхность и содержащие химический агент; и размещение частиц в скважине или коллекторе с образованием гравийной набивки, пригодной для
- 5 013192 предотвращения выноса песка из скважины.
В способе, соответствующем четвертому аспекту настоящего изобретения, как правило, применяются искусственные частицы, соответствующие первому аспекту настоящего изобретения.
Согласно некоторым вариантам осуществления в способе, соответствующем четвертому аспекту настоящего изобретения, может также использоваться любой признак либо признаки (в том числе необязательные) способа, соответствующего третьему аспекту настоящего изобретения.
Искусственные частицы могут закачиваться в скважину в виде суспензии, и жидкость, входящая в состав суспензии, получает возможность распространения на находящиеся в непосредственной близости участки ствола скважины. Жидкость-носитель, применяемая в суспензии, соответственно может содержать ингибирующий агент. Ингибирующим агентом может быть, например, масло, в случае, если химических агентом является кислота. После этого в скважину может вводиться вода, которая будет растворять и, тем самым, активировать кислоту. Текучая среда-носитель может по сути полностью состоять из ингибирующего агента.
Гравийная набивка может также содержать множество природных частиц. Предпочтительно содержание в гравийной набивке искусственных частиц, раскрытых в настоящем описании, составляет по меньшей мере 1%, предпочтительно по меньшей мере 20%, более предпочтительно по меньшей мере 50% и особо предпочтительно искусственные частицы, раскрытые в настоящем описании, составляют не менее по меньшей мере 75% частиц гравийной набивки.
Любой признак любого аспекта любого изобретения либо варианта осуществления, приведенного в настоящем описании, может комбинироваться с любым признаком любого аспекта любого другого изобретения либо варианта осуществления, приведенного в настоящем описании, с внесением необходимых модификаций.
Ниже, исключительно в качестве примера, будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых фиг. 1 представляет собой перспективное изображение первого варианта частицы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 2 представляет собой перспективное изображение второго варианта частицы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг. 3 представляет собой поперечный разрез третьего варианта частицы в соответствии с настоящим изобретением и фиг. 4 представляет собой поперечный разрез четвертого варианта частицы в соответствии с настоящим изобретением.
Гравийная набивка (не показана) для применения в скважине содержит множество частиц, таких как искусственные частицы 10, показанные на фиг. 1.
Частица 10 имеет сферическую форму и благодаря этому поток углеводородов через гравийную набивку, содержащую множество таких частиц, проходит быстрее по сравнению с набивкой из традиционного гравия, наружная поверхность которого имеет не криволинейную, а неправильную форму. Более того, было установлено, что падение давления, наблюдаемое при прохождении углеводородов через гравийную набивку, оказывается меньшим в случае гравийных набивок, содержащих частицу 10, по сравнению с традиционно применяемым гравием неправильной формы.
Показано отверстие 12, проходящее через центр частицы 10. Этим отверстием обеспечивается канал для прохождения текучей среды через частицу. Углеводороды могут проходить через канал 12, что дополнительно увеличивает общее количество углеводородов, проходящее за единицу времени через гравийную набивку, содержащую такие частицы.
Входящие в состав гравийной набивки частицы с отверстиями сокращают количество тупиков в гравийной набивке, повышая тем самым общее количество текучей среды, проходящей за единицу времени через набивку, по сравнению со стандартной гравийной набивкой на 10% или более.
В отверстие 12 могут добавляться химические агенты, например, кислоты либо щелочи, полимерные соединения, жидкие керамические материалы, соляные растворы и пр. Этим обеспечивается возможность доступа химических агентов к большей части либо даже ко всей площади находящегося в непосредственной близости участка скважины. Химические агенты могут покрывать либо иным способом обрабатывать ствол скважины либо поверхность находящегося в непосредственной близости участка скважины. Например, химические агенты могут предусматриваться для разрушения фильтрационной корки (например, гидрокарбоната кальция, карбоната кальция) или для других целей, например, в качестве модификатора относительной проницаемости для снижения выхода воды. Специалистам хорошо известны и другие возможные химические агенты.
Применение искусственной частицы 10, содержащей химический агент, обеспечивает преимущества по сравнению с традиционными способами удаления фильтрационной корки со стенок ствола скважины, поскольку с ее помощью может обрабатываться гораздо большая площадь фильтрационной корки.
Согласно традиционным способам следствием введения химического агента в скважину является разрушение участка фильтрационной корки на стенках скважины, как правило, самого тонкого участка. После разрушения этого начального участка фильтрационной корки на стенках скважины химический
- 6 013192 агент стремится пройти через отверстие и рассеяться. Таким образом, дальнейшее применение химического агента не вызывает продолжения разрушения фильтрационной корки на стенках скважины и не обеспечивает дополнительного повышения добычи.
Преимущество обработки с помощью частиц, содержащих химический агент, заключается в том, что упомянутый агент размещается на участке, требующем обработки, и предотвращается его легкая утечка. Как следствие, возможно большее разрушение фильтрационной корки.
Химические агенты могут содержать замороженные одноосновные кислоты, например, уксусную, пропионовую, масляную либо пентановую кислоту или другие кислоты, в зависимости от требуемых свойств с точки зрения температуры плавления, растворимости и силы кислоты. Уксусная кислота, например, растворима в воде (Ка=1,8 х 10-5) с температурой плавления 17°С.
СаНСОз (тв) + 2СН3СО2Н (ж) а Са(СНзСО2)2 (р.) + СО,- (газ) + Н2О (р.)
Однако температура в некоторых скважинах (приблизительно +80°С) затрудняет применение замороженных кислот, если только они не находятся под давлением и не выделяются на целевом участке, либо удерживаются в оболочке, которая прокалывается на целевом участке или растворяется/разлагается на целевом участке.
Альтернативный вариант осуществления включает твердые двухосновные кислоты, т.е. малоновую кислоту, глутаровую кислоту, либо малеиновую кислоту, или другие кислоты в зависимости от требований с точки зрения температуры плавления, растворимости и силы кислоты, например, глутаровая кислота - температура плавления 98°С, растворимость 64 г на 100 г воды при температуре 20°С, Ка=4,5 и 0,4х10-5; малеиновая кислота - температура плавления 130°С, растворимость 79 г на 100 г воды при температуре 20°С, Ка=1000 и 0,06х10-5.
Температуры плавления превышают наблюдаемые на большинстве бурильных колонн. Реакция подобна вышеприведенной для уксусной кислоты, но требуется 1 моль кислоты на 1 моль гидрокарбоната кальция.
Однако скорость, с которой неорганические отложения, обнаруживаемые в скважинах, растворяются кислотами в присутствии солевого раствора, может проверяться экспериментальным путем в зависимости от специфических условий для каждого варианта применения. Различные инженерные решения могут применяться для доставки в требуемое место и для обеспечения минимального растворения химического агента до достижения им требуемого места. Например, химические агенты могут закупориваться в отверстии посредством мембраны, которая растворяется или иным образом разрушается при контакте с находящимся в непосредственной близости участком ствола скважины либо любым другим участком, на котором планируется проведение обработки. Альтернативно химические агенты могут покрываться ингибиторами либо содержать их с целью замедления их высвобождения.
Химические агенты могут быть химическими агентами пролонгированного действия (текучие среды/твердые вещества), которые, попав в требуемое место, энергично выделят химические агенты в раствор.
Второй вариант осуществления частицы 100 показан на фиг. 2. Частица на фиг. 2 является такой же, что и частица на фиг. 1, за исключением того, что в ней выполнены дополнительные отверстия (каналы) 114, 116, которые проходят под прямыми углами относительно первого отверстия (канала) 112.
Количество текучей среды, протекающее за единицу времени через гравийную набивку, которая содержит частицы, например, частицу 100, даже выше, нежели в случае первого варианта осуществления изобретения.
Третий вариант осуществления частицы 210 показан на фиг. 3. Эта частица подобна частице фиг. 1, за исключением того, что она имеет закругленную по радиусу кромку 213 там, где канал 212 выходит на наружную поверхность частицы 210.
Четвертый вариант осуществления частицы 310 показан на фиг. 4. Частица 310 имеет полый центр 315 либо полость, сообщающуюся с наружной стороной двумя отверстиями 312, образующими канал для прохождения текучей среды через частицу. Полый центр пригоден для размещения относительно большого количества химического агента (не показан) относительно объема частицы 310. Частица 310 имеет закругленную по радиусу кромку 313 там, где отверстия 312 выходят на наружную поверхность частицы.
Таким образом, с помощью вариантов осуществления настоящего изобретения может быть достигнуто повышение добычи из скважины, требующей защиты от песка, например, посредством гравийной набивки. Согласно альтернативному варианту осуществления частица может иметь два канала, соответствующие осям X и Υ прямоугольных координат либо, в качестве еще одного альтернативного варианта, более трех каналов.
Частицам могут придаваться альтернативные формы, например, форма кольца либо форма тороида; однако частице, как правило, придается такая форма, чтобы получить оптимальный канал для прохождения текучей среды через и вокруг нее со сведением падения давления на ней до минимального уровня. Важную роль в обеспечении оптимальной структуры потока через гравийную набивку в целом играет также ее взаимодействие с другими соседними частицами в месте ее применения.
В этих вариантах осуществления сферические частицы 10, 100, 200, 300 имеют диаметр (номиналь
- 7 013192 ный) 3,0 мм и каналы диаметром 0,5 мм в обоих случаях. Диаметр каналов (отверстий) был выбран таким образом, чтобы реализовать ограничитель для прохождения песка через эти каналы, и его величине соответствует размер зазоров между сферическими частицами.
Искусственные частицы меньшего размера, раскрытые в настоящем изобретении, в соответствии с предпочтительным вариантом доставляют химические агенты, осуществляют борьбу с песком и улучшают характеристики притока/истечения. Основное применение частицы меньшего размера находят в конструкциях скважин, нуждающихся в гравийной набивке для борьбы с песком.
Искусственные частицы большего размера, предложенные согласно настоящему изобретению, доставляют химические агенты и являются в месте их применения прозрачными в гидродинамическом отношении (т.е. они не оказывают негативного влияния на характеристики притока/истечения). Основное применение искусственные частицы большего размера находят в конструкциях скважин, не нуждающихся в гравийной набивке для борьбы с песком, но для которых полезным было бы улучшение характеристик притока/истечения.
Частицы 10, 100, 200 могут изготовляться посредством экструзии с непрерывной подачей. В этом процессе частицу сферической формы получают из непрерывно вращающейся формы, которая придает форму частице и отделяет ее от непрерывно подающегося материала. Отверстие регулируемой величины (не показано) позволяет в процессе экструзии материала обеспечивать необходимые соотношения диаметр/канал.
На этой стадии частица может снабжаться двумя дополнительными сквозными каналами (ось Υ и ось Ζ) относительно главной оси экструзии (ось X). Для доставки любого(ых) необходимого(ых) химического(их) агента(ов) в полое пространство в конце непрерывной подачи может применяться экструзионный стержень, ориентированный по оси X. Подобные способы на основе экструзии особо пригодны для материалов на основе пластика и стекла.
Альтернативно частицы могут изготавливаться посредством литья под давлением по шаблону. В этом альтернативном процессе обработанный на станке шаблон обеспечивает возможность впрыскивания смеси на основе пластмассы в форму, в которой происходит формование частицы. Частицу в последующем выдерживают до отвердения. Частицы отделяют, и процесс повторяют.
В случае, если частица должна образовываться из химического агента, например твердой кислоты, это может осуществляться посредством перевода химического агента в жидкое состояние с последующим введением его в форму, например, посредством впрыскивания или вливания. После того как жидкость оказывается в форме, ее выдерживают до затвердевания; этот процесс может осуществляться под давлением, следствием чего, в некоторых случаях, могут оказаться улучшенные свойства частиц. Переход в жидкое состояние, как правило, обеспечивают посредством нагревания химического агента выше температуры его плавления. В некоторых случаях может быть желательным объединение химического агента со связующим веществом для улучшения механических свойств, хотя часто это не требуется. Следует обратить внимание на то, что известны другие способы изготовления частицы из таких химических агентов, например, в области фармацевтической технологии, и такие способы могут соответствующим образом использоваться.
Эксперименты
Были проведены эксперименты с точным моделированием потока через гравийную набивку, используя имитационное моделирование методом конечных элементов с использованием уравнений НавьеСтокса. Осуществили ряд имитаций потока через сферические частицы в набивке и результаты сравнили с теоретическими решениями.
Теория
Поток в набивке нефтяной скважины хорошо описывается в макромасштабе законом Дарси в изотропных средах:
где и<г удельный расход на единицу площади (мс-1), к- насыщенная проницаемость (м2), η - динамическая вязкость (кгм-1с-1), р - давление текучей среды (кгм-2), д - ускорение свободного падения и ζвертикальная координата. В данном уравнении ускорением свободного падения можно пренебречь.
Для насыщенной проницаемости был предложен ряд уравнений и соотношений. Для зернистых сред широко применяется соотношение Кармана-Козенски.1
О2 &
- г 180(1-^)2 (2) где Ό-диаметр зерна (м) и φ - пористость. Оно применимо к частицам произвольной формы различного диаметра, где диаметр Ό представляет собой диаметр зерна усредненной поверхности. В данном случае, Ό представляет собой просто диаметр зерна для искусственных частиц 10, 100, 200, 300. Интер
- 8 013192 вал достоверности соотношения Кармана-Козенски составляет, как полагают, 0,1<Ке<75.и
Пористость φ представляет собой процент пространства между зернами гравия и может определяться посредством принятия отношения плотности сыпучего материала к плотности зернистого материала:
(3)
Для упорядоченно уплотненных сферических частиц одного размера пористость может вычисляться по объемному отношению. Для кубической упаковки:
Для плотной тетраэдрической упаковки:
=1-^1--М£- = 1 —^= = 0.260 V, Зх/2 (5)
Для неупорядоченно упакованных сферических частиц пористость будет, как правило, находиться между этими двумя значениями. В случае неупорядоченно упакованных частиц (например, частиц гравия) пористость будет более высокой. Для частиц гранулометрического состава пористость будет меньшей, поскольку частицы меньшего размера занимают пространство в решетке, образованной частицами большего размера.
Экспериментальная часть
Моделирующее устройство, применяемое в данном случае, изготовлено компанией Р1иеи1 оГ 8йеГПс1й Ви51пе55 Рагк, 8йеГПе1й. Великобритания и содержит процессор предварительной обработки (СЛМΒΙΤ), интегральное решающее устройство и постпроцессор (Р1иеп1).
Упомянутый процессор предварительной обработки имеет свой разработчик объемных моделей и может привносить объемные модели в различных иных стандартных формах. Основная функция процессора предварительной обработки заключается в предоставлении сетки объема текучей среды для внесения в Р1иеп1. Р1иеп1 решает уравнения Навье-Стокса (N-8) (основные уравнения движения текучей среды) на сетке, привнесенной из ΟΆΜΒΙΤ.
Результаты моделирования и сравнения с теорией
Для рассматриваемого случая плотноупакованных сферических частиц пористость составляет φ=0,260, что дает значение κ=1,605χ10-9. Динамическая вязкость η=1,003χ10-3 кг/м-с, перепад давления ρζ=408 Па/м (4 Па на 4 ряда с зазором 2,45 мм/ряд). Это дает теоретический удельный расход и,| =0,65 ммс-1, очень близко согласующийся с численными результатами.
Таким образом, была установлена возможность осуществления реалистического моделирования потока через слой упакованных сферических частиц. Возможной оказалась численная имитация потока с использованием гравийной набивки порядка ~50-100 сферических частиц, представляющая собой подходящий метод изучения более сложных форм.
Результаты экспериментов с модифицированными частицами гравия
С помощью модели проверили первый вариант осуществления сферических частиц 10, имеющих сквозной канал 12, и второй вариант осуществления сферических частиц с тремя сквозными каналами 112, 114, 116.
После этого сферические частицы произвольно вращали с 30° приращениями по двум осям. Таким образом, ядро некоторых сферических частиц могло оказаться на одной линии с потоком, некоторые оказались расположенными перпендикулярно с множеством частиц между ними.
Имитация была проведена для сравнения характеристик сферических искусственных частиц без каналов и представленных в данном описании вариантов осуществления 10, 100 с каналами; проверку всех частиц осуществляли при давлении 4 Па. Каналы обеспечивают возможность переноса дополнительной текучей среды и, в зависимости от их ориентации, способствуют прохождению потока, оказывают незначительное или совсем не оказывают влияния на поток. Перемещение из одного канала в группу каналов, проходящих по трем осям, улучшает сообщение между полостями и ведет к повышению количества текучей среды, протекающего за единицу времени.
Немодифицированные сферические частицы (в пределах объема настоящего изобретения) обеспечивали среднюю скорость 0,73 χ10-3 мс-1; в первом варианте осуществления средняя скорость составляла 0,77 мс-1; во втором трехосном варианте осуществления была обеспечена средняя скорость 0,82χ10-3 мс-1. Эти результаты далее не могут сравниваться со стандартными теоретическими данными. Несмотря на то,
- 9 013192 что значение пористости (уравнение 5, но с каналами) может быть вычислено как 0,26, 0,29 и 0,35, соответственно, соотношение Кармена-Козенски (уравнение 2) в строгом смысле применимо лишь в отношении сферических частиц, и прямое сравнение оказывается неприемлемым.
Таким образом, повышение пористости гравийных частиц увеличивает количество текучей среды, протекающее за единицу времени, и показывает, что упомянутый метод является достаточно чувствительным для применения с целью демонстрации возможных преимуществ дальнейших гравийных модификаций.
Второй вариант осуществления 100 обеспечивал более чем 10% увеличение количества текучей среды, протекающее за единицу времени.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут предусматривать некоторое количество частиц, чьи каналы для прохождения текучей среды дополняют соседние каналы для прохождения текучей среды, таким образом, что они связываются в радиальном направлении и вдоль каналов с повышением эффективности потока, по сравнению со стандартными гравийными частицами.
Одно из преимуществ включения химических агентов в состав частиц заключается в повышенной возможности механической подачи химического(их) агента(ов), интенсифицирующего(их) приток по всей длине скважины и повышенной (или, возможно, даже уникальной) возможности механической подачи химического(их) агента(ов) и т.п. к верхней стенке канала скважины.
Более того, для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения возможным оказывается перемещение суспензии гравийной набивки в жидкости в стволе скважины на большие расстояния, по сравнению со стандартной гравийной набивкой, с помощью такого же самого традиционного оборудования, поскольку свойства потока частиц превосходят свойства потока обычного песка. Более того, содействие потоку также оказывает преимущественная нейтральная плавучесть частиц.
Усовершенствования и модификации могут осуществляться без отступления от объема настоящего изобретения.
Ссылки
ί. Сагтап Ρ.Ζ., 1956, Иоте о£ дакек Шгоидй рогоик шеб1а, Вийеотоййк, Ьопбоп.
ίί. Рап С, Н1р1ей М., МШет С.Т., 2001, Роге-кса1е шобеШпд о£ ка!ига1еб ретшеаЬШИек ίη гапбош крйеге раекшдк, РЬукка1 Ре\зе\\· Е., 64.
Claims (35)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Искусственная частица для применения в скважине либо в коллекторе, которая имеет криволинейную наружную поверхность и содержит по меньшей мере один химический агент, причем этот химический агент находится внутри предусмотренной в частице полости, сообщающейся со средой снаружи частицы и простирающейся от одной стороны частицы до другой ее стороны, тем самым образуя по меньшей мере один канал для прохождения текучей среды через частицу.
- 2. Частица по п.1, отличающаяся тем, что химическим агентом является агент, пригодный для растворения фильтрационной корки.
- 3. Частица по п.1 или 2, отличающаяся тем, что химический агент содержит кислоту.
- 4. Частица по любому предшествующему пункту, отличающаяся тем, что химический агент содержит деэмульгатор, модификатор относительной проницаемости или ингибитор образования отложений.
- 5. Частица по любому предшествующему пункту, отличающаяся тем, что она изготовлена по сути полностью из материала на основе пластмассы или стекла.
- 6. Частица по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что она изготовлена по сути полностью из химического агента.
- 7. Частица по п.6, отличающаяся тем, что химический агент использован совместно с одним или несколькими связующими веществами.
- 8. Частица по п.6 или 7, отличающаяся тем, что химическим агентом, применяемым для изготовления частицы, является твердая двухосновная кислота.
- 9. Частица по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что в ней предусмотрен второй канал для прохождения текучей среды через частицу, простирающийся от одной стороны частицы до другой ее стороны.
- 10. Частица по п.9, отличающаяся тем, что второй канал для прохождения текучей среды через частицу перпендикулярен первому каналу для прохождения текучей среды через частицу.
- 11. Частица по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что упомянутый по меньшей мере один канал для прохождения текучей среды через частицу является прямолинейным и простирается от одной стороны частицы до противоположной стороны частицы.
- 12. Частица по любому из пп.1-11, отличающаяся тем, что в ней предусмотрено два или более каналов для прохождения текучей среды через частицу, причем они пересекаются в некоторой лежащей на них точке.
- 13. Частица по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что она является по сути сферической и упомянутый по меньшей мере один канал для прохождения текучей среды через частицу простирается по- 10 013192 диаметру упомянутой частицы.
- 14. Частица по любому из пп.1-13, отличающаяся тем, что минимальный диаметр по меньшей мере одного канала для прохождения текучей среды через частицу составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 15 мм.
- 15. Частица по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что отношение минимального диаметра по меньшей мере одного канала для прохождения текучей среды через частицу к диаметру частицы составляет от приблизительно 1:1,25 до приблизительно 1:5.
- 16. Частица по любому из пп.1-15, отличающаяся тем, что диаметр по меньшей мере одного канала для прохождения текучей среды через частицу является по сути постоянным по всей его длине.
- 17. Частица по любому из пп.1-16, отличающаяся тем, что диаметр по меньшей мере одного канала для прохождения текучей среды через частицу изменяется вдоль его протяженности.
- 18. Частица по п.17, отличающаяся тем, что по меньшей мере один канал для прохождения текучей среды через частицу имеет заданный диаметр на поверхности частицы либо поблизости от нее и расширяется для формирования относительно большой полости внутри частицы.
- 19. Частица по п.18, отличающаяся тем, что полость образует внутреннюю выемку, сообщающуюся с внешней средой через отверстия.
- 20. Частица по п.17 или 18, отличающаяся тем, что она представляет собой по сути полую сферу, имеющую стенки по сути постоянной толщины.
- 21. Частица по любому из пп.1-20, отличающаяся тем, что образованная в месте выхода канала для прохождения текучей среды через частицу кромка сглажена.
- 22. Частица по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ее диаметр составляет от приблизительно 0,25 до приблизительно 30 мм.
- 23. Частица по п.22, отличающаяся тем, что ее диаметр составляет от 0,25 до 2 мм.
- 24. Частица по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ее относительная плотность составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 4,5.
- 25. Частица по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что ее относительная плотность составляет от приблизительно 2,0 до приблизительно 2,5.
- 26. Частица по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она обладает отрицательной плавучестью относительно текучей среды, которая применяется в способе, в рамках осуществления которого частицы вводят в скважину.
- 27. Частица по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что она, по меньшей мере, частично покрыта материалом для формирования покрытия.
- 28. Частица по п.27, отличающаяся тем, что материалом для формирования покрытия является связующий материал.
- 29. Гравийная набивка, содержащая множество искусственных частиц по любому из пп.1-28.
- 30. Способ обработки скважины либо коллектора, в котором подготавливают множество частиц по любому из пп.1-28 и вводят частицы в скважину либо в коллектор для обработки химическим агентом скважины либо коллектора и/или для образования гравийной набивки, препятствующей выносу песка из скважины.
- 31. Способ по п.30, отличающийся тем, что частицы вводят в скважину либо в коллектор совместно с ингибирующим агентом, который ингибирует активацию химического агента, содержащегося в частице.
- 32. Способ по п.31, отличающийся тем, что ингибирующий агент образует по сути всю текучую среду-носитель.
- 33. Способ по п.31 или 32, отличающийся тем, что ингибирующий агент содержит неводную текучую среду.
- 34. Способ по любому из пп.30-33, отличающийся тем, что в скважину либо в коллектор добавляют активирующий агент.
- 35. Способ по п.34, отличающийся тем, что активирующим агентом является вода.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GBGB0524520.4A GB0524520D0 (en) | 2005-12-01 | 2005-12-01 | Product |
| PCT/GB2006/004498 WO2007063325A1 (en) | 2005-12-01 | 2006-12-01 | Particles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200801484A1 EA200801484A1 (ru) | 2008-12-30 |
| EA013192B1 true EA013192B1 (ru) | 2010-02-26 |
Family
ID=35685875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200801484A EA013192B1 (ru) | 2005-12-01 | 2006-12-01 | Искусственная частица для применения в скважине либо в коллекторе |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8735333B2 (ru) |
| EP (1) | EP1954781B1 (ru) |
| CN (1) | CN101321843A (ru) |
| AU (1) | AU2006321381A1 (ru) |
| BR (1) | BRPI0619228A2 (ru) |
| CA (1) | CA2632179A1 (ru) |
| EA (1) | EA013192B1 (ru) |
| GB (1) | GB0524520D0 (ru) |
| NO (1) | NO20082633L (ru) |
| WO (1) | WO2007063325A1 (ru) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101372889B (zh) * | 2008-09-04 | 2012-10-24 | 安东石油技术（集团）有限公司 | 一种水平井防砂完井结构 |
| BR112013009018A2 (pt) * | 2010-10-14 | 2017-10-17 | Baker Hughes Inc | previsão de produção volumétrica de areia em uma formação de fundo de furo utilizando modelos de rocha em escala de grãos |
| NO340688B1 (no) * | 2013-12-23 | 2017-05-29 | Inst Energiteknik | Sporingsstoff |
| US10633954B2 (en) * | 2017-09-11 | 2020-04-28 | Saudi Arabian Oil Company | Mitigation of sand production in sandstone reservoir using thermally expandable beads |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4493875A (en) * | 1983-12-09 | 1985-01-15 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Proppant for well fractures and method of making same |
| WO1998040606A1 (en) * | 1997-03-13 | 1998-09-17 | Aea Technology Plc | Well treatment with particles |
| WO1999036668A1 (en) * | 1998-01-17 | 1999-07-22 | Aea Technology Plc | Well treatment |
| WO1999054592A1 (en) * | 1998-04-22 | 1999-10-28 | Aea Technology Plc | Well treatment for water restriction |
| US20050034861A1 (en) * | 2003-08-14 | 2005-02-17 | Saini Rajesh K. | On-the fly coating of acid-releasing degradable material onto a particulate |
| EP1619351A1 (en) * | 2004-07-23 | 2006-01-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Treatment fluids for filter cake degradation in subterranean formations |
| US20060124302A1 (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-15 | Bj Services Company | Well treating compositions for slow release of treatment agents and methods of using the same |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3587741A (en) * | 1969-09-15 | 1971-06-28 | Earl Martin Casey | Hydraulic formation packing |
| US5212143A (en) * | 1978-08-28 | 1993-05-18 | Torobin Leonard B | Hollow porous microspheres made from dispersed particle compositions |
| EP0071961A3 (en) | 1981-08-06 | 1986-03-19 | Kojicic, Djurdjina | Double walled screen-filter with perforated joints |
| GB2284223B (en) * | 1993-11-27 | 1996-10-09 | Atomic Energy Authority Uk | Oil well treatment |
| GB9503949D0 (en) * | 1995-02-28 | 1995-04-19 | Atomic Energy Authority Uk | Oil well treatment |
| GB9930219D0 (en) * | 1999-12-21 | 2000-02-09 | Bp Exploration Operating | Process |
| US20050028976A1 (en) * | 2003-08-05 | 2005-02-10 | Nguyen Philip D. | Compositions and methods for controlling the release of chemicals placed on particulates |
| US20060169450A1 (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Degradable particulate generation and associated methods |
-
2005
- 2005-12-01 GB GBGB0524520.4A patent/GB0524520D0/en not_active Ceased
-
2006
- 2006-12-01 BR BRPI0619228-9A patent/BRPI0619228A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2006-12-01 CA CA002632179A patent/CA2632179A1/en not_active Abandoned
- 2006-12-01 EP EP06808720.4A patent/EP1954781B1/en not_active Not-in-force
- 2006-12-01 CN CNA2006800451368A patent/CN101321843A/zh active Pending
- 2006-12-01 AU AU2006321381A patent/AU2006321381A1/en not_active Abandoned
- 2006-12-01 EA EA200801484A patent/EA013192B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-12-01 US US12/085,530 patent/US8735333B2/en active Active
- 2006-12-01 WO PCT/GB2006/004498 patent/WO2007063325A1/en active Application Filing
-
2008
- 2008-06-05 NO NO20082633A patent/NO20082633L/no not_active Application Discontinuation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4493875A (en) * | 1983-12-09 | 1985-01-15 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Proppant for well fractures and method of making same |
| WO1998040606A1 (en) * | 1997-03-13 | 1998-09-17 | Aea Technology Plc | Well treatment with particles |
| WO1999036668A1 (en) * | 1998-01-17 | 1999-07-22 | Aea Technology Plc | Well treatment |
| WO1999054592A1 (en) * | 1998-04-22 | 1999-10-28 | Aea Technology Plc | Well treatment for water restriction |
| US20050034861A1 (en) * | 2003-08-14 | 2005-02-17 | Saini Rajesh K. | On-the fly coating of acid-releasing degradable material onto a particulate |
| EP1619351A1 (en) * | 2004-07-23 | 2006-01-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Treatment fluids for filter cake degradation in subterranean formations |
| US20060124302A1 (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-15 | Bj Services Company | Well treating compositions for slow release of treatment agents and methods of using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8735333B2 (en) | 2014-05-27 |
| CN101321843A (zh) | 2008-12-10 |
| GB0524520D0 (en) | 2006-01-11 |
| AU2006321381A1 (en) | 2007-06-07 |
| NO20082633L (no) | 2008-06-05 |
| WO2007063325A1 (en) | 2007-06-07 |
| EP1954781A1 (en) | 2008-08-13 |
| CA2632179A1 (en) | 2007-06-07 |
| BRPI0619228A2 (pt) | 2011-09-20 |
| EP1954781B1 (en) | 2013-05-15 |
| US20090143259A1 (en) | 2009-06-04 |
| EA200801484A1 (ru) | 2008-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3052749B1 (en) | Method of providing a borehole fluid comprising suspended solid objects | |
| US8540024B2 (en) | Perforation strategy for heterogeneous proppant placement in hydraulic fracturing | |
| US10174601B2 (en) | Permeable cement stone fracturing exploitation method for non-conventional oil and gas layer | |
| US7849923B2 (en) | Proppant entrainment prevention method | |
| US7395859B1 (en) | Method for growth of a hydraulic fracture along a well bore annulus and creating a permeable well bore annulus | |
| CA2910095C (en) | Proppants comprising a space frame for hydraulic fracturing | |
| US20040014607A1 (en) | Downhole chemical delivery system for oil and gas wells | |
| EA009172B1 (ru) | Способ вскрытия слабо затвердевших формаций | |
| RU2016121225A (ru) | Способы и системы для создания высокопроводимых трещин | |
| EA013097B1 (ru) | Способ закупоривания трещиноватого пласта | |
| EA013192B1 (ru) | Искусственная частица для применения в скважине либо в коллекторе | |
| RU2698346C1 (ru) | Контейнер для подачи ингибитора в скважину | |
| CA2947297C (en) | Use of ultra lightweight particulates in multi-path gravel packing operations | |
| US11739249B2 (en) | Lost circulation material for reservoir section | |
| CN112392447B (zh) | 筛管 | |
| Zhang et al. | Modeling of hydraulic fracture initiation from perforation Tunnels using the 3D lattice method | |
| CN114622884B (zh) | 一种油气井多尺度裂缝的全支撑压裂方法和应用 | |
| US11932808B2 (en) | Calcium carbonate/polymer particulate additives for use in subterranean operations | |
| EP1740795B8 (en) | Multizone stimulation using wax balls | |
| WO2009078744A1 (en) | Additive for preventing proppant flowback from hydraulic fractures | |
| Liu et al. | Experimental Investigation of Proppant Production Mitigation in Liquid-Rich Unconventional Wells | |
| WO2005038194A1 (en) | Method of increasing productivity of oil, gas and hydrogeological wells | |
| CA2681527A1 (en) | A method of gravel packing a well |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): KZ |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): RU |