EA024051B1 - Тампонажные растворы с высоким содержанием твердых веществ и способ - Google Patents
Тампонажные растворы с высоким содержанием твердых веществ и способ Download PDFInfo
- Publication number
- EA024051B1 EA024051B1 EA201291412A EA201291412A EA024051B1 EA 024051 B1 EA024051 B1 EA 024051B1 EA 201291412 A EA201291412 A EA 201291412A EA 201291412 A EA201291412 A EA 201291412A EA 024051 B1 EA024051 B1 EA 024051B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- particles
- filter
- solids
- cement slurry
- mixture
- Prior art date
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 400
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 243
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 239
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 615
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 278
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 190
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 153
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims abstract description 84
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 36
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 35
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 238
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims description 147
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 109
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 73
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 32
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 31
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 28
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229920002148 Gellan gum Polymers 0.000 claims description 15
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 12
- 239000000216 gellan gum Substances 0.000 claims description 12
- 235000010492 gellan gum Nutrition 0.000 claims description 12
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 9
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims description 8
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims description 8
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 7
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 claims 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 25
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 108
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 73
- 239000000463 material Substances 0.000 description 66
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 60
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 54
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 42
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 32
- 239000002585 base Substances 0.000 description 30
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 30
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 29
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 28
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 27
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 27
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 26
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 23
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 22
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 22
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 22
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 21
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 18
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 18
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 17
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 16
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 15
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 15
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 15
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 15
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 14
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 13
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 13
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 13
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 12
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 10
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 10
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 9
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 9
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 9
- 229920000417 polynaphthalene Polymers 0.000 description 9
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 9
- XYOMMVNZIAGSMW-UHFFFAOYSA-N (prop-2-enoylamino)methyl propane-1-sulfonate Chemical compound CCCS(=O)(=O)OCNC(=O)C=C XYOMMVNZIAGSMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 8
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 8
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 8
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 8
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 7
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 7
- -1 for example Substances 0.000 description 7
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 244000007835 Cyamopsis tetragonoloba Species 0.000 description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 6
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 description 6
- 150000004684 trihydrates Chemical class 0.000 description 6
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 5
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 5
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 5
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 5
- 150000003672 ureas Chemical class 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000008065 acid anhydrides Chemical class 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 4
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 4
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 4
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 description 4
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 4
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- RKDVKSZUMVYZHH-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxane-2,5-dione Chemical compound O=C1COC(=O)CO1 RKDVKSZUMVYZHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical class [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 description 3
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 3
- OKIZCWYLBDKLSU-UHFFFAOYSA-M N,N,N-Trimethylmethanaminium chloride Chemical group [Cl-].C[N+](C)(C)C OKIZCWYLBDKLSU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 3
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 3
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 3
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 3
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 3
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 3
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 3
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 3
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 3
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 3
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 3
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 3
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 3
- 241000270730 Alligator mississippiensis Species 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- JOAZYDDBEOKHDP-UHFFFAOYSA-N [K].[Zn].[Na] Chemical compound [K].[Zn].[Na] JOAZYDDBEOKHDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JQPQZHIUHRBBHU-UHFFFAOYSA-N [Na].[Mg].[Ca] Chemical compound [Na].[Mg].[Ca] JQPQZHIUHRBBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- DHAHRLDIUIPTCJ-UHFFFAOYSA-K aluminium metaphosphate Chemical compound [Al+3].[O-]P(=O)=O.[O-]P(=O)=O.[O-]P(=O)=O DHAHRLDIUIPTCJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 description 2
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- QXDMQSPYEZFLGF-UHFFFAOYSA-L calcium oxalate Chemical compound [Ca+2].[O-]C(=O)C([O-])=O QXDMQSPYEZFLGF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 229940075614 colloidal silicon dioxide Drugs 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000012966 insertion method Methods 0.000 description 2
- JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N lactide Chemical compound CC1OC(=O)C(C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 239000002888 zwitterionic surfactant Substances 0.000 description 2
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 102100027489 Helicase-like transcription factor Human genes 0.000 description 1
- 101001081105 Homo sapiens Helicase-like transcription factor Proteins 0.000 description 1
- 108010077641 Nogo Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 1
- 229920000331 Polyhydroxybutyrate Polymers 0.000 description 1
- 229920001710 Polyorthoester Polymers 0.000 description 1
- 229910002785 ReO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 102100029831 Reticulon-4 Human genes 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- RREGISFBPQOLTM-UHFFFAOYSA-N alumane;trihydrate Chemical compound O.O.O.[AlH3] RREGISFBPQOLTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 238000010418 babysitting Methods 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- HHSPVTKDOHQBKF-UHFFFAOYSA-J calcium;magnesium;dicarbonate Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O HHSPVTKDOHQBKF-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical group OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001308 poly(aminoacid) Polymers 0.000 description 1
- 239000005014 poly(hydroxyalkanoate) Substances 0.000 description 1
- 239000005015 poly(hydroxybutyrate) Substances 0.000 description 1
- 229940065514 poly(lactide) Drugs 0.000 description 1
- 239000002745 poly(ortho ester) Substances 0.000 description 1
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000903 polyhydroxyalkanoate Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 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
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/80—Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open
-
- 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
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/80—Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open
- C09K8/805—Coated proppants
-
- 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
- E21B43/02—Subsoil filtering
- E21B43/04—Gravelling of wells
-
- 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
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
- E21B43/267—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Предлагаются тампонажный раствор и способ для гравийной набивки с низким повреждением пласта. Тампонажный раствор включает смесь твердых веществ, включающую множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам, так что коэффициент объемного заполнения (ОКЗ) превышает 0,60; флюид-носитель в количестве, обеспечивающем ОДТВ меньше, чем ОКЗ смеси твердых веществ; и стабилизатор, препятствующий оседанию смеси твердых веществ. Способ включает закачивание тампонажного раствора путем циркуляции в ствол скважины для отложения тампонажного раствора в скважине и завершение циркуляции тампонажного раствора за период времени, в течение которого добавка-стабилизатор препятствует оседанию смеси твердых веществ. Предлагаемые добавки-стабилизаторы включают коллоидные частицы, гидратируемые полимерные частицы и частицы с характеристическим отношением выше 6.
Description
(57) Предлагаются тампонажный раствор и способ для гравийной набивки с низким повреждением пласта. Тампонажный раствор включает смесь твердых веществ, включающую множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам, так что коэффициент объемного заполнения (ОКЗ) превышает 0,60; флюид-носитель в количестве, обеспечивающем ОДТВ меньше, чем ОКЗ смеси твердых веществ; и стабилизатор, препятствующий оседанию смеси твердых веществ. Способ включает закачивание тампонажного раствора путем циркуляции в ствол скважины для отложения тампонажного раствора в скважине и завершение циркуляции тампонажного раствора за период времени, в течение которого добавка-стабилизатор препятствует оседанию смеси твердых веществ. Предлагаемые добавки-стабилизаторы включают коллоидные частицы, гидратируемые полимерные частицы и частицы с характеристическим отношением выше 6.
Уровень техники
В заявлениях данного раздела просто приводится справочная информация, которая имеет отношение к настоящему изобретению, и может не являться частью предшествующего уровня техники.
Гравийные набивки размещают в стволах скважин между фильтром и поверхностью пласта и/или обсадной колонной, чтобы предотвратить втекание пластового песка в ствол скважины и улучшить проводимость скважины и призабойной зоны. Проводимость в стволе скважины и призабойной зоне очень важна, поскольку любое их повреждение значительно увеличивает падение давления потока флюида, тем самым снижая продуктивность или приемистость скважины.
Кроме того, современные способы размещения гравийных набивок с или без одновременного гидравлического разрыва пласта могут быть сложной процедурой, требующей нескольких этапов и надлежащего функционирования движущихся частей в аномальных скважинных условиях. Соответственно, существует потребность дальнейших усовершенствований этой области технологии.
Сущность изобретения
Некоторые варианты воплощения изобретения являются уникальными способами создания флюида с высокой долей твердой фазы. Другие варианты воплощения изобретения включают уникальные системы, способы, системы и установки для гравийной набивки с низким уровнем повреждения пласта. Дополнительные варианты воплощения изобретения, формы, объекты, особенности, преимущества, аспекты и выгоды станут очевидными из нижеприведенного описания и чертежей.
Настоящее изобретение в различных вариантах воплощения изобретения описывает способы, тампонажные растворы и системы набивки гравия или проппанта в скважине с использованием тампонажных растворов, которые содержат высокую долю твердых веществ. Твердые вещества включают множество разных форм распределения частиц по размерам, чтобы увеличить объемную долю твердых веществ в тампонажном растворе и объемный коэффициент заполнения в гравийной набивке или набивке проппанта. В одном варианте воплощения изобретения смесь твердых веществ содержит множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), в котором первая форма ΡδΌ включает твердые частицы, имеющие среднеобъемный медианный размер, который по меньшей мере в 3 раза больше, чем среднеобъемный медианный размер второй формы ΡδΌ, так что объемный коэффициент заполнения ОКЗ смеси твердых веществ превышает 0,60 или 0,75. В другом варианте воплощения изобретения формы меньших по размеру частиц ΡδΌ могут быть удалены из набивки с целью увеличения пористости и проницаемости для прохождения флюидов через набивку.
В одном варианте воплощения изобретения способ включает объединение флюида-носителя и смеси твердых веществ с образованием тампонажного раствора, в котором смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), где первая форма ΡδΌ включает твердые частицы, имеющие среднеобъемный медианный размер, который по меньшей мере в 3 раза больше, чем среднеобъемный медианный размер второй формы ΡδΌ, так что ОКЗ превышает 0,60, и где смесь твердых веществ включает разлагаемый материал и включает химически активную твердую фазу; прокачивание путем циркуляции тампонажного раствора внутри скважины с образованием набивки из смеси твердых веществ, имеющих ОКЗ, превышающий 0,60 в одном или в обоих из разрыва в пласте и кольцевого пространства между фильтром и стволом скважины; разложение разлагаемого материала в набивке, чтобы увеличить пористость и проницаемость набивки; и добычу пластового флюида из пласта через набивку с повышенной пористостью.
В одном варианте воплощения изобретения разлагаемый материал может быть растворен путем изменения рН уплотнения твердых веществ. Так, например, частицы тригидрата алюминия, находящиеся при нейтральном рН, растворяются как при высоких, так и при низких значениях рН. В других вариантах воплощения изобретения разлагаемый материал растворим в основных флюидах, например разлагаемый материал является выбранным из амфотерных оксидов, сложных эфиров, кислот в оболочке и их комбинаций; и смеси твердых веществ дополнительно могут содержать основание или прекурсор основания, который в некоторых случаях является малорастворимым и/или инкапсулированным, или твердые вещества могут взаимодействовать со щелочным водным раствором.
В других вариантах воплощения изобретения разлагаемый материал растворим в кислотных флюидах, например разлагаемый материал является выбранным из оксидов и гидроксидов алюминия, цинка, олова, свинца, бора, кремния и железа; карбонатов, сульфатов, оксидов и гидроксидов кальция, магния и бария и их комбинаций; и смесь твердых веществ дополнительно может содержать кислоту или прекурсор кислоты, который в некоторых случаях является малорастворимым и/или инкапсулированным, или твердые вещества могут взаимодействовать с кислотным водным раствором. В одном варианте воплощения изобретения прекурсор кислоты выбран из группы, состоящей из гидролизуемых сложных эфиров, ангидридов кислот, сульфонатов кислот, галоидангидридов и их комбинаций.
В других вариантах воплощения изобретения разлагаемый материал может быть инкапсулированным водо- или маслорастворимым твердым веществом, который может быть удален из гравийной набивки или набивки проппанта путем деинкапсулирования твердого вещества. Альтернативно или дополнительно разлагаемый материал может быть водорастворимым твердым веществом, а носитель в тампонажном растворе может быть или насыщенным раствором растворимого твердого вещества, например
- 1 024051 твердой солью или раствором соли, или обращенной эмульсией, где растворимое твердое вещество диспергировано в масляной фазе. Растворимое твердое вещество может быть удалено путем контактирования уплотнения с ненасыщенной водной средой и/или путем разрушения эмульсии.
В другом варианте воплощения изобретения композиция включает тампонажный раствор, используемый в только что описанном способе, т.е. флюид-носитель и смесь твердых веществ, объединенных с образованием текучего тампонажного раствора, в котором смесь твердых веществ содержит множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (Ρ8Ό), где первая форма Ρ8Ό содержит твердые вещества, имеющие среднеобъемный медианный размер, который по меньшей мере в 3 раза больше, чем среднеобъемный медианный размер второй формы Ρ8Ό, так что ОКЗ смеси твердых веществ превышает 0,60, и где смесь твердых веществ включает разлагаемый материал и включает химически активную твердую фазу.
В другом варианте воплощения изобретения настоящее изобретения относится к проблеме утечки флюида из мультимодального тампонажного раствора в фильтр. Водоотдача из мультимодального тампонажного раствора может вызвать преждевременное закупоривание, что затруднит размещение тампонажного раствора в кольцевом пространстве вокруг фильтра в способе размещения фильтр - первый, или вставку фильтра в мультимодальний тампонажный растворе в способе размещения тампонажный раствор - первый. В одном варианте воплощения изобретения фильтр закупоривается разлагаемыми частицами водоотдачи, которые позже после размещения гравия и размещения фильтра удаляют, например путем растворения, чтобы восстановить проницаемость фильтр-элемента для добычи жидкости из пласта. В варианте воплощения изобретения фильтр контактирует с буферной жидкостью, содержащей разлагаемые частицы водоотдачи, перед контактом фильтра с гравий содержащим тампонажным раствором. В варианте воплощения изобретения с предварительным контактом с буферной жидкостью: буферную жидкость можно закачивать в скважину в кольцевое пространство вокруг фильтра, который располагают в скважине в способе размещения фильтр - первый, а затем закачивать содержащий гравий тампонажный раствор; или в случае варианта воплощения способа изобретения тампонажный раствор первый тампонажный раствор размещают в стволе скважины, а затем буферную жидкость размещают выше гравий содержащего тампонажного раствора, и тогда фильтр проходит через буферную жидкость перед входом в тампонажный раствор, в результате чего фильтр, по крайней мере, временно блокируется частицами водоотдачи, что препятствует водоотдаче из мультимодального тампонажного раствора в фильтр.
В альтернативном варианте воплощения изобретения мультимодальный тампонажный раствор содержит пробкообразующую композицию, чтобы получить мостовую пробку на фильтре, когда тампонажный раствор будет размещен в контакте с фильтром, в результате чего фильтр, по крайней мере, временно блокируется, что препятствует утечке из мультимодального тампонажного раствора в фильтр.
В варианте воплощения изобретения способ включает: объединение флюида-носителя и смеси твердых веществ с получением тампонажного раствора, в котором смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (Ρ8Ό), так что ОКЗ смеси твердых веществ превышает 0,60; контактирование фильтра с флюидом, содержащим агент для регулирования утечки, с образованием мостовой пробки на фильтре, чтобы подавить приток пластовых флюидов; размещение фильтра в стволе скважины и закачивание путем циркуляции тампонажного раствора через ствол скважины в таком порядке, что смесь твердых веществ размещается между фильтром и стволом скважины; разложение разлагаемого материала в уплотнении для увеличения пористости и проницаемости набивки; удаление мостовой пробки из фильтра и добычу пластового флюида из пласта благодаря повышенной пористости набивки и фильтра.
В варианте воплощения изобретения агент для регулирования утечки включает буферную жидкость, вводимую в ствол скважины. В варианте воплощения изобретения тампонажный раствор прокачивают путем циркуляции через ствол скважины перед размещением фильтра в стволе скважины, буферную жидкость размещают в стволе скважины поверх тампонажного раствора и, фильтр проходит через буферную жидкость в ствол скважины и затем встраивается в тампонажный раствор. В альтернативном варианте воплощения изобретения фильтр размещают в стволе скважины перед циркуляцией тампонажного раствора в кольцевом пространстве между фильтром и стволом скважины, и где буферная жидкость циркулирует в кольцевом пространстве впереди тампонажного раствора. В варианте воплощения изобретения буферную жидкость и тампонажный раствор последовательно закачивают через главный канал к нижнему концу фильтра и в кольцевое пространство.
В варианте воплощения изобретения тампонажный раствор содержит агент для регулирования утечки и мостовую пробку, которая образуется на фильтре во время циркуляции тампонажного раствора. В варианте воплощения изобретения смесь твердых веществ включает по меньшей мере три формы Ρ8Ό, где первая порция твердых частиц имеет первое Ρ8Ό, вторая порция твердых частиц имеет второе Ρ8Ό, и третья порция твердых частиц имеет третье Ρ8Ό, где размер частиц первого Ρ8Ό в 2 или 3 до 10 раз больше, чем второго Ρ8Ό, и где размер частиц второго Ρ8Ό больше, чем третьего Ρ8Ό предпочтительно в 1,5 до 10 раз в одном варианте воплощения изобретения, в от 3 до 10 или 15 раз больше в другом варианте воплощения изобретения, в приблизительно от 1,5 до 4 раз больше в альтернативном варианте вопло- 2 024051 щения изобретения, и от 1,5 до меньше чем в 3 раза больше в дополнительном варианте воплощения изобретения. В альтернативном или дополнительном варианте воплощения изобретения смесь твердых веществ содержит три или более формы ΡδΌ, чтобы образовать мостовую пробку на фильтре.
В дополнительных вариантах воплощения изобретения флюид-носитель может дополнительно содержать добавку, снижающую водоотдачу, такую как, например, латексные дисперсии, водорастворимые полимеры, субмикронные частицы и макрочастицы различной формы и/или стабилизатор тампонажного раствора, такой как, например, наночастицы, полимеры, которые гидратируются при высоких температурах и частицы с высоким характеристическим отношением.
В другом варианте воплощения изобретения размещение тампонажного раствора может требовать, чтобы тампонажный раствор оставался в суспендированном состоянии продолжительные периоды времени без оседания частиц, так чтобы реологические характеристики сохранялись, например, когда нагруженный гравием тампонажный раствор помещают в открытый забой и затем вставляют в него фильтр, может быть задержка не менее 48 ч между циркуляцией тампонажного раствора в стволе скважины и вставкой фильтра, в то время, когда спусковую колонну для циркуляции тампонажного раствора удаляют из скважины и в нее спускают фильтр. Если произойдет преждевременное оседание твердых частиц, то тампонажный раствор с высоким содержанием твердой фазы может потерять свои текучие свойства и дополнительное усилие может потребоваться, чтобы протолкнуть фильтр в осажденный тампонажный раствор. В варианте воплощения изобретения в соответствии с настоящим изобретением тампонажный раствор включает смесь твердых веществ, содержащую множество форм ΡδΌ, так что ОКЗ превышает 0,60; флюид-носитель в количестве, достаточном, чтобы обеспечить значение ОДТВ меньше, чем ОКЗ смеси твердых веществ; и добавку-стабилизатор, чтобы препятствовать оседанию твердых частиц смеси. В другом варианте воплощения изобретения способ включает объединение флюида-носителя, смеси твердых веществ и добавку-стабилизатор с получением тампонажного раствора; закачивание путем циркуляции тампонажного раствора в ствол скважины с целью размещения тампонажного раствора в скважине; завершение циркуляции тампонажного раствора за период времени, в течение которого добавка-стабилизатор препятствует осаждению твердых веществ смеси; и затем циркуляцию осажденного тампонажного раствора в контакте с поверхностью фильтра.
В вариантах воплощения изобретения добавка-стабилизатор включает коллоидные частицы, такие как, например, γ-окиси алюминий, МдО, у-РегО3, и их комбинации; гидратируемые полимерные частицы, например полимерные частицы с температурой гидратации свыше 60°С, такие как геллановая камедь; частицы с высоким характеристическим отношением, например с характеристическим отношением выше 6, такие как, например, чешуйки, которые в некоторых случаях могут быть разлагаемыми, такими как полимер или сополимер лактида и/или гликолида.
Настоящее изобретение предлагает варианты воплощения изобретения для размещения тампонажного раствора в операции набивки гравия. В различных вариантах воплощения изобретения фильтр для гравийной набивки помещают в ствол скважины и тампонажный раствор и/или твердую фазу тампонажного раствора размещают в кольцевом пространстве между фильтром и стволом скважины в любом порядке. В одном варианте воплощения изобретения в скважину вначале помещают фильтр - фильтр первый и затем тампонажный раствор закачивают путем циркуляции вниз трубы, через пакер и перепускной канал, и в кольцевое пространство вокруг фильтров. В следующем варианте воплощения изобретения с вариантом фильтр - первый размещение тампонажного раствора может включать способ закачивания снизу-вверх, который позволяет в вариантах воплощения изобретения набивку гравия и/или разрыв пласта сразу же после бурения, набивку гравия во время цементирования, включение химических пакеров, использование фильтров большого диаметра и другие дополнительные вариации. В другом варианте воплощения изобретения используют способ вставка, в котором тампонажный раствор вначале закачивают путем циркуляции в ствол скважины и затем в стволе скважины размещают фильтр. В этом варианте воплощения изобретения фильтр вытесняет тампонажный раствор из центральной части ствола скважины и тампонажный раствор заполняет или остается в кольцевом пространстве между фильтром и стволом скважины.
В другом варианте воплощения изобретения после помещения тампонажного раствора в кольцевое пространство фильтра и открытой/обсаженной скважины и/или в разрыв, все или по меньшей мере часть твердых частиц, отличных от гравия во флюиде вытекает обратно на поверхность, оставляя проницаемый гравийный фильтр в кольцевом пространстве. В этом варианте воплощения изобретения способ включает получение стабильного, текучего тампонажного раствора, содержащего флюид-носитель и смесь твердых веществ, в котором смесь твердых веществ содержит множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), так что ОКЗ превышает 0,60, и в котором смесь твердых веществ включает по меньшей мере форму проппанта Ρ8Ό и форму мелких частиц ΡδΌ. В варианте воплощения изобретения тампонажный раствор циркулирует через ствол скважины с образованием набивки проппанта за счет осаждения смеси твердых веществ в одном или в обоих из разрыва пласта и кольцевого пространства между фильтром и стволом скважины, мелкие частицы в набивке контактируют с диспергатором, и флюид проходит через набивку для удаления мелких частиц.
Другим вариантом воплощения изобретения является система для способа воздействия на обратный
- 3 024051 поток мелких частиц. В этом варианте воплощения изобретения обеспечивается связь ствола скважины с подземным пластом через флюид. В варианте воплощения изобретения тампонажный раствор для гравийной набивки включает флюид-носитель и смесь твердых веществ, в котором смесь твердых веществ содержит множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), так что ОКЗ превышает 0,60, где смесь твердых веществ включает по меньшей мере форму проппанта ΡδΌ и форму мелких частиц ΡδΌ. Насос приспособлен для циркуляции тампонажного раствора в стволе скважины, чтобы происходило отложение смеси твердых веществ и образование набивки проппанта в одном или обоих из гидроразрыва в пласте и кольцевого пространства между фильтром и пластом. Система включает источник диспергатора, эффективный для облегчения обратного потока мелких частиц из набивки.
В одном варианте воплощения изобретения форма мультимодального Ρ8Ό тампонажного раствора включает относительные крупные частицы проппанта, например типа и размера, обычно используемого в гравийной набивке, а тампонажный раствор имеет состав, позволяющий эффективно регулировать утечку в фильтр и/или пласт, при этом облегчая удаление более мелких частиц после размещения гравия. Этот способ и система тампонажного раствора в варианте воплощения изобретения позволяет транспортировать гравий к носку скважины при низкой скорости потока, без изменения диаметра промывной трубы, чтобы регулировать утечку, а также может снизить риск разрыва в длинных горизонтальных скважинах, где, в противном случае, высокая скорость закачивания требовалась бы для транспортирования гравия с использованием обычных способов и систем. В одном варианте воплощения изобретения тампонажный раствор содержит смесь твердых веществ во флюиде-носителе. Смесь твердых веществ в этом варианте воплощения изобретения включает по меньшей мере первую, вторую, третью и четвертую формы среднеобъемного распределения частиц по размерам (Ρδϋ), так что ОКЗ смеси твердых веществ больше, чем 0,60, где ОДТВ тампонажного раствора меньше, чем ОКЗ смеси твердых веществ, в которой первая форма Ρ8Ό по меньшей мере в 3 раза больше, чем вторая форма Ρ8Ό, вторая форма Ρ8Ό больше, чем третья форма Ρ8Ό и третья форма Ρ8Ό больше, чем четвертая форма Ρ8Ό и где по меньшей мере одна из второй и третьей форм ΡδΌ меньше чем в 3 раза больше, чем соответственно третья или четвертая форма Ρ8Ό. В одном варианте воплощения изобретения смесь твердых веществ дополнительно содержит пятую форму ΡδΌ, где четвертая форма Ρ8Ό больше, чем пятая форма Ρ8Ό и предпочтительно меньше чем в 3 раза больше, чем пятая форма Ρ8Ό.
В вариантах воплощения изобретения, где меньшие формы ΡδΌ ближе по размеру к следующим большим по размеру и/или меньшим формам ΡδΌ, относительно высокая объемная доля твердых веществ может быть получена с использованием меньшей части меньших форм ΡδΌ, и все еще, что удивительно, обратный поток мелких частиц может протекать легко, когда желательно превратить уплотнение с высоким ОКЗ в проницаемую гравийную набивку и/или набивку проппанта.
Краткое описание нескольких проекций чертежей
Фиг. 1 - схематическое изображение системы для гравийной набивки с низким повреждением пласта.
Фиг. 2 - схематическое изображение устройства для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и поверхностью пласта в стволе скважины.
Фиг. ЗА - схематическое изображение устройства для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и поверхностью пласта скважины в первой позиции.
Фиг. 3В - схематическое изображение устройства для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и поверхностью пласта скважины во второй позиции.
Фиг. 4А - схематическое изображение устройства для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и поверхностью пласта скважины в первой позиции.
Фиг. 4В - схематическое изображение устройства для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и поверхностью пласта скважины во второй позиции.
Фиг. 4С - схематическое изображение устройства для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и поверхностью пласта скважины в третьей позиции.
Фиг. 5 - схематическое изображение варианта воплощения изобретения устройства для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и поверхностью пласта скважины с использованием способа размещения тампонажного раствора снизу-вверх.
Фиг. 6А - схематическое изображение варианта воплощения изобретения устройства для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и поверхностью пласта скважины с использованием способа размещения тампонажного раствора снизу-вверх, в котором тампонажный раствор закачивают через фильтровальный узел посредством промывной трубы.
Фиг. 6В - схематическое изображения варианта воплощения изобретения из фиг. 6А после размещения тампонажного раствора и установления пакеров.
Фиг. 7 - схематическое изображение варианта воплощения устройства, аналогичного изображенному на фиг. 6 для отложения частиц в разрыве, а также между внешней поверхностью фильтра и пластом скважины с использованием способа размещения тампонажного раствора снизу-вверх, в котором тампонажный раствор закачивают через фильтровальный узел посредством промывной трубы.
Фиг. 8А - схематическое изображение трансверсального поперечного разреза в варианте воплоще- 4 024051 ния изобретения с устройством для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и пластом скважины с использованием способа размещения тампонажного раствора снизу-вверх, в котором заблокированные фильтры вводят в скважину, как часть окончательного запуска производства.
Фиг. 8В - схематическое трехмерное изображение частичного разреза устройства на фиг. 8А после удаления блокировки для добычи.
Фиг. 9 - схематическое изображение трансверсального поперечного разреза в альтернативном варианте воплощения изобретения с устройством на фиг. 8А-8В, в котором базовая труба заблокирована.
Фиг. 10 - схематическое изображение трансверсального поперечного разреза устройства на фиг. 9 после удаления блокировки для добычи.
Фиг. 11 - схематическое изображение продольного поперечного разреза в альтернативном варианте воплощения изобретения с устройствами на фиг. 8А, 9 в котором приток через фильтры заблокирован с использованием механического устройства управления притоком.
Фиг. 12 - схематическое изображение продольного разреза устройства на фиг. 11 после приведения в действие механического устройства управления притоком для добычи.
Фиг. 13 - схематическое изображение варианта воплощения изобретения с устройством для отложения частиц между внешней поверхность фильтра и стволом скважины в пласте с использованием способа размещения тампонажного раствора снизу-вверх с химическими пакерами.
Фиг. 14 - схематическое изображение варианта воплощения изобретения с устройством для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и стволом скважины в пласте с использованием способа размещения тампонажного раствора снизу-вверх с портом отведения для химических пакеров.
Фиг. 15 - схематическое изображение варианта воплощения изобретения с устройством для отложения частиц между внешней поверхностью фильтра и стволом скважины в пласте с использованием способа размещения тампонажного раствора снизу-вверх, в котором фильтры опускают во время бурения.
Фиг. 16 - иллюстрация флюида-носителя, объединенного с первой, второй и третьей порциями частиц в тампонажном растворе.
Фиг. 17 - иллюстрация флюида-носителя, объединенного с первой, второй и третьей порциями частиц в тампонажном растворе.
Фиг. 18 - блок-схема операций для гравийной набивки с низким повреждением пласта.
Фиг. 19А - блок-схема способа гравийной набивки с низким повреждением пласта с использованием процедуры фильтр -первый.
Фиг. 19В - блок-схема способа гравийной набивки с низким повреждением пласта с использованием процедуры тампонажный раствор - первый.
Фиг. 20 - схематическое изображение варианта воплощения изобретения с процедурой вставка, в котором закупоривающую фильтр буферную жидкость помещают поверх мультимодального тампонажного раствора в стволе скважины.
Фиг. 21 - схематическое изображение варианта воплощения изобретения с процедурой фильтр первый, в котором закупоривающая фильтр буферная жидкость циркулирует в кольцевом пространстве фильтра впереди мультимодального тампонажного раствора.
Фиг. 22 - схематическое изображение варианта воплощения изобретения с процедурой фильтр первый фиг. 21, в котором мультимодальный тампонажный раствор помещают в кольцевое пространство после того, как добавки для регулирования утечки в буферной жидкости образуют мостовую пробку или закупорят элементы фильтра, чтобы ограничить утечку из тампонажного раствора.
Фиг. 23 - график измеряемой посредством шприца утечки из тетрамодального тампонажного раствора как функция вторых, самых крупных частиц при различных концентрациях вторых самых крупных частиц в соответствии с вариантом воплощения изобретения настоящего изобретения, как описано в примере 13.
Фиг. 24 - график измеряемой посредством шприца утечки из тетрамодального тампонажного раствора как функция третьих самых крупных частиц в соответствии с вариантом воплощения изобретения настоящего изобретения, как описано в примере 13.
Фиг. 25 показывает модель упаковки тетрамодальных частиц, основанную на теореме Декарта о кругах, включающую взаимно касательные окружности в соответствии с вариантом воплощения изобретения настоящего изобретения, как описано в примере 13.
Подробное описание
Как используется в описании и формуле изобретения слово вблизи включает в себя при.
Используемые здесь термины бимодальный и мультимодальный в отношении размера частиц или других переменных распределения имеют свои стандартные статистические смысловые значения. В статистике бимодальное распределение означает непрерывное распределение вероятностей с двумя различными модами. Смесь считается мультимодальной, если она имеет две или больше формы. Эти формы отображаются в виде двух отдельных пиков (локальных максимумов) в функции плотности вероятности. Бимодальное распределение может возникать как смесь двух различных унимодальных распределений, т.е. распределений, имеющих только одну форму. Например, бимодально распределенные размеры час- 5 024051 тицы можно определить как ΡδΌ] с вероятностью α или ΡδΌ2 с вероятностью (1-α), где ΡδΌι и ΡδΌ2 являются различными унимодальными размерами частиц и 0<α<1 является коэффициентом смеси. Смесь двух унимодальных распределений с различными средними необязательно является бимодальной; однако, считается, что смесь двух нормальных распределений с одинаковой вариабельностью должна быть бимодальной, если их соответствующие средние различаются больше, чем на сумму их соответствующих стандартных отклонений.
Используемый здесь термин мостовая пробка относится к закупориванию проходов, например отверстий в фильтр-элементе, чтобы сдержать поток жидкости. Таким образом, термин не применяют к образованию фильтрационной корки на поверхности фильтра, который в значительной степени не задерживает поток флюида через фильтр. И противоположное понятие удаление мостовой пробки и аналогичные термины относятся к удалению закупориваний, чтобы восстановить поток флюида, и также включают модификацию структуры мостовой пробки до степени, достаточной, чтобы восстановить поток флюида, например, удаление мостовой пробки может включать образование отверстий в фильтрационной корке и/или удаление более мелких частиц из фильтрационной корки на фильтр-элементе, чтобы создать проницаемость, без физического удаления матрицы фильтрационной корки.
Под термином характеристическое отношение, применяемым здесь к частицам, понимают отношение самого длинного размера частицы к самому короткому размеру. Например, сфера или куб имеют характеристическое отношение, равное 1.
Характеристическое отношение больше, чем единица, означает, что частица вытянута в одном направлении. Иногда характеристическое отношение записывают как меньше чем единица, что означает, что при вычислении отношения самый длинный размер ставят в знаменателе, а не в числителе, но специалистам в данной области должно быть понятно, что такое отношение эквивалентно его обратной величине, где характеристическое отношение больше единицы, например характеристические отношения, равные 0,5 и 2,0 эквивалентны, также как 0,25 и 4,0.
На фиг. 1 приведено схематическое изображение одного варианта воплощения изобретения - системы 100 для гравийной набивки с низким повреждением пласта. В определенных вариантах воплощения изобретения система 100 включает скважину 102, пробуренную через вышележащие породы 104 и рассматриваемый пласт 106. Рассматриваемый пласт 106 может включать углеводородный продуктивный пласт, водоносный пласт, целевой пласт для закачивания флюида или другой представляющий интерес пласт, известный в этой области. В определенных вариантах воплощения изобретения скважина 102 имеет устье скважины 108 и призабойное пространство 110, охватывающее по меньшей мере часть ствола скважины. На иллюстрации фиг. 1 ствол скважины через рассматриваемый пласт 106 является заканчиванием открытого ствола в вертикальной скважине. Другие типы заканчивания, рассматриваемые в настоящем изобретении, включают без ограничений: заканчивание скважины с обсаженным забоем, заканчивания скважины для одновременной совместной эксплуатации нескольких продуктивных горизонтов и/или горизонтальной скважины или сегмента скважины. Призабойное пространство 110 может включать цементный слой (не показан) между призабойным пространством 110 и пластом(ами) (104, 106). Различные другие особенности системы 100, известные в этой области, не показаны или не описаны здесь, чтобы не мешать выявлению аспектов настоящей заявки.
Система 100 дополнительно включает в определенных вариантах воплощения изобретения фильтр 112, расположенный в стволе скважины. Фильтр 112 может включать прорези или отверстия, чтобы препятствовать потоку частиц из рассматриваемого пласта 106 в скважину 102 или к поверхности во время обработки обратного потока или эксплуатации скважины 102. В определенных вариантах воплощения изобретения система 100 включает гравийную набивку 114, расположенную между фильтром 112 и рассматриваемым пластом 106. Гравий в гравийной набивке 114 может быть размещен как часть тампонажного раствора 116, включающего частицы (118, 120) и флюид-носитель 122, как более детально описано ниже.
В определенных вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор 116 закачивают через скважину 102, чтобы отложить первую порцию твердых частиц 118 и вторую порцию твердых частиц 120 между фильтром 112 и рассматриваемым пластом 106. Тампонажный раствор 116 можно закачивать с внешней стороны фильтра 112 в рассматриваемый пласт 106 до прохождения через фильтр твердых частиц (т.е. твердые частицы 118, 120 накапливают вплоть до точки, где перепад давления на гравийной набивке 114 препятствует дальнейшему закачиванию), тампонажный раствор 116 может циркулировать через скважину 102, так что тампонажный раствор 116 проходит с внешней стороны фильтра 112 внутрь фильтра 112, таким образом откладывая твердые частицы 118, 120 между фильтром 112 и рассматриваемым пластом 106 и прокачивая флюид-носитель 122 к поверхности. В определенных вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор 116 может быть помещен в ствол скважины 102 и фильтр 112 опускают в уже размещенный тампонажный раствор 116, так что в результате твердые частицы 118, 120 в тампонажном растворе 116 откладываются между фильтром 112 и рассматриваемым пластом 106.
В определенных вариантах воплощения изобретения система 100 включает различные устройства для контроля над смешением и закачиванием тампонажного раствора 116. В одном иллюстративном ва- 6 024051 рианте воплощения изобретения система 100 включает по меньшей мере один танк 124 с флюидом, который содержит флюид-носитель 122 и/или базовый флюид, используемый для создания флюиданосителя 122. Иллюстративный вариант воплощения изобретения включает перевозчик гравия 126, который в одном варианте воплощения изобретения подает первую порцию твердых частиц 118 в устройство для смешения 128. Устройство для смешения 128 готовит конечный тампонажный раствор 116, например перемешивая гравийный флюид 122 и добавляя первую порцию твердых частиц 118 из перевозчика гравия 126, и далее добавляя любые добавки, вторую порцию твердых частиц 120 и/или третью или любую другую порцию твердых частиц. В определенных вариантах воплощения изобретения больше, чем одну порцию твердых частиц можно смешивать и дополнять гравием с помощью перевозчика 126 или посредством другого устройства. Устройство для смешения 128 далее подает тампонажный раствор 116 в устройство для закачивания 130, которое подает находящийся под давлением тампонажный раствор 116 к устью скважины 108. Другие варианты расположения оборудования понятны специалистам в данной области техники и будут рассмотрены здесь. Например, и без ограничений, система 100 может включать койлтюбинговый узел (не показан) вместо одного или нескольких единиц оборудования и/или насосную трубу 132, присоединенную к фильтру 112.
На фиг. 2 дано схематическое изображение одного из вариантов воплощения изобретения устройства для размещения твердых частиц 118, 120 между внешней поверхностью фильтра 112 и поверхностью рассматриваемого пласта 106. Тампонажный раствор 116 закачивают через перепускной инструмент 202 из насосной трубы 132 в кольцевое пространство фильтра 203. Флюид-носитель 122 тампонажного раствора 116 рециркулирует через фильтр 112, откладывая частицы и возвращаясь к поверхности посредством перепускного инструмента 202 через межколонное пространство 206. После завершения размещения гравийной набивки 114, перепускной инструмент 202 закрывают, заменяя его производственным пакером, или выполняя другие операции, известные в этой области. Размещение гравийной набивки 114, показанной на фиг. 2, является только иллюстративным примером.
На фиг. 3А дано схематическое изображение одного варианта воплощения изобретения с устройством для размещения частиц 118, 120 между внешней поверхностью фильтра 112 и поверхностью рассматриваемого пласта 106 в первой позиции. Экран 112, показанный на фиг. 3А, имеет прорези 302, которые можно избирательно открывать или закрывать или иначе активировать и/или дезактивировать от поверхности аналогичным образом. Например, прорези 302 могут быть приведены в действие с помощью электронных сигналов, гидравлических сигналов, проводной связи, активированы посредством усилия, передаваемого через насосную трубу 132 (например, силы, направленной вниз; силы, направленной вверх и/или вращательного усилия), и/или посредством других операций, известных специалистам в этой области. В первой позиции, показанной на фиг. 3А, прорези 302 открыты, что позволяет тампонажному раствору 116 протекать в кольцевое пространство 203 фильтра 112, в результате чего происходит отложение твердых частиц 118, 120. Как показано на фиг. 3А, флюид-носитель 122 тампонажного раствора 116 протекает в рассматриваемый пласт 106, обычно под давлением закачивания ниже давления разрыва до полного размещения гравийной набивки 114.
Конфигурация, показанная на фиг. 3А носит только иллюстративный характер. С определенными инструментами и конфигурациями флюид-носитель 122 может быть возвращен прямо к поверхности вместо введения в рассматриваемый пласт 106. Например, тампонажный раствор 116 можно закачивать вниз в межколонное пространство 206, осуществлять рециркуляцию через прорези к насосной трубе 132 и возвращать к поверхности. Альтернативно тампонажный раствор 116 можно закачивать вниз по насосной трубе 132, вытеснять через прорези и осуществлять рециркуляцию через фильтр, и далее пропускать в межколонное пространство 206 и возвращать к поверхности. Каждая из этих конфигураций известна специалистам в этой области и не показана на фиг. 3А, чтобы не мешать выявлению аспектов настоящей заявки.
На фиг. 3В дано схематическое изображение одного из вариантов воплощения изобретения с устройством для размещения твердых частиц 118, 120 между внешней поверхностью фильтра 112 и рассматриваемым пластом 106 во второй позиции. Во второй позиции, как показано на фиг. 3В, прорези 302 закрыты, препятствуя проходу флюида-носителя 122 или тампонажного раствора 116 через прорези. В варианте воплощения изобретения, показанном на фиг. 3В, пластовый флюид, выходящий из рассматриваемого пласта 106, протекает через гравийную набивку 114 и фильтр 112, препятствуя песку или неконсолидированным твердым частицам из рассматриваемого пласта 106 проходить в ствол скважины или насосную трубу 132. В варианте воплощения изобретения на фиг. 3В, любые твердые частицы 118, 120, которые могут оседать внутри фильтра 112, могут быть удалены путем рециркуляции (например, с помощью койлтюбигового узла) и/или путем уноса в добытом флюиде из рассматриваемого пласта 106.
На фиг. 4А дано схематическое изображение одного варианта воплощения изобретения с устройством для отложения твердых частиц 118, 120 между внешней поверхностью фильтра 112 и рассматриваемым пластом 106 в первой позиции. В варианте воплощения изобретения на фиг. 4А, определенную порцию тампонажного раствора 116 помещают в стволе скважины. Определенная порция тампонажного раствора 116 зависит от нагрузки тампонажного раствора твердыми частицами, диаметра ствола скважины, длины охватываемого интервала, объема, вытесняемого фильтром 112 (который опускают в тампо- 7 024051 нажный раствор 116), и аналогичных параметров, известных в этой области техники. В определенных вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор 116, размещаемый на дне ствола скважины имеет очень высокую нагрузку твердыми частицами, например свыше 3,6 кг твердых частиц 118, 120 на литр флюида-носителя 122. Фильтр 112 в первой позиции включает фильтр 112 в позиции, из которой он должен быть опущен в тампонажный раствор 116, но он еще не помещен в тампонажный раствор 116.
На фиг. 4В дано схематическое изображение одного варианта воплощения изобретения с устройством для отложения твердых частиц 118, 120 между внешней поверхностью фильтра 112 и рассматриваемым пластом 106 во второй позиции. Фильтр 112 во второй позиции включает фильтр 112, опущенный в тампонажный раствор 116. В определенных вариантах воплощения изобретения фильтр 112 может включать центраторы, так что фильтр 112 устанавливается примерно в центре ствола скважины. Однако где тампонажный раствор 116 является плотным из-за высокой нагрузки твердыми частицами, фильтр 112 стремится самоцентрироваться и внешние центраторы могут не потребоваться.
На фиг. 4С дано схематическое изображение одного варианта воплощения изобретения с устройством для отложения твердых частиц 118, 120 между внешней поверхностью фильтра 112 и рассматриваемым пластом в третьей позиции. В третьей позиции фильтр 112 остается в тампонажном растворе 116, и производственное оборудование (например, производственный пакер 402) помещают в ствол скважины, чтобы подготовить систему к добыче. В определенных вариантах воплощения изобретения скважина закрыта в течение определенного периода времени, чтобы твердые частицы 118, 120 в тампонажном растворе 116 могли осесть, что позволяет разлагаемым частицам претерпеть разложение полностью или частично, чтобы разрушители флюида-носителя 122 могли действовать на флюид-носитель 122, и/или, чтобы частицы с агентами, придающими клейкость, могли затвердеть (например, с частицами, покрытыми смолой).
В определенных вариантах воплощения изобретения размещение тампонажного раствора включает способ закачивания снизу-вверх, который позволяет осуществить набивку гравия и/или разрыв пласта сразу же после бурения, набивку гравия во время цементирования, включение химических пакеров и/или использование фильтров большого диаметра. На фиг. 5 изображен один вариант воплощения изобретения с устройством 310, включающим обычный цилиндрический фильтр 312, расположенный в стволе скважины 314 с образованием кольцевого пространства 316 между фильтром и стволом скважины. В этом варианте воплощения изобретения ствол скважины 314 имеет призабойное пространство 318, зацементированное выше необсаженного ствола и фильтр 312, расположенный ниже необсаженного ствола 318 на нижнем конце колонны обсадных труб 320, которая может быть рабочей колонной, эксплуатационной колонной и т.п. Вариант воплощения изобретения равным образом применим к обсаженным скважинам, которые обычно являются перфорированными для сообщения с окружающим пластом 322, а также к не горизонтальным скважинам. Тампонажный раствор 324 с высоким содержанием твердой фазы, включающий по меньшей мере первую и вторую порции частиц, могут пропускать через главный канал 326 через фильтр 312, чтобы разгрузить его возле того, что здесь называется удаленным или нижним концом 328 фильтра 312, в кольцевое пространство 316 для размещения на внешней поверхности фильтра. После размещения в кольцевом пространстве 316 плотные твердые частицы тампонажного раствора можно превратить в гравийную набивку, как описано здесь.
В одном варианте воплощения изобретения двухрейсовую гравийную набивку осуществляют путем использования рабочей колонны, содержащей комплект пакера и промывную трубу, чтобы разместить тампонажный раствор/гравий и затем удалить рабочую колонну и промывную трубу для подсоединения эксплуатационной колонны. На фиг. 6А и 6В показан один вариант воплощения изобретения для установки в способе размещения снизу-вверх, аналогичный показанному на фиг. 5, где колонна обсадных труб 320 включает рабочую колонну, включающую бурильную трубу 330, инструменты обслуживания 332, включающие пакер 334, фильтр 312, промывную трубу 336 и концевую заглушку 338, что позволяет соединить промывную трубу 336 с нижней частью узла. После размещения, как показано на фиг. 6А, тампонажный раствор 324 закачивают вниз в бурильную трубу 330, через промывную трубу 336, вниз узла 332, и вверх в кольцевое пространство 316 между необсаженным стволом скважины 314 и фильтром 312. После того как соответствующее количество тампонажного раствора будет закачено, устанавливают пакер 334 (см. фиг. 6В), а бурильную трубу 330, комплект инструментов обслуживания 332 и промывную трубу 336 удаляют из скважины. Тампонажный раствор 324 преобразуют в гравийную упаковку посредством описанных здесь способов, например само-инициируемым разложением или посредством подходящего флюида-инициатора, такого как кислота, основание, растворитель, или другой химический агент.
Вариант воплощения изобретения, показанный на фиг. 6А и 6В позволяет разместить гравийную упаковку в более узком зазоре между внешним диаметром фильтра 312 и стволом скважины 314. Например, гравийная набивка может иметь толщину (радиальная толщина в кольцевом пространстве=радиус ствола скважины радиус фильтра), которая составляет 10,5 или даже 3 размера величины медианы гравийной или другой крупнозернистой фракции. В другом варианте воплощения изобретения толщина меньше чем 50 мм (2 дюйма) или меньше чем 25 мм (1 дюйм). В еще другом варианте воплощения изобретения толщина гравийной набивки в приблизительно от 6 до приблизительно 40 раз больше медиан- 8 024051 ного размера гравийной или другой крупнозернистой фракции твердых веществ тампонажного раствора. В одном конкретном варианте воплощения изобретения толщина гравийной набивки равна 6-25 мм. Узкий зазор означает, что можно использовать фильтр 312 большего размера и, следовательно, базовую трубу с большим внутренним диаметром, что повышает производительность скважины. Например, внутренний диаметр ГО базовой трубы может быть от 50 до 90 мм, больше толщины обычной гравийной набивки, которая имеет толщину больше, чем 50,8 мм (2 дюйма).
Кроме того, гравийная набивка может быть закачана в пласты 322 при низком пластовом давлении, где другие способы набивки гравия могут привести к непреднамеренному разрыву пласта. Например, некоторые обычные способы набивки гравия могут требовать относительно высокой скорости закачивания, например 1600 л/мин (10 ВРМ (баррелей в минуту)), чтобы поддерживать гравий в суспендированном состоянии и препятствовать его преждевременному оседанию или пробкообразованию. В вариантах воплощения изобретения настоящего изобретения, где тампонажный раствор является стабильным и твердые частицы не склонны к оседанию, можно выбрать скорость закачивания для оптимального размещения гравия, например любая ненулевая скорость закачивания, меньше чем 1600 л/мин, 800 л/мин, 600 л/мин, 500 л/мин, 400 л/мин, 300 л/мин, 250 л/мин, 200 л/мин, 150 л/мин, 100 л/мин, 50 л/мин (меньше чем 10; 5; 3,8; 3,1; 2,5; 1,9; 1,6; 1,3; 0,94; 0,63 баррель/мин) или т.п.
На фиг. 7 изображен один вариант воплощения изобретения с установкой для способа размещения снизу-вверх, аналогичный показанному на фиг. 6А и 6В, где пакер 334 устанавливали перед закачиванием тампонажного раствора 324 и создавали давление, в районе кольцевого пространства 316 во время закачивания тампонажного раствора, чтобы вызвать разрыв 340 в смежном пласте 322. Тампонажный раствор 324 в варианте воплощения изобретения закачивают в разрыв 340 и последовательно превращают гравий в набивку проппанта, как описано здесь.
В одном варианте воплощения изобретения размещение тампонажного раствора/набивку гравия осуществляют как часть окончательного запуска добычи. Этот вариант воплощения способа изобретения может исключать необходимость специального спуска гравийной набивки. Как только тампонажный раствор превращается в гравийную набивку в этом варианте воплощения изобретения обычно можно сразу же начинать добычу. Тампонажный раствор размещают, используя установку для способа размещения снизу-вверх, которая аналогична показанной на фиг. 5, где фильтры спускают в скважину, используя производственный узел, включающий эксплуатационную трубу вместе с соответствующим вспомогательным оборудованием, и в котором фильтр 312 блокирован устройством или материалом 342, так что приток исключен и узел фильтрации, по сути, является трубчатым водоводом. В варианте воплощения изобретения, показанном на фиг. 8А, фильтром 312 является узел перфорированной базовой трубы 344, стержни осевого профиля 346, фильтр-элемент 348 и наружное покрытие 342. Покрытием 342 может быть, например, тонкий непроницаемый лист пленки из разлагаемого материала, такого как полилактид (ПЛА), полигликолид (ПГА) или другой материал, который временно может закупорить отверстия фильтра для размещения гравия, но который затем разрушится или растворится для добычи. Другим примером является разлагаемый материал, который альтернативно и/или дополнительно может быть помещен в качестве пробок или мостовых пробок в соответствующие отверстия фильтров и/или между фильтр-элементом 348 и базовой трубой 344, например путем окунания или распыления, или иным путем, удаляемого отверждаемого или пленкообразующего материала на собранный фильтр 312 (см. описание фиг. 20-22 ниже о закупоривании или образовании мостовой пробки в отверстиях фильтра в скважине) или предварительно до окончательной сборки на фильтр-элемент 348 и/или базовую трубу 344.
Когда узел будет установлен, тампонажный раствор закачивают вниз по трубе; через проточный канал в фильтре 312, который может быть расположен в центре в фильтр-элементе или на периферии, смежной с фильтр-элементом; из нижней части узла, который может включать отверстие через нижний конец 328, и вверх в область кольцевого пространства 316 между необсаженным стволом 320 и фильтром 312, как схематически показано на фиг. 5. После того, как соответствующее количество тампонажного раствора 324 будет закачано, устанавливают пакер, тампонажный раствор превращают в гравийную набивку, а также удаляют покрытие 342, чтобы открыть фильтр 312, как показано на фиг. 8В. Тампонажный раствор превращают в гравийную набивку с помощью описанных здесь способов или путем самоинициируемого разложения, или посредством соответствующего инициирующего сигнала или посредством жидкости, такой как кислота, основание, растворитель или другой химический агент. Кроме того, блокировку фильтров 312, например непроницаемую поверхностную пленку или блокировку через каналы, например, - удаляют.
Фиг. 9 является иллюстрацией одного варианта воплощения изобретения с фильтровальным узлом для установки в способе размещения снизу-вверх с использованием заблокированного фильтра, аналогичного фильтру на фиг. 8А и 8В, где фильтр 312 содержит разлагаемую или растворимую пробку 350 внутри перфораций 352 базовой трубы 344, чтобы препятствовать потоку через фильтр 312 во время размещения тампонажного раствора.
На фиг. 10 показан поток флюида через фильтр-элементы 348 между стержнями осевого профиля 346 и через перфорации 352, сопровождающийся удалением, например путем разложения, пробок 350.
Фиг. 11 является иллюстрацией другого варианта воплощения изобретения фильтровального узла
- 9 024051 для установки в способе размещения снизу-вверх с использованием заблокированного фильтра, аналогичного показанному на фиг. 8А-10, где фильтр 312 функционально связан с механическим устройством управления притоком (1СЭ) 354, чтобы регулировать поток через отверстия в фильтре 312. Устройство 1СЭ 354 используют с непроницаемой базовой трубой 344А и его можно приводить в действие посредством контроллера 356 с помощью подходящего дистанционного способа, такого как тросовая или проводная связь или контроллер 356 может быть таймером, что позволяет пускать поток в скважину в предопределенное время после сборки.
На фиг. 12 показан поток флюида через фильтр-элементы 348 после приведения в действия устройства Κ.Ό 354 для управления потоком. В одном варианте воплощения изобретения размещение тампонажного раствора/набивку гравия осуществляют с использованием химических пакеров с гравийной набивкой. Как хорошо видно в варианте воплощения изобретения, показанном на схематическом изображении фиг. 13, фильтр 312 опускают в скважину, используя установку, аналогичную той, что показана на фиг. 5-12, за исключением того, что здесь необязательно требуется химический пакер 334. Вместо этого порционный химический реагент 360 пропускают впереди объема тампонажного раствора 362, так что в соответствующее время порционный химический реагент 360 закупоривает пространство между трубой 320 и кольцевым пространством 316, концентрируя производственный поток через фильтр 312. Порционный химический реагент 360 может включать в некоторых вариантах воплощения изобретения фенольные смолы, уретановые соединения или т.п., которые хорошо известны специалистам в этой области, как применяемые в химических пакерах и мостовых пробках. В одном варианте воплощения изобретения рабочая труба 320 включает эксплуатационную трубу. При желании в варианте воплощения изобретения дополнительная распорка на основе порционных химических реагентов 364 может чередоваться с объемами тампонажного раствора 362 с получением прерывистых интервалов смоляной пробки в гравийной набивке и тем самым создавать зональную изоляцию.
Фиг. 14 является иллюстрацией другого варианта воплощения изобретения с фильтровальным узлом для установки в способе размещения снизу-вверх с использованием пробок 360 на основе химических смол и/или реагентов 364, аналогичных реагентам на фиг. 13, за исключением того, что узел включает один или больше портов отведения потоков 366 выше фильтра 312, которые могут приводиться в действие традиционными механическими средствами, например шариком, втулкой, проводной связью и т.п. Пробку 360 на основе химических смол необязательно закачивают впереди объема тампонажного раствора 362, но ее можно поочередно или дополнительно закачивать через порт отведения 366. Это облегчает точное размещение пробки 360 порционного агента в заранее определенной позиции выше фильтра 312.
В одном варианте воплощения изобретения размещение тампонажного раствора/набивки гравия осуществляют как часть процесса бурения. Этот вариант воплощения способа изобретения может исключить необходимость специального спуска гравийной набивки и в другом варианте воплощения изобретения фильтр 312 помещают таким образом, чтобы получить хвостовик со щелевыми продольными отверстиями. Фиг. 15 является иллюстрацией одного варианта воплощения изобретения установки со способом размещения снизу-вверх, аналогичной той, что на фиг. 5, где фильтры опускают в скважину, используя бурильный узел, в котором рабочая труба 320 включает буровую трубу с соответствующим вспомогательным оборудованием, таким как, например, пакер хвостовика 334, описанный в связи с фиг. 6А-7, фильтр 312, и узел бурового долота 368, который также может включать систему измерения во время бурения. Фильтры 312 в альтернативных вариантах воплощения изобретения могут иметь или могут не иметь ограниченный приток, как описано в связи с фиг. 8А-12, например иметь пленку снаружи фильтров, пробки в базовой трубе или механические и/или временные устройства управления притоком.
Скважина конечной длины 314 бурится вместе с фильтрами 312, как показано на фиг. 15 и, выйдя на глубину, буровое долото 368 оставляют внизу скважины. Затем тампонажный раствор закачивают через буровое долото 368, и вверх в кольцевое пространство 316. При желании после тампонажного раствора можно закачать любой закупоривающий материал, чтобы герметизировать дно скважины 314 ниже бурового долота 368. Затем устанавливают пакер хвостовика 334, тампонажный раствор превращают в гравийную набивку, как описано здесь, эксплуатационную трубу ставят на место и начинают добычу. В альтернативном варианте воплощения изобретения пакер хвостовика 334 может быть установлен первым, чтобы инициировать разрыв пласта, как описано в связи с фиг. 7 выше, и тампонажный раствор преобразуют в гравийную набивку/набивку проппанта. Как дополнительные альтернативы химические пакеры и буферные жидкости можно использовать дополнительно или поочередно по отношению к пакеру хвостовика 334, как описано в связи с фиг. 13 и 14. В дополнение к исключению необходимости в специальном спуске гравийной набивки, а также к размещению фильтров так, чтобы получить хвостовик со щелевыми продольными отверстиями, фильтры большого внутреннего диаметра ГО позволяют проходить большему потоку и, следовательно, повысить добычу через трубопровод.
Фиг. 16 является иллюстрацией одного варианта воплощения изобретения с флюидом-носителем 122, объединенным с первой 118, второй 120 и третьей 502 порциями частиц в тампонажный раствор 116. Твердые частицы 118, 120, 502 в варианте воплощения изобретения включают три разных по размеру состава, где каждый состав имеет размер в от 3 до 15 раз больше, чем следующий за ним состав с бо- 10 024051 лее мелкими частицами. Включение разных по размерам твердых частиц 118, 120, 502 с высокой нагрузкой твердой фазой приводит к созданию тампонажного раствора 116 с чрезвычайно пониженными, в несколько раз, временами осаждения по отношению к тампонажному раствору 116 с частицами одного размера.
Кроме того, количество флюида-носителя 122 на единицу объема тампонажного раствора 116 может быть сильно снижено. Например, сферические частицы с одинаковым расположением в упаковке, дают объемный коэффициент заполнения ОКЗ, равный приблизительно 0,74, т.е. приблизительно 74% объема тампонажного раствора занимает твердая фаза. Монодисперсные сферические частицы со случайным расположением в плотной упаковке дают значение ОКЗ, равное приблизительное 0,64. В отличие от них, расположение в упаковке твердых частиц трех разных размеров, имеющих средние диаметры, в одном примере, 840 мкм, 150 мкм и 15 мкм, соответственно, дают смесь частиц со значением ОКЗ, равным приблизительно 0,87. Базовые плотности частиц 118, 120, 502 могут быть выбраны так, чтобы получить плотность конечного тампонажного раствора выбранного значения. Увеличение в ОКЗ приводит к снижению количества флюида-носителя 122 в конечном тампонажном растворе 116. Например, увеличение от 0,64 (случайная упаковка) до 0,80 снижает количество флюида-носителя 122 в литре тампонажного раствора почти на 50% (т.е. (36-20)/36). Пониженное количество флюида-носителя 122 снижает количество флюида в рассматриваемом пласте 106 и количество загустителя (если он есть) в гравийной набивке 114, и все это вносит свой вклад в снижение повреждения проницаемости рассматриваемого пласта 106 и в снижение повреждения проницаемости гравийной набивки 114.
В определенных вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор 116 включает по меньшей мере первую порцию твердых частиц 118, имеющих первое распределение частиц по среднему размеру и вторую порцию твердых частиц 120, имеющих второе распределение частиц по среднему размеру. В определенных вариантах воплощения изобретения первая порция твердых частиц 118 представляет собой недеформируемые частицы. Средний размер частиц распределения определяют в соответствии с любым способом, известным в данной области, включая номер сита, в мешах, (например, песок фракции 16/30 меш, песок фракции 20/40 меш или песок фракции 40/70 меш), средний размер частицы во фракции и медианный размер частицы. Средний размер частиц распределений для первой порции твердых частиц 118 и второй порции твердых частиц 120 выбраны в варианте воплощения изобретения так, что средний размер частицы первого распределения в 3-15 раз больше, чем средний размер частицы второго распределения. Средние размеры частиц распределений первой порции твердых частиц 118 и второй порции твердых частиц 120 дополнительно выбраны так, чтобы препятствовать миграции мелких частиц пласта через гравийную набивку 114 в скважину 102. В определенных вариантах воплощения изобретения частицы большего размера (например, размер частиц первого распределения по сравнению с размером частиц второго распределения или размер частиц второго распределения по сравнению с размером частиц третьего распределения) в 6-10 раз больше размера частиц следующего распределения. Распределения, где размеры частиц отличаются в 6-10 раз, в этом варианте воплощения изобретения позволяют получить максимальные значения объемного коэффициента заполнения ОКЗ, обеспечивая при этом гравийную набивку, которая не дает усадку, или потерю эффективности набивки, если меньшие по размеру частицы удаляются.
В определенных вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор 116 включает третью порцию твердых частиц со средним размером частиц третьего распределения, где средний размер частиц второго распределения больше среднего размера частиц третьего распределения, например в 3-15 раз больше, чем размер частиц третьего распределения. Например, средний размер частиц первого распределения может быть медианным размером, равным приблизительно 840 мкм, средний размер второго распределения может быть медианным размером, равным приблизительно 150 мкм и средний размер третьего распределения может быть медианным размером, равным приблизительно 15 мкм.
В определенных вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор 116 включает четвертую и/или пятую порции твердых частиц. Четвертая порция твердых частиц в одном варианте воплощения изобретения включает средний размер частиц четвертого распределения, который меньше, чем средний размер частиц третьего распределения, например в 3-15 раз меньше, чем средний размер частиц третьего распределения. Пятая порция твердых частиц в одном варианте воплощения изобретения включает средний размер частиц пятого распределения, который меньше, чем средний размер частиц четвертого распределения, например в 3-15 раз меньше, чем средний размер частиц четвертого распределения.
В следующем варианте воплощения изобретения смесь твердых веществ включает четыре или больше формы Ρ8Ό, чтобы получить мостовую пробку на фильтре, где первая порция твердых частиц имеет первое Ρ8Ό, вторая порция твердых частиц имеет второе Ρ8Ό, третья порция твердых частиц имеет третье Ρ8Ό и четвертая порция твердых частиц имеет четвертое Ρ8Ό, где средний размер частиц первого распределения по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц второго распределения, где средний размер частиц второго распределения больше, чем средний размер частиц третьего распределения, предпочтительно по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц третьего распределения, и где средний размер частиц третьего распределения больше, чем средний размер частиц четвертого распределения, предпочтительно в 3-15 раз больше, чем средний размер частиц четвертого
- 11 024051 распределения. В одном варианте воплощения изобретения размер частиц первого распределения составляет 40 меш (422 мкм) или больше, в другом включает стандартный гравий 20/40 меш (422-853 мкм). В одном примере первое ΡδΌ равно приблизительно 280 мкм, второе ΡδΌ равно приблизительно 30 мкм и третье Ρ8Ό равно приблизительно 3 мкм. В одном варианте воплощения изобретения отношение общего объема твердых веществ первого распределения к общему объему твердых веществ второго распределения равно от приблизительно 1:1 до приблизительно 15:1, предпочтительно от приблизительно 2:1 до приблизительно 10:1 или от приблизительно 4:1 до приблизительно 8:1; и отношение общего объема твердых веществ второго распределения к общему объему твердых веществ третьего распределения равно от приблизительно 1:10 до приблизительно 2:1, предпочтительно от приблизительно 1:4 до приблизительно 1:1.
В другом варианте воплощения изобретения флюид-носитель и смесь твердых веществ объединяют с получением текучего тампонажного раствора, способного образовать мостовую пробку на фильтре, чтобы препятствовать притоку флюида, когда фильтр и тампонажный раствор размещают в стволе скважины, в любом порядке. В варианте воплощения изобретения смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (Ρ8Ό), так что ОКЗ смеси твердых веществ превышает 0,75 или предпочтительно превышает 0,8. В варианте воплощения изобретения смесь твердых веществ включает три или больше форм ΡδΌ, чтобы получить мостовую пробку на фильтре, где первая порция твердых частиц имеет первое Ρ8Ό, вторая порция твердых частиц имеет второе Ρ8Ό, и третья порция твердых частиц имеет третье Ρ8Ό, где размер частиц первого Ρ8Ό в 2-10 раз больше, чем размер частиц второго Ρ8Ό, и где размер частиц второго Ρ8Ό в 3-10 раз больше, чем размер частиц третьего Ρ8Ό. В одном варианте воплощения изобретения первая порция твердых частиц меньше чем приблизительно 40 меш (422 мкм), и в другом варианте воплощения изобретения первая порция твердых частиц включает гравий размером 40/80 меш (178-422 мкм). В одном примере первое Ρ8Ό равно приблизительно 280 мкм, второе Ρ8Ό равно приблизительно 30 мкм и третье Ρ8Ό равно приблизительно 3 мкм. В одном варианте воплощения изобретения отношение общего объема твердых веществ первой порции частиц к общему объему твердых веществ второй порции частиц равно от приблизительно 1:1 до приблизительно 15:1, предпочтительно от приблизительно 2:1 до приблизительно 10:1 или от приблизительно 4:1 до приблизительно 8:1; и отношение общего объема твердых веществ второй порции частиц к общему объему твердых веществ третьей порции частиц равно от приблизительно 1:10 до приблизительно 2:1, предпочтительно от приблизительно 1:4 до приблизительно 1:1.
Используемый здесь медианный размер может быть любым значением, понятным специалистам в данной области, включая для примера и без ограничений, диаметр твердых частиц примерно сферической формы. В определенных вариантах воплощения изобретения медианный размер может быть характеристическим размером, т.е. размером, который считается наиболее описательным для определения диапазона распределения по габаритным размерам. В определенных вариантах воплощения изобретения первая порция твердых частиц имеет характеристический размер, для примера и без ограничений, медианный диаметр частицы в диапазоне от 500 мкм до 1800 мкм. В определенных вариантах воплощения изобретения первая порция твердых частиц включает медианный объем частицы в диапазоне от приблизительно 2х10-11 м3 до 6х10-10 м3. Специалисты в данной области понимают, что другие диапазоны объемов являются функциональными в соответствии с описанными здесь принципами, и здесь рассматриваются все релевантные значения размеров частиц для набивки гравия.
В определенных вариантах воплощения изобретения каждый медианный размер является характеристическим размером, где отношение характеристических размеров между частицами разных габаритных размеров (например, твердых частиц первой порции в сравнении с твердыми частицами второй порции) пропорционально корню кубическому из отношения средних объемов частиц между размерами частиц. Например, первая порция твердых частиц может иметь характеристический размер, равный 1,5х 10-3 м и средний объем частицы, равный 5,63х 10-10 м3. Вторая порция твердых частиц в примере имеет средний объем частицы в диапазоне от 1,7х10-13 м3 до 2,1х10-11 м3 с характеристическим габаритным размером от 1х 10-4 м до 5х10-4 м, который включает диапазон от одной трети до одной пятнадцатой характеристического размера твердых частиц первой порции.
Характеристический размер используется здесь для более четкого указания на то, что выбор размера частиц в первой и второй (и/или третьей, четвертой, пятой) порциях твердых частиц не зависит от формы частиц. Следовательно, в различных вариантах воплощения изобретения размеры частиц могут варьировать на каждом этапе размера частиц, отличаясь в 3-15 раз в любом среднем линейном размере, и/или в 33-153 раз (т.е. в 27-3375 раз). Относительное сравнение размеров частиц в вариантах воплощения изобретения может отвечать или линейному критерию, т.е. в 3-15 раз или объемному критерию, т.е. в 33 раз-153 раз или обоим. В определенных вариантах воплощения изобретения использование более узкого диапазона, т.е. 5-10 раз (характеристический размер или линейный размер) обеспечивает улучшения благодаря увеличению времени оседания частиц и поэтому позволяет применять более высокую нагрузку частицами и/или применять флюид-носитель 122 с более низкими вязкостями.
В различных вариантах воплощения изобретения флюид-носитель 122 может быть раствором соли,
- 12 024051 жидкостью, включающей гидратируемый гель (например, гуар, другой полисахарид, гидроксиэтилцеллюлозу ГЭЦ или другой желирующий агент), масляный гель или гель на основе масла, вязкоэластичное поверхностно-активное вещество, жидкость с загустителем, вспененную или активизированную жидкость (например, пену на основе азота или СО2), эмульсию (включая воду или масло во внешней фазе) или другую жидкость, известную в этой области.
В определенных вариантах воплощения изобретения смесь твердых частиц 118, 120 с соотношениями размеров, как описано здесь, позволяет получать высокую нагрузку частицами с низкой или нулевой загрузкой загустителя. В определенных вариантах воплощения изобретения флюид-носитель 122 включает раствор соли без загустителей и суммарную массу твердых частиц (т.е. объединенные частицы первой порции, второй порции и/или третьей или других порций) в количестве по меньшей мере приблизительно 2,4 кг на литр флюида-носителя 122 (20 фунтов на галлон). В определенных вариантах воплощения изобретения флюид-носитель включает гидратируемый желирующий агент, присутствующий в количестве меньше чем приблизительно 2,4 г геля на литр флюида-носителя (20 фунтов геля на 1000 галлонов), например меньше чем 2,15 г/л (18 фунтов на 1000 галлонов флюида-носителя), и суммарную массу твердых частиц свыше приблизительно 2,75 кг на литр (23 фунта на галлон) флюида-носителя 122. В определенных вариантах воплощения изобретения флюид-носитель 122 включает загуститель, присутствующий в количестве, меньше чем 20 фунтов на тысячу галлонов флюида-носителя 122, и суммарную массу твердых частиц свыше приблизительно 2,75 кг на литр (23 фунта на галлон) флюида-носителя 122. В определенных вариантах воплощения изобретения флюид-носитель 122 включает загуститель, присутствующий в количестве, меньше чем 2,4 г геля на литр (20 фунтов геля на 1000 галлонов) флюиданосителя 122, и суммарную массу твердых частиц свыше приблизительно 3,6 кг на литр (30 фунтов на галлон) флюида-носителя 122.
В варианте воплощения изобретения нагрузка твердыми веществами тампонажного раствора может быть выражена как объемное отношение твердых веществ к флюиду носителю. В одном варианте воплощения изобретения минимальный объем жидкости (максимальная объемная нагрузка твердыми веществами) соответствует объемному отношению твердые вещества: флюид-носитель в тампонажном растворе, соответствующему ОКЗ для смеси твердых веществ, т.е. ОКЗ: (1-ОКЗ), или имеет место небольшой избыток жидкости для улучшения реологических характеристик тампонажного раствора, поскольку слишком большой избыток жидкости-носителя мог бы привести к нестабильности тампонажного раствора (оседанию твердых частиц или синерезису). В одном варианте воплощения изобретения объемное отношение твердые вещества:флюид-носитель находится в диапазоне от приблизительно 40:60 вплоть до ОКЗ: (1-ОКЗ), и в другом варианте воплощения изобретения от 45:55 до 85:15. В других вариантах воплощения изобретения объемная доля флюида-носителя равна от стехиометрического (1-ОКЗ) или от выше, чем стехиометрическое вплоть до 3; 2,5; 2; 1,5; 1,25; 1,2; 1,1 или 1,05 раз от стехиометрического или в другой записи, объемная доля твердых веществ равна от (3 ОКЗ -2), (2,5 ОКЗ -1,5), (2 ОКЗ -1), (1,5 ОКЗ -0,5), (1,25 ОКЗ -0,25), (1,2 ОКЗ -0,2), (1,1 ОКЗ -0,1) или (1,05 ОКЗ -0,05) вплоть до ОКЗ.
Пределы для минимальной загрузки загустителя и максимальной нагрузки твердыми частицами зависят от факторов, специфических для каждой системы 100, которые специалисты в этой области обычно знают и контролируют. Например, время оседания твердых частиц 118, 120 во флюиде-носителе 122, вязкость флюида-носителя 122, заданная скорость закачивания тампонажного раствора 116, длина интервала фильтра 112, где должна быть размещена гравийная набивка 114, силы разрыва рассматриваемого пласта 106 и другие факторы, известные специалистам в этой области, т.е. все, что вносит вклад в загрузку загустителя, требуемую для конкретного применения. Используя только раствор соли в качестве флюида-носителя 122 со слоями частиц размеров 118, 120, включающих третий и/или дополнительный размеры частиц, тампонажные растворы 116 создаются с твердыми частицами, превышающими 2,4 кг на литр (20 фунтов на галлон) флюида-носителя 122 и в определенных применениях содержание твердых частиц может превышать 3,6 кг на литр (30 фунтов на галлон) флюида-носителя 122.
В определенных вариантах воплощения изобретения по меньшей мере частицы одного из меньших размеров (т.е. частицы второй, третьей, четвертой и/или пятой порции) включают разлагаемый материал. Включение разлагаемого материала позволяет твердым частицам принимать участие в улучшении взвешенного состояния частиц в тампонажном растворе 116, одновременно позволяя удалять частицы в гравийной набивке 114 после ее размещения и/или позволяет частицам высвобождать полезные химические агенты в гравийной набивке 114 после размещения. Например, разложение твердых частиц может высвободить химические агенты, которые растворяют закупоривающие агенты, разрушают сшитые или полимерные флюиды-носители 122, и/или действуют на образовавшуюся фильтрационную корку.
Примеры разлагаемых материалов включают, не ограничиваясь, воск, маслорастворимые смолы; материалы, растворимые в углеводородах; лактид, гликолид, алифатический сложный эфир, поли(лактид), поли(гликолид), поли(е-капролактон), полиортоестер, поли(гидроксибутират), алифатический поликарбонат, поли(фосфазен), поли(ангидрид), поли(сахарид), декстран, целлюлозу, хитин, хитозан, протеин, поли(аминокислоту), поли(этиленоксид) и сополимеры, включая поли(молочные кислоты) и/или поли(гликолевые кислоты) и т.п. В определенных вариантах воплощения изобретения разлагаемые
- 13 024051 материалы могут включать сополимер, содержащий первую функциональную группу, которая является гидроксильной группой, группой карбоновой кислоты и/или группой гидроксикарбоновой кислоты и вторую функциональную группу, которая является гликолевой кислотой и/или молочной кислотой.
В определенных дополнительных вариантах воплощения изобретения по меньшей мере одна частица из частиц меньших размеров включает химически активное твердое вещество, которое реагирует с продуктом гидролиза разлагаемого материала. Например, вторая порция твердых частиц 120 может быть разлагаемым материалом, а третья порция твердых частиц может быть материалом, который взаимодействует с продуктом гидролиза второй порции твердых частиц 120, усиливая скорость разложения второй порции твердых частиц 120. В определенных вариантах воплощения изобретения химически активное твердое вещество включает кварцевую муку, маслорастворимую смолу, разлагаемую каменную соль, глину и/или цеолит или т.п. В определенных вариантах воплощения изобретения химически активным твердым веществом является гидроксид магния, карбонат магния, карбонат магния-кальция, карбонат кальция, гидроксид алюминия, оксалат кальция, фосфат кальция, метафосфат алюминия, стекло на основе полифосфата натрия-цинка-калия и/или стекло на основе полифосфата натрия-кальция-магния или т.п. Разлагаемые материалы и химически активные твердые вещества, которые усиливают разложение, могут находиться в одной частице, так что реакции не происходят на поверхности, но начинаются во флюидах в условиях скважины.
В определенных вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор включает флюидноситель и смесь твердых веществ, где смесь твердых веществ содержит множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), где первая форма ΡδΌ включает твердые частицы, имеющие среднеобъемный медианный размер, который по меньшей мере в 3 раза больше, чем среднеобъемный медианный размер второй формы ΡδΌ, такой что ОКЗ смеси твердых веществ превышает 0,75 или предпочтительно превышает 0,8 и, где смесь твердых веществ, предпочтительно вторая форма ΡδΌ содержит разлагаемый материал и содержит химически активное твердое вещество.
В одном варианте воплощения изобретения первая форма ΡδΌ содержит гравий и вторая форма ΡδΌ содержит частицы тригидрата оксида алюминия. Частицы тригидрата оксида алюминия становятся растворимыми при повышенном или пониженном значении рН, и таким образом могут разрушаться путем изменения рН в набивке, что делает растворимыми частицы тригидрата оксида алюминия. В другом варианте воплощения изобретения разлагаемый материал может быть растворим или в основных или в кислотных флюидах и может быть разрушен путем увеличения или уменьшения рН, соответственно, чтобы растворить частицы, например путем контактирования твердых частиц набивки с основным водным раствором или кислотным водным раствором. Например, разлагаемый материал может быть выбранным из амфотерных оксидов, сложных эфиров, кислот в оболочке, их комбинаций и т.п. Прекурсоры кислот, которые могут быть упомянуты как подходящие твердые частицы, могут включать гидролизуемые сложные эфиры, ангидриды кислот, сульфонаты кислот, галоидангидриды, их комбинации и т.п. В качестве другого примера смеси твердых веществ дополнительно могут включать основание или прекурсор основания, который в некоторых вариантах воплощения изобретения является малорастворимым или инкапсулированным. Репрезентативные классы оснований включают щелочные металлы и гидроксиды аммония, органические амины, мочевину, замещенную мочевину, их комбинации и т.п. Конкретные репрезентативные примеры кислотных растворимых твердых частиц включают оксиды и гидроксиды алюминия, цинка, олова, свинца, бора, кремния и железа; карбонаты, сульфаты, оксиды и гидроксиды кальция, магния и бария, их комбинации и т.п.
В одном варианте воплощения изобретения разлагаемая вторая форма ΡδΌ может быть или включать инкапсулированные водо- или маслорастворимые твердые вещества и может разрушаться путем деинкапсулирования растворимого твердого вещества и взаимодействия твердых веществ набивки с водным или углеводородным флюидом, например с пластовыми жидкостями. В другом варианте воплощения изобретения разлагаемые частицы могут быть или включать водорастворимое твердое вещество и флюид-носитель может быть насыщенным водным раствором водорастворимого твердого вещества, в результате чего на разложение может влиять контактирование набивки с ненасыщенной средой. Например, растворимые частицы могут быть или включать соль, и флюид-носитель может быть раствором соли. В другом варианте воплощения изобретения разлагаемые частицы могут быть или включать водорастворимое твердое вещество, и флюид-носитель может быть обращенной масляной эмульсией, где водорастворимое твердое вещество диспергировано в масляной фазе, в результате чего на разложение может влиять разрушение эмульсии, что позволяет растворить водорастворимое твердое вещество в водной среде. Эмульсию можно разрушить, например, путем контактирования набивки с деэмульгатором, с помощью агента, регулирующего рН, или т.п. Репрезентативные агенты регулирования рН, которые можно упомянуть здесь, включают моноэстеры, полиэстеры, слабые кислоты, слабые основания, мочевину, производные мочевины, их комбинации и т.п.
В определенных вариантах воплощения изобретения по меньшей мере одна из порций твердых частиц (например, первая - пятая) включает инкапсулированный разрушитель, который снижает вязкость флюида-носителя 122 после размещения гравийной набивки 114, снижая нанесение ущерба проницаемости набивки 114. В определенных вариантах воплощения изобретения флюид-носитель 122 включает
- 14 024051 эмульсию, и по меньшей мере одна из порций твердых частиц включает химический реагент, способствующий разрушению эмульсии. В определенных дополнительных вариантах воплощения изобретения химический реагент, способствующий разрушению эмульсии, является инкапсулированным и/или включенным в частицу с покрытием, так что химический реагент не высвобождается для разрушения эмульсии до тех пор, пока гравийная набивка 114 не будет размещена. В определенных дополнительных вариантах воплощения изобретения одна или более порций твердых частиц включают частицы с покрытием, так что частицы не начинают разлагать и/или высвобождать химические реагенты, разрушители эмульсии, растворители и/или поверхностно-активные вещества или т.п. до размещения гравийной набивки 114. Любое покрытие на частице может быть сделано так, чтобы разрушаться со временем, под действием температуры, флюидов, с которыми оно может контактировать в стволе скважины, под действием химических реагентов или химически активных твердых веществ, включенных в другие частицы и/или флюид-носитель 122, которые высвобождаются под действием других механизмов.
В одном иллюстративном варианте воплощения изобретения флюид-носитель 122 включает эмульсию, вторая порция твердых частиц включает поверхностно-активное вещество, которое разрушает эмульсию и вторая порция твердых частиц покрыта материалом, который разрушается в присутствии химического агента в третьей порции твердых частиц. В примере третья порция твердых частиц включает покрытие, которое разлагается в присутствии углеводородов (например, добываемых из рассматриваемого пласта 106), которые высвобождают химический реагент, разрушающий покрытие частиц второй порции. Аналогичные конфигурации частиц, покрытий, химических агентов и т.п. предусмотрены в настоящей заявке.
В определенных вариантах воплощения изобретения одна или более твердых частиц включает агент удаления повреждения поверхности пласта. Агент удаления повреждения может быть химическим агентом (например, кислота и/или окислитель), структурированным для удаления повреждения поверхности пласта, и/или физическим агентом (например, частицы определенной формы, размера или материала, чтобы разрушить эмульсию). Агент удаления повреждения может быть любым материалом для удаления повреждения, известным в этой области, и может быть включен в любую из твердых частиц. Кроме того, и не ограничиваясь, агент удаления повреждений может быть в частице, которая входит во флюид в стволе скважины при растворении и/или быть встроенным в частицу с покрытием. Поверхность пласта может иметь повреждение проницаемости, обусловленное фильтрационной коркой, образовавшейся из уплотнения гравия во флюиде, обусловленное понизителем водоотдачи в гравийной набивке; обусловленное фильтрационной коркой, образовавшейся из бурового раствора; обусловленное понизителем водоотдачи в буровом растворе, и/или остаточное повреждение из-за полимерного загустителя (например, высоковязкого полимерного загустителя, закачиваемого во время бурения, чтобы остановить водоотдачу), закачиваемого во время бурения или заканчивания скважины. Понизителем водоотдачи может быть, например, латексная дисперсия поливинилиденхлорида, поливинилацетата, полистиролбутадиена; водорастворимый полимер, такой как гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), гуар, сополимеры полиакриламида и их производные; твердыми частицами, которые являются агентами для регулирования водоотдачи, с размерами в диапазоне 30 нм-1мкм, являются такие вещества, как γ-окись алюминия, коллоидный диоксид кремния, СаСО3, δίθ2, бентонит и т.д.; твердые частицы различной формы, такие как стекловолокна, чешуйки, пленки, и любые их комбинации или т.п.
В определенных вариантах воплощения изобретения порция твердых частиц 118, 120 включает частицы, имеющие характеристическое отношение, больше чем или равное единице, предпочтительно больше чем или равное 6, 10, 25, 50, 100, 200 или 300. В определенных вариантах воплощения изобретения частицы с более высоким характеристическим отношением имеют увеличенную площадь поверхности на единицу объема и усиливают скорости разложения и/или реакции для частиц. В определенных вариантах воплощения изобретения порция твердых частиц 118, 120 включает частицы, имеющие наноструктуру, микроструктуру или среднепористую структуру, что увеличивает площадь поверхности частиц. Структуры частиц могут быть фрактальными и нефрактальными. В определенных вариантах воплощения изобретения, по меньшей мере одна из порций частиц 118, 120 включает агент для повышения клейкости, такой как покрытие смолой.
Фиг. 17 является иллюстрацией одного варианта воплощения изобретения с флюидом-носителем 122, объединенным с первой 118, второй 120 и третьей 502 порцией частиц в тампонажном растворе. В иллюстрации на фиг. 17 вторая порция твердых частиц 120 включает частицы, имеющие характеристическое отношение больше, чем единица. Характеристическое отношение можно определять в любом направлении, по желанию. Во второй порции частиц 120, показанной на фиг. 17, частицы имеют вытянутую форму, но они могут включать, чешуйки, диски, эллипсоиды, волокна или частицы любой другой формы, известной в этой области. Любая из первой порции твердых частиц 118, второй порции твердых частиц 120, третьей порции твердых частиц 502, четвертой порции твердых частиц (не показана), и/или пятой порции твердых частиц (не показана) может включать частицы не сферической формы. В определенных вариантах воплощения изобретения первая порция твердых частиц 118 включает основные частицы, составляющие гравий, и частицы первой порции 118 имеют приблизительно сферическую форму, чтобы максимизировать проницаемость гравийной набивки 114.
- 15 024051
Блок-схема и сопровождающее ее соответствующее описание представляют собой иллюстративный вариант воплощения выполнения операций изобретения для набивки гравия с низким повреждением пласта. Понятно, что показанные операции, носят только иллюстративный характер и операции можно объединять, разделять или добавлять или удалять, а также менять их порядок в целом или частично, если здесь явно не указано обратное.
На фиг. 18 показана блок-схема одного варианта воплощения изобретения способа 700 для набивки гравия с низким повреждением пласта. Способ 700 включает операцию 702, посредством которой объединяют флюид-носитель, первую порцию твердых частиц и вторую порцию твердых частиц в тампонажный раствор, где первая порция твердых частиц имеет средний размер частиц первого распределения и вторая порция твердых частиц имеет средний размер частиц второго распределения, где средний размер частиц первого распределения по меньшей мере в 5 раз больше, чем средний размер частиц второго распределения, и где первая порция твердых частиц включает недеформируемые частицы. В определенных дополнительных вариантах воплощения изобретения способ 700 включает операцию 704, посредством которой объединяют третью порцию твердых частиц с тампонажным раствором, где третья порция твердых частиц имеет средний размер частиц третьего распределения, и где средний размер частиц второго распределения по меньшей мере в 5 раз больше, чем средний размер частиц третьего распределения.
Способ 700 дополнительно включает операцию 706 для установления фильтра в стволе скважины, и операцию 708, предназначенную для прокачивания путем циркуляции тампонажного раствора через ствол скважины, так что первая порция твердых частиц и вторая порция твердых частиц осаждаются на внешней поверхности фильтра. В различных вариантах воплощения изобретения операции 706 и 708 могут проводиться в любом порядке, например вначале циркуляция тампонажного раствора в стволе скважины и затем установка фильтра в тампонажный раствор. В определенных вариантах воплощения изобретения циркуляция тампонажного раствора через скважину включает протекание тампонажного раствора в рассматриваемый пласт и вытекание тампонажного раствора из рассматриваемого пласта так, что твердые частицы из тампонажного раствора осаждаются на внешней поверхности фильтра.
На фиг. 19А и 19В приведены блок-схемы двух родственных вариантов воплощения изобретения способов 800А, 800В для набивки гравия с низким повреждением пласта. Способы 800А, 800В включают операцию 802, посредством которой объединяют флюид-носитель, первую порцию твердых частиц, вторую порцию твердых частиц и/или третью порцию твердых частиц в тампонажный раствор. Первая порция твердых частиц имеет средний размер частиц первого распределения, вторая порция твердых частиц имеет средний размер частиц второго распределения и третья порция твердых частиц имеет средний размер частиц третьего распределения. В варианте воплощения изобретения средний размер частиц первого распределения по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц второго распределения, и первая порция твердых частиц включает недеформируемые твердые частицы. Средний размер частиц второго распределения больше, чем средний размер частиц третьего распределения, предпочтительно по меньшей мере в 3 раза больше. Способ 800А (фиг. 19А) в одном варианте воплощения изобретения дополнительно включает операцию 804 для установления фильтра в стволе скважины, а затем операцию 806 для отложения каждой из фракций твердых частиц между внешней поверхностью фильтра и поверхностью ствола скважины. Способ 800В (фиг. 19В) в одном варианте воплощения изобретения альтернативно включает операцию 808 для размещения массы тампонажного раствора в стволе скважины, а затем операцию 810 для установления фильтра в массе тампонажного раствора. В определенных вариантах воплощения изобретения способы 800А, 800В включают операцию 812 для установления производственного пакера и операцию 814 для размещения остатков тампонажного раствора внутри фильтра и/или операцию 816 для того, чтобы закрыть скважину на определенный период, например чтобы разложить или растворить твердые частицы в некоторых вариантах воплощения изобретения.
В определенных вариантах воплощения изобретения упрощенные операции (родственные доступным в настоящее время операциям набивки гравия) размещения тампонажного раствора 116 в стволе скважины и фильтра 112 в тампонажном растворе позволяют использовать флюид-носитель 122 с очень низкой загрузкой загустителя и требуют высокой нагрузки твердыми частицами (когда в определенных вариантах воплощения изобретения избыток флюида-носителя 122 не закачивают в рассматриваемый пласт 106). В определенных вариантах воплощения изобретения флюид-носитель 122 включает загустители, меньше чем 2,4 г/л (20 фунт/1000 галлонов), и твердые частицы с суммарной нагрузкой свыше 3,6 кг/л (30 фунтов на галлон). В определенных вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор 116 включает порции твердых частиц (первую, вторую, третью, четвертую и/или пятую порцию твердых частиц) и размеры, так что ОКЗ для тампонажного раствора 116 выше чем 0,75 ОКЗ, или в некоторых вариантах воплощения изобретения выше чем 0,8 ОКЗ.
Размещение остатка тампонажного раствора внутри фильтра включает выкачку твердых частиц циркуляцией внутри фильтра 112, и/или вытекание пластового флюида из рассматриваемого пласта 106, в результате чего любой остаток тампонажного раствора выносится из фильтра 112. В определенных вариантах воплощения изобретения по меньшей мере одна из второй и третьей порции твердых частиц включает разлагаемый материал, и способ 800 дополнительно включает операцию 816, чтобы закрыть скважину на определенный период времени. В определенных вариантах воплощения изобретения опре- 16 024051 деленный период времени может быть временем, выбранным так, что различные реакции разложения и разрушения будут иметь время происходить перед вытеканием пластовых флюидов из ствола скважины.
В соответствии с одним вариантом воплощения изобретения, как указано выше, фильтр обрабатывают агентом для регулирования утечки, чтобы ограничить водоотдачу в фильтр из мультимодального тампонажного раствора во время его размещения, что могло бы привести к преждевременному закупориванию тампонажного раствора из-за потери жидкости. В соответствии с фиг. 20, мультимодальный тампонажный раствор 324 вводят в забой буровой скважины 314 и буферную жидкость 380 размещают в скважине выше тампонажного раствора 324. Буферная жидкость 380 содержит один или больше агентов для регулирования утечки, мелкие частицы или частицы в диапазоне размеров, подходящих для закупоривания или создания мостовых пробок в фильтр-элементах узла фильтрации 312. Когда фильтр 312 опускают в забой скважины 314, то он первоначально проходит через буферную жидкость 380, и агент для регулирования утечки закупоривает отверстия в фильтре 312, чтобы ограничить дальнейший вход флюида так, что когда фильтр 312 входит в тампонажный раствор 324, то тампонажный раствор остается текучим и фильтр 312 подвижным до тех пор, пока фильтр не будет поставлен на место в скважине 314, как желательно. После размещения фильтра 312 соответствующим образом в скважине 314, агент для регулирования утечки разлагается, например, путем растворения или химической реакции, или иным образом удаляется из фильтра, чтобы восстановить проницаемость для пластовых флюидов, и тампонажный раствор 324 превращается в гравийную набивку, как описано здесь, для добычи.
Буферная жидкость 380, в дополнение к агентам для регулирования водоотдачи, стабилизаторам, диспергаторам или т.п., может содержать различные компоненты и добавки, которые, как известно, присутствуют в составе для обработки приствольной зоны, включая воду, раствор соли, масло, эмульсию, инвертную эмульсию, растворители, вспениватели или пенообразующие агенты, загустители, поверхностно-активные вещества, сшиватели, понизители трения, прерыватели, ускорители, замедлители, антиоксиданты, стабилизаторы рН и агенты регулирования и т.п. В одном варианте воплощения изобретения буферная жидкость 380 является совместимой с тампонажным раствором и другими жидкостями, используемыми в стволе скважины.
В другом варианте воплощения изобретения тампонажный раствор с высоким содержанием твердых веществ создается так, что он ограничивает утечку в фильтр путем образования мостовой пробки на фильтре для регулирования обезвоживания тампонажного раствора. В качестве примеров понизителей водоотдачи, которые можно использовать для подавления утечки из тампонажного раствора, или в буферной жидкости или в самом тампонажном растворе, можно упомянуть латексные дисперсии, водорастворимые полимеры, субмикронные твердые частицы и твердые частицы с характеристическим отношением выше 1, предпочтительно выше б, их комбинации и т.п., такие как, например, микрогель сшитого поливинилового спирта. Понизителем водоотдачи могут быть, например, латексная дисперсия поливинилиденхлорида, поливинилацетата, полистиролбутадиена; водорастворимый полимер, такой как гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ), гуар, сополимеры полиакриламида и их производные; твердыми частицами, понизителями водоотдачи, с размерами в диапазоне 30 нм-1 мкм, являются такие вещества, как γ-окись алюминия, коллоидный диоксид кремния, СаСО3, δίθ2, бентонит и т.д.; твердые частицы различной формы, такие как стекловолокна, чешуйки, пленки, и любые их комбинации или т.п. Понизители водоотдачи могут, при желании, также включать или применяться в комбинации с полимером акриламидометилпропансульфоната (АМПС). В одном варианте воплощения изобретения агент для регулирования утечки включает химически активное твердое вещество, например гидролизуемый материал, такой как Поливинилгликолевая кислота (ПГК), полимолочная кислота (ПМК) или т.п.; или он может включать растворимый или растворяемый материал, такой как воск, маслорастворимая смола или другой материал, растворимый в углеводородах, или карбонат кальция или другой материал, растворимый при низком рН; и т.д. В варианте воплощения изобретения агент для регулирования утечки включает химически активное твердое вещество, выбранное из кварцевой муки, маслорастворимой смолы, разлагаемой каменной соли, глины, цеолита или т.п. В другом варианте воплощения изобретения агент для регулирования утечки включает гидроксид магния, карбонат магния, карбонат магния-кальция, карбонат кальция, гидроксид алюминия, оксалат кальция, фосфат кальция, метафосфат алюминия, стекло на основе полифосфата натрия-цинка-калия и/или стекло на основе полифосфата натрия-кальция-магния или т.п. В одном варианте воплощения изобретения, где тампонажный раствор 324 включает разлагаемый материал, агент для регулирования утечки включает тот же самый или аналогичный материал, так что агент для регулирования утечки удаляется с поверхности фильтра 312 одновременно с разлагаемым материалом в тампонажном растворе, например одновременно со второй порцией и/или третьей порцией твердых частиц, которые присутствуют в тампонажном растворе.
В другом варианте воплощения изобретения со ссылкой на фиг. 21 и 22, фильтр 312 размещают в стволе скважины 314, как описано выше в связи с фиг. 5-7. Буферную жидкость 380, которая содержит агент для регулирования утечки, как описано выше, закачивают впереди мультимодального тампонажного раствора 324 и вводят в кольцевое пространство 316 вокруг фильтра 312, например посредством промывной трубы 336 или с помощью других подходящих средств, в результате чего отверстия в фильтре 312 закупориваются, что ограничивает утечку. Затем тампонажный раствор 324 с высоким содержанием
- 17 024051 твердых веществ вводят в кольцевое пространство 316, размещая буферную жидкость 380 с регулируемой утечкой в фильтр 312, так что тампонажный раствор сохраняет свои реологические характеристики и не происходит преждевременного образования мостовой пробки или закупоривания в кольцевом пространстве 316, по меньшей мере до размещения тампонажного раствора 324, как желательно. После этого агент для регулирования утечки удаляют из фильтра 312 и тампонажный раствор 324 превращают в гравийную набивку, как описано ранее.
В вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор включает флюид-носитель, смесь твердых веществ и добавку-стабилизатор, где смесь твердых веществ включает множество форм ΡδΌ, так что ОКЗ превышает 0,75 и предпочтительно превышает 0,8. Добавка-стабилизатор способствует ингибированию оседания смеси твердых веществ в тампонажном растворе и, таким образом, поддерживает его реологические характеристики. Это может быть важно, если тампонажный раствор должен быть приготовлен заранее для применения, или если тампонажный раствор размещают в стволе скважины со значительной задержкой перед его контактированием с фильтром, например если рабочую трубу поднимают, чтобы присоединить фильтр после размещения тампонажного раствора. Добавка-стабилизатор в одном варианте воплощения изобретения включает коллоидные частицы, такие как, например, γ-окись алюминия, МдО, γ-РеОз, их комбинации и т.п. В другом варианте воплощения изобретения добавкастабилизатор включает частицы гидратируемого полимера, особенно частицы полимера, которые дегидратируются при температурах скважины, таких как выше 60°С, например гетерополисахариды, такие как геллановая камедь. Стабилизирующие частицы также могут включать частицы с характеристическим отношением выше 6, 10, 20, 50, 100, 200, 300 или т.п., особенно чешуйки или волокна, включающие полимер или сополимер молочной кислоты, гликолевой кислоты, их комбинацию или т.п. В конкретном варианте воплощения изобретения тампонажный раствор имеет ОДТВ от 0,5 до 0,75, предпочтительно от 0,55 до 0,7, предпочтительно от 0,56 до 0,68, предпочтительно от 0,58 до 0,66. В различных вариантах воплощения изобретения смесь твердых веществ является тримодальной, тетрамодальной, пентамодальной или т.п. и может оставаться стабильной и текучей по меньшей мере 48 ч.
В другом варианте воплощения изобретения можно использовать диспергатор для удаления мелких частиц из набивки твердых частиц, полученной из тампонажного раствора, включающего флюидноситель и смесь твердых веществ, где смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), так что ОКЗ превышает 0,75, предпочтительно превышает 0,8, и где смесь твердых веществ включает по меньшей мере форму проппанта Ρ8Ό и форму мелких частиц ΡδΌ. Диспергатор может присутствовать в тампонажном растворе, в другой жидкости, используемой для вытеснения флюида-носителя из набивки проппанта или во флюиде, циркулирующем и/или распределенном в скважине после образования набивки. В варианте воплощения изобретения диспергатор включает полиэлектролит, например полисульфонат, такой как, лигносульфонат, полимеламинсульфонат, полистиролсульфонат, полинафталинсульфонат или т.п.; поликарбоксилат, такой как полиакрилат, имеющий средневзвешенный молекулярный вес меньше чем 10000 Да, их комбинации и т.п. В одном варианте воплощения изобретения диспергатор включает поверхностно-активное вещество, например анионное, катионное, амфотерное, цвиттер-ионное или неиногенное поверхностно-активное вещество. Поверхностно активные вещества при низких концентрациях оказывают коагулирующее действие на мелкие частицы, однако, при достаточно высоких концентрациях поверхностно-активные вещества являются эффективными диспергаторами мелких частиц. В целом, чем выше солесодержание, тем больше требуется диспергатора, особенно в отношении ионогенных диспергаторов. Если флюид-носитель является раствором соли или особенно концентрированным раствором соли, то неионогенные поверхностноактивные вещества, такие как полиоксиэтилены (включая полиэтиленгликоль) могут быть полезными, поскольку на них меньше влияет солесодержание. В целом весовое отношение между диспергатором и мелкими частицами находится в диапазоне от приблизительно 1:500 до 10:90.
Мелкими частицами, диспергированными диспергатором в различных вариантах воплощения изобретения являются диоксид кремния, карбонат кальция или т.п. Мелкие частицы, при желании, могут быть агломерированы в тампонажный раствор. Тампонажный раствор может включать объемную долю твердых веществ от приблизительно 0,45 вплоть до ОКЗ, и объемную порцию флюида-носителя от (1-ОКЗ) вплоть до 0,55, предпочтительно вплоть до 2,5*(1-ОКЗ) в одном варианте воплощения изобретения. В вариантах воплощения изобретения форма Ρ8Ό проппанта находится в диапазоне от 100 до 2000 мкм, форма Ρ8Ό мелких частиц находится в диапазоне от 1 до 20 мкм, и/или форма Ρ8Ό проппанта в 18-900 раз больше, чем форма Ρ8Ό мелких частиц. В некоторых вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор дополнительно включает одну или больше промежуточных форм ΡδΌ, предпочтительно выбранных из форм ΡδΌ, которые в 2-60 раз меньше чем форма Ρ8Ό проппанта, формы ΡδΌ в 1,1-60 раз больше чем форма Ρ8Ό мелких частиц, и их комбинации. В конкретном варианте воплощения изобретения промежуточные формы ΡδΌ могут включать относительно большую по размеру форму ΡδΌ и относительно меньшую по размеру промежуточную форму ΡδΌ, предпочтительно, где большая промежуточная форма Ρ8Ό в 2-15 раз меньше, чем форма Ρ8Ό проппанта и в 1,25-15 раз больше, чем меньшая промежуточная форма Ρ8Ό и предпочтительно, где меньшая промежуточная форма в 1,1-15 раз
- 18 024051 больше чем форма Ρ8Ό мелких частиц. В дополнительном варианте воплощения изобретения тампонажный раствор дополнительно включает середину промежуточной формы ΡδΌ, которая в 1,5-4 раза меньше чем большая по размеру промежуточная форма Ρ8Ό и в 1,25-2,5 раза больше чем меньшая форма Ρ8Ό. В одном варианте воплощения изобретения, по меньшей мере одна из промежуточных форм ΡδΌ является разлагаемой, предпочтительно большая по размеру промежуточная форма Ρ8Ό.
В дополнительном варианте воплощения изобретения тампонажный раствор включает смесь твердых веществ во флюиде-носителе, где смесь твердых веществ включает первую, вторую, третью и четвертую формы среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), так что ОКЗ смеси твердых веществ больше чем 0,75, предпочтительно больше чем 0,80; и ОДТВ тампонажного раствора меньше чем ОКЗ смеси твердых веществ; где первая форма Ρ8Ό по меньшей мере в 3 раза больше чем вторая форма Ρ8Ό, вторая форма Ρ8Ό больше чем третья форма Ρ8Ό, и третья форма Ρ8Ό больше чем четвертая форма Ρ8Ό и где по меньшей мере одна из второй и третьей форм ΡδΌ меньше чем в 3 раза больше, чем соответствующая третья или четвертая форма Ρ8Ό. Тампонажный раствор также может включать пятую форму ΡδΌ, где четвертая форма Ρ8Ό больше, чем пятая форма Ρ8Ό и предпочтительно меньше чем в 3 раза больше, чем пятая форма Ρ8Ό. В одном варианте воплощения изобретения первая форма Ρ8Ό в 3-10 (предпочтительно в от приблизительно 5 до приблизительно 7, более предпочтительно в от приблизительно 5,4 до приблизительно 6,9, особенно, в от приблизительно 5,6 до приблизительно 6,6 раз больше, чем вторая форма Ρ8Ό) раз больше чем вторая форма Ρ8Ό, вторая форма Ρ8Ό в 1,5-4 (предпочтительно в от приблизительно 2 до приблизительно 2,4 раза больше чем третья форма Ρ8Ό) раза больше чем третья форма Ρ8Ό, третья форма Ρ8Ό по меньшей мере в 1,25 (предпочтительно в приблизительно 2,5, более предпочтительно в приблизительно 1,8 или 1,9) раз больше чем четвертая форма Ρ8Ό и, если пятая форма Ρ8Ό присутствует, то четвертая форма Ρ8Ό по меньшей мере в 1,1 (предпочтительно с точностью до в раза 2, более предпочтительно в приблизительно 1,6) раз больше, чем пятая форма Ρ8Ό.
В одном варианте воплощения изобретения первая форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 422 вплоть до приблизительно 853 мкм (20/40 меш), вторая форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 60 вплоть до приблизительно 180 мкм (предпочтительно от приблизительно 100 вплоть до приблизительно 150 мкм), третья форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 25 мкм вплоть до приблизительно 70 мкм (предпочтительно от приблизительно 40 вплоть до приблизительно 60 мкм), четвертая форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 1 вплоть до приблизительно 40 мкм, и пятая форма Ρ8Ό, если присутствует, находится в диапазоне от приблизительно 1 вплоть до приблизительно 25 мкм. В другом варианте воплощения изобретения пятая форма Ρ8Ό равна по меньшей мере 1 мкм и первая форма Ρ8Ό равна от приблизительно 422 мкм (40 меш) вплоть до приблизительно 853 мкм (20 меш). В варианте воплощения изобретения вторая форма Ρ8Ό включает общее ОДТВ от 5 до 30% (предпочтительно от 10 до 20%, более предпочтительно от 10 до 15%), третья форма Ρ8Ό включает общее ОДТВ от 3 до 20% (предпочтительно от 3 до 10%), четвертая форма Ρ8Ό включает общее ОДТВ от 5 до 40% (предпочтительно от 10 до 30%), основанное на общем ОДТВ первой формы ΡδΌ и пятая форма Ρ8Ό, если присутствует, включает общее ОДТВ от 1 до 40%, основанное на общем ОДТВ первой формы Ρ8Ό. Дополнительно или альтернативно вторая форма Ρ8Ό включает общее значение ОДТВ от 5 до 30, предпочтительно от 10 до 20% общего ОДТВ первой формы ΡδΌ; третья форма Ρ8Ό включает общее ОДТВ от 10 до 100, предпочтительно от 30 до 60% от общего ОДТВ второй формы ΡδΌ; четвертая форма Ρ8Ό включает общее значение ОДТВ от 10 до 100, предпочтительно от 30 до 80% от общего ОДТВ третьей формы ΡδΌ; и, если присутствует, то пятая форма Ρ8Ό включает общее ОДТВ от 10 до 500, предпочтительно от 100 до 400% от общего ОДТВ четвертой формы ΡδΌ. В вариантах воплощения изобретения тампонажный раствор также может включать понизитель водоотдачи, диспергатор и/или, где, по меньшей мере одна из первой, второй, третьей, четвертой или пятой форм ΡδΌ включает разлагаемый материал.
Как очевидно из фигур и вышеприведенного текста, а также из нижеприведенных примеров, предусматривается много вариантов воплощения изобретения.
1. Способ, включающий: объединение флюида-носителя и смеси твердых веществ с образованием предпочтительно текучего тампонажного раствора, в котором смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (Ρ8Ό), в котором первая форма Ρ8Ό включает твердые частицы, имеющие среднеобъемный медианный размер, который по меньшей мере в 3 раза больше, чем среднеобъемный медианный размер второй формы ΡδΌ, так что ОКЗ смеси твердых веществ превышает 0,75 или предпочтительно превышает 0,8, и в котором смесь твердых веществ, предпочтительно вторая форма Ρ8Ό включает разлагаемый материал и включает химически активное твердое вещество; прокачивание тампонажного раствора путем циркуляции через ствол скважины с образованием набивки из смеси твердых веществ с ОКЗ, который превышает 0,75 или предпочтительно превышает 0,8, в одном или в обоих из разрыва в пласте и кольцевого пространства между фильтром и стволом скважины; разложение разлагаемого материала в набивке, чтобы увеличить пористость и проницаемость набивки; и добычу пластового флюида из пласта через набивку с повышенной пористостью.
2. Способ варианта воплощения изобретения 1, в котором флюид-носитель является низковязкой жидкостью без загустителя или включающей загуститель в количестве меньше чем 2,4 г загустителя на
- 19 024051 литр флюида-носителя (20 фунт/1000 галлон).
3. Способ варианта воплощения изобретения 1 или 2, в котором тампонажный раствор является стабильным и с высокой нагрузкой твердыми частицами, включающий по меньшей мере 3,6 кг смеси твердых частиц на литр флюида-носителя (30 фунт/галлон).
4. Способ варианта воплощения изобретения 1, 2 или 3, в котором первая форма Ρ8Ό включает гравий и вторая форма Ρ8Ό включает частицы тригидрата окиси алюминия, и в котором разложение включает изменение рН в уплотнении, чтобы солюбилизировать частицы тригидрата окиси алюминия.
5. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1-4, в котором разлагаемый материал является растворимым в основных жидкостях и разложение включает повышение рН в уплотнении, чтобы растворить разлагаемый материал.
6. Способ варианта воплощения изобретения 5, в котором разлагаемый материал выбран из группы, состоящей из амфотерных оксидов, сложных эфиров, кислот в оболочке и их комбинаций.
7. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1-6, в котором смесь твердых веществ включает основание или прекурсор основания.
8. Способ варианта воплощения изобретения 7, в котором основание или прекурсор основания является малорастворимым или инкапсулированным.
9. Способ варианта воплощения изобретения 7 или 8, в котором основание выбрано из группы, состоящей из гидроксидов щелочного металла и аммония, органических аминов, мочевины, замещенных мочевины и их комбинаций.
10. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1-9, включающий контактирование уплотнения с основным водным раствором.
11. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1-4, в котором разлагаемый материал является растворимым в кислотных жидкостях и разложение включает уменьшение рН в уплотнении, чтобы растворить разлагаемый материал.
12. Способ варианта воплощения изобретения 1 или 11, в котором разлагаемый материал выбран из группы, состоящей из оксидов и гидроксидов алюминия, цинка, олова, свинца, бора, кремния и железа; карбонатов, сульфатов, оксидов и гидроксидов кальция, магния и бария, и их комбинаций.
13. Способ варианта воплощения изобретения 1, 11 или 12, в котором смесь твердых веществ включает кислоту или прекурсор кислоты.
14. Способ варианта воплощения изобретения 13, в котором кислота или прекурсор кислоты является малорастворимым или инкапсулированным.
15. Способ варианта воплощения изобретения 13 или 14, в котором прекурсор кислоты выбран из группы, состоящей из гидролизуемых сложных эфиров, ангидридов кислот, сульфонатов кислот, галоидангидридов и их комбинаций.
16. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1 или от 11 до 15, включающий контактирование уплотнения с кислотным водным раствором.
17. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения от 11 до 16, в котором вторая форма Ρ8Ό включает инкапсулированное водо- или маслорастворимое твердое вещество, и разложение включает деинкапсулирование растворимого твердого вещества.
18. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения от 11 до 17, в котором вторая форма Ρ8Ό включает водорастворимое твердое вещество и флюид-носитель включает насыщенный водный раствор водорастворимого твердого вещества, и разложение включает контактирование уплотнения с недостаточно насыщенной водной средой.
19. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения от 11 до 17, в котором вторая форма Ρ8Ό включает водорастворимое твердое вещество, и флюид-носитель включает обращенную масляную эмульсию, в которой водорастворимое твердое вещество диспергировано в масляной фазе, и разложение включает разрушение эмульсии, чтобы растворить водорастворимое твердое вещество в водной среде.
20. Способ варианта воплощения изобретения 19, включающий контактирование уплотнения с деэмульгатором, чтобы разрушить эмульсию.
21. Способ варианта воплощения изобретения 19 или 20, включающий контактирование уплотнения с агентом, регулирующим рН, чтобы разрушить эмульсию.
22. Способ варианта воплощения изобретения 21, в котором агент регулирования рН выбран из группы, состоящей из моноэстеров, полиэстеров, слабых кислот, мочевины, производных мочевины и их комбинаций.
23. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения от 1 до 22, в котором разлагаемый материал включает растворимый материал.
24. Способ варианта воплощения изобретения 23, в котором флюид-носитель является насыщенным в отношении растворимого материала.
25. Способ варианта воплощения изобретения 23 или 24, в котором растворимый материал включает соль и флюид-носитель включает раствор соли.
26. Композиция, включающая: флюид-носитель и смесь твердых веществ, объединенных с образо- 20 024051 ванием текучего тампонажного раствора, в котором смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), в котором первая форма Ρ8Ό включает твердые частицы, имеющие среднеобъемный медианный размер, который по меньшей мере в 3 раза больше, чем среднеобъемный медианный размер второй формы ΡδΌ, так что ОКЗ смеси твердых веществ превышает 0,7 или предпочтительно превышает 0,8, и в котором смесь твердых веществ, предпочтительно вторая форма Ρ8Ό включает разлагаемый материал и включает химически активное твердое вещество.
27. Композиция варианта воплощения изобретения 26, в которой флюид-носитель является низковязкой жидкостью без загустителя или включающая загуститель в количестве меньше чем 2,4 г загустителя на литр флюида-носителя (20 фунт/1000 галлон).
28. Композиция варианта воплощения изобретения 26 или 27, в которой тампонажный раствор является стабильным и с высокой нагрузкой твердыми частицами, включающий по меньшей мере 3,6 кг смеси твердых частиц на литр флюида-носителя (30 фунт/галлон).
29. Композиция варианта воплощения изобретения 26, 27 или 28, в которой первая форма Ρ8Ό включает гравий и вторая форма Ρ8Ό включает частицы тригидрата окиси алюминия.
30. Композиция любого одного из вариантов воплощения изобретения 26-30, в которой разлагаемый материал растворим в основных жидкостях.
31. Композиция варианта воплощения изобретения 30, в которой разлагаемый материал выбран из группы, состоящей из амфотерных оксидов, сложных эфиров, кислот в оболочке и их комбинаций.
32. Композиция любого одного из вариантов воплощения изобретения 26-31, в которой смесь твердых веществ включает основание или прекурсор основания.
33. Композиция варианта воплощения изобретения 32, в которой основание или прекурсор основания является малорастворимым или инкапсулированным.
34. Композиция варианта воплощения изобретения 32 или 33, в которой основание выбрано из группы, состоящей из гидроксидов щелочного металла и аммония, органических аминов, мочевины, замещенных мочевины и их комбинаций.
35. Композиция любого одного из вариантов воплощения изобретения 26-29, в которой разлагаемый материал является растворимым в кислотных жидкостях.
36. Композиция любого одного из вариантов воплощения изобретения 26-30 или 35, в которой разлагаемый материал выбран из группы, состоящей из оксидов и гидроксидов алюминия, цинка, олова, свинца, бора, кремния и железа; карбонатов, сульфатов, оксидов и гидроксидов кальция, магния и бария, и их комбинаций.
37. Композиция любого одного из вариантов воплощения изобретения 26-30 или 35-36, в которой смесь твердых веществ содержит кислоту или прекурсор кислоты.
38. Композиция варианта воплощения изобретения 37, в которой кислота или прекурсор кислоты является малорастворимым или инкапсулированным.
39. Композиция варианта воплощения изобретения 37 или 38, в которой прекурсор кислоты выбран из группы, состоящей из гидролизуемых сложных эфиров, ангидридов кислот, сульфонатов кислот, галоидангидридов и их комбинаций.
40. Композиция любого одного из вариантов воплощения изобретения 26-39, в которой вторая форма Ρ8Ό включает инкапсулированное водо- или маслорастворимое твердое вещество.
41. Композиция любого одного из вариантов воплощения изобретения 26-39, в которой вторая форма Ρ8Ό включает водорастворимое твердое вещество и флюид-носитель включает насыщенный водный раствор водорастворимого твердого вещества.
42. Композиция варианта воплощения изобретения 40 или 41, в которой растворимый материал содержит соль и флюид-носитель содержит раствор соли.
43. Композиция любого одного из вариантов воплощения изобретения 26-39, в котором вторая форма Ρ8Ό включает водорастворимое твердое вещество и флюид-носитель включает обращенную масляную эмульсию, в которой водорастворимое твердое вещество диспергировано в масляной фазе.
44. Способ, включающий: объединение флюида-носителя и смеси твердых веществ с образованием предпочтительно текучего тампонажного раствора, в котором смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), так что ОКЗ смеси твердых веществ превышает 0,75 или предпочтительно превышает 0,8; контактирование фильтра с флюидом, включающим агент для регулирования утечки, с целью образования мостовой пробки на фильтре, чтобы препятствовать поступлению флюида; размещение фильтра в стволе скважины и прокачивание тампонажного раствора путем циркуляции через скважину в любом порядке, так что происходит отложение смеси твердых веществ между фильтром и стволом скважины; превращение отложенной смеси твердых веществ в гравийную набивку, чтобы увеличить пористость и проницаемость; удаление мостовой пробки из фильтра и добыча пластового флюида из пласта через гравийную набивку и фильтр.
45. Способ варианта воплощения изобретения 44, в котором тампонажный раствор включает агент для регулирования утечки и мостовая пробка образуется на фильтре во время циркуляции тампонажного раствора.
46. Способ варианта воплощения изобретения 45, в котором смесь твердых веществ включает три
- 21 024051 формы Ρ8Ό, чтобы образовать мостовую пробку на фильтре, где первая порция твердых частиц имеет первое Ρ8Ό, вторая порция твердых частиц имеет второе Ρ8Ό, и третья порция твердых частиц имеет третье Ρ8Ό, где первое Ρ8Ό больше, чем второе Ρ8Ό, и где второе Ρ8Ό больше, чем третье Ρ8Ό.
47. Способ варианта воплощения изобретения 46, где первая порция твердых частиц содержит гравий размером 40/80 меш (178-422 мкм).
48. Способ варианта воплощения изобретения 46 или 47, где размер частиц первого Ρ8Ό меньше чем 40 меш (422 мкм).
49. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 44-48, в котором смесь твердых веществ включает три формы Ρ8Ό, где первая порция твердых частицы имеет первое Ρ8Ό, вторая порция твердых частиц имеет второе Ρ8Ό, и третья порция твердых частиц имеет третье Ρ8Ό, где первое Ρ8Ό в 2-10 раз больше, чем второе Ρ8Ό, и где второе Ρ8Ό в 3-10 раз больше, чем третье Ρ8Ό.
50. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 44-49, где жидкость для регулирования утечки включает буферную жидкость, вводимую в ствол скважины.
51. Способ варианта воплощения изобретения 50, где тампонажный раствор прокачивают путем циркуляции через ствол скважины перед тем, как разместить фильтр в стволе скважины, где буферную жидкость размещают в стволе скважины поверх тампонажного раствора, и где фильтр проходит через буферную жидкость в ствол скважину и затем вставляется в тампонажный раствор.
52. Способ варианта воплощения изобретения 50, в котором фильтр размещают в стволе скважине перед закачиванием тампонажного раствора путем циркуляции в кольцевое пространство между фильтром и стволом скважины, и где буферную жидкость закачивают путем циркуляции в кольцевое пространство впереди тампонажного раствора.
53. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 50-52, в котором буферная жидкость и тампонажный раствор последовательно закачивают через канал в фильтре до нижней части фильтра и в кольцевое пространство.
54. Способ, включающий: объединение флюида-носителя, первой порции твердых частиц, второй порции твердых частиц и третьей порции твердых частиц в тампонажный раствор; где первая порция твердых частиц имеет средний размер частиц первого распределения, вторая порция твердых частиц имеет средний размер частиц второго распределения и третья порция твердых частиц имеет размер частиц третьего распределения, где средний размер частиц первого распределения по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц второго распределения, и где средний размер частиц второго распределения больше, чем средний размер частиц третьего распределения; где по меньшей мере одна из второй порции твердых частиц и третьей порции твердых частиц содержит разлагаемый материал; размещение фильтра в стволе скважины в подземном пласте и прокачивание тампонажного раствора путем циркуляции через ствол скважины в любом порядке, так что первая порция твердых частиц, вторая порция твердых частиц и третья порция твердых частиц образуют мостовую пробку на поверхности фильтра, чтобы препятствовать поступлению флюида и твердотельной набивке в кольцевое пространство между поверхностью фильтра и поверхностью ствола скважины; и селективное удаление из первой фракции твердых частиц по меньшей мере части твердых частиц, выбранных из второй порции твердых частиц, третьей порции твердых частиц и их комбинации, чтобы увеличить пористость и проницаемость в мостовой пробке и твердотельной набивке для потока флюида по кольцевому пространству и через фильтр.
55. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1-25 или 54, в котором фильтр размещают в стволе скважины перед циркуляцией тампонажного раствора.
56. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1-25 или 54, в котором тампонажный раствор закачивают в скважину путем циркуляции перед тем, как в скважине будет размещен фильтр.
57. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 54-56, в котором первая порция твердых частиц и вторая порция твердых частиц имеют объединенный объемный коэффициент сухого заполнения больше чем приблизительно 0,75, предпочтительно больше чем 0,8.
58. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 54-57, в котором тампонажный раствор объединяют перед циркуляцией в стволе скважины.
59. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 54-57, в котором сумма всех твердых частиц в тампонажном растворе превышает тридцать фунтов на галлон флюида-носителя.
60. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 54-57, в котором средний размер частиц второго распределения по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц третьего распределения.
61. Способ варианта воплощения изобретения 60, в котором общий объем твердых частиц третьей порции твердых частиц больше, чем общий объем твердых частиц второй порции твердых частиц.
62. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 54-61, в котором тампонажный раствор дополнительно включает четвертую порцию твердых частиц со средним размером частиц четвертого распределения, и где средний размер частиц третьего распределения больше, чем средний размер частиц четвертого распределения.
63. Способ варианта воплощения изобретения 62, в котором тампонажный раствор дополнительно
- 22 024051 включает пятую порцию твердых частиц со средним размером частиц пятого распределения, и где средний размер частиц четвертого распределения больше, чем средний размер частиц пятого распределения.
64. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 54-63, в котором средний размер частиц первого распределения больше в приблизительно шесть-десять раз, чем средний размер частиц второго распределения.
65. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 54-64, в котором средний размер частиц второго распределения в приблизительно 1,5-15 раз больше, чем средний размер частиц третьего распределения.
66. Способ варианта воплощения изобретения 65, в котором тампонажный раствор дополнительно включает четвертую порцию твердых частиц со средним размером частиц четвертого распределения, и где средний размер частиц третьего распределения в приблизительно 1,25-15 раз больше, чем средний размер частиц четвертого распределения.
67. Способ варианта воплощения изобретения 66, в котором тампонажный раствор дополнительно включает пятую порцию твердых частиц со средним размером частиц пятого распределения, и где средний размер частиц четвертого распределения в приблизительно 1,1-15 раз больше, чем средний размер частиц пятого распределения.
68. Способ, включающий: объединение флюида-носителя, первой порции твердых частиц, второй порции твердых частиц, третьей порции твердых частиц и четвертой порции твердых частиц в тампонажный раствор; где первая порция твердых частиц имеет средний размер частиц первого распределения, вторая порция твердых частиц имеет средний размер частиц второго распределения, третья порция твердых частиц имеет размер частиц третьего распределения и четвертая порция твердых частиц имеет размер частиц четвертого распределения, где средний размер частиц первого распределения по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц второго распределения, где средний размер частиц второго распределения по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц третьего распределения и где средний размер частиц третьего распределения по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц четвертого распределения; размещение фильтра в стволе скважины в подземном пласте и закачивание тампонажного раствора путем циркуляции через ствол скважины в любом порядке так, что первая порция твердых частиц, вторая порция твердых частиц и третья порция твердых частиц образуют мостовую пробку на поверхности фильтра, чтобы препятствовать поступлению флюида и твердотельной набивки в кольцевое пространство между поверхностью фильтра и поверхностью ствола скважины; селективное удаление из первой порции твердых частиц по меньшей мере части твердых частиц, выбранных из второй порции твердых частиц, третьей порции твердых частиц, четвертой порции твердых частиц и их комбинаций, чтобы увеличить пористость и проницаемость в мостовой пробке и твердотельной набивке для потока флюида по кольцевому пространству и через фильтр.
69. Способ варианта воплощения изобретения 68, в котором первая порция твердых частиц содержит гравий.
70. Способ варианта воплощения изобретения 68 или 69, в котором средний размер частиц первого распределения равен 40 меш (422 мкм) или больше.
71. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 68-70, в котором первая порция твердых частиц содержит гравий размером 20/40 меш.
72. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 68-71, в котором тампонажный раствор дополнительно содержит пятую порцию твердых частиц со средним размером частиц пятого распределения, где средний размер частиц четвертого распределения по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц пятого распределения.
73. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 68-72, в котором средний размер частиц первого распределения равен 20-40 меш (422-853 мкм), средний размер частиц второго распределения равен 140 мкм-280 мкм, средний размер частиц третьего распределения равен 15-65 мкм и средний размер частиц четвертого распределения равен 1-10 мкм.
74. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 68-73, в котором средний размер частиц первого распределения в 3-15 раз больше, чем средний размер частиц второго распределения, где средний размер частиц второго распределения в 3-15 раз больше, чем средний размер частиц третьего распределения, и где средний размер частиц третьего распределения в 3-15 раз больше, чем средний размер частиц четвертого распределения.
75. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 68-74, в котором по меньшей мере одна из второй порции твердых частиц и третьей порции твердых частиц содержат разлагаемый материал.
76. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 68-75, в котором тампонажный раствор дополнительно содержит понизитель водоотдачи, чтобы препятствовать утечке из тампонажного раствора.
77. Способ варианта воплощения изобретения 76, в котором понизитель водоотдачи выбран из группы, состоящей из: латексных дисперсий, водорастворимых полимеров, субмикронных твердых частиц, твердых частиц с характеристическим отношением выше чем 6, и их комбинаций.
- 23 024051
78. Способ варианта воплощения изобретения 76 или 77, в котором понизитель водоотдачи содержит микрогель сшитого поливинилового спирта.
79. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 76-78, в котором понизитель водоотдачи дополнительно содержит АМПС.
80. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 68-79, в котором тампонажный раствор содержит ОДТВ от 0,5 до 0,75.
81. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 68-80, в котором сумарные твердые частицы в тампонажном растворе имеют ОКЗ больше, чем ОДТВ.
82. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1-25 или 44-81, в котором тампонажный раствор циркулирует в горизонтальной части ствола скважины от носка к пятке.
83. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1-25 или 44-82, в котором тампонажный раствор циркулирует в стволе скважины при давлении меньше, чем давление разрыва пласта.
84. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1-25 или 44-83, в котором тампонажный раствор циркулирует в стволе скважины при скорости меньше чем 800 л/мин (5 баррелей в минуту).
85. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 1-25 или 44-84, в котором тампонажный раствор циркулирует в стволе скважины через промывную трубу, где кольцевое пространство фильтр-ствол скважины имеет радиальную толщину относительно меньше, чем радиальная толщина кольцевого пространства промывная труба-фильтр.
86. Система, включающая: тампонажный раствор, содержащий суспендированную во флюиденосителе первую порцию твердых частиц, вторую порцию твердых частиц и третью порцию твердых частиц; где первая порция твердых частиц имеет средний размер частиц первого распределения, вторая порция тверды частиц имеет средний размер частиц второго распределения и третья порция твердых частиц имеет средний размер частиц третьего распределения; где средний размер частиц первого распределения по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц второго распределения, и где средний размер размер частиц второго распределения по меньшей мере в 3 раза больше, чем средний размер частиц третьего распределения; где по меньшей мере одна из второй фракции твердых частиц и третьей фракции твердых частиц содержит разлагаемый материал; и насосную трубу и насос для тампонажного раствора, чтобы присоединить к фильтру и прокачивать путем циркуляции тампонажный раствор в стволе скважины в подземном пласте в любом порядке, так что первая порция твердых частиц, вторая порция твердых частиц и третья порция твердых частиц образуют мостовую пробку на поверхности фильтра и твердотельную набивку в кольцевом пространстве между поверхностью фильтра и поверхностью ствола скважина и, где разлагаемый материал может быть селективно удален из первой фракции твердых частиц, чтобы увеличить пористость и проницаемость в набивке твердых частиц для потока флюида по кольцевому пространству и через фильтр.
87. Система варианта воплощения изобретения 86, где первая порция твердых частиц и вторая порция твердых частиц имеют объединенный объемный коэффициент сухого заполнения больше чем приблизительно 0,75, предпочтительно больше чем 0,80.
88. Система варианта воплощения изобретения 86 или 87, где сумма всех твердых частиц в тампонажном растворе превышает тридцать фунтов на галлон флюида-носителя.
89. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 86-88, где суммарный объем твердых частиц третьей порции твердых частиц больше, чем суммарный объем твердых частиц второй порции твердых частиц.
90. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 86-89, где тампонажный раствор дополнительно содержит четвертую порцию твердых частиц со средним размером частиц четвертого распределения, и где средний размер частиц третьего распределения больше, чем средний размер частиц четвертого распределения.
91. Система варианта воплощения изобретения 90, где тампонажный раствор дополнительно содержит пятую порцию твердых частиц со средним размером частиц пятого распределения, и где средний размер частиц четвертого распределения больше, чем средний размер частиц пятого распределения.
92. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 86-91, где средний размер частиц первого распределения в приблизительно 6-10 раз больше, чем средний размер частиц второго распределения.
93. Способ, включающий: объединение флюида-носителя, смеси твердых веществ и добавкистабилизатора с образованием тампонажного раствора, где смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (Ρ8Ό), так что коэффициент объемного заполнения ОКЗ превышает 0,75, предпочтительно превышает 0,8, где тампонажный раствор включает ОДТВ меньше, чем ОКЗ смеси твердых веществ; прокачивание тампонажного раствора путем циркуляции в стволе скважины, чтобы разместить тампонажный раствор в скважине; завершение циркуляции тампонажного раствора за период времени, в течение которого добавка-стабилизатор препятствует оседанию смеси твердых веществ; и затем циркуляция размещаемого тампонажного раствора в контакте с поверхностью фильтра.
- 24 024051
94. Способ варианта воплощения изобретения 93, в котором добавка-стабилизатор содержит коллоидные частицы.
95. Способ варианта воплощения изобретения 94, в котором коллоидные частицы выбраны из группы, состоящей из γ-окиси алюминия, МдО, у-Ре20з, и их комбинаций.
96. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 93-95, в котором добавкастабилизатор содержит гидратируемые полимерные частицы.
97. Способ варианта воплощения изобретения 96, в котором полимерные частицы имеют температуру гидратации выше 60°С.
98. Способ варианта воплощения изобретения 96 или 97, в котором полимерные частицы содержат гетерополисахарид.
99. Способ варианта воплощения изобретения 96, 97 или 98, в котором полимерные частицы содержат геллановую камедь.
100. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 93-99, в котором добавкастабилизатор содержит стабилизирующие частицы с характеристическим отношением выше 6.
101. Способ варианта воплощения изобретения 100, в котором стабилизирующие частицы с характеристическим отношением выше 6, являются разлагаемыми.
102. Способ варианта воплощения изобретения 100 или 101, в котором стабилизирующие частицы с характеристическим отношением выше 6, включают чешуйки, волокна или их комбинацию, включающую полимер или сополимер молочной кислоты, гликолевой кислоты или их комбинацию.
103. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 93-102, в котором циркуляция размещаемого тампонажного раствора в контакте с поверхностью фильтра включает вставку фильтра в размещаемый тампонажный раствор.
104. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 93-103, в котором циркуляция тампонажного раствора завершается, чтобы поднять рабочую трубу из ствола скважины и спустить фильтр в ствол скважины.
105. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 93-104, в котором ОДТВ равен от 0,5 до 0,75 предпочтительно от 0,55 до 0,7, предпочтительно от 0,56 до 0,68, предпочтительно от 0,58 до 0,66.
106. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 93-105, в котором одна из форм ΡδΌ включает гравий.
107. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 93-106, в котором смесь твердых веществ является тримодальной.
108. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 93-106, в котором смесь твердых веществ является тетрамодальной.
109. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 93-106, в котором смесь твердых веществ является пентамодальной.
110. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 93-109, дополнительно включающий превращение смеси твердых веществ в тампонажном растворе в уплотнение в кольцевом пространстве между фильтром и стволом скважины.
111. Способ варианта воплощения изобретения 110, дополнительно включающий превращение уплотнения в проницаемую гравийную набивку.
112. Тампонажный раствор, включающий: смесь твердых веществ, содержащую множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), так что коэффициент объемного заполнения ОКЗ превышает 0,75, предпочтительно превышает 0,8; флюид-носитель в количестве, чтобы обеспечить ОДТВ меньше, чем ОКЗ смеси твердых веществ; и добавку-стабилизатор, чтобы препятствовать оседанию смеси твердых веществ.
113. Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 112, в котором добавка-стабилизатор содержит коллоидные частицы.
114. Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения
113, в котором коллоидные частицы выбраны из группы, состоящей из γ-окиси алюминия, МдО, γ-Ρε203, и их комбинаций.
115. Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 112, 113 или 114, в котором добавка-стабилизатор содержит гидратируемые полимерные частицы.
116. Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 115, в котором полимерные частицы имеют температуру гидратации выше 60°С.
117. Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 115 или 116, в котором полимерные частицы содержат гетерополисахарид.
118. Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 115, 116 или 117, в котором полимерные частицы содержат геллановую камедь.
119. Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 112-118, в котором добавка-стабилизатор содержит стабилизирующие частицы с характеристическим отношением вы- 25 024051 ше 6.
120. Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 119, в котором стабилизирующие частицы с характеристическим отношением выше 6 являются разлагаемыми.
121. Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 119 или 120, в котором стабилизирующие частицы с характеристическим отношением выше 6 включают чешуйки, включающие полимер или сополимер молочной кислоты, гликолевой кислоты или их комбинацию.
122. Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 112-121, где ОДТВ равен от 0,5 до 0,75, предпочтительно от 0,55 до 0,7, предпочтительно от 0,56 до 0,68, предпочтительно от 0,58 до 0,66.
123. Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 112-122, в котором одна из форм ΡδΌ включает гравий.
124. Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 112-123, в котором смесь твердых веществ является тримодальной.
125. Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 112-123, в котором смесь твердых веществ является тетрамодальной.
126. Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 112-123, в котором смесь твердых веществ является пентамодальной.
127. Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 112-126, в котором тампонажный раствор является стабильным и текучим по меньшей мере в течение 48 ч.
128. Способ стабилизации тампонажного раствора, включающего смесь твердых веществ во флюиде-носителе, где смесь твердых веществ включает от трех до пяти форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (Ρ8Ό), так что коэффициент объемного заполнения ОКЗ превышает 0,75 или предпочтительно превышает 0,8, и где тампонажный раствор включает ОДТВ меньше, чем ОКЗ смеси твердых веществ, включающий: введение добавки-стабилизатора в тампонажный раствор, где добавкастабилизатор выбрана из группы, состоящей из коллоидных частиц, гидратируемых полимерных частиц, частиц с характеристическим отношением выше 6 и их комбинаций.
129. Способ варианта воплощения изобретения 128, где добавка-стабилизатор включает коллоидные частицы, выбранные из группы, состоящей из γ-окиси алюминия, МдО, у-Ре20з и их комбинаций.
130. Способ варианта воплощения изобретения 128 или 129, где добавка-стабилизатор включает гидратируемые полимерные частицы, имеющие температуру гидратации выше 60°С.
131. Способ варианта воплощения изобретения 128, 129 или 130, где добавка-стабилизатор включает гетерополисахарид.
132. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 128-131, где добавкастабилизатор включает геллановую камедь.
133. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 128-132, где добавкастабилизатор содержит стабилизирующие частицы с характеристическим отношением выше 6, где стабилизирующие частицы являются разлагаемыми.
134. Способ варианта воплощения изобретения 133, в котором стаблизирующие частицы с характеристическим отношением выше 6 включают чешуйки, включающие полимер или сополимер молочной кислоты, гликолевой кислоты или их комбинацию.
135. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 128-134, где тампонажный раствор имеет ОДТВ от 0,5 до 0,75, предпочтительно от 0,55 до 0,7, предпочтительно от 0,56 до 0,68, предпочтительно от 0,58 до 0,66.
136. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 128-135, где одна из форм ΡδΌ содержит гравий.
137. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 128-136, где тампонажный раствор является стабильным и текучим в течение по меньшей мере 48 ч после введения стабилизирующей добавки в тампонажный раствор.
138. Способ, включающий: установление обычно цилиндрического фильтра в стволе скважины, чтобы ограничить кольцевое пространство между фильтром и стволом скважины; и пропускание тампонажного раствора, включающего флюид-носитель и смесь твердых веществ через ствол скважины, через канал в фильтре до нижнего конца фильтра и в кольцевое пространство, чтобы уплотнить смесь твердых веществ на внешней поверхности фильтра; где смесь твердых веществ содержит по меньшей мере две формы среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), где первая форма Ρ8Ό содержит твердые вещества, имеющие среднеобъемный медианный размер по меньшей мере в 3 раза больше, чем среднеобъемный медианный размер второй формы ΡδΌ, так что коэффициент объемного заполнения ОКЗ смеси твердых веществ превышает 0,75 или предпочтительно превышает 0,8.
139. Способ варианта воплощения изобретения 138, где при позиционировании фильтра используют рабочую трубу, включающую бурильную трубу, узел пакера и промывную трубу и, кроме того, включающий присоединение промывной трубы к нижнему концу фильтра, закачивание тампонажного раствора вниз в бурильную трубу через промывную трубу и из нижней части в кольцевое пространство и, кроме того, включающий, после закачивания тампонажного раствора в кольцевое пространство, уста- 26 024051 новление пакера и удаление промывной трубы.
140. Способ варианта воплощения изобретения 138 или 139, где кольцевое пространство имеет радиальную толщину (внутренний радиус ствола скважины минус внешний радиус фильтра) меньше чем 25 мм.
141. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 138-140, где тампонажный раствор циркулирует в кольцевом пространстве при давлении меньше, чем давление разрыва, предпочтительно при скорости меньше чем 800 л/мин (5 баррелей в минуту).
142. Способ варианта воплощения изобретения 138, в котором при позиционировании фильтра используют рабочую трубу, включающую бурильную трубу, узел пакера, промывную трубу, фильтр и концевую заглушку, включающий порт, что позволяет присоединить промывную трубу к нижнему концу узла, и, кроме того, включающий установление пакера, закачивание тампонажного раствор вниз в бурильную трубу через промывную трубу и из нижней части узла в кольцевое пространство, чтобы создать давление в кольцевом пространстве больше, чем давление разрыва, чтобы вызвать разрыв пласта, и затем удаление бурильной трубы и промывной трубы из ствола скважины.
143. Способ варианта воплощения изобретения 138, в котором при позиционировании фильтра используют производственный узел, включающий эксплуатационный трубопровод, фильтр и пакер, где фильтр покрыт разлагаемым материалом, чтобы препятствовать притоку, где после установления фильтра закачивают тампонажный раствор вниз эксплуатационной трубы через главный канал, из удаленного конца в кольцевое пространство, и кроме того, включающий после закачивания тампонажного раствора в кольцевое пространство установление пакера, разложение разлагаемого материала для притока в фильтр и добычу пластового флюида через эксплуатационный трубопровод.
144. Способ варианта воплощения изобретения 138, в котором при позиционировании фильтра используют производственный узел, включающий эксплуатационный трубопровод, фильтр и пакер, где фильтр содержит разлагаемый материал в базовой трубе, чтобы препятствовать притоку, где после установления фильтра закачивают тампонажный раствор вниз эксплуатационной трубы через главный канал, из удаленного конца в кольцевое пространство, и кроме того, включающий после закачивания тампонажного раствора в кольцевое пространство установление пакера, разложение разлагаемого материала для притока и добычу пластового флюида через эксплуатационный трубопровод.
145. Способ варианта воплощения изобретения 138, в котором при позиционировании фильтра используют производственный узел, включающий эксплуатационный трубопровод, фильтр, пакер, и механическое устройство для притока, чтобы селективно препятствовать или пропускать приток, где после позиционирования фильтра закачивают тампонажный раствор вниз эксплуатационного трубопровода через главный канал, из удаленного конца в кольцевое пространство и, кроме того, включающий после закачивания тампонажного раствора в кольцевое пространство установление пакера, приведение в действие устройства для притока, чтобы пропускать приток в фильтр, и добычу пластового флюида через эксплуатационный трубопровод.
146. Способ варианта воплощения изобретения 145, в котором устройство для притока приводят в действие дистанционно.
147. Способ варианта воплощения изобретения 145 или 146, в котором устройство для притока приводят в действие с помощью таймера в предопределенное время после спуска производственного узла в скважину.
148. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 138-147, дополнительно включающий установление химического пакера в кольцевое пространство между стволом скважины и трубой, присоединенной к фильтру.
149. Способ варианта воплощения изобретения 148, в котором химический пакер спускают впереди тампонажного раствора.
150. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 138-149, дополнительно включающий установление с интервалами нескольких химических пакеров в кольцевом пространстве фильтрствол скважины и в некоторых случаях в кольцевом пространстве между стволом скважины и трубой, присоединенной к фильтру, чтобы создать зональное выделение.
151. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 148-150, в котором химический пакер вводят в кольцевое пространство труба-ствол скважины через порт отведения выше фильтра.
152. Способ варианта воплощения изобретения 138, в котором при позиционировании фильтра используют бурильный узел, включающий бурильную трубу, фильтр, пакер хвостовика и узел измерений, включающий буровое долото, установление фильтра, включающее бурение скважины конечной длины для размещения фильтра, циркуляцию тампонажного раствора, включающую прокачивание тампонажного раствора через буровой узел из бурового долота в кольцевое пространство, установление пакера хвостовика, удаление бурильной трубы и оставление бурового долота в нижней части скважины.
153. Способ варианта воплощения изобретения 152, дополнительно включающий закачивание закупоривающего материала, который следует за тампонажным раствором и закупоривает нижнюю часть ствола скважины.
154. Способ варианта воплощения изобретения 138, в котором при позиционировании фильтра ис- 27 024051 пользуют узел бурения, включающий бурильную трубу, фильтр, пакер хвостовика и узел для измерений во время бурения, включающий буровое долото; позиционирование фильтра, включающее бурение скважины конечной длины для размещения фильтра и, кроме того, включающий установление пакера, прокачивание тампонажного раствора через буровой узел и из бурового долота в кольцевое пространство, чтобы создать давление в кольцевом пространстве больше, чем давление разрыва с целью разрыва пласта, удаление бурильной трубы и оставление бурового долота в нижней части скважины.
155. Способ варианта воплощения изобретения 138, в котором при позиционировании фильтра используют узел бурения, включающий бурильную трубу, фильтр и узел для измерений во время бурения, включающий буровое долото; позиционирование фильтра, включающее бурение скважины конечной длины для размещения фильтра, циркуляцию тампонажного раствора, включающую закачивание химического пакера впереди тампонажного раствора через буровой узел и из бурового долота в кольцевое пространство, и, кроме того, включающий после закачивания химического пакера и тампонажного раствора в кольцевое пространство установление химического пакера, удаление бурильной трубы и оставление бурового долота в нижней части скважины.
156. Способ варианта воплощения изобретения 155, дополнительно включающий закачивание цемента впереди химического пакера, чтобы разместить цемент вокруг любого свободного призабойного пространства.
157. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 138-156, дополнительно включающий превращение плотной смеси твердых веществ в проницаемую гравийную набивку.
158. Способ, включающий: объединение флюида-носителя и смеси твердых веществ с образованием тампонажного раствора, в котором смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), так что коэффциент объемного заполнения ОКЗ превышает 0,75, предпочтительно превышает 0,8, где смесь твердых веществ включает по меньшей мере форму проппанта Ρ8Ό и форму мелких частиц ΡδΌ; прокачивание тампонажного раствора путем циркуляции через ствол скважины с образованием набивки проппанта путем отложения смеси твердых веществ в одном или обоих из разрыва в пласте и кольцевого пространства между фильтром и стволом скважины; контактирование мелких частиц с диспергатором в набивке; пропускание флюида через набивку, чтобы удалить мелкие частицы из набивки.
159. Способ варианта воплощения изобретения 158, в котором диспергатор присутствует в тампонажном растворе.
160. Способ варианта воплощения изобретения 158, в котором контактирование мелких частиц с диспергатором включает вытеснение флюида-носителя из набивки проппанта другой жидкостью, содержащей диспергатор.
161. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-160, в котором контактирование мелких частиц с диспергатором включает циркуляцию жидкости, содержащую диспергатор в стволе скважины после образования набивки.
162. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-161, в котором контактирование мелких частиц с диспергатором включает размещение жидкости, содержащей диспергатор, в контакте с набивкой после образования набивки.
163. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-162, в котором диспергатор содержит полиэлектролит.
164. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-163, в котором диспергатор содержит полисульфонат, поликарбоксилат или их комбинацию.
165. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-164, в котором диспергатор содержит лигносульфонат, полиметиламинсульфонат, полистиролсульфонат, полинафталинсульфонат или их комбинацию.
166. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-165, в котором диспергатор содержит полинафталинсульфонат.
166А. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-166, в котором диспергатор содержит полиакрилат, имеющий средневзвешенный молекулярный вес меньше чем 10000 Да.
167. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-166А, в котором диспергатор содержит анионные, катионные, амфотерные или цвиттерионные поверхностно-активные вещества.
168. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-167, в котором диспергатор содержит неионогенное поверхностно-активное вещество и предпочтительно флюид-носитель содержит раствор соли.
169. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-168, в котором весовое отношение диспергатора к мелким частицам равно от приблизительно 1:500 до приблизительно 10:90.
170. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-169, в котором мелкие частиц содержат диоксид кремния.
171. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-170, в котором мелкие частиц содержат карбонат кальция.
172. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-171, в котором мелкие час- 28 024051 тиц агломерированы в тампонажном растворе.
173. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-172, в котором тампонажный раствор содержит объемную долю твердых частиц от приблизительно 0,45 вплоть до ОКЗ.
174. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-173, в котором тампонажный раствор содержит объемную долю флюида-носителя от (1-ОКЗ) до 0,55, предпочтительно до 2,5* (1-ОКЗ).
175. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-174, в котором форма Ρ8Ό проппанта равна от 100 до 2000 мкм и форма Ρ8Ό мелких частиц равна от 1 до 20 мкм.
176. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-175, в котором форма Ρ8Ό проппанта в 18-900 раз больше, чем форма Ρ8Ό мелких частиц.
177. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-176, в котором тампонажный раствор дополнительно включает одну или больше промежуточных форм Ρ8Ό, выбранных из группы, состоящей из форм Ρ8Ό, которые в 2-60 раз меньше, чем форма Ρ8Ό проппанта, форм Ρ8Ό, которые в 1,1-60 раз больше, чем форма Ρ8Ό мелких частиц и их комбинации.
178. Способ варианта воплощения изобретения 177, в котором по меньшей мере одна из промежуточных форм Ρ8Ό является разлагаемой, и кроме того, включающий разложение по меньшей мере одной разлагаемой промежуточной формы Ρ8Ό после образования уплотнения.
179. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 177-178, в котором промежуточные формы Ρ8Ό включают относительно большую форму Ρ8Ό и относительно меньшую форму Ρ8Ό, где большая промежуточная форма Ρ8Ό в 2-15 раз меньше, чем форма Ρ8Ό проппанта и в 1,25-15 раз больше, чем меньшая промежуточная форма Ρ8Ό, и где меньшая промежуточная форма в 1,1-15 раза больше, чем форма Ρ8Ό мелких частиц.
179А. Способ варианта воплощения изобретения 179, дополнительно включающий середину промежуточной формы Ρ8Ό, которая в 1,5-4 раза меньше, чем большая промежуточная форма Ρ8Ό и в 1,25-2,5 раза больше, чем меньшая форма Ρ8Ό.
180. Способ варианта воплощения изобретения 179 или 179А, в котором большая промежуточная форма Ρ8Ό является разлагаемой и, кроме того, включающий разложение большей промежуточной формы Ρ8Ό после образования набивки.
181. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-180, в котором по меньшей мере 70% мелких частиц удаляются из набивки.
182. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-181, дополнительно включающий добычу пластового флюида через очищенную от посторонних примесей набивку в стволе скважине.
183. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-182, включающий набивку гарвия, где тампонажный раствор циркулирует в стволе скважины при скорости меньше чем 800 л/мин (5 баррелей в минуту), предпочтительно, чтобы избежать разрывов в пласте.
184. Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 158-183, в котором флюидноситель является низковязкой жидкостью без загустителя или включающей загуститель в количестве меньше чем 2,4 г загустителя на литр флюида-носителя (20 фунт/1000 галлон).
185. Система, включающая: ствол скважины для сообщения флюида с подземным пластом; тампонажный раствор для гравийной набивки, включающий флюид-носитель и смесь твердых веществ, где смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (Ρ8Ό), так что коэффициент объемного заполнения ОКЗ превышает 0,75, предпочтительно превышает 0,8, где смесь твердых веществ включает по меньшей мере форму Ρ8Ό проппанта и форму Ρ8Ό мелких частиц; насос для циркуляции тампонажного раствора в стволе скважины с целью отложения смеси твердых веществ и образования набивки проппанта в одном или обоих из разрыва в пласте и кольцевого пространства между фильтром и пластом и источник диспергатора, достаточно эффективный, чтобы облегчить обратный поток мелких частиц из набивки.
186. Система варианта воплощения изобретения 185, в которой диспергатор присутствует в тампонажном растворе.
187. Система варианта воплощения изобретения 185 или 186, в которой источник диспергатора включает циркуляцию диспергатора или размещение флюида.
188. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-187, в которой диспергатор включает полиэлектролит.
189. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-188, в которой диспергатор включает полисульфонат, поликарбоксилат или их комбинацию.
190. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-189, в которой диспергатор включает лигносульфонат, полимеламинсульфонат, полистиролсульфонат, полинафталинсульфонат или их комбинацию.
191. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-190, в которой диспергатор включает полинафталинсульфонат.
191А. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-191, в которой дисперга- 29 024051 тор включает полиакрилат, имеющий средневзвешенный молекулярный вес меньше чем 10000 Да.
192. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-191А, где диспергатор включает анионное, катионное, амфотерное или цвиттерионное поверхностно-активное вещество.
193. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-192, где диспергатор включает неионогенное поверхностно-активное вещество, и предпочтительно флюид-носитель включает раствор соли.
194. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-193, где весовое отношение диспергатора к мелким частицам равно от приблизительно 1:500 до приблизительно 10:90.
195. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-194, где мелкие частицы содержат диоксид кремния.
196. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-195, где мелкие частицы содержат карбонат кальция.
197. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-196, где мелкие частицы агломерированы в тампонажном растворе.
198. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-197, где тампонажный раствор включает объемную долю твердых веществ от приблизительно 0,45 вплоть до ОКЗ.
199. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-198, где тампонажный раствор включет объемную долю флюида-носителя от (1-ОКЗ) до 0,55, предпочтительно вплоть до 2,5* (1-ОКЗ).
200. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-199, где форма Ρ8Ό проппанта равна 100-2000 мкм и форма Ρ8Ό мелких частиц равна 1-20 мкм.
201. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-200, где форма Ρ8Ό проппанта в 18-900 раз больше, чем форма Ρ8Ό мелких частиц.
202. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-201, где тампонажный раствор дополнительно включает одну или больше промежуточных форм Ρ8Ό, выбранных из группы, состоящей из: форм Ρ8Ό, которые в 2-60 раз меньше, чем форма Ρ8Ό проппанта, форм Ρ8Ό, которые в 1,160 раз больше, чем форма Ρ8Ό мелких частиц, и их комбинации.
203. Система варианта воплощения изобретения 202, в которой по меньшей мере одна из промежуточных форм Ρ8Ό является разлагаемой.
204. Система варианта воплощения изобретения 202 или 203, в которой промежуточные формы Ρ8Ό включают относительно большую промежуточную форму Ρ8Ό и относительно меньшую промежуточную форму Ρ8Ό, предпочтительно в которой большая промежуточная форма Ρ8Ό в 2-15 раз меньше, чем форма Ρ8Ό проппанта и в 1,25-15 раз больше, чем меньшая промежуточная форма Ρ8Ό и где меньшая промежуточная форма в 1,1-15 раз больше, чем форма Ρ8Ό мелких частиц.
205. Система варианта воплощения изобретения 204, дополнительно включающая середину промежуточной формы Ρ8Ό, которая в 1,5-4 раза меньше, чем большая промежуточная форма Ρ8Ό и в 1,25-2,5 раза больше, чем меньшая форма Ρ8Ό.
206. Система варианта воплощения изобретения 204 или 205, в которой относительно большая промежуточная форма Ρ8Ό является разлагаемой.
207. Система любого одного из вариантов воплощения изобретения 185-206, где флюид-носитель является низковязкой жидкостью без загустителя или включающей загуститель в количестве меньше чем 2,4 г загустителя на литр флюида-носителя (20 фунт/1000 галлон).
А тампонажный раствор, включающий: смесь твердых веществ во флюиде-носителе, где смесь твердых веществ включает первую, вторую, третью и четвертую формы среднеобъемного распределения частиц по размерам (Ρ8Ό), так что коэффициент объемного заполнения ОКЗ смеси твердых веществ больше, чем 0,75, предпочтительно больше чем 0,80; ОДТВ тампонажного раствора меньше, чем ОКЗ смеси твердых веществ; где первая форма Ρ8Ό по меньшей мере в 3 раза больше, чем вторая форма Ρ8Ό, вторая форма Ρ8Ό больше чем, третья форма Ρ8Ό и третья форма Ρ8Ό больше, чем четвертая форма Ρ8Ό и где по меньшей мере одна из второй и третьей форм Ρ8Ό меньше чем в 3 раза больше, чем соответственно третья или четвертая форма Ρ8Ό.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 208, где смесь твердых веществ дополнительно включает пятую форму Ρ8Ό, где четвертая форма Ρ8Ό больше, чем пятая форма Ρ8Ό и предпочтительно меньше чем в 3 раза больше, чем пятая форма Ρ8Ό.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 208, где первая форма Ρ8Ό в 3-10 раз больше, чем вторая форма Ρ8Ό (предпочтительно в от приблизительно 5 до приблизительно 7, более предпочтительно в от приблизительно 5,4 до приблизительно 6,9, особенно в от приблизительно 5,6 до приблизительно 6,6 раз больше, чем вторая форма Ρ8Ό), вторая форма Ρ8Ό в 1,5-4 раза больше, чем третья форма Ρ8Ό (предпочтительно в от приблизительно 2 до приблизительно 2,4 раза больше, чем третья форма Ρ8Ό), и третья форма Ρ8Ό по меньшей мере в 1,25 раза больше, чем четвертая форма Ρ8Ό.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 210, где смесь твердых веществ дополнительно включает пятую форму Ρ8Ό, где четвертая форма Ρ8Ό по меньшей мере в 1,1 раза больше, чем пятая форма Ρ8Ό.
- 30 024051
Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-211, в котором первая ΡδΌ находится в диапазоне от приблизительно 422 вплоть до приблизительно 853 мкм (20/40 меш), вторая форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 60 вплоть до приблизительно 180 мкм (предпочтительно от приблизительно 100 вплоть до приблизительно 150 мкм), третья форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 25 вплоть до приблизительно 70 мкм (предпочтительно от приблизительно 40 вплоть до приблизительно 60 мкм), и четвертая форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 1 вплоть до приблизительно 40 мкм.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 212, в котором смесь твердых веществ дополнительно включает пятую форму ΡδΌ, которая меньше, чем четвертая форма Ρ8Ό, где пятая форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 1 вплоть до приблизительно 25 мкм.
Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-213, в котором смесь твердых веществ дополнительно включает пятую форму ΡδΌ, которая меньше, чем четвертая форма Ρ8Ό, где пятая форма Ρ8Ό по меньшей мере 1 мкм и первая форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 422 мкм (40 меш) вплоть до приблизительно 853 мкм (20 меш).
Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-214, в котором вторая форма Ρ8Ό включает суммарный ОДТВ от 5 до 30% (предпочтительно от 10 до 20%, более предпочтительно от 10 до 15%), третья форма Ρ8Ό включает суммарный ОДТВ от 3 до 20% (предпочтительно от 3 до 10%), и четвертая форма Ρ8Ό включает суммарный ОДТВ от 5 до 40% (предпочтительно от 10 до 30%), на основе суммарного значения ОДТВ первой формы ΡδΌ.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 215, в котором смесь твердых веществ дополнительно включает пятую форму ΡδΌ, которая меньше, чем четвертая форма Ρ8Ό, где пятая форма ΡδΌ включает суммарный ОДТВ от 1 до 40% на основе суммарного значения ОДТВ первой формы ΡδΌ.
Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-216, в котором вторая форма Ρ8Ό включает суммарный ОДТВ от 5 до 30, предпочтительно от 10 до 20% суммарного ОДТВ первой формы ΡδΌ; третья форма Ρ8Ό включает суммарный ОДТВ от 10 до 100, предпочтительно от 30 до 60% суммарного ОДТВ второй формы ΡδΌ; и четвертая форма Ρ8Ό включает суммарный ОДТВ от 10 до 500, предпочтительно от 100 до 400% от суммарного ОДТВ третьей формы ΡδΌ.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 217, в котором смесь твердых веществ дополнительно включает пятую форму ΡδΌ, где пятая форма Ρ8Ό форма включает суммарный ОДТВ от 20 до 100, предпочтительно от 30 до 80% от суммарного ОДТВ четвертой формы ΡδΌ.
Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-218, в котором первая форма Ρ8Ό включает суммарный ОДТВ от 60 до 80% от суммарного ОДТВ смеси твердых веществ.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 208, в котором первая форма Ρ8Ό равна 20-40 меш (422-853 мкм), вторая форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 100 до приблизительно 280 мкм и третья форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 15 до 60 мкм и четвертая форма Ρ8Ό находится в диапазоне от приблизительно 1 до 25 мкм.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 220, дополнительно включающий пятую форму ΡδΌ, где четвертая форма Ρ8Ό больше, чем пятая форма Ρ8Ό.
Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-221, где тампонажный раствор дополнительно включает понизитель водоотдачи, чтобы препятствовать утечке из тампонажного раствора.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 222, в котором понизитель водоотдачи выбран из группы, состоящей из: латексных дисперсий, водорастворимых полимеров, субмикронных твердых частиц, твердых частиц с характеристическим отношением выше 6 и их комбинаций.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 222 или 223, в котором понизитель водоотдачи включает микрогель сшитого поливинилового спирта.
Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 222-224, в котором понизитель водоотдачи дополнительно содержит АМПС.
Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-225, в котором смесь твердых веществ включает ОКЗ по меньшей мере 0,85; 0,90; 0,95; 0,96; 0,97; 0,98 или 0,99.
Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-226, в котором по меньшей мере одна из второй, третьей или четвертой форм ΡδΌ содержит разлагаемый материал.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 227, в котором смесь твердых веществ содержит химически активный материал.
Тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-226, в котором смесь твердых веществ дополнительно включает пятую форму ΡδΌ, где по меньшей мере одна из второй, третьей, четвертой или пятой форм ΡδΌ содержит разлагаемый материал.
Тампонажный раствор варианта воплощения изобретения 229, в котором смесь твердых веществ включает химически активный материал.
Способ, включающий: объединение смеси твердых веществ и флюида-носителя с образованием тампонажного раствора любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-230 и размещение
- 31 024051 фильтра в стволе скважины и прокачивание тампонажного раствора путем циркуляции через ствол скважины в любом порядке, так что происходит отложение смеси твердых веществ между фильтром и стволом скважины.
Способ варианта воплощения изобретения 231, в котором тампонажный раствор циркулирует в горизонтальной части ствола скважины от носка до пятки.
Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 231-232, в котором тампонажный раствор циркулирует в стволе скважины при давлении меньшем, чем давление гидроразрыва.
Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 231-233, в котором тампонажный раствор циркулирует в стволе скважины при скорости меньше чем 800 л/мин (5 баррелей в минуту).
Способ по пункту любого одного из вариантов воплощения изобретения 231-234, в котором тампонажный раствор закачивают путем циркуляции в ствол скважины через промывную трубу, где кольцевое пространство фильтр-ствол скважины имеет радиальную толщину относительно меньше, чем радиальная толщина кольцевого пространства промывная труба-фильтр.
Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 231-256, в котором тампонажный раствор циркулирует в горизонтальной части ствола скважины от носка до пятки.
Способ любого одного из вариантов воплощения изобретения 231-257, в котором первые, вторые, третьи, четвертые и любые другие твердые частицы в тампонажном растворе образуют уплотнение в кольцевом пространстве между фильтром и стволом скважины.
Способ варианта воплощения изобретения 258, дополнительно включающий превращение уплотнения в проницаемую гравийную набивку, содержащую первую порцию твердых частиц.
Система, включающая: ствол скважины для сообщения флюида с подземным пластом; тампонажный раствор для гравийной набивки, включающий тампонажный раствор любого одного из вариантов воплощения изобретения 208-230; насос для циркуляции тампонажного раствора в стволе скважины и рабочую трубу для размещения фильтра в стволе скважины в любом порядке, чтобы отложить тампонажный раствор в одном или обоих из разрыва в пласте или кольцевого пространства между фильтром и пластом; и средства для превращения осажденного тампонажного раствора в гравийную набивку.
Система вариантов воплощения изобретения 239, дополнительно включающая промывную трубу, чтобы осуществлять циркуляцию тампонажного раствор через фильтр, где кольцевое пространство фильтр-ствол скважины имеет радиальную толщину относительно меньше, чем радиальная толщина кольцевого пространства промывная труба-фильтр.
Система, включающая: ствол скважины для сообщения флюида с подземным пластом; тампонажный раствор для гравийного уплотнения, включающий флюид-носитель и смесь твердых веществ, где смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), так что коэффициент объемного заполнения ОКЗ превышает 0,75, предпочтительно превышает 0,8, где смесь твердых веществ включает по меньшей мере форму ΡδΌ проппанта, форму ΡδΌ мелких частиц и одну или более промежуточных форм ΡδΌ, выбранных из группы, состоящей из: форм ΡδΌ, которые в 2-60 раз меньше, чем форма ΡδΌ проппанта, формы ΡδΌ, которые в 1,1-60 раз больше, чем форма ΡδΌ мелких частиц и их комбинации, где любые две из формы ΡδΌ проппанта, промежуточной формы и формы мелких частиц имеют соотношение размеров меньше чем 3; и насос для циркуляции тампонажного раствора в стволе скважины с целью отложения смеси твердых веществ и образования набивки проппанта в одном или обоих из разрыва в пласте и кольцевого пространства между фильтром и пластом.
Система варианта воплощения изобретения 241, в котором промежуточные формы ΡδΌ включают относительно большую промежуточную форму ΡδΌ и относительно меньшую промежуточную форму ΡδΌ, предпочтительно в которой большая промежуточная форма ΡδΌ в 2-15 раз меньше, чем форма ΡδΌ проппанта и в 1,25-15 раз больше, чем меньшая промежуточная форма ΡδΌ, и где меньшая промежуточная форма в 1,1-15 раз больше, чем форма ΡδΌ мелких частиц.
Система варианта воплощения изобретения 241, дополнительно включающая середину промежуточной формы ΡδΌ, которая в 1,5-4 раза меньше, чем большая промежуточная форма ΡδΌ и в 1,25-2,5 раза больше, чем меньшая форма ΡδΌ.
Система варианта воплощения изобретения 242 или 243, в которой по меньшей мере одна промежуточная форма ΡδΌ является разлагаемой, предпочтительно относительно большая форма ΡδΌ.
Способ, включающий: объединение флюида-носителя и смеси твердых веществ с образованием тампонажного раствора, где смесь твердых веществ включает множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), так что коэффициент объемного заполнения ОКЗ превышает 0,75, предпочтительно превышает 0,8, где смесь твердых веществ включает по меньшей мере форму ΡδΌ проппанта, форму ΡδΌ мелких частиц и одну или больше промежуточных форм ΡδΌ, выбранных из группы, состоящей из: форм ΡδΌ, которые в 2-60 раз меньше, чем форма ΡδΌ проппанта, форм ΡδΌ, которые в 1,1-60 раз больше, чем форма ΡδΌ мелких частиц и их комбинации, где любые две из формы ΡδΌ проппанта, промежуточной формы и формы мелких частиц имеют соотношение размеров меньше чем 3; и циркуляцию тампонажного раствора через ствол скважины с образованием набивки проппанта в результате отложения смеси твердых веществ в одном или обоих из разрыва в пласте и кольцевого пространст- 32 024051 ва между фильтром и стволом скважины.
Способ варианта воплощения изобретения 245, в котором промежуточные формы ΡδΌ включают относительно большую промежуточную форму ΡδΌ и относительно меньшую промежуточную форму Ρ8Ό, предпочтительно в которой большая промежуточная форма Ρ8Ό в 2-15 раз меньше, чем форма Ρ8Ό проппанта и в 1,25-15 раз больше, чем меньшая промежуточная форма Ρ8Ό, и где меньшая промежуточная форма в 1,1-15 раз больше, чем форма Ρ8Ό мелких частиц.
Способ варианта воплощения изобретения 246, дополнительно включающий середину промежуточной формы ΡδΌ, которая в 1,5-4 раза меньше, чем большая промежуточная форма Ρ8Ό и в 1,25-2,5 раза больше, чем меньшая форма Ρ8Ό.
Способ варианта воплощения изобретения 246 или 247, в котором по меньшей мере одна промежуточная форма Ρ8Ό является разлагаемой, предпочтительно относительно большая мода Ρ8Ό.
Примеры
Пример 1. 1 г образца А1(ОН)3 добавляли к 20 мл деионизованной (ДИ) воды. Измеренное значение рН смеси было равно 7,7. Частицы А1(ОН)3 были нерастворимы в ДИ-воде при этом значении рН и смесь представляла собой тампонажный раствор молочно-белого цвета. Значение рН раствора повысили до 11,8 путем добавления 1,5 мл 50% весовых ΝαΟΗ, и А1(ОН)3 растворился с образованием прозрачного раствора.
Пример 2. 1 г образца А1(ОН)3 добавляли к 20 мл ДИ-воды с образованием мутного тампонажного раствора как в примере 1. Измеренное значение рН смеси было равно 7,2. Значение рН смеси уменьшили путем добавления 9 мл 15% весовых НС1. Через 18 ч А1(ОН)3 полностью растворился и полученный раствор был прозрачным.
Пример 3. Тампонажный раствор, содержащий частицы песка и соли, готовили с использованием насыщенного раствора хлорида натрия (плотность=1,2 г/мл (10 фунт/галлон)) в качестве флюиданосителя. Объемная концентрация и размер частиц соли показаны ниже в табл. 1.
Таблица 1
Объемные концентрации в насыщенном солевом тампонажном растворе
| Компонент (среднее РЗБ) | Объемная концентрация | Всего |
| Песок | 49% | 443,9 г |
| Кристаллы ЫаС1 (115 микрон) | 8% | 59, 4 Г |
| Кристаллы ИаС1 (5 микрон) | 16% | 118,8 г |
| Раствор соли ИаС1 (1,2 г/мл (Юфунт/галлон) ) | 27% | 90 мл |
Тампонажный раствор был стабильным и когда его привели в контакт со свежей водой, то частицы соли тампонажного раствора растворились, создав поры в плотном песке.
Пример 4. Изучали обратный поток мелких частиц, используя экспериментальную установку, состоящую из 51 мм (2-дюймового) длинного гравийного фильтра, содержащего 20% мелких частиц по объему от гравия в трубке с 25 мм (1-дюймовым) внутренним диаметром, встроенной между чистыми гравийными фильтрами без каких-либо мелких частиц с обеих сторон. Чистые гравийные фильтры служили для распределения потока и исключения концевых эффектов на входе и выходе. Вытесняющую жидкость вводили при скорости 5 мл/мин или 15 мл/мин в течение 30 мин и в конце опыта измеряли массу мелких частиц, оставшихся в фильтре. Вытесняющая жидкость представляла собой 2% по весу водный раствор КС1, если не оговорено иное. Гравием служил проппант САКВОПТЕ размером 20/40 меш (620 мкм) или 16/20 меш (1015 мкм). Мелкие частицы представляли собой карбонат кальция размером 2 мкм. Результаты приведены в табл. 2 ниже.
- 33 024051
Таблица 2
Очистка от СаСО3 как функция размера гравия и скорости потока (без диспергатора)
| Скорость обратного потока, мл/мин | Мелкие частицы | Размер гравия | Масса гравия, г | Начальная масса мелких частиц, г | Конечная масса мелких частиц, г | Очистка, ΐ |
| 5 | СаСО3 (2 микрона) | 20/40 | 29,36 | 6,66 | 6,4 6 | 3,0 |
| 16/20 | 33,66 | 7,59 | 6,95 | 8,4 | ||
| 15 | СаСОэ (2 микрона) | 20/40 | 34,16 | 7,93 | 6,5 | 18,0 |
| 16/20 | 34,16 | 6,96 | 6,25 | 10,2 |
Эти результаты показали, что мелкие частицы карбоната кальция нелегко вытекают из гравийного фильтра. Затем испытания в отношении обратного потока повторили в других условиях, как показано в табл. 3.
Таблица 3
Очистка от СаСО3 с помощью обратного потока
| № | Гра- | СаСОэ | СаСОэ | Жид- | Вытес- | Дис- | Ско- | Время, | Очист- |
| Опыта | ВИЙ | (125 | (2 | кость | няюцая | пер- | росгь | МИК | ка, ΐ |
| (620 | мик- | мик- | для | жид- | гатор. | обрат- | |||
| МИК” | рон), | рона) | сме- | кость | мл | НОГО | |||
| рон) , | Г | , г | шения | потока. | |||||
| Г | (10 | мл/мин | |||||||
| мл) | |||||||||
| 4-1 | 50 | 12, 5 | ДИ | 2%КС1 | 0 | 5 | 30 | 13 | |
| 4-2 | 50 | 12, 5 | ДИ | 2%КС1 | 0,1 | 5 | 30 | 98 | |
| 4-3 | 50 | 12,5 | 2% КС1 | 2%КС1 | 0,1 | 5 | 30 | 41 | |
| 4-4 | 50 | 12,5 | 2% КС1 | 2%КС1 | 0,4 | 5 | 30 | 99 | |
| 4-5 | 50 | 12, 5 | 2% | 25КС1 | 0,1 | 5 | 30 | 73 | |
| ТМАХ | |||||||||
| 4-6 | 50 | 6 | 12,5 | ДИ | 2%КС1 | 0,1 | 5 | 30 | 44 |
| 4-7 | 50 | 24,6 | ди | 2%КС1 | 0,2 | 5 | 30 | 72 |
Примечания: ДИ=деионизованная вода; ТМАХ=тетраметиламмонийхлорид; диспергатор=полинафталинсульфонат.
Опыты 4-1 и 4-2 показали, что добавление небольшого количества (1%) диспергатора, полинафталинсульфоната, повышает обратный поток мелких частиц с 13 до 98%. В этих опытах мелкие частицы смешивали с гравием, используя деионизованную (ДИ) воду, как носитель. В опыте 4-3, когда тампонажный раствор готовили с использованием 2% КС1, очистка снизилась до 41%. Однако, увеличение концентрации диспергатора с 2% КС1 флюида-носителя в опыте 4-4, привело к повышению очистки от 41 до 99%. Аналогичные результаты были получены в опыте 4-5, когда тампонажный раствор готовили с 2% тетраметиламмонийхлоридом (ТМАХ).
В опыте 4-6 повторяли условия опыта 4-2, за исключением того, что гравийный фильтр дополнительно включал 6 г карбоната кальция размером 125 мкм. Удаление мелких частиц с использованием того же количества диспергатора оказалось не таким быстрым, но было значительно эффективнее по сравнению с Опытом 4-1 без диспергатора, что предполагает, что дополнительное количество диспергатора дает очистку, сравнимую с очисткой с и без начилия промежуточной формы ΡδΌ. В опыте 4-7 количества мелких частиц карбоната кальция и диспергатора были удвоены для каждого вещества и очистка от мелких частиц только немного снизилась по отношению с очисткой в опыте 4-2, но снова была значительно выше, чем в опыте 4-1 без диспергатора. Таким образом, данные в табл. 3 показывают, что обратный поток мелких частиц карбоната кальция облегчается в присутствии относительно небольшого количества диспергатора.
Пример 5. Затем испытания в отношении обратного потока, аналогичные испытаниям в примере 4, провели с использованием 2-микронных мелких частиц диоксида кремния; условия и результаты приведены ниже в табл. 4.
- 34 024051
Таблица 4
Очистка от δίθ2 путем обратного потока
| № | Гра- | 5гО2 | ЗхО2 | Жид- | Вытес- | Диспер- | Ско- | Время, | Очисг- |
| Опыта | вий (620 микрон) , г | 1150 микрон) , Р | (2 мик- рона) , г | кость для смеше- ния (10 мл) | няюшая жидко- сть | гатор, мл | рость обрат- ного потока, мл/мин | МИН | ка, % |
| 5-1 | 50 | 12, 5 | ди | 2¾ КС1 | 0 | 5 | 30 | 3 | |
| 5-2 | 50 | 12, 5 | ди | 2% КС1 | 0,1 | 5 | 30 | 70 | |
| 5-3 | 50 | 12, 5 | 2% ТМАХ | 2¾ КС1 | 0,1 | 5 | 30 | 18 | |
| 5-4 | 50 | 12, 5 | 2% ТМАХ | 2¾ КС1 | 0,1 | 5 | 30 | 17 | |
| 5-5 | 50 | 12, 5 | 2% ТМАХ | 2% КС1 | 0,2 | 5 | 30 | 23 | |
| 5-6 | 50 | 12, 5 | 2% ТМАХ | 2% КС1 | 0,6 | 5 | 30 | 72 | |
| 5-7 | 50 | 6 | 12, 5 | ди | 2% КС1 | 0,1 | 5 | 30 | 72 |
| 5-8 | 50 | 12, 5 | ди | 2¾ КС1 | 0,2 | 1 | 105 | 83 |
Примечания: ДИ=деионизованная вода; ТМАХ=тетраметиламмонийхлорид; диспергатор=полинафталинсульфонат.
Опыты 5-1 и 5-2 с и без диспергатора показывают, что результаты обратного потока можно значительно улучшить путем диспергирования мелких частиц δίθ2 с использованием полинафталинсульфоната. Аналогично мелким частицам карбоната кальция в примере 4, когда гравийный фильтр готовили, используя 2% ТМАХ в опытах с 5-3 по 5-6, оказалось, что результаты обратного потока могут быть улучшены путем увеличения концентрации диспергатора по отношению к содержанию мелких частиц.
В опыте 5-7, где гравийный фильтр включал промежуточную форму ΡδΌ, представляющую собой 150-микронные частицы диоксида кремния, на обратный поток мелких кремниевых частиц не влияло наличие частиц среднего размера. Теоретически поровое пространство сфер диаметром 150 мкм равно 25 мкм, что не должно ограничивать поток дисперсных 2-микронных частиц.
Опыт 5-8 со скоростью вытесняющей жидкости, равной 1 мл/мин, показал, что хотя обратный поток мелких частиц имел место и при более низкой скорости, очистка в 83% была получена через 105 мин.
Пример 6. Затем испытания в отношении обратного потока, аналогичные испытаниям в примерах 4 и 5, провели с использованием 5-микронных мелких частиц хлорида натрия в насыщенном растворе соли ЫаС1 (1,2 г/мл (10 фунт/галлон)), условия и результаты которых приведены ниже в табл. 5.
Таблица 5
Очистка от ЫаС1 путем обратного потока
| Νί | Гравий | ИаС1 | Жидкость | Вытесня- | Скорость | Бремя, | Очистка, % |
| Опыта | (620 микрон) , г | (5 микрон) , г | для смешения (10 мл) | ющая жидкость | обратного потока мл/мин | мин | |
| 6-1 | 50 | 10,13 | ЫаС1 раствор соли | КаС1 раствор соли | 5 | 30 | 68 |
| 6-2 | 50 | 19,6 | ЫаС1 раствор соли | раствор соли | 5 | 30 | 41 |
Насыщенный раствор соли использовали для тампонажного раствора и вытеснения, чтобы избежать растворения мелких частиц в этих опытах, хотя на практике любое недонасыщение вытесняющей жидкости усиливает удаление мелких частиц путем растворения мелких частиц. Хотя удаление мелких частиц, в процентах, происходило быстрее в опыте 6-1 с использованием 10,18 г ЫаС1 в гравийном фильтре, по сравнению с опытом 6-2, общее количество удаленных частиц происходило быстрее в опыте 6-2 с более мелкими частицами в гравийном фильтре, и очистка от мелких частиц проходила значительнее полнее в опыте 6-2, если период обратного потока продолжался до 72 ч.
- 35 024051
Пример 7. Исследовали использование буферной жидкости для того, чтобы препятствовать утечке в фильтр с помощью способа вставка. В опыте 7-1 0,3% весовой раствор гуара помещали в колбу и вставляли в раствор в вертикальном положении цилиндрический фильтр с 5-калиброванным фильтрэлементом и длиной, превышающей высоту пробирки. Гуаровый раствор сразу же заполнял внутреннюю часть фильтра, и уровень жидкости в кольцевом пространстве между фильтром и стенкой колбы оставался неизменным.
В опыте 7-2 эксперимент повторяли с добавлением 0,9% по весу ПГК, имеющей средний размер частиц 150 мкм (Й50=150 мкм) в гуаровом растворе. Уровень жидкости в кольцевом пространстве фильтрколба увеличивался при введении фильтра и даже после 1,5 ч только небольшой объем буферной жидкости втекал в фильтр. В опыте 7-3 эксперимент повторяли, используя тримодальный тампонажный раствор, имеющий состав, приведенный в табл. 6, без использования какой-либо буферной жидкости.
Таблица 6
Состав тампонажного раствора для опытов 7-3 и 7-4
| Компонент | Размер частицы (микрон) | Объем (мл) | Вес (г) |
| Песок ОХДаиа | 050=600 | 335 | 888 |
| Диоксид кремния | Д50=30 | 56, 6 | 150 |
| Диоксид кремния | Д50=3 | 109, 4 | 290 |
| ДИ вода | — | 190 | 190 |
Фильтр вставляли в тампонажный раствор и перемещали вверх-вниз возвратно-поступательным движением в тампонажном растворе. После трех повторов тампонажный раствор был обезвожен из-за утечки в фильтр и фильтр застревал в смеси твердых веществ.
В опыте 7-4 эксперимент повторяли, используя тампонажный раствор из табл. 6 в нижней части колбы и буферную жидкость из опыта 7-2, плавающую на поверхности тампонажного раствора. Фильтр вставляли в тампонажный раствор, пропуская его через буферную жидкость. После 15 повторов возвратно-поступательного движения тампонажный раствор оставался жидким, фильтр все еще мог перемещаться в тампонажном растворе и, очень небольшое количество жидкости вытекло в фильтр из тампонажного раствора. Эти данные показывают, что контактирование фильтра с буферной жидкостью, содержащей разлагаемые закупоривающие частицы, в преддверии контакта с мультимодальным тампонажным раствором было эффективным в подавлении утечки жидкости из мультимодального тампонажного раствора для поддержания текучести тампонажного раствора.
Пример 8. Изучали разработку тампонажного раствора с высоким содержанием твердых веществ для подавления утечки в фильтр путем образования мостовой пробки на фильтре. Два тримодальных тампонажных раствора были приготовлены с использованием составов, приведенных в табл. 7.
Таблица 7
Состав тампонажного раствора для опытов 8-1 и 8-2
| Компонент | Размер микрон) | частиц | (650, | Опыт 8-1 (г) | Опыт 8-2 (г) |
| Песок | 600 | 888 | |||
| Песок | 280 | 888 | |||
| Диоксид кремния | 30 | 150 | 150 | ||
| Диоксид кремния | 3 | 290 | 290 | ||
| ДИ вода | -- | 190 | 190 |
5-калиброванный фильтр с закрытым нижним концом вставили в два тампонажных раствора и перемещали вверх-вниз в возвратно-поступательном движении в тампонажных растворах так же, как в примере 7. В тампонажном растворе опыта 8-1 фильтр застрял после 3 повторов, в то время как в опыте 8-2 фильтр оставался подвижным в тампонажном растворе даже после 10 повторов. В опыте 8-2 на фильтре наблюдались небольшие мостовые пробки из частиц во время возвратно-поступательного движения. Этот пример показывает, что тампонажный раствор из опыта 8-2 регулирует утечку в фильтр, таким образом, поддерживая текучесть тампонажного раствора во время процесса вставки фильтра или во время размещения тампонажного раствора в способе фильтр-первый.
Пример 9. Изучали разработку тампонажного раствора с высоким содержанием четырех твердых веществ, используя гравий стандартных размеров (20/40 меш) для подавления утечки в фильтр путем образования мостовой пробки на фильтре. В первоначальном протоколе испытания эксперимент по водоотдаче с помощью шприца, проводили путем загрузки 30 мл тампонажного раствора в 60 мл шприц,
- 36 024051 снабженный фильтром 60 меш (отверстия размером 250 мкм) на выходе. Поршень шприца устанавливали на отметке 50 мл и выброс струи измеряли при равновесии, после измерения струи шприц переворачивали вверх дном и измеряли толщину фильтрационной корки, осажденной на фильтре. Мультимодальные тампонажные растворы готовили, используя составы, приведенные в табл. 8. Выброс струи и толщина фильтрационной корки для трех тампонажных растворов, приготовленных с использованием 20/40 САКБОЫТЕ в качестве грубых частиц, показаны в табл. 8 для опытов 9-1, 9-2 и 9-3. Толщину фильтрационной корки оценивали как объем, занимаемый в 60-мл шприце. Поскольку начальный объем тампонажного раствора в шприце был равен 30 мл, толщина фильтрационной корки в 30 мл указывала на то, что тампонажный раствор потерял всю свою жидкость и остаток в шприце был, по сути, твердой пробкой. Результаты, приведенные в табл. 8, показывают, что изменение среднего размера частиц от 32 до 125 мкм, до 200 мкм не способствовало регулированию утечки. Во всех трех тампонажных растворах опытов 9-1, 9-2 и 9-3 жидкость, требуемая для поддержания текучести тампонажного раствора, была потеряна на стадии выброса струи, оставив сзади толстую фильтрационную корку.
Таблица 8
Состав тампонажного раствора и результаты выброса струи для опытов с 9-1 по 9-6
| Компонент | Опыт 9-1 | Опыт 9-2 | Опыт 9-3 | Опыт 9-4 | Опыт 9-5 | Опыт 9-6 |
| САКБОЫТЕ (20/40, 620 микрон) , г | 100 | 100 | 100 | 50 | 50 | 50 |
| САКБОЫТЕ (40/70, 300 микрон), г | 16 | |||||
| Диоксид кремния (200 микрон), г | 6 | 6 | ||||
| СаСОз (125 микрон), з? | 16 | |||||
| Диоксид кремния (32 микрона), г | 16 | 8 | 15 | |||
| Диоксид кремния (3 микрона), г | 33 | 16 | 24 | 16 | ||
| СаСО3 (2 микрона), г | 33 | 33 | ||||
| ДИ вода, г | 24 | 22 | 22 | 10 | 10 | 10,4 |
| Полинафталинсульфонат, мл | 0,1 | 0,1 | ||||
| Результаты выброса струи | ||||||
| Струя, г | 6,00 | 10 | 10 | 0,34 | 9,0 | 7,4 |
| Корка, мл | 30 | 30 | 30 | 5 | 30 | 30 |
После выполнения экспериментов по утечке с несколькими комбинациями тримодальных частиц, было обнаружено, что дополнительная частица с размером в диапазоне от 200 мкм способна остановить поток частиц размером 32 мкм и 2 мкм из гравийной набивки 20/40 меш. Результаты утечки в опыте 9-4 с системой из четырех частиц, включая дополнительную частицу размером 200 мкм, значительно снижали выброс струи и толщину фильтрационной корки. В опытах 9-5 и 9-6 пропущены частицы или размером 32 мкм или размером 200 мкм, и выброс струи и толщина фильтрационной корки значительно увеличились, показывая, что присутствие обоих частиц 200 мкм и 32 мкм сохраняли мелкие частицы и жидкость в тампонажном растворе. Эти результаты предполагают, что частицы трех уменьшенных размеров образуют эффективные мостовые пробки в уплотнении 20/40 САКБОЫТЕ, где частицы размером 200 мкм занимают свободное поровое пространство гравия 20/40, частицы размером 32 мкм занимают свободное поровое пространство частиц размером 200 мкм и частицы размером 3 мкм занимают свободное поровое пространство частиц размером 32 мкм.
В дополнение, в опытах с 9-7 по 9-12 изменяли количества частиц размером 200 мкм и частиц размером 32 мкм и результаты приведены в табл. 9.
- 37 024051
Таблица 9
Состав тампонажного раствора и результаты выброса струи для опытов с 9-6 по 9-12
| Компонент | Опыт 9-6 | Опыт 9-7 | Опыт 9-8 | Опыт 9-9 | Опыт 9-10 | Опыт 9-11 | Опыт 9-12 |
| САКВОЫТЕ (20/40, 620 микрон!, г | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| Диоксид кремния (200 микрон), г | б | 10 | 14 | 2 | 6 | 6 | 6 |
| Диоксид кремния (32 микрона), г | а | 8 | е | 8 | 12 | 15 | 4 |
| Диоксид кремния (3 микрона), г | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 |
| ДИ вода, г | 10 | 10 | 10,5 | 9,5 | 10 | 10 | 10 |
| Результаты выброса струи | |||||||
| Струя, г | 0, 34 | 0,16 | 0,04 | 1,64 | 0, 19 | 0, 01 | 0,64 |
| Корка, мл | 5 | 5 | 5 | 20 | 5 | 3 | 10 |
Эти данные указывают на то, что струя и фильтрационная корка увеличиваются, когда доля частиц размером 200 мкм или 32 мкм снижается больше оцениваемых концентраций и что доли каждой из частиц могут быть скорректированы с целью оптимизации (минимизации) струи и фильтрационной корки и поддержания гидратации и текучести тампонажного раствора во время размещения тампонажного раствора и/или фильтра.
Пример 10. Исследовали способность тампонажного раствора с высоким содержанием четырех твердых частиц в опыте 9-11, с использованием гравия стандартного размера (20/40 меш) и твердотельных составов, приведенных в табл. 10, плюс с добавкой понизителя водоотдачи, подавлять утечку в фильтр в условиях дифференциального высокого давления. Эти эксперименты проводили в коммерческой ячейке для испытаний водоотдачи при высокой температуре/высоком давлении (НТНР) путем помещения образца 12-калиброванного фильтра в один конец ячейки и загрузки тампонажного раствора поверх фильтра. Испытания на утечку проводили при дифференциальном давлении 3,45 МПа (500 фунт/кв.дюйм), получаемого с помощью газа Ν2 в течение 30 мин при комнатной температуре (24°С).
Таблица 10
Твердотельный состав тампонажного раствора для испытаний утечки в фильтр при высоком давлении
| Компонент | Вес, г | Объем твердых веществ, мл | Объем, % твердых веществ |
| САКВОЫТЕ (20/40, 620 микрон), г | 200 | 73, 8 | 57 |
| Диоксид кремния{200 микрон), г | 24 | 9,1 | 7 |
| Диоксид кремния (32 микрона), г | 60 | 22,6 | 17 |
| Диоксид кремния (3 микрона), г | 64 | 24,2 | 19 |
В опыте 10-1 использовали тампонажный раствор, приготовленный со сшитым поливиниловым спиртом (ПВС) в качестве добавки понизителя водоотдачи в форме 4% по весу водной суспензии микрогеля, в которой набухшие в воде частицы микрогеля имеют размер около 100 нм. В опыте 10-2 10% по весу активный раствор высокомолекулярного полимера акриламидометилпропансульфоната (АМПС) добавляли в качестве понизителя водоотдачи в дополнение к ПВС. Составы тампонажных растворов и результаты НТНР приведены в табл. 11.
- 38 024051
Таблица 11
Состав тампонажного раствора и результаты испытаний утечки в фильтр при высоком давлении
| Компонент/ | Опыт | Опыт | Опыт | Опыт 10- | Опыт | Опыт 10-6 |
| Свойство | 10-1 | 10-2 | 10-3 | 4 | 10-5 | |
| Твердые вещества [Таблица 10), г | 348 | 34 8 | 348 | 348 | 348 | 348 |
| 4% ПВС, микрогель, мл | 40 | 40 | 24 | 22 | 16 | 50 |
| 10% АМПС, мл | 0 | 8 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| ДИ вода, мл | 52 | 52 | 32 | 52 | 36 | 28 |
| Объемная доля твердый веществ | 0,58 | 0,56 | 0,70 | 0,62 | 0,72 | 0,62 |
| Понизитель водоотдачи, объем.% жидкости | 43 | 40 | 43 | 30 | 30 | 64 |
| Результаты выброса струи | ||||||
| Струя, г | 2,4 | 3,0 | 0 | 0 | 0 | 3,0 |
| 15 минут, г | 4,6 | 5,0 | 1,6 | 2,4 | 1,8 | 4,4 |
| 30 минут, г | 5,6 | 6,4 | 2,6 | 3, 8 | 3,0 | 5, 0 |
| Филь трационная корка, мм (дюйм) | 7,1 (0,28) | 5,6 (0,22) | 11,2 (0,44) | 15,1 (0,59) | 17,6 (0,69) | 8,0 (0,31) |
Эти данные показывают, что утечку можно эффективно подавить даже при высоком дифференциальном давлении путем использования тампонажного раствора на основе четырех твердых частиц с добавкой понизителя водоотдачи. При той же загрузке понизителя водоотдачи толщина фильтрационной корки может быть снижена путем уменьшения ОДТВ тампонажного раствора. При высоком ОДТВ даже небольшое количество утечки может превратить тампонажный раствор в неперемешиваемое состояние, что приводит к неэффективной корке, образующейся, когда уплотнение частиц неэффективно регулирует утечку. Когда тампонажный раствор является хорошо диспергированным благодаря снижению ОДТВ, превращение в неперемешиваемое состояние требует большего объема флюида для утечки и уплотнение также эффективно приводит к образованию тонкой фильтрационной корки. Опыты 10-1/10-3 и 10-4/10-5 показывают влияние снижения ОДТВ на толщину фильтрационной корки при поддержании постоянной относительной концентрации понизителя водоотдачи в фазе флюида, т.е. толщина фильтрационной корки может быть снижена путем уменьшения ОДТВ. Опыты 10-4/10-6 показывают, что толщина фильтрационной корки также может быть уменьшена путем увеличения концентрации понизителя водоотдачи в жидкой фазе при сохранении постоянного значения ОДТВ.
Пример 11. Также, используя испытательное оборудование и протокол примера 10, исследовали способность тампонажного раствора с высоким содержанием четырех твердых частиц, используя гравий стандартного размера (20/40 меш) и твердотельные составы, приведенные в табл. 12, плюс добавку латексного понизителя водоотдачи, подавлять утечку в фильтр в условиях дифференциального высокого давления.
- 39 024051
Таблица 12
Состав тампонажного раствора и результаты испытаний утечки в фильтр при высоком давлении с использованием латексного понизителя водоотдачи
Опыт 11 показал, что латекс обеспечивает очень хорошее регулирование водоотдачи и приводит к тонкой фильтрационной корке в тампонажном растворе на основе четырех видов частиц.
Пример 12. Испытательное оборудование и протокол примера 7 использовали для того, чтобы показать эффективность тампонажной системы на основе частиц четырех видов при вставке фильтра. Тримодальные и тетрамодальные тампонажные растворы готовили, как показано в табл. 13.
Таблица 13
Составы тампонажного раствора и результаты вставки фильтра
| Компонент/Свойство | Опыт 12-1 | Опыт 12-2 |
| Тип тампонажного раствора | Тримодальный | Тетрамодальный |
| САКВОЫТЕ (20/40, 620 микрон}, г | 1600 | 1600 |
| Диоксид кремния (200 микрон), г | 0 | 384 |
| Диоксид кремния (32 микрона), г | 267 | 480 |
| Диоксид кремния (3 микрона), г | 563 | 512 |
| 4$ ПВС, микрогель, мл | 160 | |
| 10% АМПС, мл | 62 | |
| ДИ вода, мл | 300 | 416 |
| Результаты вставки фильтра | ||
| Число вставок | 26 | 30 |
| Флюид, входящий в фильтр, мл | 150 | 0 |
Если тампонажный раствор просачивается в фильтр, когда его вставляют в тампонажный раствор, то тампонажный раствор теряет свои текучие свойства и фильтр застревает или с трудом перемещается в тампонажном растворе во время возвратно-поступательного движения. После 26 вставок с тримодальным тампонажным раствором в опыте 12-1 значительное количество флюида вошло в фильтр, т.е. 50% общего объема жидкости в тампонажном растворе. Тампонажный раствор извне фильтра был обезвожен и потерял свои текучие свойства к концу эксперимента. С тетрамодальным тампонажным раствором и понизителем водоотдачи в опыте 12-2 после 30 вставок не было флюида, который мог просачиваться в фильтр в конце эксперимента. Тетрамодальный тампонажный раствор полностью остановил утечку в фильтр.
Пример 13. В этом примере исследовали влияние изменения размера и концентрации более мелких частиц в 4-модальной ΡδΌ системе. Выполнена серия испытаний с помощью шприца, в отношении снижения водоотдачи, аналогичных испытаниям в примере 9, где изменяли размер и концентрацию второй частицы. В этих испытаниях первая частица была проппантом 20/40 САКВОЫТЕ (средний диаметр 770 мкм), а другие частицы были приготовлены из диоксида кремния. Размер и концентрацию второй частицы изменяли, третья частица имела средний диаметр, равный 32 мкм, и четвертая частица имел средний диаметр, равный 3 мкм. Сухую смесь готовили, используя все четыре частицы, путем смешения 50 г САКВОЫТЕ, х г второй частицы, 5 г третьей частицы и 10 г четвертой частицы, где х был равен 5,5 г, 7 г, 9 г или 12 г. Из сухой смеси готовили тампонажный раствор путем добавления 10,5 мл ДИ во- 40 024051 ды. В табл. 14 приведена водоотдача, наблюдаемая в испытаниях со шприцем для различных тампонажных растворов.
Таблица 14
Состав тампонажного раствора и данные по водоотдаче в испытаниях со шприцем для опытов с 13-1 по 13-4 (изменяли размер и концентрацию второй частицы)
| Вторая частица | Опыт 13*1 | Опыт 13-2 | Опыт 13*3 | Опыт 13*4 | ||
| Концентрация, г (Р1/Р2/РЗ/Р4) | 50/5,5/5/10 | 50/7/5/10 | 50/9/5/10 | 50/12/5/10 | ||
| Размер (Ρ1/Ρ2/Ρ3/Ρ4=770/χ/32/3, | ||||||
| микрона) | ||||||
| Диапааон | Средний | УТЕЧКА (мл) | ||||
| размера. | размер. | |||||
| Меш | микрон | микрон | ||||
| -50/+60 | 250-297 | 274 | МП | МО | 5,90 | Νϋ |
| -60/+70 | 210-250 | 2 30 | МП | мп | 5,38 | .3,1 |
| -70/+100 | 149-210 | 130 | 4, 32 | 2,13 | 1, 92 | 0, 72 |
| -100/+140 | 105-149 | 127 | 1,14 | 0,42 | 0,72 | 0,26 |
| -140/+170 | 83-105 | 96,5 | 1,63 | 0,60 | 0, 31 | 0,2 |
| -170/+200 | 74-83 | 31 | 4, 65 | 4,80 | 0,70 | 0,3 |
| -200/+230 | 63-74 | 63,5 | МП | 6, 35 | 0, 65 | 0, 4 |
| -230/+270 | 53-63 | 56 | МВ | ΝΠ | 3,28 | 0, 57 |
| -270/+400 | 37-53 | 45 | МП | ΝΠ | 5, 50 | 3, 35 |
МЭ=не определяли
Данные представлены на графике на фиг. 23 как функция размера второй частицы. Как показано на фиг. 23, высокие концентрации второй частицы по отношению к первой частице могут позволить использовать более широкий диапазон среднего размера второй частицы, чтобы снизить утечку. Однако тщательно выбранный размер второй частицы может позволить использовать более низкие концентрации второй частицы, потенциально облегчая очистку или удаление более мелких частиц, чтобы превратить плотные частицы из тампонажного раствора в пористую, проницаемую гравийную набивку или набивку проппанта. Например, при 12 г второй частицы на 50 г первых частиц, представляющих собой 20/40 СЛКБОПТЕ, средний размер второй частицы в диапазоне 60 мкм-180 мкм эффективно закупоривает разрыв между частицами 20/40 СЛКБОЫТЕ, что приводит к снижению утечки. Однако когда концентрацию второй частицы снижают до 5,5 г, то только вторые частицы среднего размера в диапазоне 100 мкм-150 мкм регулируют утечку, с оптимальным размером частицы, равным приблизительно 127 мкм +/-10 или 15 мкм. Этот пример показывает, что отношение средних размеров первой частицы ко второй частице в этом примере должно быть в диапазоне от приблизительно 770/(127+15)~5,4 до приблизительно 770/(127-15)~6,9, предпочтительно от приблизительно 5,6 до приблизительно 6,6, или в идеале приблизительно 770/127~6,06.
Другие серии испытаний проводили с использованием 127-микронной второй частицы, варьируя при этом размером третьей частицы, как показано в табл. 15.
Таблица 15
Состав тампонажного раствора и данные по водоотдаче в испытаниях со шприцем для опыта 13-5 (изменяли размер третьей частицы)
| Третья частица | Опит 13-5 | ||
| Концентрация, г (Р1/Р2/РЗ/Р4) | 50/7/3/10 | ||
| Размер (Р1/Р2/РЗ/Р4=770/127/х/3, МИКроН) | Утечка | ||
| меш | Диапазон | Средний | (мл) |
| размера, микрон | размер, микрон | ||
| -140/+170 | 38-105 | 96,5 | 7,78 |
| -200/+230 | 63-74 | 68,5 | 1,3 |
| -230/+270 | 53-63 | 58 | 0, 58 |
| -270/+400 | 37-53 | 45 | 0,97 |
| 27-37 | 32 | 1,55 | |
| 11 | 7,84 |
Данные представлены графически на фиг. 24 как функция размера третьей частицы. График показывает, что самая низкая степень утечки при этой концентрации была получена для третьих частиц размера 58 мкм, а установленный диапазон отношения среднего размера второй частицы к среднему разме- 41 024051 ру третьей частицы составлял от приблизительно 2,0 до приблизительно 2,4, в идеале приблизительно 2,18.
Приблизительная модель упаковки для частиц с отношениями размеров согласно одному варианту воплощения изобретения показана на фиг. 25 и получена с использованием теоремы Декарта о кругах. Для четырех взаимно касательных окружностей с кривизнами Ρη, Ρη+1, Ρη+2, и Ρη+3, применимо следующее уравнение (1):
_ι_ ι ι ι ι < ι ι ι > ι V р; + К, + Кг + К> Ъ,) (1)
Л где Ρη - кривизна окружности η, где под кривизной понимают величину, обратную радиусу. Например, когда три сферы одинакового размера (Размер Р1=1) касаются друг друга, то отношение размеров (диаметров) Р1/Р2, которое можно получить, используя вышеприведенное уравнение, будет равно 6,464~6,5. Аналогично, другие отношения размеров частиц, требуемые для предотвращения утечки в варианте воплощения изобретения, можно оценить как Р2/Р3, равное приблизительно 2,5 и Р3/Р4, равное приблизительно 1,8, и при использовании пятой частицы Р4/Р5 равное приблизительно 1,6. С практической точки зрения может быть сложно получить и/или работать с частицами, имеющими диапазон среднего размера меньше чем приблизительно 10 мкм при требуемой точности, и один вариант воплощения изобретения откорректирован путем использования относительно большой доли четвертой частицы, где четвертая частица имеет средний размер от 10 до 20 мкм.
Пример 14. В этом примере качественно оценивали стабильность тампонажного раствора путем старения тампонажного раствора в стеклянной бутылке в статических условиях в течение 48 ч в дипазоне температур от 66°С (150°Р) до 121°С (250°Р). По окончании 48 ч пипетку вручную вставили в тампонажный раствор, чтобы оценить силу, требуемую для введения пипетки в тампонажный раствор. Это было качественное испытание и силу, требуемую для введения пипетки в раствор, оценивали по шкале от 0 до 5, где 0 - это худший случай (не могли вставить пипетку) и 5 - это лучший случай. После испытаний на вставку тампонажный раствор выливали в бутылку, чтобы проверить текучие свойства и оседание частиц на дно тампонажного раствора. Текучесть также оценивали по шкале от 0 до 5, где 0 означал отсутствие текучести и 5 - означал текучий тампонажный раствор. В опытах 14-1-14-3 тампонажный раствор на основе четырех частиц, как показано в табл. 16 оценивали при температуре 66, 93 и 121°С, используя диутановую камедь (0,036 весовых %) как загуститель в жидкой фазе.
Таблица 16
Состав тампонажного раствора и результаты стабильности тампонажного раствора с диутановой камедью в качестве стабилизатора
| Компонент/Свойство | Опыт 14-1 | Опыт 14-2 | Опыт 14-3 |
| Температура, С | 66 | 93 | 121 |
| САНВОЫТЕ (20/40, 620 микрон) , г | 100 | 100 | 100 |
| Диоксид кремния (200 микрон), г | 12 | 12 | 12 |
| Диоксид кремния (32 микрона), г | 30 | 30 | 30 |
| Диоксид кремния (3 микрона), г | 32 | 32 | 32 |
| ДИ вода, г | 23 | 23 | 23 |
| Диутановая камедь, г | 0,003 | 0,008 | 0,008 |
| Результаты стабильности тампонажного раствора, 64 часа | |||
| Вставка, шкала 0-5 | 5 | 5 | 5 |
| Текучесть, шкала 0-5 | 4 | 4 | 4 |
| Оседание | да | да | да |
После 64 ч при температуре оказалось легко вставить пипетку в тампонажный раствор, а также вылить тампонажный раствор из бутылки. Однако в бутылке наблюдали осадок.
В опыте 14-4 тампонажный раствор на основе четырех частиц, как показано в табл. 17, оценивали при 121°С, используя наноразмерного уровня γ-окись алюминия (40 нм, получен от компании ΙηΓαπηαΙ Абуапсеб Ма(епа1з) в качестве стабилизатора тампонажного раствора.
- 42 024051
Таблица 17
Состав тампонажного раствора и результаты стабильности тампонажного раствора с γ-окисью алюминия в качестве стабилизатора
| Компонент/Свойство | Опыт 14-4 |
| Температура, С | 121 |
| САЕВОЫТЕ (20/40, 620 микрон), г | 100 |
| Диоксид кремния (200 микрон), г | 12 |
| Диоксид кремния (32 микрона), г | 30 |
| Диоксид кремния (3 микрона), г | 32 |
| ДИ вода, г | 26 |
| γ-Α1203, г | 0,008 |
| Полинафталинсульфонат, мл | 0,17 |
| Результата! стабильности тампонажного раствора, 86 часов | |
| Вставка, шкала 0-5 | 5 |
| Текучесть, шкала 0-5 | 5 |
| Свободная вода | Нет |
| Осадок | Мало |
Результаты, касающиеся вставки, текучести и свободной воды, показали, что стабильность тампонажного раствора была в этом опыте значительно лучше, чем стабильность с использованием диутановой камеди. Уникальное свойство тампонажных растворов, составленных с использованием γ-окиси алюминия, заключается в том, что они не имеют слоя свободной воды в конце эксперимента.
В опыте 14-5 тампонажный раствор на основе четырех частиц, как показано в табл. 18 оценивали при 121°С, используя частицы геллановой камеди в количестве 0,2% весовых и диутановой камеди в количестве 0,036% весовых. При комнатной температуре частицы геллановой камеди легко диспергируются в воде, но не увеличивают вязкость смеси. При температурах выше 90°С частицы геллановой камеди гидратируются, увеличивая вязкость раствора. Это очень полезное свойство в одном варианте воплощения изобретения настоящего изобретения, потому что частицы можно добавлять к тампонажному раствору на его поверхность без увеличения вязкости. После размещения тампонажного раствора в скважине, уменьшение вязкости жидкой фазы из-за температуры может быть компенсировано повышением вязкости, обусловленным гидратацией частиц геллановой камеди.
Таблица 18
Состав тампонажного раствора и результаты стабильности тампонажного раствора с геллановой/диутановой камедью в качестве стабилизатора
Результаты в табл. 18 показали, что тампонажный раствор был стабильным и было не видно осадка по окончании эксперимента.
В опытах 14-6, 14-7 и 14-8 тампонажный раствор на основе четырех частиц с геллановой/диутановой камедью из табл. 18, оценивали при различных температурах после 48 ч, как показано в табл. 17.
- 43 024051
Таблица 19
Результаты стабильности тампонажного раствора с геллановой/диутановой камедью в качестве стабилизатора
| Результаты стабильности | Опыт 14-6 | Опыт 14-7 | Опыт 14-8 |
| тампонажного раствора, часов | 48 | ||
| Температура, °С | 66 | 93 | 121 |
| Вставка, шкала 0-5 | 5 | 5 | 5 |
| Текучесть, шкала 0-5 | 5 | 5 | 5 |
| Свободная вода | Нет | Нет | Нет |
| Осадок | Нет | Нет | Нет |
Результаты в табл. 19 показали, что тампонажный раствор был стабильным, когда вязкость фазы флюида увеличивалась при высоких температурах в присутствии геллановой камеди.
В опыте 14-9 тампонажный раствор на основе четырех частиц, как показано в табл. 20, оценивали при 121°С, используя чешуйки ПМК для повышения стабильности. Вязкость фазы флюида тампонажного раствора не увеличивалась в присутствии диутановой камеди. Средний размер чешуек ПМК был около 1 мм.
Таблица 20
Состав тампонажного раствора и результаты стабильности тампонажного раствора с ПМК в качестве стабилизатора
Результаты в табл. 20 показали, что добавление чешуек ПМК улучшило вставку, текучесть и седиментационные свойства тампонажного раствора в сравнении с результатами стабильности тампонажного раствора, полученного с диутановой камедью, как показано в табл. 16.
Claims (40)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ гравийной набивки скважины, включающий объединение флюида-носителя, смеси твердых веществ и добавки-стабилизатора с образованием тампонажного раствора, в котором смесь твердых веществ включает частицы с множеством форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (ΡδΌ), так что коэффициент объемного заполнения (ОКЗ) превышает 0,60, где тампонажный раствор имеет объемную долю твердых веществ (ОДТВ) меньшую, чем ОКЗ смеси твердых веществ;закачивание тампонажного раствора путем циркуляции в ствол скважины для отложения тампонажного раствора в скважине и завершение циркуляции тампонажного раствора за период времени, в течение которого добавкастабилизатор препятствует оседанию смеси твердых веществ.
- 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает циркуляцию размещаемого тампонажного раствора в контакте с поверхностью фильтра после завершения циркуляции тампонажного раствора.
- 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что добавка-стабилизатор включает коллоидные частицы.
- 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что коллоидные частицы выбирают из группы, состоящей из γ-окиси алюминия, МдО, у-Ре2О3 и их комбинаций.
- 5. Способ согласно любому из пп.1-4, отличающийся тем, что добавка-стабилизатор включает гид- 44 024051 ратируемые полимерные частицы.
- 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что полимерные частицы имеют температуру гидратации выше 60°С.
- 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что полимерные частицы включают гетерополисахарид.
- 8. Способ по п.5, отличающийся тем, что полимерные частицы включают геллановую камедь.
- 9. Способ согласно любому из пп.1-8, отличающийся тем, что добавка-стабилизатор включает стабилизирующие частицы с характеристическим отношением выше 6.
- 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что стабилизирующие частицы являются разлагаемыми.
- 11. Способ по п.9, отличающийся тем, что стабилизирующие частицы включают чешуйки, содержащие полимер или сополимер молочной кислоты, гликолевой кислоты или их комбинацию.
- 12. Способ согласно любому из пп.1-11, дополнительно включающий вставку фильтра в размещаемый тампонажный раствор и циркуляцию размещаемого тампонажного раствора в контакте с поверхностью фильтра.
- 13. Способ по п.12, дополнительно включающий поднятие рабочей трубы из ствола скважины и опускание фильтра в ствол скважины, когда циркуляцию тампонажного раствора прекращают.
- 14. Способ согласно любому из пп.1-13, отличающийся тем, что ОКЗ превышает 0,75.
- 15. Способ согласно любому из пп.1-14, отличающийся тем, что ОДТВ находится в диапазоне от 0,40 до 0,60.
- 16. Способ по п.14, отличающийся тем, что ОДТВ находится в диапазоне от 0,5 до 0,75.
- 17. Способ согласно любому из пп.1-16, отличающийся тем, что одна из форм частиц включает гравий.
- 18. Способ согласно любому из пп.1-17, отличающийся тем, что смесь твердых веществ является тримодальной.
- 19. Способ согласно любому из пп.1-17, отличающийся тем, что смесь твердых веществ является тетрамодальной.
- 20. Способ согласно любому из пп.1-17, отличающийся тем, что смесь твердых веществ является пентамодальной.
- 21. Способ согласно любому из пп.2-15, отличающийся тем, что дополнительно включает образование из смеси твердых веществ в тампонажном растворе уплотнения в кольцевом пространстве между фильтром и стволом скважины.
- 22. Способ по п.21, отличающийся тем, что уплотнение превращают в проницаемую гравийную набивку.
- 23. Тампонажный раствор для гравийной набивки, включающий смесь твердых веществ, включающую множество форм среднеобъемного распределения частиц по размерам (Ρ8Ό), так что коэффициент объемного заполнения (ОКЗ) превышает 0,60;флюид-носитель в количестве, чтобы обеспечить объемную долю твердых веществ (ОДТВ) меньшую, чем ОКЗ смеси твердых веществ, и добавку-стабилизатор, чтобы препятствовать оседанию смеси твердых веществ.
- 24. Тампонажный раствор по п.23, отличающийся тем, что добавка-стабилизатор включает коллоидные частицы.
- 25. Тампонажный раствор по п.24, отличающийся тем, что коллоидные частицы выбраны из группы, состоящей из γ-окиси алюминия, МдО, у-Ре20з и их комбинаций.
- 26. Тампонажный раствор по п.23, отличающийся тем, что добавка-стабилизатор включает гидратируемые полимерные частицы.
- 27. Тампонажный раствор по п.26, отличающийся тем, что полимерные частицы имеют температуру гидратации выше 60°С.
- 28. Тампонажный раствор по п.26 или 27, отличающийся тем, что полимерные частицы включают гетерополисахарид.
- 29. Тампонажный раствор по п.26 или 27, отличающийся тем, что полимерные частицы содержат геллановую камедь.
- 30. Тампонажный раствор по п.23, отличающийся тем, что добавка-стабилизатор включает стабилизирующие частицы с характеристическим отношением выше 6.
- 31. Тампонажный раствор по п.30, отличающийся тем, что стабилизирующие частицы являются разлагаемыми.
- 32. Тампонажный раствор по п.30 или 31, отличающийся тем, что стабилизирующие частицы включают чешуйки, содержащие полимер или сополимер молочной кислоты, гликолевой кислоты или их комбинацию.
- 33. Тампонажный раствор согласно любому из пп.23-32, отличающийся тем, что ОДТВ находится в диапазоне от 0,40 до 0,60.
- 34. Тампонажный раствор согласно любому из пп.23-33, отличающийся тем, что ОКЗ превышает0,75.
- 35. Тампонажный раствор по п.34, отличающийся тем, что ОДТВ находится в диапазоне от 0,5 до- 45 0240510,75.
- 36. Тампонажный раствор согласно любому из пп.23-35, отличающийся тем, что одна из форм частиц содержит гравий.
- 37. Тампонажный раствор согласно любому из пп.23-36, отличающийся тем, что смесь твердых веществ является тримодальной.
- 38. Тампонажный раствор согласно любому из пп.23-36, отличающийся тем, что смесь твердых веществ является тетрамодальной.
- 39. Тампонажный раствор согласно любому из пп.23-36, отличающийся тем, что смесь твердых веществ является пентамодальной.
- 40. Тампонажный раствор согласно любому из пп.23-39, отличающийся тем, что тампонажный раствор является стабильным и текучим по меньшей мере 48 ч.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/827,475 US8119574B2 (en) | 2007-07-25 | 2010-06-30 | High solids content slurries and methods |
| PCT/IB2011/052503 WO2012001558A2 (en) | 2010-06-30 | 2011-06-08 | High solids content slurries and methods |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201291412A1 EA201291412A1 (ru) | 2013-05-30 |
| EA024051B1 true EA024051B1 (ru) | 2016-08-31 |
Family
ID=45402488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201291412A EA024051B1 (ru) | 2010-06-30 | 2011-06-08 | Тампонажные растворы с высоким содержанием твердых веществ и способ |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US8119574B2 (ru) |
| EP (1) | EP2588714A4 (ru) |
| CN (1) | CN103080471B (ru) |
| AU (1) | AU2011273031B2 (ru) |
| CA (1) | CA2803232C (ru) |
| EA (1) | EA024051B1 (ru) |
| MX (1) | MX336480B (ru) |
| WO (1) | WO2012001558A2 (ru) |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9080440B2 (en) | 2007-07-25 | 2015-07-14 | Schlumberger Technology Corporation | Proppant pillar placement in a fracture with high solid content fluid |
| US10011763B2 (en) | 2007-07-25 | 2018-07-03 | Schlumberger Technology Corporation | Methods to deliver fluids on a well site with variable solids concentration from solid slurries |
| US8490698B2 (en) | 2007-07-25 | 2013-07-23 | Schlumberger Technology Corporation | High solids content methods and slurries |
| US8490699B2 (en) | 2007-07-25 | 2013-07-23 | Schlumberger Technology Corporation | High solids content slurry methods |
| US8936082B2 (en) * | 2007-07-25 | 2015-01-20 | Schlumberger Technology Corporation | High solids content slurry systems and methods |
| US9040468B2 (en) * | 2007-07-25 | 2015-05-26 | Schlumberger Technology Corporation | Hydrolyzable particle compositions, treatment fluids and methods |
| US8662172B2 (en) | 2010-04-12 | 2014-03-04 | Schlumberger Technology Corporation | Methods to gravel pack a well using expanding materials |
| US8511381B2 (en) | 2010-06-30 | 2013-08-20 | Schlumberger Technology Corporation | High solids content slurry methods and systems |
| US8505628B2 (en) | 2010-06-30 | 2013-08-13 | Schlumberger Technology Corporation | High solids content slurries, systems and methods |
| US20160257872A9 (en) | 2010-09-17 | 2016-09-08 | Schlumberger Technology Corporation | Solid state dispersion |
| US8607870B2 (en) | 2010-11-19 | 2013-12-17 | Schlumberger Technology Corporation | Methods to create high conductivity fractures that connect hydraulic fracture networks in a well |
| US8646528B2 (en) * | 2010-12-16 | 2014-02-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Compositions and methods relating to establishing circulation in stand-alone-screens without using washpipes |
| US9133387B2 (en) | 2011-06-06 | 2015-09-15 | Schlumberger Technology Corporation | Methods to improve stability of high solid content fluid |
| US20130056215A1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Baker Hughes Incorporated | Disintegrative Particles to Release Agglomeration Agent for Water Shut-Off Downhole |
| US9803457B2 (en) | 2012-03-08 | 2017-10-31 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for delivering treatment fluid |
| US9863228B2 (en) | 2012-03-08 | 2018-01-09 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for delivering treatment fluid |
| US9296943B2 (en) | 2012-05-22 | 2016-03-29 | Schlumberger Technology Corporation | Subterranean treatment fluid composition and method of treatment |
| US20130324444A1 (en) | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Timothy Lesko | System and method for delivering treatment fluid |
| US20140060831A1 (en) * | 2012-09-05 | 2014-03-06 | Schlumberger Technology Corporation | Well treatment methods and systems |
| US9528354B2 (en) | 2012-11-14 | 2016-12-27 | Schlumberger Technology Corporation | Downhole tool positioning system and method |
| US20140151043A1 (en) | 2012-12-03 | 2014-06-05 | Schlumberger Technology Corporation | Stabilized fluids in well treatment |
| AU2013358061B2 (en) * | 2012-12-12 | 2016-03-31 | Toyo Seikan Group Holdings, Ltd. | Dispersion Solution for Drilling and Method of Extracting Underground Resources Using the Dispersion Solution |
| US10202833B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-02-12 | Schlumberger Technology Corporation | Hydraulic fracturing with exothermic reaction |
| CN103244081B (zh) * | 2013-05-13 | 2015-04-08 | 中国石油大学(华东) | 基于磁性介质的砾石充填监测系统及监测方法 |
| JP6327946B2 (ja) * | 2013-05-31 | 2018-05-23 | 株式会社クレハ | 分解性材料から形成されるマンドレルを備える坑井掘削用プラグ |
| CN103291272B (zh) * | 2013-06-14 | 2015-06-17 | 中国石油大学(华东) | 一种基于磁性支撑剂的支撑剂铺置控制系统及控制方法 |
| US9388335B2 (en) | 2013-07-25 | 2016-07-12 | Schlumberger Technology Corporation | Pickering emulsion treatment fluid |
| US9546534B2 (en) | 2013-08-15 | 2017-01-17 | Schlumberger Technology Corporation | Technique and apparatus to form a downhole fluid barrier |
| US9523268B2 (en) | 2013-08-23 | 2016-12-20 | Schlumberger Technology Corporation | In situ channelization method and system for increasing fracture conductivity |
| US9587477B2 (en) | 2013-09-03 | 2017-03-07 | Schlumberger Technology Corporation | Well treatment with untethered and/or autonomous device |
| US9631468B2 (en) | 2013-09-03 | 2017-04-25 | Schlumberger Technology Corporation | Well treatment |
| US9879511B2 (en) | 2013-11-22 | 2018-01-30 | Baker Hughes Incorporated | Methods of obtaining a hydrocarbon material contained within a subterranean formation |
| US10060237B2 (en) | 2013-11-22 | 2018-08-28 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Methods of extracting hydrocarbons from a subterranean formation, and methods of treating a hydrocarbon material within a subterranean formation |
| US10557335B2 (en) | 2014-01-24 | 2020-02-11 | Schlumberger Technology Corporation | Gas fracturing method and system |
| GB2522882A (en) * | 2014-02-07 | 2015-08-12 | Maersk Olie & Gas | Method, downhole system and fluid laden with particles to form a barrier or restriction in a wellbore flow channel |
| AU2014391162B2 (en) | 2014-04-15 | 2019-05-02 | Schlumberger, Technology B.V. | Treatment fluid |
| WO2016072877A1 (en) | 2014-11-06 | 2016-05-12 | Schlumberger Canada Limited | Fractures treatment |
| GB2553823B (en) * | 2016-09-15 | 2021-01-20 | Weatherford Uk Ltd | Apparatus and methods for use in wellbore packing |
| WO2018190835A1 (en) * | 2017-04-12 | 2018-10-18 | Halliburton Energy Services, Inc. | Staged propping of fracture networks |
| WO2018232076A1 (en) | 2017-06-16 | 2018-12-20 | TenEx Technologies, LLC | Compositions and methods for treating subterranean formations |
| US10351755B2 (en) | 2017-08-17 | 2019-07-16 | Saudi Arabian Oil Company | Loss circulation material composition having alkaline nanoparticle based dispersion and water insoluble hydrolysable polyester |
| US11015102B2 (en) | 2017-08-17 | 2021-05-25 | Saudi Arabian Oil Company | Loss circulation material composition having alkaline nanoparticle based dispersion, water insoluble hydrolysable polyester, and formaldehyde resin |
| US10954771B2 (en) | 2017-11-20 | 2021-03-23 | Schlumberger Technology Corporation | Systems and methods of initiating energetic reactions for reservoir stimulation |
| US20240151121A1 (en) * | 2021-03-10 | 2024-05-09 | Schlumberger Technology Corporation | Systems and methods for delivering degradable polyester during gravel packing |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7275596B2 (en) * | 2005-06-20 | 2007-10-02 | Schlumberger Technology Corporation | Method of using degradable fiber systems for stimulation |
| US20080210423A1 (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-04 | Curtis Boney | Circulated Degradable Material Assisted Diversion |
| US20090025934A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Ryan Hartman | System and Method for Low Damage Fracturing |
| US20090025932A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Panga Mohan K R | System and Method for Low Damage Gravel Packing |
Family Cites Families (48)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE24570E (en) | 1958-11-25 | Permeable concrete | ||
| US2193775A (en) | 1938-06-18 | 1940-03-12 | Texaco Development Corp | Method of treating a well |
| US2905245A (en) | 1957-06-05 | 1959-09-22 | California Research Corp | Liner packing method |
| US3434540A (en) | 1967-10-12 | 1969-03-25 | Mobil Oil Corp | Sand control method using a particulate pack with external and internal particle size distribution relationships |
| US3675717A (en) | 1971-01-13 | 1972-07-11 | Gulf Research Development Co | Method of gravel packing wells |
| US4051900A (en) | 1974-06-13 | 1977-10-04 | Dale Hankins | Propping material for hydraulic fracturing |
| US4387769A (en) | 1981-08-10 | 1983-06-14 | Exxon Production Research Co. | Method for reducing the permeability of subterranean formations |
| US4526695A (en) | 1981-08-10 | 1985-07-02 | Exxon Production Research Co. | Composition for reducing the permeability of subterranean formations |
| US4665988A (en) * | 1986-04-04 | 1987-05-19 | Halliburton Company | Method of preparation of variable permeability fill material for use in subterranean formations |
| US5095987A (en) | 1991-01-31 | 1992-03-17 | Halliburton Company | Method of forming and using high density particulate slurries for well completion |
| US5333689A (en) | 1993-02-26 | 1994-08-02 | Mobil Oil Corporation | Gravel packing of wells with fluid-loss control |
| FR2704231B1 (fr) | 1993-04-21 | 1995-06-09 | Schlumberger Cie Dowell | Fluides pétroliers leur préparation et leurs utilisations au forage, à la complétion et au traitement de puits, et en fracturation et traitements de matrice. |
| US5381864A (en) | 1993-11-12 | 1995-01-17 | Halliburton Company | Well treating methods using particulate blends |
| US5415228A (en) | 1993-12-07 | 1995-05-16 | Schlumberger Technology Corporation - Dowell Division | Fluid loss control additives for use with gravel pack placement fluids |
| US5629271A (en) | 1994-03-25 | 1997-05-13 | Texas United Chemical Corporation | Methods of reducing fluid loss and polymer concentration of well drilling and servicing fluids |
| US5518996A (en) | 1994-04-11 | 1996-05-21 | Dowell, A Division Of Schlumberger Technology Corporation | Fluids for oilfield use having high-solids content |
| US5964295A (en) | 1996-10-09 | 1999-10-12 | Schlumberger Technology Corporation, Dowell Division | Methods and compositions for testing subterranean formations |
| US6435277B1 (en) | 1996-10-09 | 2002-08-20 | Schlumberger Technology Corporation | Compositions containing aqueous viscosifying surfactants and methods for applying such compositions in subterranean formations |
| EA002938B1 (ru) | 1998-11-13 | 2002-10-31 | Софитек Н.В. | Цементирующая композиция и ее применение для цементирования нефтяных скважин или подобных сооружений |
| US6599863B1 (en) | 1999-02-18 | 2003-07-29 | Schlumberger Technology Corporation | Fracturing process and composition |
| FR2790258B1 (fr) | 1999-02-25 | 2001-05-04 | Dowell Schlumberger Services | Procede de cimentation et application de ce procede a des cimentations de reparation |
| EP1236701A1 (en) | 2001-02-15 | 2002-09-04 | Schlumberger Technology B.V. | Very low-density cement slurry |
| US7084095B2 (en) | 2001-04-04 | 2006-08-01 | Schlumberger Technology Corporation | Methods for controlling the rheological properties of viscoelastic surfactants based fluids |
| DE60308651D1 (de) * | 2002-02-16 | 2006-11-09 | Schlumberger Technology Bv | Zementzusammensetzungen für hochtemperaturanwendungen |
| AU2003227758A1 (en) * | 2002-04-17 | 2003-10-27 | Sofitech N.V. | Cements containing high-silica minerals for well cementing |
| US7219731B2 (en) | 2002-08-26 | 2007-05-22 | Schlumberger Technology Corporation | Degradable additive for viscoelastic surfactant based fluid systems |
| US6742590B1 (en) | 2002-09-05 | 2004-06-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of treating subterranean formations using solid particles and other larger solid materials |
| ATE350428T1 (de) | 2002-10-28 | 2007-01-15 | Schlumberger Technology Bv | Selbstzerst render filterkuchen |
| US7004255B2 (en) | 2003-06-04 | 2006-02-28 | Schlumberger Technology Corporation | Fracture plugging |
| US7036587B2 (en) | 2003-06-27 | 2006-05-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of diverting treating fluids in subterranean zones and degradable diverting materials |
| US7044220B2 (en) | 2003-06-27 | 2006-05-16 | Halliburton Energy Services, Inc. | Compositions and methods for improving proppant pack permeability and fracture conductivity in a subterranean well |
| CN100577983C (zh) * | 2003-08-06 | 2010-01-06 | 施蓝姆伯格技术公司 | 砾石充填方法 |
| US7096947B2 (en) | 2004-01-27 | 2006-08-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fluid loss control additives for use in fracturing subterranean formations |
| US7559369B2 (en) | 2007-05-10 | 2009-07-14 | Halliubrton Energy Services, Inc. | Well treatment composition and methods utilizing nano-particles |
| US7261157B2 (en) | 2004-12-08 | 2007-08-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of controlling particulate segregation in slurries |
| GB2422839B (en) * | 2005-01-11 | 2009-06-24 | Schlumberger Holdings | Degradable polymers for wellbore fluids and processes |
| US20060175059A1 (en) | 2005-01-21 | 2006-08-10 | Sinclair A R | Soluble deverting agents |
| US7267170B2 (en) | 2005-01-31 | 2007-09-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Self-degrading fibers and associated methods of use and manufacture |
| US7296625B2 (en) | 2005-08-02 | 2007-11-20 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of forming packs in a plurality of perforations in a casing of a wellbore |
| WO2007033489A2 (en) * | 2005-09-23 | 2007-03-29 | Trican Well Service Ltd. | Slurry compositions and methods for making same |
| US7237610B1 (en) | 2006-03-30 | 2007-07-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Degradable particulates as friction reducers for the flow of solid particulates and associated methods of use |
| US7608566B2 (en) | 2006-03-30 | 2009-10-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Degradable particulates as friction reducers for the flow of solid particulates and associated methods of use |
| US7581590B2 (en) * | 2006-12-08 | 2009-09-01 | Schlumberger Technology Corporation | Heterogeneous proppant placement in a fracture with removable channelant fill |
| US8936082B2 (en) | 2007-07-25 | 2015-01-20 | Schlumberger Technology Corporation | High solids content slurry systems and methods |
| US8490698B2 (en) | 2007-07-25 | 2013-07-23 | Schlumberger Technology Corporation | High solids content methods and slurries |
| US8490699B2 (en) | 2007-07-25 | 2013-07-23 | Schlumberger Technology Corporation | High solids content slurry methods |
| US7833947B1 (en) * | 2009-06-25 | 2010-11-16 | Schlumberger Technology Corporation | Method for treatment of a well using high solid content fluid delivery |
| US8662172B2 (en) | 2010-04-12 | 2014-03-04 | Schlumberger Technology Corporation | Methods to gravel pack a well using expanding materials |
-
2010
- 2010-06-30 US US12/827,475 patent/US8119574B2/en active Active
-
2011
- 2011-06-08 CA CA2803232A patent/CA2803232C/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-06-08 AU AU2011273031A patent/AU2011273031B2/en not_active Ceased
- 2011-06-08 EA EA201291412A patent/EA024051B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2011-06-08 CN CN201180041634.6A patent/CN103080471B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-06-08 EP EP11800268.2A patent/EP2588714A4/en not_active Withdrawn
- 2011-06-08 WO PCT/IB2011/052503 patent/WO2012001558A2/en active Application Filing
- 2011-06-08 MX MX2013000048A patent/MX336480B/es unknown
-
2012
- 2012-02-14 US US13/372,589 patent/US8765646B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7275596B2 (en) * | 2005-06-20 | 2007-10-02 | Schlumberger Technology Corporation | Method of using degradable fiber systems for stimulation |
| US20080210423A1 (en) * | 2007-03-02 | 2008-09-04 | Curtis Boney | Circulated Degradable Material Assisted Diversion |
| US20090025934A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Ryan Hartman | System and Method for Low Damage Fracturing |
| US20090025932A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Panga Mohan K R | System and Method for Low Damage Gravel Packing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012001558A2 (en) | 2012-01-05 |
| WO2012001558A3 (en) | 2012-03-01 |
| EP2588714A2 (en) | 2013-05-08 |
| US20120138296A1 (en) | 2012-06-07 |
| CA2803232A1 (en) | 2012-01-05 |
| CN103080471B (zh) | 2015-02-25 |
| US20110155371A1 (en) | 2011-06-30 |
| AU2011273031A1 (en) | 2013-01-17 |
| MX2013000048A (es) | 2013-03-18 |
| MX336480B (es) | 2016-01-21 |
| EP2588714A4 (en) | 2014-04-09 |
| US8119574B2 (en) | 2012-02-21 |
| US8765646B2 (en) | 2014-07-01 |
| EA201291412A1 (ru) | 2013-05-30 |
| CN103080471A (zh) | 2013-05-01 |
| CA2803232C (en) | 2015-06-30 |
| AU2011273031B2 (en) | 2015-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA024051B1 (ru) | Тампонажные растворы с высоким содержанием твердых веществ и способ | |
| US8916506B2 (en) | High solids content slurries, systems and methods | |
| US9238772B2 (en) | High solids content methods and slurries | |
| US8936082B2 (en) | High solids content slurry systems and methods | |
| US8511381B2 (en) | High solids content slurry methods and systems | |
| US10351762B2 (en) | Hydrolyzable particle compositions, treatment fluids and methods | |
| US8490699B2 (en) | High solids content slurry methods | |
| US20140290943A1 (en) | Stabilized Fluids In Well Treatment | |
| US8008234B2 (en) | Method and composition comprising at least three different average particle volume particulates for low damage gravel packing | |
| US20140374095A1 (en) | Nanoparticle slurries and methods | |
| AU2015219231A1 (en) | Method for providing multiple fractures in a formation | |
| US20150315886A1 (en) | Well treatment with high solids content fluids | |
| US20140151043A1 (en) | Stabilized fluids in well treatment | |
| US10094181B2 (en) | Fluid loss additive package for shallow well drilling fluids | |
| WO2015013112A1 (en) | Solid state dispersion |
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 KZ KG MD TJ TM RU |