NO20121161A1

NO20121161A1 - Metode for behandling av underjordisk formasjon

Info

Publication number: NO20121161A1
Application number: NO20121161A
Authority: NO
Inventors: Alhad Phatak
Original assignee: Schlumberger Technology Bv
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2012-10-12
Also published as: MY166508A; US8354360B2; WO2011123249A3; NO346341B1; US20110245113A1; WO2011123249A2

Description

METODE FOR BEHANDLING AV UNDERJORDISK FORMASJON

KRYSSHENVISNING TIL RELATERT SØKNAD

Ingen.

BAKGRUNN

Denne oppfinnelsen er relatert til metode for behandling av underjordiske formasjoner og spesifikt til behandlingsmetoder med en høy tetthetslake og xantangummi.

Xantangummi brukes ofte til å forrykke laker for å forberede gruspakkingsvæsker. Referanser som offentliggjør xantanvæsker for gruspakking inkluderer f.eks. amerikansk patent 6976538, amerikansk patent 6987083, amerikansk patent 7090015, amerikansk patent 7216704 og WO 98/06972. Søkeren har imidlertid funnet at xantanfortykket cesiumformiatlaker kan danne faste eller fastlignende vannbaserte geléer over en tidsperiode. Begrepene «vannbasert gelé», «fortykket vannbasert gelé» og «fast vannbasert gelé» slik det er brukt her henviser til faste og fastlignende laker som inneholder xantan, i motsetning til begrepet «gelé» som henvender til laker som er fortykket med xantan som har en viskositet med mPa-er til tiende, hundrede eller kanskje tusener grad så de kan strømme fritt og lett pumpes gjennom et rør eller en slange. Dannelsen av slike vannbaserte geléer med høy viskositet er uheldig ved bruk av disse væskene til brønnbehandlingsoperasjoner slik som gruspakking på grunn av de forventede vanskene med å pumpe disse materialene. Det er behov for en metode for å forberede laker fortykket med xantan som omfatter cesiumformiat.

SAMMENDRAG AV OPPFINNELSEN

Vi har oppdaget i en utforming at å senke pH-verdien på cesiumformiatlaken kan lette problemet med fastlignende vannbasert gelédannelse og resultere i støpbar xantacesiumformiatgeléer som er svært pumpbar. Tiden det tar en væske å danne vannbasert gelé er svært avhengig av væskens pH-verdi. I én utforming som inkluderer offshore gruspakkingsoperasjoner ved bruk av behandlingsfartøy. Væsken kan blandes ved havnen eller på båten under transport til behandlingsbeliggenheten. I et slikt scenario er det viktig at væsken er motstandsdyktig mot dannelse av fastlignende vannbasert gelé i en lang tidsperiode, i blant så lenge som flere dager.

I én utforming: En metode som omfatter å blande et gelatineringsmidel som omfatter xantan-polymer i en lake som omfatter cesiumformiat for å danne en blanding av xantanpolymer i laken, hvor blandingen har en tetthet på minst 1,44 g/cm3 (12 lbm/gal); å senke lakens pH; hydratisere xantanpolymeret; og behandle den underjordiske formasjonen med blandingen.

I visse utforminger senkes pH-verdien til under 11,4; til 11 eller mindre, til 10,5 eller mindre; 10 eller mindre; 9,5 eller mindre; eller til mellom 9,5 og 11,4. Verdien av pH-verdi er ikke senket til mindre enn 7; mindre enn 7,5; mindre enn 8; mindre enn 8,5; eller mindre enn 9 i utforminger. I en spesifikk utforming senkes lakens pH-verdi til mellom 7 og 11.1 en utforming omfatter å senke lakens pH-verdi ved å tilsette syre, f.eks. en organisk syre slik som maursyre eller en mineralsyre. I utforminger tilsettes syren til laken før gelatineringsagenten blandes inn, samtidig med den eller deretter, før noen dannelse av fast vannbasert gelé.

I utforminger har blandingen en tetthet på minst 1,44 g/ml (12 lbm/gal), minst 1,5 g/ml (12.5 lbm/gal), minst 1,56 g/ml (13 lbm/gal), minst 1,62 g/ml (13.5 lbm/gal), minst 1,68 g/ml (14 lbm/gal), minst 1,74 g/ml (14,5 lbm/gal), minst 1,8 g/ml (15 lbm/gal), minst 1,86 g/ml (15,5 lbm/gal) eller minst 1,92 g/ml (16 lbm/gal).

I en utforming omfatter laken en kombinasjon av cesiumformiat med natriumformiat, kaliumformiat eller en kombinasjon av disse.

I utforminger kan xantanpolymer hydratiseres i blandingen under eller etter blandingen. I en annen utforming er xantanpolymer hydratisert i en forhåndsbatch, der forhåndsbatchen har en tetthet mindre enn tettheten i formasjonsbehandlingsblandingen. I en utforming hydratiseres xantanpolymer i en første vannholdig oppløsning med cesiumformiat, kaliumformiat, natriumformiat eller en kombinasjon av disse; og tetthet i den første vannholdige oppløsningen økes deretter ved å tilsette konsentrert cesiumformiat, f.eks. cesiumformiat som fast stoff, saturert cesiumformiat slam eller en vannholdig oppløsning med cesiumformiat hvor den andre løsningen har en høyere tetthet enn den første vannholdige oppløsningen.

I utforminger kan behandlingen omfatte gruspakking, hydraulisk lagoppsplitting eller en kombinasjon av disse. I en utforming omfatter behandlingen tilføring av blandingen via en alternativ kanal til formasjonen. I en utforming omfatter behandlingsvæsken en skiferstabilisator. I utforminger omfatter blandingen videre en proppant, en krysslinker for xantanpolymer, en bryter for xantanpolymer, et friksjonsreduserende middel eller en kombinasjon av disse. I en utforming omfatter bryteren et alkalimetallbromat, f.eks. kaliumbromat.

I en annen utforming omfatter metoden: Å avgjøre behandlingstettheten, viskositet og tidsvindu for behandling av en underjordisk formasjon med en blanding av xantanpolymer i en cesiumformiatlake; avgjøre en maksimums pH-verdi som kreves for å opprettholde blandingens pumpbarhet under hele behandlingsvinduet; blande en gelatineringsagent som omfatter xantanpolymer i cesiumformiatlaken for å danne xantanpolymerblandingen i laken, hvor blandingen oppnår den bestemte behandlingstettheten og viskositeten; tilsette syre før, under eller etter tilsetting av den mengden som er effektivt for å senke blandingens pH-verdi innenfor 0,5 pH-verdienheter under maksimum pH-verdi for å vedlikeholde pumpbarhet; og behandle den underjordiske formasjonen med blandingen.

I en annen utforming: En metode for å utsette begynnelsen på vannbasert gelédannelse i en gelé omfatter cesiumformiatlake fortykket med xantanpolymer og som har en tetthet på minst 1,44 g/ml (121bm/gal) som omfatter introduksjon av syre inn i laken i en mengde effektiv for en pH-verdi fra 7 til 11, hvor syren tilsettes før, under eller etter fortykkelse med xantan og før dannelse av vannbasert gelé, hvor dannelse av vannbasert gelé i den forsyrede geléen skjer på et senere tidspunkt relativt til den samme geléen ved en naturlig pH-verdi.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Beskrivelsen og eksempler er presentert kun med formålet å illustrere de foretrukne

utformingene av oppfinnelsen og skal ikke fortolkes som en begrensning til oppfinnelsens omfang og anvendbarhet. Selv om sammensetningen av den nåværende oppfinnelsen er beskrevet her som å omfatte visse materialer, skal det være forstått at sammensetningen valgfritt kan omfatte to eller flere kjemiske forskjellige materialer. I tillegg kan sammensetningen også omfatte visse komponenter bortsett fra enn de som allerede er nevnt. I sammendraget av oppfinnelsen og denne detaljerte beskrivelsen, bør hver tallverdi leses én gang som modifisert av begrepet «cirka» (med mindre verdien allerede er uttalt modifisert på den måten), og så leses på nytt som ikke-modifisert med mindre noe annet er indikert i sammenhengen.

Behandlingsmetodene i oppfinnelsen er nyttig i oljefeltoperasjoner, inkludert operasjoner som frakturer ing av underjordiske formasjoner, ending av den underjordiske formasjonens permeabilitet, frakturering eller brønnhullsopprydding, syrefrakturering, syrebehandling av borekronekroppen, gruspakking eller sandkontroll og lignende. Disse metodene kan brukes i hvilken som helst passende formasjonstemperatur.

Xantanpolymer er inkorporert i væsker som brukes i utforminger i mengder som varierer fra rundt 0,01 % til rundt 5,0 % av vekten av den totale vekten av den flytende fasen og helst fra rundt 0,05 % til rundt 1 %, for eksempel 0,6-0,9 % eller 0,7-0,8 % av vekten av den totale vekten av den flytende fasen. Begrepet flytende fase betyr at alle komponentene av væsken med unntak av gasskomponenter eller medrevne fast stoffer.

I visse utforminger kan xantanpolymeret krysslinkes med en passende krysslinker. Å legge krysslinker til væsken kan videre forsterke væskens viskositet. Krysslinking består av å tilknytte to polymeriske kjeder gjennom kjemisk sammenslutning av slike kjeder til et felles element eller kjemisk gruppe. Passende krysslinker kan omfatte en kjemisk blanding som inneholder et polyvalent metallion slik som, men ikke nødvendigvis begrenset til krom, jern, bor, aluminium, titan og zirkonium.

Oppfinnelsens metode kan også omfatte at en bryter brukes i væsken, for eksempel et bromat, slik som kaliumbromat. Formålet med denne komponenten er å «bremse» eller forminske væskens viskositet slik at væsken lettere kan gjenvinnes fra formasjonen under opprensking. Med hensyn til å bryte ned viskositet, kan oksidanter, enzymer eller syrer brukes. Bryterne reduserer polymerets molekylærvekt ved hjelp av virkingen av en syre, en oksidant, et enzym, eller en kombinasjon av disse på selve polymeret. I en foretrukket utforming er en bromert bryter slik som kalium effektivt, spesielt en behandlingstemperatur over 93 °C (200F), spesielt i alkali metallformiatlaker som har en stabiliserende effekt på xantangeléer.

Væsker som er nyttige i oppfinnelsens metode kan også inkludere skiferstabilisatorer slik som for eksempel kaliumklorid, ammoniumklorid, tetrametyl ammoniumklorid, og lignende; polyaminer og polyolblandinger (see amerikansk patent 6857485 og amerikans patent 7084092, herved innlemmet i dette dokumentet ved henvisning) og polyoksyalkylenepolyaminer slik som diaminetere av formelen H2-N-R-(0-R')x-NH2hvor R og R' er alkylener fra 1 til 6 karbonatomer og x har en verdi fra 1 til 10, eller et syretilleggsprodukt av disse (se amerikansk patent 2009/065207, herved innlemmet i dette dokumentet ved henvisning); og kombinasjoner av disse.

Væsker som er nyttige i oppfinnelsens metode kan også inkludere

filterkakefjerningsmiddel slik som for eksempel chelatdannende middel; syrer og syreforløpere slik som polymelkesyre (PLA) and polyglykoler (PGA); spredningsmiddler slik som organiske aminfosfonsyre, estere og salter fra disse; og så videre.

Væsker som er nyttige i oppfinnelsens metode kan også inkludere proppantpartikler som er vesentlig uløselige i formasjonens væske. Som brukt her, inkluderer begrepet proppant også grus brukt i gruspakking og sandkontroll. Proppantpartikler som føres med behandlingsvæsken forblir i fraktureringen som dannes og propper fraktureringen åpen når fraktureringstrykket er frigjort og brønnen settes i produksjon. Passende proppantmaterialer inkluderer, men er ikke begrenset til sand, valnøttskall, sintrert bauxitt, glassperler, keramisk materiale, naturlig forekommende materiale eller lignende materiale. Proppantblandinger kan også brukes. Dersom sand brukes er det er vanligvis 20 til rundt 100 amerikansk standard netting i størrelse. I tilfelle grus brukes i gruspakking eller frakturer-og-pakkbehandlinger, brukes en nettingstørrelse mellom 8 og 70 amerikansk, standard sikt-serie. Naturlig forekommende materiale kan være u-utvunnet og/eller ubehandlet naturlig forekommende materialer, i tillegg til materialer som kan har vært behandlet og/eller utvunnet. Passende eksempler på naturlig forekommende partikkelmateriale for proppantbruk inkluderer, men er ikke nødvendigvis begrenset til malte eller knuste nøtteskall slik som valnøtt, kokosnøtt, pekan, mandel, elfenbensnøtter, brasilnøtter, osv.; malte eller knuste kjerneskall (inkludert fruktkjerner) fra kjerner som plomme, oliven, fersken, kirsebær, aprikos, osv.; malte og knuste kjerneskall slik som mais (f.eks. maiskolber eller maiskjerner), osv.; behandlet treverk slik som de som har blitt bearbeidet med maling, flising, eller andre former for å skape partikulært materiale, bearbeiding, osv. Ytterligere informasjon om nøtter og sammensetninger av disse finnes i Encyclopedia of Chemical Technology, redigert av Raymond E. Kirk og Donald F. Othmer, tredje utgave, John Wiley & Sons, bind 16, side 248-273 (med tittelen "Nuts"), opphavsrett 1981, innlemmet i dette dokumentet ved henvisning.

Konsentrasjonen av proppant i væsken kan være en hvilken som helst konsentrasjon kjent i anholdte dokumenter og vil fortrinnsvis være i området fra rundt 0,05 til rundt 3 kilogram proppant som tilsettes per liter flytende fase. I tillegg kan alle proppantpartiklene videre belegges med harpiks for muligens å øke styrke, klyngepotensialer og proppantens

tilbakestrømningsegenskaper.

Friksjonsreduserende middel kan også inkorporeres i en utforming. En friksjonsreduserende polymer slik som polyakrylamid og kopolymerer, delvis hydrolisert polyakrylamid, poly(2-akrylamid-2-metyl-l-propan sylfonsyre) (polyAMPS), og polyetylenoksid kan benyttes. Kommersielle dragsugsreduserende kjemikalier slik som de som selges av Conoco Inc. under varemerket «CDR» som beskrevet i amerikansk patent. 3,692,676 eller dragsugsreduserende slik som de som selges av Chemlink under varemerkene FLO 1003, FLO 1004, FLO 1005 og FLO 1008 kan nevnes. Disse polymeriske typene tilsatt som friksjonsreduseringsmiddel eller viskositetsindeksforsterkere kan også fungere som utmerkede væsketapstilsettningstoff som reduserer eller til og med eliminerer behovet for konvensjonelle væsketapstilsettningstoff. Lateksharpiks eller polymeremulsjoner kan inkorporeres som

væsketapstilsettningstoff.

Det vannholdige mediet som brukes i metoden i oppfinnelsens utforminger er en cesiumformiat-lake. Laken kan inkludere et uorganisk salt eller annet organisk salt i tillegg til cesiumformiatsalt. Foretrukket uorganisk salt inkluderer alkali metallhalogenider, fortrinnsvis kalliumklorid. Bærerlakefasen kan også omfatte et annet organisk salt, fortrinnsvis natrium eller kaliumformiat. I en utforming inkluderer laken en kombinasjon av cesiumformiat med kaliumformiat og/eller natriumformiat, hvor kaliumformiat og/eller natriumformiat kan erstatte cesiumformiat i den grad lakens nødvendige tetthet opprettholdes. Foretrukne uorganiske divalent salter inkluderer kalsiumhalogenider, fortrinnsvis kalsiumklorid eller kalsiumbromid. Natriumbromid, kaliumbromid, eller cesiumbromid kan også brukes. Saltet er valgt for kompatibilitetsgrunner i en utforming, f.eks. hvor reservoarborevæsken brukt i en spesifikk lakefase og kompletterings-/rengjøringsvæske-lakefasen er valgt til å ha samme lakefase.

Væsker som er brukt i oppfinnelsens utforminger kan videre inneholde andre tilsetningsstoffer og kjemikalier som er vanlig å bruke i oljefeltssammenhenger og er kjent blant dem som har kunnskap i faget. Disse væskene inkluderer, men er ikke nødvendigvis begrenset til, materialer slik som overflateaktive stoffer i tillegg til de som er nevnt ovenfor, bryter hjelpemiddel i tillegg til de som er nevnt ovenfor, kjemisk oksygenfjernere, organiske løsemidler, kjelsteinsforhindrende midler, korrosjonshemmende stoff, væsketapstillegg, bakteriedrepende midler, biocider og løsemidler og lignende. De kan også inkludere assisterende overflateaktivt stoff for å optimalisere viskositeten eller for å minimere dannelse av stabile emulsjoner som inneholde elementer av råolje eller minst én ytterligere polysakkaridpolymer som omfatter 1,2-cishydroksyler eller kjemisk modifiserte polysakkaride polymerer som omfatter 1,2-cishydroksyler, slik som cellulose, derivert cellulose, guargum, derivert guargum eller syntetiske polymerer slik som polyakrylamider og polyakrylamide kopolymerer. Væskene som brukes i oppfinnelsen kan også inneholde en ligand slik som polyol omfattende 1,2-cis hydroksyler (glyserol, sorbitol, glykonsyresalter, mannitol, og lignende, uten at eksemplene er begrensende), kjemisk oksygenfjernere, slik som natriumtiosulfat eller til og med oksidanter slik som ammoniumpersulfat, peroksyder, og natriumbromat.

Når organiske løsemidler inkorporert inn i væskene, kan hvilket som helst av passende løsemiddel brukes. I tillegg kan flere løsemiddel inkorporeres. Eksempler på passende løsemidler inkluderer hydrokarboner slik som mineral olje, oksyderte løsemidler slik som glykoletere, alkoholer, etere, ketoner, estere, biodiesel, oksyderte/hydrokarbon-løsemiddelblandinger og lignende. Organiske løsemidler er vanligvis inkorporert i mengder fra rundt 0,05 % til rundt 70 % av vekten basert på total væskefasevekt, fortrinnsvis fra rundt 0,1 % til rundt 35 % av vekten basert på total væskefasevekt.

En annen utforming av oppfinnelsen inkluderer bruk av oppfinnelsens væske for hydraulisk frakturering av en underjordisk formasjon. Metoder for å hydraulisk frakturere en underjordisk formasjon vil være kjent for fagfolk med vanlige fagkunnskaper og vil involvere å pumpe fraktureringsvæske inn i borehullet og ut i den omkringliggende formasjonen. Væsketrykket er over minimumstresset som stedets grunnfjell kan håndtere, og dermed skapes eller forlenges bruddstrukturer i formasjonen. Se Stimulation Engineering Handbook, John W. Ely, Pennwell Publishing Co., Tulsa, Oklahoma (1994), amerikansk patent nummer 5,551,516 (Normal et al.), «Oilfield Applications», Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, vol. 10, side 328-366 (John Wiley & Sons, Inc. New York, New York, 1987) og referanser som er sitert der. Offentliggjøringene der er innlemmet i dette dokumentet ved henvisning.

I de fleste tilfeller består hydraulisk frakturering av å pumpe en proppantløs, viskøs væske eller pute, vanligvis vann med noen væsketilsettningstoffer for å generere høy viskositet, inn i brønnen hurtigere enn væsken kan strømme ut av formasjonen slik at trykket stiger og grunnfjellet brytes, noe som fører til kunstig sprekkdannelse og/eller utvider eksisterende sprekkdannelse. Deretter tilsettes proppant-partikler til væsken for å danne slam som pumpes inn i fraktureringen for å forhindre den fra å lukkes når pumpetrykket opphører. Proppantsuspensjonens og behandlingsgrunnvæskens transportegenskap er tradisjonelt avhengig av hvilken type fortykningsagent som tilsettes.

I visse fraktureringsbehandlinger kan oppfinnelsens væske brukes i putebehandlingen, proppantfasen eller begge. Komponentene i væskefasen blandes fortrinnsvis på overflaten. Alternativt kan væsken forberedes på overflaten og pumpes via rørledninger mens gasskompenenten kan pumpes ned i ringformasjonen for å blandes nede i hullet, eller omvendt. I en annen utforming forberedes behandlingsvæsken i det ytre området og transporteres til brønnområdet og brukes i behandlingsmetoden før solid vannbasert gelé dannes. For eksempel kan behandlingsvæsken forberedes på kaien eller blandes på båten under transitt til brønnområdet for et offshore brønnområde.

Hydratisering av xantanpolymer kan gjennomføres på behandlingsområdet eller vekk fra behandlingsområdet, avhengig av polymerens hydratiseringshastighet i laken. Denne hastigheten er svært avhengig av tettheten til laken som brukes og pH-verdien til væsken under hydratiseringen. I en utforming som involverer offshore behandling kan xantan hydratiseringen utføres på kaien eller i behandlingsfartøyet på vei til behandlingsområdet. For å senke pH-verdien i laken kan syren tilsettes før xantan tilsettes eller umiddelbart etter at xantan er tilsatt. For å forbedre hydratiseringshastigheten kan xantanpolymeren alternativt hydratiseres i en cesiumformiat-lake med lavere tetthet enn påkrevet, etterfulgt av tilsetting av cesiumformiatsalt eller mettet cesiumformiat-lake til den hydratiserte xantanblandingen.

Stivning av vannbasert gelé i xantanformiatelaken er avhengig av flere faktorer, for eksempel inkludert xantankonsentrasjonen, væskens pH-verdi, laketettheten og tillatt tidsramme mellom forberedelse og formasjon av vannbasert gelé. Væskens pH-verdi påvirker for eksempel evnen til å bryte xantanpolymeren etter en gruspakking og/eller fraktureringsbehandling. I en utforming kan den ønskede pH-verdien i væsken avgjøres basert på formasjonens bunnhullstemperatur for å behandle og bryterteste ved den temperaturen. I en annen utforming er tidsrommet mellom xantanhydratisering og gruspakking fastslått og xantankonsentrasjon, pH-verdi og/eller laketetthet justeres for å oppnå den ønskede tiden i tillegg til en passende buffer før vannbasert gelé (plugg) dannelse. Basert på disse faktorene kan det i én utforming fastsettes en optimal pH-verdi for væsken der det ikke dannes vannbasert gelé i det nødvendige tidsrommet, og der væsken kan brytes ved bunnhullstemperaturen etter den fastsatte, ønskede hastigheten.

I løse formasjoner implementeres sandkontrolltiltak for å forhindre brønnkollaps. En vanlig praksis for å kontrollere sandfortrenging inkluderer plassering av gruspakkinger for å holde formasjonens sand på plass. I en utforming relaterer den nåværende oppfinnelsen til formasjonsbehandling som involverer gruspakking i en brønn. Behandlingsvæsken omfatter grus eller sand og andre valgfrie tilsetningsstoffer slik som filterkakerengjøringsreagenser slik som chelatdannende middel eller syrer (f.eks. hydroklor-, hydrofluor-, maur-, eddiksur-, sitronsyre) korrosjonshemmende stoff, kjelsteinsforhindrende middel, biocider, formasjons trykk midler blant annet. Passende grus eller sand for denne bruken har vanligvis en nettingstørrelse på mellom 8 og 70 amerikansk standard sil-serie netting.

Gruspakken er vanligvis plassert rundt en perforert foring eller netting. Gruspakken filtrerer sanden, samtidig som den fortsatt tillater formasjonsstrømmen å strømme gjennom grusen, nettingen og et produksjonsrør. For å lette vanskelighetene som skapes av lange eller hellende intervaller, kan gruspakking gjennomføres med en metode som kalles tilføring ved alternativ kanal i faget. Verktøy for tilføring ved alternativ kanal inkluderer, for eksempel perforerte avgreninger tilpasset for å motta grus-slammet når det går inn i ringrommet rundt nettingen. Disse avgreningene gir alternative kanaler som tillater tilføring av grusslammet selv om en bro dannes i grusen før en operasjon er fullført. Alternativ kanal teknologi inkorporerer et spesielt gruspakkenettingsystem som inneholder perforerte «avgreningsrør» eller alternative flytkanaler som er festet på siden av nettingen. Perforerte avgreninger er tilpasset for å motta grusslammet når det går inn i ringrommet rundt nettingen. Disse avgreningsrørene tillater effektiv gruspakking ved å tillate strømmen å flyte rundt en brosone dersom det dannes broer i grusen før operasjonen er fullført. Derved kan selv lange vannrette sektorer gruspakkes selv om det er stort væsketap. En fullstendig beskrivelse av et typisk alternativ kanals gruspakkingsverktøy og hvordan det opereres, kan for eksempel finnes i amerikansk patent nummer 4945991; amerikansk patent nummer 5082052; amerikansk patent nummer 5113935; amerikansk patent nummer 5341880; amerikansk patent nummer 5419394; amerikansk patent nummer 5435391; amerikansk patent nummer 5476143; amerikansk patent nummer 5515915; amerikansk patent nummer 6220345; og amerikansk patent nummer 6883608; hver av disse er i sin helhet innlemmet i dette dokumentet ved henvisning.

Derav følger det at oppfinnelsen gir de følgende utforminger:

1. En metode som omfatter: Å blande et gelatineringsmiddel som omfatter xantanpolymer i en lake som omfatter cesiumformiat for å danne en blanding av xantanpolymer i laken, hvor blandingen har en tetthet på minst 1,44 g/mL (12 lbm/gal); å senke lakens pH; hydratisere xantanpolymeret; og å behandle den underjordiske formasjonen med blandingen. 2. En metode som omfatter: Å avgjøre behandlingstetthet, viskositet og tidsvindu for behandling av en underjordisk formasjon med en blanding av xantanpolymer i en cesiumformiat-lake; avgjøre en maksimums pH-verdi som kreves for å opprettholde blandingens pumpbarhet under hele behandlingsvinduet; blande en gelatineringsagent som omfatter xantanpolymer i cesiumformiat-laken for å danne xantanpolymerblandingen i laken, hvor blandingen oppnår den bestemte behandlingstettheten og viskositeten; tilsette syre før, under eller etter tilsetting av den mengden som er effektivt for å senke blandingens pH-verdi innenfor 0,5 pH-enheter nedenfor maksimum pH-verdi for å vedlikeholde pumpbarhet; og behandle den underjordiske formasjonen med blandingen.3. En metode for å utsette begynnelsen av vannbasert gelédannelse i en gelé som omfatter cesiumformiatlake fortykket med xantanpolymer og som har en tetthet på minst 1,44 g/mL (12 lbm/gal) som omfatter introduksjon av syre inn i laken i en mengde effektiv for en pH-verdi fra 7 til 11, hvor syren tilsettes før, under eller etter fortykkelse med xantan og før dannelse av vannbasert gelé, hvor dannelse av vannbasert gelé i den forsyrede geléen skjer på et senere tidspunkt relativt til den samme geléen ved en naturlig pH-verdi.4. Metoden i hvilken som helst av de forutgående utforminger 1 og 2 hvor pH-verdien i laken senkes til under 11.5. Metoden i hvilken som helst av de forutgående utforminger 1 og 2 hvor pH-verdien i laken senkes til mellom 7 og 11.6. Metoden i hvilken som helst av de forutgående utforminger 1, 2, 4 og 5 hvor senkningen av pH-verdien i laken omfatter tilsetting syre til laken.

7. Metoden i utforming 3 eller utforming 6 hvor syren omfatter en organisk syre.

8. Metoden i hvilken som helst av de forutgående utforminger hvor reduksjonen i pH-verdien omfatter tilsetting av syren til laken før gelatineringsmidlet blandes inn.9. Metoden i hvilken som helst av de forutgående utforminger hvor reduksjonen i pH-verdien omfatter tilsetting av syren til laken samtidig med at gelatineringsmidlet blandes inn.10. Metoden i hvilken som helst av de forutgående utforminger hvor reduksjonen i pH-verdien omfatter tilsetting av syren til laken før dannelse av viskøs vannbasert gelé.11. Metoden i hvilken som helst av de foregående utforminger hvor blandingen har en tetthet på minst 1,56 g/ml (13 lbm/gal).12. Metoden i hvilken som helst av de foregående utforminger hvor blandingen har en tetthet på minst 1,8 g/ml (15 lbm/gal).13. Metoden i hvilken som helst av de foregående utforminger hvor laken omfatter en kombinasjon av cesiumformiat med natriumformiat, kaliumformiat eller en kombinasjon av disse.14. Metoden i hvilken som helst av de foregående utforminger hvor xantanpolymeren

hydratiseres i blandingen under eller etter blandingen.

15. Metoden i hvilken som helst av de foregående utforminger hvor hydratiseringen av xantan-polymer i en forhåndsbatch, der forhåndsbatchen har en tetthet mindre enn tettheten i formasjonsbehandlingsblandingen.16. Metoden i hvilken som helst av de foregående utforminger hvor xantan polymeren hydratiseres i en første vannholdig løsning av cesiumformiat, kaliumformiat, natriumformiat eller en kombinasjon av disse, og hvor tykkelsen i den første vannholdige løsningen deretter økes ved å tilsette konsentrert cesiumformiat.17. Metoden i utforming 16 hvor det konsentrerte cesiumformiat omfatter cesiumformiat fast stoff, et mettet cesiumformiatslam eller en konsentrert vannholdig løsning av cesiumformiat hvor den konsentrerte løsningen har en høyere tetthet enn den første vannholdige løsningen.18. Metoden i hvilken som helst av de forutgående utforminger inkludert behandling av den underjordiske formasjonen hvor behandlingen omfatter gruspakking, hydraulisk frakturering eller en kombinasjon av disse.19. Metoden i hvilken som helst av de forutgående utforminger inkludert behandling av den underjordiske formasjonen hvor behandlingen omfatter alternativ-kanal tilføring av blandingen til formasjon.20. Metoden i hvilken som helst av de forutgående utforminger hvor blandingen videre omfatter en skiferstabilisator, en proppant, en krysslinker for xantanpolymer, en bryter for xantanpolymer, et filterkakefjerningsmiddel, et friksjonsreduserende middel eller en kombinasjon av disse.

21. Metoden i krav 20 hvor bryteren omfatter et alkalimetallbromat.

De følgende eksempler presenteres for å illustrere visse utforminger av oppfinnelsen og skal ikke fortolkes som å begrense oppfinnelsens omfang, med mindre uttrykkelig uttalt i vedlagte krav. Alle prosenter, konsentrasjoner, forhold, deler, osv. er etter vekt med mindre noe annet er antegnet eller tydelig basert på brukssammenhengen.

EKSEMPLER

De følgende eksemplene illustrerer komposisjonene og metodene i denne inneværende oppfinnelsen, som beskrevet i de foretrukne utformingene. I de følgende eksemplene refererer XS til Flow Vis-L-xantanslam i mineral olje fra Kelco, som har en xantankonsentrasjon på rundt 0,48 g/mL. Laken som inneholder kun cesiumformiat ble forberedt fra cesiumformiatlake med en tetthet på 1,92 g/mL (16 lbm/gal) med mindre annet er bemerket. I blandede laker var lakene mettede, m.a.o. 2,19 g/mL (18,3 lbm/gal) cesiumformiat-lake, 1,57 g/mL (13,1 lbm/gal) kaliumformiat-lake og 1,32 g/mL (11,1 lbm/gal) natriumformiat-lake. 37 % hydroklorsyre ble tilsatt for å senke pH-verdien og natriumhydroksyd ble tilsatt for å øke pH-verdien. Xantanslam ble blandet inn i laken ved bruk av en WARING-blander i 1 time og blandingen ble deretter plassert under statiske forhold ved 21 °C for observasjon. For observasjon ble prøven tippet på den angitte tiden for å se om prøven enten var en støpbar gelé (P) eller en fast plugg eller vannbasert gelé(S).

Eksempel 1 - Effekten av xantankonsentrasjonen ved en fast pH-verdi (11,5) og laketetthet (1,92 g/mL (16 lbm/gal))

Prøve Al ble forberedt ved å tilsette 0,75 ml XS til 100 ml 1,92 g/mL (16 lbm/gal) cesiumformiat-lake og blandet i en WARING-blander i 1 time og blandingen ble deretter plassert under statiske forhold ved 21 °C, som beskrevet ovenfor. Denne xantanslamkonsentrasjonen utgjør en xantan-konsentrasjon på 3,6 g/l (30 pund-per-tusen-galoner (ppt)) lake. Prøver Bl og Cl ble forberedt på en tilsvarende måte, bortsett fra at 1,0 og 1,5 ml XS ble anvendt. Væskene ble observert ved periodiske intervaller og observasjonene er nedtegnet i tabell 2.

Dette eksempelet viser at dannelsen av en fast plugg kan utsettes ved å senke xantankonsentrasjonen. Dannelsen av en fast plugg kan imidlertid ikke unngås selv ved konsentrasjoner så lave som 3,6 g/L (30 ppt). I én utforming kan xantanbelastning tilpasses for å utsette eller unngå dannelsen av vannbasert gelé. I mange utforminger kan xantankonsentrasjon fikseres ved krav til væskeviskositet, f.eks. for å utføre en gruspakkingsbehandling. Xantankonsentrasjonen er med andre ord ikke en justerbar parameter i visse utforminger.

Eksempel 2 - Effekten av laketettheten ved en fiksert pH-verdi på 11,4 og polymer-konsentrasjon på 4,8 g/L (40 ppt).

Prøve A2 ble forberedt som beskrevet ovenfor ved å tilsette 1 ml XS til 100 ml 1,92 g/ml cesiumformiatlake for en xantankonsentrasjon på 4,8 g/L (40 ppt). Prøve B2 var forberedt på tilsvarende måte bortsett fra at cesiumformiatlaken hadde en tetthet på l,5g/mL (12,5 lbm/gal). B2 prøvens pH-verdi ble tilpasset ved bruk av natriumhydroksid. Væskene ble observert ved periodiske intervaller og observasjonene er nedtegnet i tabell 2.

Dette eksempelet viser at det å senke laketettheten vesentlig kan forsinke dannelse av solid vannbasert gelé i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. I mange utforminger kan imidlertid lake-tettheten bli diktert av brønnkontrollkrav og kan være et parameter som ikke kan justeres.

Eksempel 3 - Effekten av pH-verdi ved en fiksert laketetthet (1,92 g/mL (16 lbm/gal)).

Prøve A3 ble forberedt ved å tilsette 1,5 ml XS til 100 ml cesiumformiatlake som beskrevet ovenfor. Væskens pH-verdi var 11,4, målt uten fortynning. Prøvene B3 og C3 ble forberedt på en lignende måte med unntak av at pH-verdien i laken ble senket før tilsettingen av xantan, og pH-verdien i disse væskene var 10,4 (B3) and 9,5 (C3), målt uten utvanning. Væskene ble observert ved periodiske intervaller og observasjonene er nedtegnet i tabell 3.

Data i tabell 3 viser at ved cesiumformiatlakens naturlige pH-verdi dannes det en uønsket fast plugg i xantanvæsken innen et par timer. Ettersom pH-verdien i xantancesiumformiatvæsken er redusert, tar det lengre tid før dannelsen av den faste pluggen. Dermed er senking av pH-verdien i væsken en effektiv måte å øke den passende hydratisering i forhold til behandlingstider på en xantan-cesiumformiatevæske. Dette gjør det mulig å bruke en slik væske i behandlinger hvor tiden mellom hydratisering og pumping er forventet å være flere dager.

Eksempel 4 - Effekten av pH-verdi i blandet kaliumformiat-/cesiumformiatlake.

Laken som brukes i prøvene A4 og B4 ble forberedt ved å blande mettet kaliumformiatlake med mettet cesiumformiatlake til en tetthet på 1,92 g/mL (16 lbm/gal). Prøve A4 ble forberedt ved å tilsette 1,5 mL XS til 100 mL blandet lake som beskrevet ovenfor for å gi en xantanpolymer-konsentrasjon på 7,2 g/mL (60 ppt). Væskens pH-verdi ble endret til 11,5, målt uten utvanning. Prøvene B4 ble forberedt på en lignende måte med unntak av at lakens pH-verdi ble senket til 8,5 før tilsettingen av xantan. Væskene ble observert ved periodiske intervaller og observasjonene er nedtegnet i tabell 4.

Dataen i tabell 4 indikerer at bruk av blandet cesium/kaliumformiate-lake kan bidra til å forsinke begynnelse på vannbasert gelédannelse, og at pH-verdi justering også er effektivt i disse blandede lakene for å forsinke begynnelsen på vannbasert gelé-dannelse. Sammenligning av prøvene A3 og A4 indikerer at der det er mulig å bruke en lake med lavere tetthet, kan fortynning med kaliumformiatlake brukes til å utsette vannbasert gelédannelse ytterligere.

Eksempel 5 - Effekten av pH-verdi i blandet kaliumformiat/cesiumformiatlake.

Laken som brukes i prøvene A5 og B5 ble forberedt ved å blande mettet kaliumformiatlake med mettet cesiumformiatlake til en tetthet på 1,92 g/mL (16 lbm/gal). Prøve A5 ble forberedt ved å tilsette 1,5 ml XS til 100 ml blandet lake som beskrevet ovenfor for å gi en xantanpolymer-konsentrasjon på 7,2 g/mL (60 ppt). Væskens pH-verdi ble endret til 11,5, målt uten utvanning. Prøve B5 ble forberedt på en lignende måte med unntak av at lakens pH-verdi ble senket til 8,5 før tilsettingen av xantan. Væskene ble observert ved periodiske intervaller og observasjonene er nedtegnet i tabell 5.

Dataen i tabell 5 indikerer at justering av pH-verdi også er effektivt i disse blandede lakene for å forsinke begynnelsen på vannbasert gelédannelse.

Som vist i eksemplene ovenfor er vannbasert gelédannelse i xantanformiatlaken er avhengig av xantankonsentrasjon, væskens pH-verdi, laketettheten, tilstedeværelsen av natrium og/eller kaliumformiat-lake og tid. Basert på disse faktorene gir eksemplene ovenfor en veiledning for å utføre beslutningsprosessen for å avgjøre en optimal pH-verdi for væsken der det ikke dannes vannbasert gelé i det nødvendige tidsrommet, og der væsken kan brytes ved bunnhullstemperaturen etter den fastsatte, ønskede hastigheten. I en annen utforming er tidsrommet mellom xantanhydratisering og gruspakking fastslått og xantankonsentrasjon, pH-verdi og/eller laketetthet justeres for å oppnå den ønskede tiden i tillegg til en passende buffer før vannbasert gelé (plugg) dannelse.

Spesifikke utforminger offentliggjort ovenfor er kun illustrasjoner, siden oppfinnelsen kan modifiseres og brukes på ulike, men tilsvarende måter som er åpenbare for personer som har kunnskap i faget og har utbytte av kunnskapen i dette dokumentet. Videre er detaljene i konstruksjon og utforming vist i dette dokumentet ikke ment å være å være begrensninger, bortsett fra det som er beskrevet i kravene nedenfor. Det er derfor åpenbart at spesifikke utforminger offentliggjort ovenfor kan endres eller modifiseres, og alle slike variasjoner er ansett å være innenfor oppfinnelsens omfang og idé. Følgelig søkes her beskyttelse som fremstillet i kravene nedenfor.

Claims

Vi krever:1. En metode som omfatter å: blande et gelatineringsmiddel som omfatter xantanpolymer i en lake som omfatter cesiumformiat for å danne en blanding av xantanpolymer i laken, hvor blandingen har en tetthet på minst 1,44 g/mL (12 lbm/gal); senke lakens pH; hydratisere xantanpolymer; og behandle den underjordiske formasjonen med blandingen.
2. Metoden i krav 1 hvor lakens pH-verdi senkes til under 11.
3. Metoden i krav 1 hvor lakens pH-verdi senkes til mellom 7 og 11.
4. Metoden i krav 1 hvor lakens pH-verdi omfatter tilsetting av syre til laken.
5. Metoden i utforming 4 hvor syren omfatter en organisk syre.
6. Metoden i krav 1 hvor reduksjonen i pH-verdien omfatter tilsetting av syren til laken før gelatineringsmidlet blandes inn.
7. Metoden i krav 1 hvor reduksjonen i pH-verdien omfatter tilsetting av syren til laken samtidig som at gelatineringsmidlet blandes inn.
8. Metoden i krav 1 hvor reduksjonen i pH-verdien omfatter tilsetting av syre til blandingen før dannelse av fast vannbasert gelé.
9. Metoden i krav 1 hvor blandingen har en tetthet på minst 1,56 g/mL (13 lbm/gal).
10. Metoden i krav 1 hvor blandingen har en tetthet på minst 1,8 g/mL (15 lbm/gal).
11. Metoden krav 1 hvor laken omfatter en kombinasjon av cesiumformiat med natriumformiat, kaliumformiat eller en kombinasjon av disse.
12. Metoden i krav 1 hvor xantanpolymeren hydratiseres i blandingen under eller etter blandingen.
13. Metoden i krav 1 hvor hydratiseringen av xantanpolymer i en forhåndsbatch, der forhåndsbatchen har en tetthet mindre enn tettheten i formasjonsbehandlingsblandingen.
14. Metoden i krav 1 hvor xantanpolymeren hydratiseres i en første vannholdig løsning av cesiumformiat, kaliumformiat, natriumformiat eller en kombinasjon av disse, og hvor tykkelsen i den første vannholdige løsningen deretter økes ved å tilsette konsentrert cesiumformiat.
15. Metoden i krav 14 hvor det konsentrerte cesiumformiat omfatter cesiumformiat fast stoff, et mettet cesiumformiatslam eller en konsentrert vannholdig løsning av cesiumformiat hvor den mettede løsningen har en høyere tetthet enn den første vannholdige løsningen.
16. Metoden i krav 1 hvor behandlingen omfatter gruspakking, hydraulisk frakturering eller en kombinasjon av disse.
17. Metoden i krav 16 hvor behandlingen omfatter tilføring av blandingen via en alternativ kanal til formasjonen.
18. Metoden i krav 1 hvor blandingen videre omfatter en skiferstabilisator, en proppant, en krysslinker for xantanpolymer, en bryter for xantanpolymer, et filterkakefjerningsmiddel, et friksjonsreduserende middel eller en kombinasjon av disse.
19. Metoden i krav 18 hvor bryteren omfatter en alkalimetallbromat.
20. En metode som omfatter å: avgjøre behandlingstettheten, viskositeten og tidsvinduet for behandling av en underjordisk formasjon med en blanding av xantanpolymer i en cesiumformiatlake. avgjøre en maksimum pH-verdi påkrevet for å opprettholde blandingens pumpbarhet i hele tidsvinduet for behandlingen; blande et gelatineringsmiddel som omfatter xantanpolymer i en cesiumformiatlake for å danne en blanding av xantanpolymer i laken, hvor blandingen har en bestemt behandlingstetthet og viskositet; tilsette syre før, under eller etter tilsetting av den mengden som er effektivt for å senke blandingens pH-verdi innenfor 0,5 pH-enheter under maksimum pH-verdi for å opprettholde pumpbarhet; og behandle den underjordiske formasjonen med blandingen.
21. En metode for å utsette begynnelsen på vannbasert gelédannelse i en gelé som omfatter cesiumformiatlake fortykket med xantanpolymer og som har en tetthet på minst 1,44 g/mL (12 lbm/gal) som omfatter innføring av syre inn i laken i en mengde effektiv for en pH-verdi fra 7 til 11, hvor syren tilsettes før, under eller etter fortykkelse med xantan og før dannelse av vannbasert gelé, hvor dannelse av vannbasert gelé i den forsyrede geléen skjer på et senere tidspunkt relativt til den samme geléen ved en naturlig pH-verdi.