NO321002B1 - Styring av partikulaer tilbakestromming i underjordiske bronner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremgangsmåte for utvinning av hydrokarboner fra en underjordisk formasjon og særlig fremgangsmåte for styring av transport av faste partikler ved produksjon av hydrokarboner fra en underjordisk formasjon.

Transport av faste partikler ved produksjon av hydrokarboner fra en underjordisk formasjon er et kontinuerlig problem. De transporterte faste stoffer kan erodere eller forårsake betydelig slitasje på utstyr som benyttes i utvinningsprosessen ved produksjon av hydrokarboner. De faste stoffer kan også tette eller plugge igjen borehullet og derved begrense eller fullstendig stoppe fluidproduksjonen. Videre, må de transporterte partikler separeres fra de utvunnede hydrokarboner hvilket tilfører ytterligere kostnader til prosessen.

De partikler som er tilgjengelige for transport kan være til stede på grunn av en ukonsolidert beskaffenhet i den underjordiske formasjon og/eller som et resultat av brønnbehandling med plassering av partikler i et borehull eller en formasjon, slik som ved pakking av grus eller proppet sprekkdannelse.

Ved behandling av underjordiske formasjoner er det vanlig å plassere partikkehnaterialer som et filtermedium og/eller et proppemateriale i det nære området ved borehullet og i sprekker som strekker seg utad fra borehullet. I sprekkdannelsesoperasjoner føres proppematerialet inn i sprekker som dannes når hydraulisk trykk påføres disse underjordiske fjellformasjonene på et punkt hvor sprekker er utviklet. Proppematerialet oppløst i et viskøst sprekkdannelsesfluid føres utad fra borehullet i sprekkene ettersom de dannes og sprer seg ved kontinuerlig pumping. Ved frigjøring av pumpetrykket forblir proppematerialet i sprekkene og holder de separerte bergflatene i en åpen posisjon som danner en kanal for tilbakestrømning av formasjonsfluider til borehullet.

Tilbakestrømning av proppematerialet er transporten av proppematerialet tilbake inn i borehullet med produksjonen av formasjonsfluider som etterfølger sprekkdannelsen. Dette uønskede resultatet forårsaker unødig slitasje av produksjonsutstyret, behov for separasjon av faste partikler fra de produserte hydrokarboner og reduserer også til tider effektiviteten av sprekkdannelsesoperasjonen da proppematerialet ikke forblir i sprekkene hvilket kan begrense åpningen eller ledeevnen til den dannede strømningskanal. Tilbakestrømning av proppematerialet økes ofte av det som beskrives som "aggresiv" tilbakestrømning av brønnen etter en stimulerende behandling. Aggressiv tilbakestrømning medfører hovedsakelig tilbakestrømning av behandlingsfluidet med en hastighet fra omtrentlig 0,001 til omtrentlig 0,1 fat pr. minutt (BPM) pr. sprekk av behandlingsfluidet som ble innført i den underjordiske formasjon.

Slike tilbakestrømningshastigheter akselererer eller fremtvinger lukning av formasjonen på proppematerialet som er innført i formasjonen. Den høye strømningshastigheten kan resultere i at store mengder av proppematerialet strømmer tilbake inn i borehullet før lukning oppstår eller at det oppstår utilstrekkelig brodannelse i formasjonen. Den raske tilbakestrømningen er svært ønskelig for operatøren ettersom den returnerer et borehull til produksjon av hydrokarboner betydelig tidligere enn hva tilfellet er med andre teknikker.

Det middel som hovedsakelig benyttes for å møte problemet med tilbakestrømning av proppematerialet er å tilsette resindekkede proppematerialer eller resinkonsolidering av proppematerialet hvilket ikke er mulig å benytte i aggressive tilbakesfrørnningssituasjoner. Videre er kostnaden ved resindekkede proppematerialer høy, og dette benyttes derfor kun i de siste 5 til 25% av proppematerialplasseringen. Resindekket proppemateriale er ikke alltid effektivt da det er vanskeligheter med å plassere dette jevnt i sprekkene og, i tillegg, kan resinbelegget ha en skadelig effekt på sprekkens ledningsevne. Resindekket proppemateriale kan også reagere kjemisk med vanlige sprekkfluidtverrbindingssystemer slik som guar eller hydroksypropylguar med organiske metaller eller borattverrbindinger. Denne samvirkningen resulterer i endrede tverrbindinger og/eller bruddtider for fluidene hvilket derved påvirker plasseringen. Et ytterligere middel som oppviser akseptabel effektivitet har vært å gradvis avlaste sprekkdannelsestrykket når sprekkdannelsesoperasjonen er ferdig slik at sprekkens lukketrykk som virker mot proppematerialet bygges opp sakte og tillater at proppematerialets partikler stabiliseres før tilbakestrømning av sprekkfluidet og begynnelsen av hydrokarbonproduksjonen. Slik langsom retur er imidlertid uønskelig, da det reduserer produksjonen fra borehullet til behandlingsfluidet er fjernet

I ukonsoliderte formasjoner er det vanlig å plassere et filtreringslag av grus i området nær borehullet som representerer en fysisk barriere for transporten av fine partikler av ukonsoliderte formasjoner med produksjonen av hydrokarboner. Vanligvis innbefatter såkalte "gruspakkeoperasjoner" pumping og plassering av en mengde grus og/eller sand med en maskestørrelse mellom 10 og 60 "mesh" i U.S. Standard Sieve Series inn i den ukonsoliderte formasjon i umiddelbar nærhet av borehullet. Det er noen ganger også ønskelig å binde gruspartiklene sammen for å danne en porøs matrise gjennom hvilken formasjonsfluidet kan passere, mens hovedmengden av de ukonsoliderte sand- og/eller fine partikler transport til området i nærheten av borehullet av formsjonslfuidene, filtreres ut og holdes tilbake. Gruspartiklene kan bestå av resinbelagt grus som enten er forhåndsherdet eller som kan herdes ved en overstrømning av et kjemisk bindemiddel når grusen er på plass. Det er også kjent å tilsette ulike herdbare bindemidler eller herdbare klebemidler direkte til en overstrømning av ukonsolidert grus for å binde partiklene sammen.

US-patenter nr. 5330005, 5439055 og 5501275 beskriver en fremgangsmåte for å overkomme vanskelighetene med resinbelagte proppematerialer eller gruspakker ved innblanding av et fibrøst materiale i det fluid som partiklene innføres med i den underjordiske formasjon. Fibrene har vanligvis en lengde over omtrentlig 2 mm og en diameter fra omtrent 6 til omtrent 200 mikron. Fiberdannede fibre med mindre diameter kan også benyttes. Fibrene antas å fungere som brobygger over hindringer og åpninger i det pakkede proppematerialet og danner en matte eller rammeverk som holder partiklene på plass hvilket begrenser partikulær tilbakestrømning. Fibrene resulterer vanligvis i et 25% eller større tap i permeabiliteten til proppemateiralpakken som dannes sammenlignet med en pakke uten fibre.

Mens denne teknikken kan begrense noe tilbakestrømning, vil den ikke sikre partiklene til hverandre på en slik måte som oppnås ved bruk av resinbelagte partikler.

US-patent nr. 5501274 beskriver en fremgangsmåte for å redusere tilbakestrømning av proppematerialet ved innføring av termoplastisk materiale i partikkel, bånd eller flakform med proppematerialet. Ved avsetning av proppematerialet og termoplastisk materiale i formasjonen mykgjøres det termoplastiske materialet og forårsaker at de til materialet nærliggende partikler fester seg til det termoplastiske materialet og danner agglomerater. Agglomeratene danner deretter bro med andre agglomerater og andre partikler for å hindre tilbakestrømning fra formasjonen.

Det ville være ønskelig å frembringe en fremgangsmåte som vil binde større antall partikler til hverandre hvorved agglomerater kan dannes som videre vil bidra til å forhindre bevegelse eller tilbakestrømning av partikler fra et borehull eller en formasjon uten å betydelig redusere permeabiliteten til partikkelpakken under aggressiv tilbakestrømning av behandlingsfluider.

Ifølge oppfinnelsen er det således tilveiebrakt en fremgangsmåte for behandling av en underjordisk formasjon omfattende innføring av et behandlingstima i en underjordisk formasjon;

innblanding med i det minste en del av nevnte fluid, et partikkelmateriale som innføres i og avsettes inni nevnte formasjon;

innblanding av en væske eller oppløsning av en klebrig forbindelse med i det minste en del av det nevnte partikkelmaterialet hvorved i det minste en del av det nevnte partikkelmaterialet i det minste er delvis dekket av den nevnte forbindelse slik at den kritiske gjenoppløsningshastigheten til det nevnte i det minste delvis dekkede partikkelmaterialet økes med i det minste omtrent 50% under forsøk ved et 0,5 vekt-% nivå med aktivt materiale i forhold til partikkelmaterialet alene med vann;

avsetning av partikkelmaterialet dekket med den klebrige forbindelsen i den underjordiske formasjon; og

tilbakestrømning av fluid fra formasjonen hvorved partikkelmaterialet dekket med den klebrige forbindelse holder tilbake bevegelse av i det minste en del av partikkelmaterialet i den nevnte formasjonen.

Fordelaktige trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige kravene 2 til 10.

Det er beskrevet en fremgangsmåte for behandling av underjordiske formasjoner gjennomboret av et borehull, omfattende at det er tilveiebrakt en fluidoppløsning innbefattende en blanding av partikkelmateriale og et annet materiale innbefattende en væske eller oppløsning av en klebelig forbindelse som dekker i det minste en del av partiklene ved blanding med disse, pumping av fluidoppløsningen innbefattende de dekkede partikler gjennom borehullet og avsetning av blandingen i formasjonen. Ved avsetning av den dekkede materialblandingen i formasjonen forårsaker tildekningen at partikler nærliggende til materialet kleber seg til det dekkede materialet og danner derved agglomerater som danner bro mot andre partikler i formasjonen for å hindre partikulær tilbakestrømning.

Det dekkede materialet hindrer effektivt den partikulære tilbakestrømningen i en porøs pakke med en størrelse fra omtrent 2 til omtrent 400 mesh i intim blanding med de partikler som er dekket med den klebelige bestanddel.

Det dekkede materialet konsoliderer effektivt partiklene i form av agglomerater i formasjonen som et resultat av en sprekkdannelse eller gruspakkebehandling utført i en underjordisk formasjon under aggresiv tilbakestrømning av behandlingsfluidet. Fig. 1 viser en skjematisk illustrasjon av testanordningen som benyttes for å bestemme den kritiske gjenoppløsningshastigheten for et dekket substratmateriale. Fig. 2 viser en skjematisk illustrasjon av en testcelleanordning for ytterligere ubunden strømning.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse blandes en væske eller oppløsning av en klebelig forbindelse i en intim blanding med et partikulært materiale slik som vanlige proppematerialer eller gruspakkematerialer og innføres i en underjordisk formasjon.

Benyttet i denne beskrivelse skal uttrykket "intim blanding" forstas som en hovedsakelig uniform fordeling av komponenter i blandingen. Uttrykket "simultan blanding" forstås som en blanding av komponenter som føres sammen i det første trinnet av behandlingsprosessen i den underjordiske formasjon eller i forberedelsene for utføringen av behandlingsprosessen.

Det dekkede partikulære eller proppematerialet kan inneholde hovedsakelig ethvert substratmateriale som ikke uønskelig reagerer kjemisk med andre komponenter benyttet i behandlingen av den underjordiske formasjon. Materialet kan innbefatte sand, keramer, glass, sintret bauxitt, resindekket sand, resinperler, metallperler o.l. Det dekkede materialet kan også innbefatte et ytterligere materiale som er blandet med et partikkelmateriale og innført i en underjordisk formasjon for å redusere den partikulære tilbakestrømning. I dette tilfellet kan det ytterligere substratmaterialet innbefatte glass, keramikk, karbonkompositter, naturlige eller syntetiske polymerer eller metaller og lignende i form av fibre, flak, bånd, perler, spon, små plater og lignende. I dette tilfellet vil det ytterligere substratmaterialet hovedsakelig bli blandet med det partikulære materialet i en mengde av omtrentlig 0,1 til omtrent 5 vekt-% av partikkelmaterialet.

Den klebelige forbindelsen innbefatter en væske eller en oppløsning av en forbindelse i stand til å danne i det minste et delvis belegg på substratmaterialet ved hvilket det er blandet før eller etter plassering i den underjordiske formasjon. I enkelte tilfeller kan den klebelige bestanddel være et fast stoff ved omgivende overflateforhold og ved innblanding med det partikulære materialet og som etter oppvarming ved innføring i borehullet for innføring inn i den underjordiske formasjon, blir en smeltet væske som i det minste delvis dekker en del av partikkelmaterialet. Forbindelser som er egnede for bruk som en klebelig forbindelse innbefatter hovedsakelig enhver forbindelse som, når den er i flytende form eller i en oppløsning vil danne et ikke-herdende belegg, av seg selv på partikkelmaterialet, og vil øke den kontinuerlige kritiske gjenoppløsningshastigheten til partikkelmaterialet ved kontakt med en vannstrøm som heretter beskrevet i eksempel I ved i det minste omtrent 50% i forhold til partikkelmaterialet alene når dette er tilstede i en 0,5 vekt-% aktiv materialkonsentrasjon og øker den initielle kritiske gjenoppløsningshastigheten med i det minste omtrentlig 50% i forhold til partikkelmaterialet alene. Fortrinnsvis økes den kontinuerlige kritiske gjenoppløsningshastigheten med i det minste 100% i forhold til partikkelmaterialet alene og ytterligere foretrukket i det minste omtrent 150% i forhold til partikkelmaterialet alene og den initielle kritiske gjenoppløsningshastigheten økes med i det minste 75% og ytterligere foretrukket i det minste 100% i forhold til partikkelmaterialet alene. En særlig foretrukket gruppe av klebelige forbindelser innbefatter polyamider som er flytende eller i oppløsning ved temperaturen til den underjordiske formasjon som behandles slik at polyamidene er, av seg selv, ikke-herdende når de er tilstede på partiklene innført i den underjordiske formasjon. Et særlig foretrukket produkt er et kondensasjonsreaksjonsprodukt innbefattende kommersielt tilgjengelige polysyrer og et polyamin. Slike kommersielle produkter inkluderer forbindelser slik som blandinger av C36 dibasiske syrer inneholdende enkelte trimerer og høyere oligomerer og også små mengder av monomersyrer som er reagert med polyaminer. Andre polysyrer inkluderer trimersyrer, syntetiske syrer produsert fra fettsyrer, maleinsyreanhydnd og akrylsyre o.l. Slike syreforbindelser er tilgjengelige fra selskaper slik som Witco, Union Camp, Chemtall og Emery Industries. Reaksjonsproduktene er tilgjengelige fra, f.eks. Champion Chemicals, mc. og Witco.

Hovedsakelig produseres polyamidene i foreliggende oppfinnelse porsjonsvis ved prosessering av polysyrer hovedsakelig med to eller flere syrefunksjoner pr. molekyl med et polyamin. Det er velkjent i fremstillingsindustrien at polysyrer og polyfunksjonelle aminer innføres i en reaktor hvor, med omrøring, den mildt eksoterme dannelsen av amidsalter oppstår. Etter blanding tilføres varme for å frembringe endoterm dehydrering og dannelse av smeltet polymer ved polykondensasjon. Vannet i reaksjonen kondenserer og fjernes fra polyamidet. Den molekylære vekt og endelige egenskaper til polymeren styres ved valg og sammensetning av råstoff, oppvarmingshastighet og skjønnsom bruk av monofunksjonelle syrer og aminer for å avslutte kjededannelse. Hovedsakelig er et overskudd av polyamin tilstede for å forhindre ukontrollert kjededannelse. Ureagerte aminer kan fjernes ved destillasjon, om ønskelig. Ofte blandes et løsemiddel, slik som en alkohol med det siste kondensasjonsreaksjonsproduktet for å frembringe en flytende oppløsning som enkelt kan håndteres. Kondensasjonsreaksjonen oppnås hovedsakelig ved en temperatur av omtrent 225°F til omtrent 450°F under et nitrogensveip for å fjerne det kondenserte vann fra reaksjonen. Polyaminene kan, f.eks., innbefatte etylendiamin, dietylentriamin, trietylentetraamin, aminoetylpiperazin o.l.

Polyamidene kan konverteres til kvateme sammensetninger ved reaksjon med metylenklorid, dimetylsulfat, benzylklorid, dietylsulfat o.l. Vanligvis vil kvaterniseringsreaksjonen bli påvirket ved en temperatur på omtrent 100 til omtrent 200°F over en periode på omtrent 4 til 6 timer.

Kvaterniseringsreaksjonen kan benyttes for å forbedre den kjemiske kompatibiliteten til den klebrige forbindelsen med de andre kjemikaliene benyttet i behandlingsfluidene. Kvaternisering av den klebrige forbindelsen kan redusere effektene på brytningsmaterialet i fluidet og redusere eller minimere buffereffektene av forbindelsene når disse er tilstede i ulike fluider.

Ytterligere forbindelser som kan benyttes som klebelige forbindelser inkluderer væsker og løsninger av, f.eks. polyestre og polykarbamater, naturlige resiner slik som skjellakk o.l.

Den klebelige forbindelse er blandet med partikkelmaterialet i en mengde av omtrent 0,1 til omtrent 3,0 vekt-% aktivt materiale av det dekkede partikkelmaterialet. Det skal bemerkes at større mengder kan benyttes, imidlertid øker hovedsakelig ikke større mengder ytelsen vesentlig, og dette kan uønsket redusere permeabiliteten til partikkelpakken. Den klebelige forbindelse er fortrinnsvis blandet med partikkelmaterialet innført i den underjordiske formasjon i en mengde av omtrentlig 0,25 til omtrent 2 vekt-% av det dekkede partikkelmaterialet.

Når den klebelige forbindelse benyttes med et annet materiale som skal blandes med partikkelmaterialet og som skal være i det minste delvis dekket med den klebelige forbindelse, slik som glassfiber eller lignende, er forbindelsen tilstede i en mengde av omtrentlig 10 til omtrentlig 250% aktivt materiale etter vekten av glassfibre eller andre tilsatte materialer og hovedsakelig fra omtrentlig 0,1 til omtrent 3 vekt-% aktivt materiale av mengden partikkelmateriale ved hvilket det dekkede materialet er intimt blandet. Den klebelige forbindelse er fortrinnsvis tilstede i en mengde av omtrentlig 50 til omtrentlig 150% av det materialet som skal være i det minste delvis dekket med den klebelige forbindelse og deretter tilsatt partikkelmateriale. I det minste en del av den klebelige forbindelse innført med det ytterligere materialet vil komme i kontakt med og dekke i det minste en del av partikkelmaterialet hvilket er blandet inn.

Væsken eller oppløsningen av klebelig forbindelse samvirker mekanisk med partiklene i partikkelmaterialet innført i den underjordiske formasjon for å begrense eller forhindre den partikulære tilbakestrørnningen til borehullet.

Væsken eller oppløsningen av klebelig forbindelse er hovedsakelig blandet med partikkelmaterialet i enhver av de konvensjonelle sprekkdannelses- eller gruspakkefluidene bestående av et vannholdig fluid, et vannholdig skum, et hydrokarbonfluid eller en emulsjon, et viskositetsøkende middel og enhver av de ulike kjente brytermaterialer, buffre, overflateaktive stoff, leirestabilisatorer eller lignende.

Hovedsakelig kan den klebelige forbindelse være blandet med fluider med en pH i området fra omtrentlig 3 til omtrent 12 for innføring i en underjordisk formasjon. Forbindelsene er brukbare til redusering av partikkelbevegelse i formasjonen ved temperaturer fra omtrent omgivelsestemperatur til over 275°F. Det skal bemerkes at ikke hver klebelig forbindelse vil være brukbar over hele pH- eller temperaturområdet, men hver forbindelse er brukbar over i det minste en del av området og enkeltpersoner kan enkelt bestemme det brukbare operasjonsområdet for ulike produkter ved bruk av velkjente tester og uten unødvendig eksperimentering.

Væsken eller oppløsningen av klebelig forbindelse er vanligvis blandet med partikkelmaterialet som en samtidig blanding ved innføring i sprekkdannelses- eller gruspakkefluidet sammen med partikkelmaterialet. Sprekkdannelsesfluider innføres i den underjordiske formasjon med en hastighet og trykk tilstrekkelig til å frembringe i det minste en sprekk i formasjonen i hvilken partikkelmaterialet så innføres for å proppe den dannede sprekk for å muliggjøre hydrokarbonproduksjon. Gruspakkebehandlinger utføres vanligvis ved lavere hastigheter og trykk hvorved fluidet kan innføres i en formasjon for å danne en kontrollert partikkelstørrelsepakke omgivende en skjerm plassert i borehullet uten å forårsake sprekkdannelse i formasjonen. Partikkelpakken som omgir borehullet fungerer derved for å hindre at fine partikler eller formasjonspartikler forflyttes inn i borehullet med produksjon av hydrokarboner fra den underjordiske formasjon. Den klebelige forbindelsen kan innføres i fluidet før, etter eller samtidig med innføringen av partikkelmaterialet i fluidet. Væsken eller oppløsningen kan blandes med hele mengden av partikkelmaterialet innført i den underjordiske formasjonen eller den kan innføres med kun en del av partikkelmaterialet, slik som i det siste trinn av behandlingen for å plassere den intime blandingen i formasjonen i nærheten av borehullet. F.eks. kan den klebrige forbindelsen tilsettes til kun de siste 20 til 30% av det partikkelladede fluid innført i formasjonen. I dette tilfellet vil den intime blandingen danne en etter-innføring til behandlingen som ved samvirkning i formasjonen med partikkelmaterialet vil forårsake at partiklene danner broer til agglomeratene som er dannet og forhindrer bevegelse av partiklene inn i borehullet sammen med ethvert produsert fluid. Den klebrige forbindelsen kan innføres i en blander eller i et strømningsrør hvor den kommer i kontakt med det materialet som i det minste delvis dekkes av forbindelsen. Forbindelsen kan innføres med doseringspumper eller lignende før innføringen av behandlingsfluid inn i den underjordiske formasjon.

I en alternativ utførelsesform kan partikkelmaterialet forhåndsblandes med den klebrige forbindelsen før innblanding med et behandlingsfluid for bruk i en underjordisk formasjon.

For ytterligere å illustrere den foreliggende oppfinnelse uten å være begrensende, angis de etterfølgende eksempler.

EKSEMPEL I

Evalueringen av en væske eller oppløsning av en forbindelse for bruk som en klebrig forbindelse oppnås ved følgende forsøk. En kritisk gjenoppløsningshastighet bestemmes først for materialet som den klebrige forbindelse skal tildekke. Med henvisning til fig. 1, er en forsøksanordning illustrert for utførelse av forsøket Anordningen innbefatter et 1/2" T-glass 10 som er tilkoblet en innløpskilde 12 med vann og en utløpende avløpslinje 14 er blokkert for fiuidstrørnning. En vannblanding av partikler suges opp inn i T-en 10 gjennom innløpet 12 og samles i delen 16 ved filtrering mot en skjerm 18. Når delen 16 av T'en 10 er full, fjernes vakuumkilden og en plugg 20 benyttes for å forsegle enden av delen 16. Strømningskanalen fra innløpet 12 til utløpet 14 svabres ren og en volumetrisk styrt pumpe, slik som en "MOYNO"-pumpe, kobles til innløpet 12 og en styrt strømning av vann initieres. Fluidets hastighet økes sakte gjennom innløpet 12 til de første partiklene av partikkelmaterialet plukkes opp av den passerende vannstrømmen. Dette bestemmer den nedre grense for begynnelsen av gjenoppløsningshastigheten. Strømningshastigheten økes deretter videre til partikkelfjerningen blir kontinuerlig. Dette bestemmer den nedre grense for kontinuerlig gjenoppløsningshastighet. Forsøket avsluttes deretter og anordningen fylles opp med partikler med et belegg korresponderende til omtrentlig 0,5 vekt-% aktivt materiale av partikkelen tilført til denne. Lignende tendenser kan vanligvis observeres i resultatene når den konsentrasjon som testes er fra omtrentlig 0,1 til omtrent 3%, imidlertid foretrekkes 0,5%-nivået som er innenfor det foretrukne området for standardisering av prosedyren. Forsøket gjentas for å bestemme begynnelsen av partikkelfieming og hastigheten hvor fjerningen blir kontinuerlig.

Den prosentvise økningen av hastigheten (eller reduksjonen) bestemmes deretter basert på den initielle eller kontinuerlige nedre grenseverdi. Resultatet av flere forsøk ved benyttelse av det foretrukne polyamid i foreliggende oppfinnelse, og konvensjonelle epoksy- og fenolresiner kjent for bruk i konsolideringsbehandlinger i underjordiske formasjoner med 12/20 og 20/40 mesh sand er fremsatt nedenunder i tabell I. Verdiene illustrerer klart den betydelige økningen i kritisk gjenoppløsningshastighet for et partikkeldekke med den klebrige forbindelse i sammenligning med andre kjente formasjonskonsoliderende midler som krever herding for å være effektiv.

EKSEMPEL II

En serie forsøk ble utført med bruk av anordningen i fig. 2 for å bestemme effekten av tilsetningen av den klebrige forbindelsen til et partikkelmateriale blandet med en annet materiale innbefattende glassfibre. Partikkelmaterialet innbefattet 20/40 mesh sand. Glassfibrene hadde en diameter av omtrentlig 12 mikron og en lengde av omtrentlig 1/2". Blandefluidet innbefattet vann eller et gelefluid inneholdende 25 pund guar pr. 1000 gallon fluid. I overensstemmelse med forsøkets prosedyre ble 450 gallon med 20/40 sand blandet med 1 vekt-% glassfibre med et blandefluid og den resulterende blanding ble suget opp gjennom en åpning 31 inn i forsøkscellen 30 for å danne en pakke i cellen 30 mot en skjerm 32 i nærheten av åpningen 33. Cellen 30 hadde en indre diameter av omtrent 1 5/8" og var omtrentlig 10" lang. Etter at pakken var dannet, ble en vannstrøm initiert gjennom åpningen 33 inn i cellen 30 og ut gjennom en utskiftbar skive 34 plassert i nærheten av åpningen 31. Skiven 34 hadde et hull med en diameter på 5/8" for å simulere en perforering i en borehullsfbring. Vannets strømningshastighet økte kontinuerlig til sandpakken sviktet og sand strømmet gjennom perforeringen. Pakken inneholdende glassfiber sviktet ved en strømningshastighet av 51,4 fat pr. dag når geleformet fluid ble benyttet som blandefluid og 41,7 fat pr. dag når vann ble benyttet som blandefluid. Forsøkene ble gjentatt med en klebrig forbindelse i en mengde av 0,5% volum/vekt med sand. Den klebrige forbindelsen innbefattet et polyamid. Den klebrige forbindelsen/glassfiberinneholdende pakke sviktet ved 69,6 fat pr. dag når geledannet fluid ble benyttet som blandefluid og ved 61,9 fat pr. dag når pakken var forberedt med vann.

Resultatene viser klart den betydelige økningen i formasjonsfluidstrømning som kan oppnås fra en underjordisk formasjon inneholdende partikkelmateriale med både fibre og den klebrige forbindelse i forhold til fibre alene uten uønsket partikkelproduksjon fra formasjonen.

EKSEMPEL III

For å illustrere effektiviteten til fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse ble to gassbrønner omtrent 1 mile fra hverandre i "Chase"-formasjonen behandlet på samme dag. I en brønn ble det benyttet fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse ved klebrig forbindelse og i den andre brønn ble det benyttet hovedsakelig de samme fluider, proppemengde og pumpeplan uten den klebrige forbindelse. Brønnenes omtrentlig dybde var 2800 fot inneholdende S 1/2" féringsrør sementert til overflaten. Brønnene var plugget med sand før behandling til en dybde av omtrent 2700 fot. Sprekkdannelsesbehandlingene involverte en tilgjengelighet av 2000 gallon behandlet vann, 12000 gallon borattverrbundet guarinneholdende fluid, pumpet med 33 fat pr. minutt, 21000 gallon sprekkdannelsesbehandling pumpet ved 30 fat pr. minutt inneholdende 12/20 mesh sand innført i en diskontinuerlig plan fra 1 til 8 pund pr. gallon for et totalt sandinnhold av omtrentlig 120.000 pund. Sprekkdannelsesbehandlingen benyttet et borattverrbundet guarinneholdende fluid innbefattende i en brønn 0,1 gallon klebrig forbindelse pr. 100 pund sand. Brønnene ble spylt med 1000 gallon fluid etter sprekkdannelsebehandlingen. Sprekkdannelsesfluidet inneholdt også de vanlige biocider, brøytematerialer og overflateaktive stoff benyttet i konvensjonelle sprekkdannelsesfluider. Deretter ble brønnene renset ut og sandvolumene bestemt som følger:

Brønn uten klebrig forbindelse -

Identifisere sand i borehullet ved 2710 fot og rense ut til bunnen av hullet ved 2818 fot med sandpumpe.

Total mengde sand gjenvunnet for å rense borehullet var 491 gallon. Dette var over tre ganger det rørvolum som opprinnelig inneholdt sand hvilket derved indikerer betydelig umiddelbar tilbakestrømning av sand.

Brønnen ble avblåst i 45 minutter etter hvilket ytterligere 292 gallon med sand ble gjenvunnet fra borehullet. Gjennom de neste tre dager ble ytterligere 168 gallon med sand gjenvunnet og brønnen fortsatte å produsere sand ettersom behandlingsfluid ble gjenvunnet ved pumping fra borehullet. Total mengde sand produsert etter utrensing av borehullet var 881 gallon.

Brønn med klebrig forbindelse -

Identifisere sand ved 2700 fot og rense ut med sandpumpe til 2896 fot.

Total sandmengde gjenvunnet ved rensing av borehullet var 127 gallon. Brønnen ble avblåst i 20 minutter etter hvilket 1 gallon med sand ble gjenvunnet fra borehullet. Gjennom de neste to dagene ble ytterligere 5 gallon med sand gjenvunnet ettersom behandlingsfluid ble gjenvunnet fra borehullet ved pumping.

Behandlingen som benytter fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse resulterte i at omtrent 6 gallon med sand returnerte til borehullet etter behandling. Behandlingen utført uten den klebrige forbindelse resulterte i et overskudd av 881 gallon med sand som returnerte til borehullet. Disse resultatene illustrerer klart fordelene som kan oppnås ved bruk av foreliggende oppfinnelse ved redusert riggtid for gjenvinning av sand fira den behandlede brønn i forhold til den ubehandlede brønn. Ytterligere fordeler fremkommer ved reduserte reparasjonskostnader fra skader på pumper og annet overflateutstyr fra produsert sand.

Foreliggende oppfinnelse er beskrevet med henblikk på de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen som til nå er vurdert, mens andre utførelsesformer er foreslått og ytterligere andre utførelsesformer vil fremkomme for en fagmann på området ved mottagelse av den foregående beskrivelse. Intensjonen er at alle slike utførelsesformer skal innbefattes i omfanget av foreliggende oppfinnelse som angitt i de etterfølgende krav.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for behandling av en underjordisk formasjon, karakterisert ved: innføring av et behandlingsfluid i en underjordisk formasjon; innblanding med i det minste en del av nevnte fluid, et partikkelmateriale som innføres i og avsettes inni nevnte formasjon; innblanding av en væske eller oppløsning av en klebrig forbindelse med i det minste en del av det nevnte partikkelmaterialet hvorved i det minste en del av det nevnte partikkelmaterialet i det minste er delvis dekket av den nevnte forbindelse slik at den kritiske gjenoppløsningshastigheten til det nevnte i det minste delvis dekkede partikkelmaterialet økes med i det minste omtrent 50% under forsøk ved et 0,5 vekt-% nivå med aktivt materiale i forhold til partikkelmaterialet alene med vann; avsetning av partikkelmaterialet dekket med den klebrige forbindelsen i den underjordiske formasjon; og tilbakestrømning av fluid fra formasjonen hvorved partikkelmaterialet dekket med den klebrige forbindelse holder tilbake bevegelse av i det minste en del av partikkelmaterialet i den nevnte formasjonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte klebrige forbindelse blandes med det nevnte partikkelmaterialet i en mengde fra omtrent 0,1 til omtrent 3 vekt-% av det nevnte partikkelmaterialet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte klebrige forbindelsen blandes med det nevnte partikkelmaterialet i en mengde fra omtrent 0,25 til omtrent 2 vekt-% av det nevnte partikkelmaterialet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det nevnte dekkede partikkelmaterialet har en kritisk gjenoppløsningshastighet som er over 100% høyere enn for det nevnte partikkelmaterialet alene.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte klebrige forbindelsen innbefatter en væske eller oppløsning av et polyamid.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte klebrige forbindelsen innbefatter hovedsakelig et kondensasjonsreaksjonsprodukt av en dimersyre inneholdende enkelte trimerer og høyere oligomerer og enkelte monomersyrer med et polyamin.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det nevnte polyamin innbefatter i det minste et element valgt fra gruppen av etylendiamin, dietylentriamin, trietylentetraamin, tetraetylenpentaamin og aminoetylpiperazin.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den nevnte klebrige forbindelse er kvatemisert.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det nevnte partikkelmaterialet innbefatter i det minste et element valgt fra gruppen bestående av sand, keramiske partikler, resindekket sand, herdede resinperler, sintret bauxitt, metallpartikler og glassparukler.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte klebrige forbindelse innbefatter i det minste et element valgt fra gruppen av en væske eller oppløsning av et polyester, et polykarbonat og en naturlig resin.