專利名稱:應(yīng)用聚合物凝膠的完進方法
本發(fā)明涉及井的完井方法，更具體地說是涉及鉆入地下含烴地層的井的完井方法。
井的完成是一項綜合性工程;它包括在鉆完部分井筒或整個井筒之后但在井作為生產(chǎn)井或注入井投產(chǎn)之前在含烴井筒中所完成的許多作業(yè)。井的完井作業(yè)一般包括把金屬套管下到所鉆成的井筒中并用水泥把套管封固在井筒中，這主要是為了防止從井筒的特定井段產(chǎn)出不希望產(chǎn)出的烴氣、烴液和(或)其他流體。
在含烴地層中水平鉆井鉆成的井筒不能用常規(guī)的方法完井。水平井筒一般是順著含烴地層水平鉆成的，從而可改善烴的生產(chǎn)。水平井筒可以在垂直井筒中預(yù)定的深度從基本上垂直的井筒向外水平鉆成，這一深度大約相當(dāng)于生產(chǎn)層的深度。水平井筒是按一定的造斜拐彎井段從垂直井筒開始的或“造斜”的。水平井筒也可以在地面上開始，即直接從地面上鉆一造斜拐彎井段到一預(yù)定深度，這一深度相當(dāng)于含烴地層的深度。之后，井筒水平鉆入生產(chǎn)層。不論在哪一種情況下，造斜拐彎井段都定義為相對短的急劇彎曲的非直線井筒，這一段井筒是從垂直井筒或地面向水平井筒的過渡井段。因為從垂直井筒壁開始一個明顯的直角井筒在操作上是不實際的，因此需要一個造斜拐彎井段。
因為在造斜拐彎井段中非線性井筒的曲率很大并且金屬管材具有相對的不可彎曲性，因此在造斜拐彎井段和水平井筒中下套管如果說不是不可能的，也是困難的。因此，造斜拐彎井段和水平井筒常常保持不下套管的裸眼，從而不希望產(chǎn)出的流體就可以自由地從周圍巖石中進入這一部分井筒中。
需要一種完井方法，它能密封不下套管的裸眼井筒，防止不希望產(chǎn)出的流體進入這部分井筒。需要一種完井方法，它可以經(jīng)濟有效地密封從垂直井筒下面鉆出的造斜拐彎井段或水平井筒。
本發(fā)明提出一種井的完井方法，更具體地說是密封地下含烴地層中裸眼或不下套管部分井筒的方法。這一方法特別適用于密封水平井筒部分或密封造斜拐彎井段，這一井段是自垂直井筒或地面開始鉆水平井筒的急劇彎曲的一段非線性井筒。按本發(fā)明處理之后，密封的井筒部分基本上是不可滲透的，可防止不希望產(chǎn)出的流體通過其井筒壁，但密封的井筒部分又可為從生產(chǎn)井段產(chǎn)出的流體或向注入井段可能注入的流體提供通路。
本發(fā)明的目的是利用一種交聯(lián)的聚合物凝膠來達到的。這種凝膠包含一種高分子量的、含水溶性羧酸酯的聚合物和一種羧酸鉻絡(luò)合物交聯(lián)劑。凝膠在地面上配制，形成一種均勻的含聚合物和交聯(lián)劑的凝膠溶液，然后把這種溶液注入井筒中。膠凝溶液在所希望的井筒部分凝固，形成一種連續(xù)的單相物質(zhì)，不需要進一步注入任何附加成分，就基本上密封住井筒壁。在完井之后井就可以投入正常生產(chǎn)。
本發(fā)明方法的凝膠用于密封井筒有明顯的優(yōu)越性。膠凝溶液剛注入井筒時是均勻的不太粘的液體溶液，它在地面配成，基本上不含固相。無固相溶液能夠進入和擴展通過自井筒延伸的微空隙。溶液的這種特性提供了很好的穿透能力，可避免形成橋堵和降低流體漏失。
最后得到的凝膠與井筒壁物質(zhì)形成粘著力很強的化學(xué)粘合。凝膠具有足夠的彈性，可阻止裂縫和收縮，不具有足夠的強度，甚至在極高的作業(yè)壓力下也不能把它從井筒中排擠出來。這種凝膠基本上是永久性的并能阻止地下降解。然而，如果以后想把凝膠除掉，可以使用外部注入的溶劑來溶解它，象次氯酸鈉溶液、過氧化氫溶液或其他適用的過氧化合物溶液，均屬此類溶劑。
本發(fā)明使用的凝膠具有寬范圍的可高度控制和預(yù)測的凝固時間和強度。這一方法適用于寬范圍的溫度、含鹽度、各種巖層和環(huán)境。作業(yè)者可以針對特定的作業(yè)限制條件、井下特點和以后對特性的要求來配制凝膠?？梢灶A(yù)先確定凝膠為滿足井筒中特性需要而必須具備的膠凝速率、凝膠的最終強度和穩(wěn)定性。據(jù)此，具有按需要事先確定的特性的凝膠，是利用觀察確定的特定可控膠凝參數(shù)與凝膠最終特性之間的相互關(guān)系，在有控制的條件下在地面配制的。
本發(fā)明用專門術(shù)語描述，其定義如下。地層由二個普通的部分即“基質(zhì)”部分和“異?！辈糠纸M成?！爱惓！辈糠种傅貙又械娜莘e或空隙空間，它與基質(zhì)相比具有極高的滲透性。它包括以下的術(shù)語，如紋理、裂縫、裂縫網(wǎng)絡(luò)、空間、溶解通道、洞穴、沖蝕和空腔等等?！盎|(zhì)”實質(zhì)上是地層體積的剩余部分，基本上是均質(zhì)的連續(xù)的不包括異常部分的沉積儲集層物質(zhì)，并且往往是堅密的、不易坍塌和漏失的部分。
這里常用的凝膠旨在形成一種具有極高分子量的連續(xù)的三維交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)。這種凝膠含有液相介質(zhì)如水，它被封閉在固態(tài)聚合物網(wǎng)絡(luò)中。液體和固相組分溶化為一個單相系統(tǒng)，形成一種具有獨特相特性的凝膠。本發(fā)明所用的凝膠具有充分的結(jié)構(gòu)性，因而當(dāng)它成熟時對流體的流動來講基本上是不可滲透的。所謂“密封井筒”就是使井筒壁對于流體的流動成為基本上不可滲透的。井筒壁定義為由靠近井筒的可滲透的基質(zhì)、“異?！焙?或)不可滲透的巖石等組成。
這里還涉及到“部分膠凝”的溶液。部分膠凝的溶液至少要比未交聯(lián)的聚合物溶液更粘一些。部分膠凝溶液的交聯(lián)劑與聚合物反應(yīng)得不完全，通過交聯(lián)反應(yīng)既沒有完全反應(yīng)掉膠凝溶液中的所有聚合物，也沒有完全反應(yīng)掉所有的交聯(lián)劑。不需要再加交聯(lián)劑，部分膠凝的溶液就能夠進一步交聯(lián)完全，形成所期望的凝膠。
“交聯(lián)完全”意味著凝膠組合物不能再進一步交聯(lián)，因為原溶液中的二種反應(yīng)物質(zhì)已經(jīng)反應(yīng)掉了其中的一種或二種都反應(yīng)掉了。要進一步交聯(lián)，只有在凝膠組成中再加聚合物或交聯(lián)劑，或同時加聚合物和交聯(lián)劑。
本發(fā)明所用的凝膠組合物包括含羧酸酯的聚合物和交聯(lián)劑。含羧酸酯的聚合物可以是任何一種可交聯(lián)的、高分子量的、水溶性的合成聚合物、或含有一個或一個以上羧酸酯的生物聚合物。含羧酸酯聚合物的平均分子量的范圍在大約10，000到大約50，000，000，更可取的為從大約100，000到大約20，000，000，最好是從大約200，000到大約15，000，000。
本發(fā)明所用的生物聚合物包括多聚糖和改性多聚糖。典型的生物聚合物是黃原膠、瓜爾膠、羧甲基纖維素、O-羧基脫乙酰殼多糖、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素和改性淀粉?？捎玫暮铣删酆衔锇?，特別是丙烯酰胺聚合物，如聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺和包含丙烯酰胺、丙烯酸酯和第三種組分的三元共聚物。正如這里所定義的，聚丙烯酰胺(PA)是一種丙烯酰胺聚合物，其丙烯酰胺基團在形成羧酸酯基團中所占的比例實質(zhì)上小于1%。部分水解的聚丙烯酰胺是一種丙烯酰胺聚合物，其丙烯酰胺基團在形成羧酸酯基團中所占的比例至少為1%，但不到100%。丙烯酰胺聚合物可以按已知的常規(guī)方法配制，但它最好是有按這里引作參考的阿爾蓋伯雷特等的美國專利32114發(fā)明的方法配制的丙烯酰胺聚合物的特性。
交聯(lián)劑是羧酸鉻絡(luò)合物?！敖j(luò)合物”術(shù)語在這里定義為含有二個或二個以上互相締合的離子、基團或分子的離子或分子。一個絡(luò)合物離子從整體看有明顯的電荷，而絡(luò)合物分子是不帶電的。“羧酸鉻絡(luò)合物”術(shù)語包括單一的絡(luò)合物、含有相同羧酸酯的絡(luò)合物的混合物和含有不同羧酸酯的絡(luò)合物的混合物。
本發(fā)明的羧酸鉻絡(luò)合物包括至少一個或一個以上帶正電的鉻(Ⅲ)離子和一個或一個以上帶負(fù)電的羧酸酯部分。絡(luò)合物最好含一個或一個以上帶負(fù)電的氫氧根離子和(或)氧離子。認(rèn)為，當(dāng)在絡(luò)合物中有二個或二個以上鉻(Ⅲ)離子時，氧和氫氧根離子有助于橋接鉻(Ⅲ)離子。每一個絡(luò)合物可視具體情況決定是否含一個對絡(luò)合物的聚合物交聯(lián)作用不是主要的附加組分。例如，無機單價和(或)二價離子，它們的作用僅僅是平衡絡(luò)合物的電荷，或者一個或一個以上的水分子，可與每一絡(luò)合物締合。這樣的絡(luò)合物有代表性的化學(xué)式包括〔Cr3(CH3CO2)6(OH)2〕+1;
〔Cr3(OH)2(CH3CO2)6〕NO3·6H2O;
〔Cr3(H2O)2(CH3CO2)6〕+3;
〔Cr3(H2O)2(CH3CO2)6〕(CH3CO2)3·H2O;等等。
三價鉻和鉻離子是等效術(shù)語，均包含這里常用的鉻Ⅲ離子。羧酸酯部分最好是自水溶性的羧酸鹽中得到，特別是自低分子是一元酸中得到。羧酸酯部分從甲酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽和乳酸鹽等鹽類中得到，從其更低分子量的取代衍生物及其混合物得到則特別可取。羧酸酯部分包括以下的水溶性組分甲酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽和乳酸鹽、其更低分子量的取代衍生物及其混合物?？梢暰唧w情況決定是否選擇的無機離子包括鈉、硫酸鹽、硝酸鹽和氧化物的離子。
上面描述的大量的這一類絡(luò)合物及其配制方法在制革工藝中是很熟悉的。這些絡(luò)合物的描述見沙特爾沃思和拉薩爾合著的《絡(luò)鞣劑動力學(xué)，第一部分》，《人造革貿(mào)易化學(xué)家學(xué)會雜志》，聯(lián)合王國，1965年，49卷，133-154頁，《第三部分》，同刊，聯(lián)合王國，1965年，49卷，251-260頁，《第四部分》，同刊，聯(lián)合王國，1965年，49卷，261-268頁，馮厄爾德曼著的《單核鉻(Ⅲ)鹽縮合為聚合核化合物》，《達斯德(Das Leader)》雜志，德國，達姆施塔特，埃都爾德·羅塞爾·維德出版，1963年，14卷，249頁，在這里列出供參考。小尤迪·馬文著的《鉻，卷1鉻及其化合物化學(xué)》，因霍爾德出版公司出版，紐約，1956年，229-233頁，科頓和威爾金森著的《先進的無機化學(xué)第三版》，約翰·威利和桑斯公司出版，1972年，836-839頁，進一步描述了可能包括在本專利范疇的典型絡(luò)合物，并在此列出供參考。本專利并不限于參考文獻中描述的具體絡(luò)合物及其混合物，而可以包括能滿足上述定義的其他的絡(luò)合物及其混合物。
如果希望加速膠凝反應(yīng)，交聯(lián)劑可進一步含有鉻(Ⅲ)鹽。典型的鉻(Ⅲ)鹽包括三氯化鉻、三硝酸鉻、三溴化鉻、三碘化鉻、三過氧化鉻及其混合物。增加鉻(Ⅲ)鹽的相對深度一般可加快膠凝速率。
膠凝的形成是靠在地面混合含羧酸酯的聚合物和交聯(lián)劑，配制出有可注性的膠凝溶液。地面混合主要包括在注入前在地面上大容量混合，或者在注入的同時用在線混合法在井口或井口附近混合。完成混合的例子是在合適的水基溶劑中溶解交聯(lián)劑的原料物質(zhì)。典型的原料物質(zhì)包括固態(tài)的CrAc3·H2O、固態(tài)的Cr3Ac7(OH)2和市售標(biāo)有“乙酸鉻50%溶液”的溶液，例如麥克吉恩公司(1250終點塔架，克利夫蘭，俄亥俄州44113，美國)的市售溶液。然后把交聯(lián)劑溶液與水基聚合物溶液混合，配成膠凝溶液。也可以把交聯(lián)劑原料物質(zhì)直接溶解在水基聚合物溶液中，一步形成膠凝溶液。
膠凝溶液的水基溶劑可以是淡水或鹽水，其總?cè)芙夤腆w濃度可以達到固體在水中的溶解度極限。惰性充填物，如破碎的或天然的細巖石物質(zhì)或玻璃珠，也可以加到溶液中加強膠凝的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不過最好使用無固相的膠凝溶液。
本發(fā)明方法使作業(yè)者能夠按上述組合物配制凝膠，使它具有預(yù)先確定的膠凝速率和預(yù)先確定的凝膠強度和穩(wěn)定性等特性。膠凝速率定義為隨時間而變的凝膠形成程度，或者說膠凝溶液中的交聯(lián)速率。交聯(lián)程度可以用凝膠的粘度和(或)強度定量表示。凝膠強度定義為凝膠網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)聚力或在外力作用下抗變形的能力。穩(wěn)定性定義為熱穩(wěn)定性或相穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性是指凝膠承受最大溫度而不降解的能力。相穩(wěn)定性是指凝膠抗脫水收縮的能力，脫水收縮會損壞凝膠的結(jié)構(gòu)和特性。
以本發(fā)明方式專門配制或預(yù)訂配制能滿足特定固井應(yīng)用要求的凝膠，其一部分內(nèi)容是將膠凝自變參數(shù)與膠凝速率、凝膠最終強度和穩(wěn)定性等應(yīng)變量相關(guān)聯(lián)。自變膠凝參數(shù)是地面和地下膠凝條件，包括溫度、PH值、溶劑的離子強度和比電解補充、聚合物濃度、聚合物重量與混合物中鉻Ⅲ和羧酸酯部分混合重量的比率，聚合物水解程度、聚合物平均分子量等。
利用包括定性比重瓶測定試驗和定量的粘度測定分析，可把膠凝自變參數(shù)可操作范圍與膠凝速率和凝膠最終特性等應(yīng)變量相關(guān)起來。一些膠凝參數(shù)的可操作范圍及其與應(yīng)變量的相關(guān)關(guān)系描述如下膠凝溶液在地面的溫度下限是溶液的冰點，而上限基本上是聚合物的熱穩(wěn)定性極限。在地面上，溶液一般保持在環(huán)境溫度或更高的溫度下。溫度可以用加熱或冷卻水基溶劑的辦法調(diào)節(jié)。在現(xiàn)定的范圍內(nèi)，增加溫度可增加膠凝速率。
膠凝溶液的初PH值在大約3到13范圍內(nèi)，最好在大約6-13范圍內(nèi)。雖然膠凝可以在酸性PH值下發(fā)生，但把溶液的PH初值降低到7以下對膠凝沒有什么好處。溶液的PH初值最好是堿性的，即大于7至大約13。在規(guī)定的范圍內(nèi)，增加PH值可增加膠凝速率。
溶液中的聚合物濃度為大約500ppm到聚合物在溶劑中的溶解度極限或者聚合物溶液流變性質(zhì)的極限，較可取的為大約1000至大約200000ppm，最好為大約3000至大約100000ppm。增加聚合物濃度可以在聚合物/交聯(lián)劑比不變的條件下增加膠凝速率和凝膠的最終強度。
溶劑的離子強度在去離子的蒸餾水的強度到鹽水的強度之間，該鹽水具有的離子濃度接近鹽水的溶解度極限。增加溶液的離子強度可增加膠凝速率。
組成混合物的聚合物與鉻(Ⅲ)和羧酸酯組分的重量比是大約1∶1到大約500∶1，較可取的是大約2.5∶1到大約100∶1，最好為大約5∶1到大約40∶1。降低這一比值一般可增加膠凝速率，并且當(dāng)增加到某一值時一般可增加凝膠強度，特別是在一個恒定的高聚合物濃度下。
應(yīng)用丙烯酰胺聚合物時，水解程度為大約0到60%，并最好為大約0到30%。在最好的范圍內(nèi)，增加水解程度可增加膠凝速率。增加聚合物的分子量可增加凝膠的強度。
由這些相關(guān)關(guān)系可見，隨膠凝條件的變化能夠配制具有極寬范圍膠凝速率和凝膠特性的各種凝膠。因此，為按本發(fā)明方法實施最優(yōu)化的固井作業(yè)，作業(yè)者可以預(yù)先確定能滿足給定井筒要求的膠凝速率和凝膠的最終特性，從而配制出具有這些預(yù)先確定的特性的膠凝。井筒的要求包括地下膠凝條件，如溫度、原生水特性，包括“異常”的井筒壁的面積和性質(zhì)、壓力降，以及處理后的條件，如注入和生產(chǎn)壓力。應(yīng)用熟練固井工藝人員所熟悉的分析方法，確定這些要求，提出上述和下面繼續(xù)介紹的方式預(yù)先確定膠凝速率和凝膠最終特性的標(biāo)準(zhǔn)。
膠凝速率慢些比較有利，以便能在地面配制膠凝溶液，把膠凝溶液呈均勻段塞注入井筒。膠凝速率太快，會造成溶液在地面就過于膠凝化，可能由于其流變特性而難以把溶液(如果說不是不可能的話)注入井筒。同時膠凝速率又必須相當(dāng)快，以便能在合適的時間內(nèi)完成反應(yīng)，從而使井在完井作業(yè)之后即可投產(chǎn)，而不會損失大量的生產(chǎn)時間。
溶液在到達井筒壁之前可能基本上未膠凝或部分膠凝。因此，膠凝溶液是具有足夠流動性的流體，能夠把它配置在井筒壁上?！鞍讶芤号渲迷诰脖谏稀边@一術(shù)語包含如下任何一個或所有的條件在井筒壁上形成一涂層、進入井筒壁滲透性部分某一深度和充滿井筒壁的“異?！辈糠?。一旦在井筒壁上就位，溶液最好膠凝至完成，以形成基本上不可滲透的密封。
注入井筒的溶液總量是要密封的井筒壁的面積、進入可滲透的井壁面的深度和井壁上“異?！辈糠值娜莘e和性質(zhì)的函數(shù)。熟悉固井工藝的人員能夠確定為密封給定井筒而需要的凝膠總量。如果只想把膠凝溶液配置在一部分井筒壁上，可以用層段隔離裝置，如封隔器和類似的裝置。
注入速率是膠凝速率及注入壓力和泵排量極限等作業(yè)限制條件的函數(shù)。所要求的注入速率是固定的，以便在溶液變?yōu)椴荒鼙盟偷囊郧皩嶋H上把所有的溶液都注入到井筒中去。凝膠的膠凝時間由注入開始到48小時或更長時間。更長的膠凝時間由于實際上要考慮注入井和生產(chǎn)井關(guān)井時的生產(chǎn)損失而受到限制。
為滿足給定井要求而具有預(yù)定膠凝速率和凝膠最終特性的凝膠，用調(diào)整和確定與膠凝速率和凝膠特性有相關(guān)性的地面膠凝條件來配制。據(jù)此，凝膠用一種使它們對最極端的地層條件不敏感的方式配制。在地層溫度高達130℃或更高和經(jīng)過仔細考慮的任一地層PH值下，凝膠可以是穩(wěn)定的。凝膠對巖層特性和完井作業(yè)中用的其他物質(zhì)和化學(xué)劑不太敏感。一旦凝膠就位，就極難用物理的或化學(xué)的方法把它清除出來，除非完全破壞它的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。凝膠與諸如過氧化氫或次氯酸鈉等溶劑接觸時，就會變?yōu)榭赡娴模诘貙恿黧w中實質(zhì)上是不溶解的。
就凝膠的強度來說，它可由彈性的膠狀物質(zhì)變化到堅硬的橡膠狀物質(zhì)。如果油井生產(chǎn)時壓降很大，或者注入井注流體時注入壓力很高，有可能使弱凝膠失效，因此使用強度更大的物質(zhì)一般更為可取。在合成聚合物中，聚丙烯酰胺常常優(yōu)先用于配制這種凝膠，因為它們膠凝速率慢一些，能在凝固前把它注入到容積中去。
本發(fā)明的完井方法適用于密封大部分不下套管的裸眼井筒，并特別適用于密封難以下套管或不可能下套管的非線性井筒或其他井筒，如水平井筒和(或)其造斜拐彎井段。在這類井筒中實施本發(fā)明方法的方案有多種，其中包括1)鉆-造斜拐彎井段，密封這一井段，然后再接著造斜拐彎井段鉆水平井筒;2)鉆造斜拐彎井段，接著鉆水平井筒，隔離開水平井筒，僅密封造斜拐彎井段;或3)鉆造斜拐彎井段和水平井筒，同時密封造斜拐彎井段和水平井筒，然后在所選擇的井筒部分射孔。為實現(xiàn)密封，可僅注入足以在井筒壁上形成一層凝膠的膠凝溶液總量，也可以注入足以完全充滿或部分充滿井筒的膠凝溶液總量，然后鉆掉堵塞井筒的已凝固的凝膠，而在井筒壁上留下一層凝膠，或者在凝膠凝固前用頂替流體如水或粘性聚合物溶液把凝膠頂替出來，而在井筒壁上留下一層凝膠。這些和其他的可能方案均在本發(fā)明的范疇之內(nèi)。
下面的例子用來說明本發(fā)明的實踐和應(yīng)用，但不能把它看作是對本發(fā)明范圍的限制。
實施例在西得克薩斯裂縫高度發(fā)育的碳酸鹽巖地層中有一口報廢的生產(chǎn)井，從這口井鉆了大約12米長的造斜拐彎井段，隨后鉆了水平井筒。這口井由于產(chǎn)出過量的不希望產(chǎn)出的天然氣而勉強經(jīng)濟地維持生產(chǎn)。天然氣自氣頂穿過裂縫，通過未下套管的裸眼造斜拐彎井段的井筒壁而侵入井中。這口井每天生產(chǎn)原油大約6400公升，氣-油比大約為9000。
在同一個西得克薩斯油田鉆了第二個極為相似的造斜拐彎井段和水平井筒。12米長的造斜拐彎井段用大約52000公升凝膠密封，凝膠糊在井筒壁上并充滿周圍的裂縫。凝膠是就地形成的，所用膠凝溶液為由淡水和聚丙烯酰胺配成的2.2%(重量)的膠凝溶液。聚丙烯酰胺的分子量為大約11000000。膠凝溶液中還加有交聯(lián)劑，聚合物與交聯(lián)劑的重量比為20∶1。交聯(lián)劑為醋酸鉻絡(luò)合物和三氯化鉻的混合物，它們的重量比為19∶1。在把膠凝溶液注入井筒之后，往井筒中注入1個油管柱體積的未加交聯(lián)劑的2.2%(重量)的聚丙烯酰胺溶液，把充滿井筒的膠凝溶液頂替到裂縫中。關(guān)井16小時，使膠凝在大約30℃的地層溫度下固化。然后鉆了58米長的不下套管的裸眼水平井筒。所完成的這口井每天產(chǎn)油大約為50000公升，每天產(chǎn)水大約1700公升，氣油比為231，生產(chǎn)壓降為82千帕。
前面已經(jīng)描述和說明了本發(fā)明可取的實施方案，顯然可以作出諸如已經(jīng)推薦的那些和其他的各種改進，這些都可以列在本發(fā)明的范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于密封不下套管的井筒壁的井筒完井方法，井筒在地表以下與地下含烴地層流體相通，完井方法包含a)在地面混合膠凝溶液，該溶液由水溶性含羧酸酯和聚合物和能交聯(lián)所說聚合物的交聯(lián)劑組成，所說交聯(lián)劑由含至少一個鉻種和至少一個羧酸酯種的絡(luò)合物組成；b)把所說膠凝溶液注入到所說井筒中；c)把所說膠凝溶液替置在所說井壁上；和d)在所說井筒壁上交聯(lián)所說膠凝溶液至基本完成，形成無流動性的交聯(lián)聚合物凝膠，它能夠堅固地密封所說井筒，防止流體通過所說井筒壁侵入井中，而同時允許生產(chǎn)出的流體通過所說井筒。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其中羧酸酯種是乙酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其中膠凝溶液中所說聚合物與所說絡(luò)合物的重量比是大約2.5∶1到大約100∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其中絡(luò)合物還進一步含有由基團中選定的種子，該基團由氧種、氫氧化物種及其混合物組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其中含羧酸酯的聚合物是丙烯酰胺聚合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其中交聯(lián)劑進一步含一種無機鉻鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，在注入所說膠凝溶液之后將替置流體注入所說井筒中，把所說膠凝溶液替置在所說井筒壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其中替置流體是聚合物溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其中不下套管的井筒是非線性井筒。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其中非線性井筒是一造斜拐彎井段。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其中不下套管井筒是一水平井筒。
12.鉆成和完成在地表以下與地下含烴地層流體相通的造斜拐彎井段和水平井筒的方法包含a)在所說地表以下鉆一個所說造斜拐彎井段至大約所說含烴地層的深度;b)在地面混合配制由水溶性的含羧酸酯的聚合物和能交聯(lián)所說聚合物的交聯(lián)劑組成的膠凝溶液，所說交聯(lián)劑由含至少一個鉻種和至少一個醋酸鹽種的鉻合物組成;c)把所說膠凝溶液注入到所說的造斜拐彎井段中d)把所說膠凝溶液替置在所說造斜拐彎井段的不下套管的井筒壁上;和e)在所說造斜拐彎井段的井筒壁上交聯(lián)所說膠凝溶液至基本完成，形成無流動性的交聯(lián)聚合物凝膠，堅固地密封住所說造斜拐彎井段，防止流體通過所說井筒壁侵入，而又允許產(chǎn)生流體流動通過所說的造斜拐彎井段。
13.權(quán)利要求
12所述方法進一步包含在步驟e)之后從所說造斜拐彎井段鉆一所說水平井筒，穿入所說的含烴地層。
14.權(quán)利要求
12所述方法進一步包含鉆一垂直井筒至所說地表以下和所說含烴地層深度以上所預(yù)先選定的深度，再在這一深度開始鉆步驟a)中所說的造斜拐彎井段。
15.權(quán)利要求
12所述方法包含在步驟a)之后從所說造斜拐彎井段鉆一水平井筒穿入含烴地層，并在步驟c)之前把所說水平井筒與所說造斜拐彎井段隔離開。
16.權(quán)利要求
12所述方法進一步包含在步驟a)之后從所說造斜拐彎井段鉆一所說水平井筒穿入所說地下含烴地層，進一步實質(zhì)上是同時實施步驟c)、d)和e)，即注入所說膠凝溶液至所說水平井筒內(nèi)，把所說膠凝溶液配置在所說水平井筒壁上，在所說水平井筒壁上交聯(lián)所說膠凝溶液至基本完成，形成一無流動性的交聯(lián)聚合物凝膠，堅固地密封住所說水平井筒的壁，阻止流體通過所說井筒壁侵入井筒，并在步驟e)之后對所說水平井筒的預(yù)先選定的部分射孔，使烴自射孔段生產(chǎn)出來。
17.根據(jù)權(quán)利要求
12所述方法，其中膠凝溶液是注入到所說的造斜拐彎井段，注入是足以基本上充滿所說的造斜拐彎井段，所說的方法進一步包含實質(zhì)上同時實施步驟d)和e)，在所說造斜拐彎井程交聯(lián)膠凝溶液至基本完成，形成無流動性的交聯(lián)聚合物凝膠，并在步驟e)之后鉆掉所說造斜拐彎井段中的凝膠，而留下所說造斜拐彎井段壁上的所說凝膠。
18.根據(jù)權(quán)利要求
12所述方法，在所說膠凝溶液中所說聚合物與所說絡(luò)合物的重量比是大約2.5∶1到大約100∶1。
19.根據(jù)權(quán)利要求
12所述方法，其中絡(luò)合物進一步含有自基團中選用的一個種，該基團由氧種、氫氧化物種及其混合物組成。
20.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，其中含羧酸酯的聚合物是丙烯酰胺聚合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法，交聯(lián)劑還含有一個無機鉻鹽。
22.這里描述的所有
發(fā)明內(nèi)容
。
專利摘要
鉆入地下含烴地層的不下套管的井筒用在裸眼井筒壁上形成凝膠的辦法進行密封，所談凝膠由高分子量的、水溶性的、含羧酸酯的聚合物和羧酸鉻絡(luò)合物交聯(lián)劑組成。凝膠的組成在地面上混合并注入井筒，在井筒中形成連續(xù)的單相凝膠。
文檔編號C09K8/512GK87107394SQ87107394
公開日1988年7月13日 申請日期1987年12月12日
發(fā)明者羅伯特·D·希丹斯克, 林當(dāng)·C·伊貝爾 申請人:馬拉索恩石油公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan