優(yōu)化水力壓裂操作中的導流能力的方法
【專利摘要】貫穿形成或擴大的裂縫以空間布置分布支撐劑的方法，所述方法通過如下進行：在被井穿透的地層中泵入多階段的壓裂流體，其中在井中泵入載有支撐劑的流體然后在井中泵入基本上不含支撐劑的流體；載有支撐劑的流體的流體和基本上不含支撐劑的流體相同。在地層內(nèi)形成垂直延伸的柱。然后使從含烴儲層中產(chǎn)出的流體至少部分地流動通過垂直延伸的柱之間的通道。
【專利說明】
優(yōu)化水力壓裂操作中的導流能力的方法
技術領域
[0001 ]本公開涉及壓裂方法，其中形成支撐劑柱并且在柱之間形成流動通道，造成導流 能力的增加。
【背景技術】
[0002] 在地下儲層的增產(chǎn)處理中，例如在水力壓裂的過程中，在足以在儲層內(nèi)形成或擴 大裂縫的壓力下在穿透儲層的井中栗入流體。在壓裂的過程中，通過由壓裂流體的流動形 成的摩擦壓力使垂直的裂縫面隔開。然而，當處理結(jié)束并且該摩擦壓力不再存在時，裂縫開 口在構(gòu)造應力的影響下閉合。
[0003] 水力壓裂處理操作的生產(chǎn)率取決于壓裂流體中存在的支撐劑的有效性。支撐劑用 于在栗送處理完成之后防止裂縫閉合并且使儲層的表面隔開。防止裂縫閉合成功與否取決 于支撐劑的強度和分布。通常地，填充裂縫的支撐劑床具有比地層大數(shù)百倍的流體導流能 力。因此，支撐劑填充的通道增加了井眼的有效泄油半徑并且增加了井的產(chǎn)出速率。
[0004] 然而，由常規(guī)支撐劑(例如砂)組成的床即使提供支撐使得裂縫面隔開從而在床之 間產(chǎn)生流動，其通常具有低的產(chǎn)能系數(shù)(flow capacity)。
[0005] 當以大的間隔對壓裂低滲透性儲層進行鉆孔時，有利的是形成長的已支撐的裂 縫。通常地，使用粘性流體進行所述處理，所述粘性流體能夠?qū)⒅蝿┹斔瓦h至裂縫中同時 具有最小的沉降。然而，為了形成所述長的裂縫長度，需要大量的支撐劑和大體積的粘性流 體。
[0006] 替代性方法包括使用粘性更低的流體和具有小粒度的支撐劑。由于細支撐劑傾向 于從其輸送流體中緩慢沉降，流體可以在長的距離上運送。然而，小粒度的支撐劑具有極低 的產(chǎn)能系數(shù)并且合適的C/ki比例（裂縫導流能力與地層滲透性的比例）通常不太可能。因 此，該方法通常是不令人滿意的。
[0007] 應理解上述討論僅用于說明的目的并且不旨在限制所附權(quán)利要求或任何相關專 利申請或?qū)＠臋?quán)利要求的范圍或主題。因此，所附權(quán)利要求或任何相關申請或?qū)＠臋?quán) 利要求均不應受上述討論的限制，也不被解釋為僅由于本文提到而克服、包括或排除每個 或任何上述特征或缺點。
[0008] 因此，需要用于有效支撐低滲透性儲層(其中需要長的已支撐的裂縫）的方法，所 述方法具有本發(fā)明的其它部分中描述或顯示的或者通過本發(fā)明的其它部分而明顯的一個 或多個屬性或性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 在本公開的一個實施方案中，提供了水力壓裂含烴儲層的方法，其中在穿透含烴 儲層的井中栗入載有支撐劑的流體。然后在儲層中栗入基本上不含支撐劑的流體;載有支 撐劑的流體的流體和基本上不含支撐劑的流體相同?？梢砸来沃貜吞砑虞d有支撐劑的流體 和基本上不含支撐劑的流體的步驟。添加載有支撐劑的流體和基本上不含支撐劑的流體在 地層內(nèi)形成垂直延伸的柱。然后使從含烴儲層中產(chǎn)出的流體至少部分地流動通過垂直延伸 的柱之間的通道。
[0010] 在本公開的另一個實施方案中，提供了增強儲層內(nèi)的裂縫的導流能力的方法，其 中儲層的相對滲透率為約InD至約lmD。在所述方法中，在被儲層穿透的井中依次栗入載有 支撐劑的流體和基本上不含支撐劑的流體。形成裂縫，所述裂縫具有垂直延伸的地層柱和 地層柱之間的導流通道。形成的垂直柱可以在裂縫內(nèi)連續(xù)或非連續(xù)地延伸。載有支撐劑的 流體的流體和基本上不含支撐劑的流體優(yōu)選相同。
[0011] 在本公開的又一個實施方案中，提供了水力壓裂具有小于lmD的相對滲透率的含 烴儲層的方法，其中在儲層中栗入交替流體階段，其中階段之一為載有支撐劑的流體和另 一個階段為基本上不含支撐劑的流體。在地層內(nèi)形成周期性隔開的支撐劑柱。在支撐劑柱 之間形成導流流動通道。然后可以使從儲層中產(chǎn)出的流體流動通過導流流動通道。
[0012] 在本公開的另一個實施方案中，提供了增強儲層內(nèi)的裂縫的導流能力的方法，其 中儲層的相對滲透率為約InD至約lmD。在所述方法中，在被儲層穿透的井中依次栗入載有 具有不同密度的支撐劑的混合物的流體和基本上不含支撐劑的流體。形成裂縫，所述裂縫 具有垂直延伸的地層柱和地層柱之間的導流通道。形成的垂直柱可以在裂縫內(nèi)連續(xù)或非連 續(xù)地延伸。載有支撐劑的流體的流體和基本上不含支撐劑的流體優(yōu)選相同。
[0013] 在本公開的又一個實施方案中，提供了水力壓裂具有小于lmD的相對滲透率的含 烴儲層的方法，其中在儲層中栗入交替流體階段，其中階段之一為載有具有混合密度的支 撐劑的混合物的流體和另一個階段為基本上不含支撐劑或具有極低支撐劑濃度的流體。在 地層內(nèi)形成周期性隔開的支撐劑柱。在支撐劑柱之間形成導流流動通道。然后使從儲層中 產(chǎn)出的流體流動通過導流流動通道。
[0014] 因此，本公開包括據(jù)信能夠促進低滲透性地層增產(chǎn)的特征和優(yōu)點。通過考慮各個 實施方案的如下詳細描述并且參考附圖，本領域技術人員容易理解本公開的上述特征和優(yōu) 點以及另外的特征和益處。
【附圖說明】
[0015] 如下附圖為本說明書的一部分，用于展示本公開的各個實施方案的某些方面并且 在本文的詳細描述中進行參考。
[0016] 圖la和圖lb顯示了閉合之后的裂縫的側(cè)視圖和俯視圖，顯示了通過本文公開的方 法形成的柱之間的導流流動通道。
[0017] 圖2顯示了使用常規(guī)壓裂方法的閉合之后的裂縫，其中在地下地層中栗入連續(xù)的 支撐劑階段的壓裂流體，所述壓裂流體包含硼酸鹽交聯(lián)的衍生化的瓜爾豆膠。
[0018] 圖3顯示了使用本文公開的方法的閉合之后的裂縫，其中壓裂流體包含硼酸鹽交 聯(lián)的衍生化的瓜爾豆膠。
[0019] 圖4顯示了使用本文公開的方法的閉合之后的裂縫，其中壓裂流體為包含甜菜堿 的兩性離子聚合物和表面活性劑的交聯(lián)流體。
[0020] 圖5顯示了使用本文公開的方法的閉合之后的裂縫，其中壓裂流體包含陰離子表 面活性劑和陽離子表面活性劑。
[0021] 圖6顯示了使用本文公開的方法的閉合之后的裂縫，其中壓裂流體包含用鋯交聯(lián) 劑交聯(lián)的羧甲基纖維素。
[0022] 圖7顯示了使用本文公開的方法的閉合之后的裂縫，其中壓裂流體包含硼酸鹽交 聯(lián)的未衍生化的瓜爾豆膠。
【具體實施方式】
[0023] 下文描述本發(fā)明的說明性實施方案，其可以用于壓力操作的操作和處理。為了清 楚起見，本說明書中沒有描述實際實施的所有特征。當然將理解在研發(fā)任何所述實際實施 方案時，必須進行大量實施和/或特定決定從而實現(xiàn)操作者的隨實施變化的特定目標。此 外，將理解所述研發(fā)努力可能復雜并且費時，然而卻是得益于本公開的本領域技術人員所 從事的例行程序。通過考慮如下描述，本發(fā)明的各個實施方案的其它方面和優(yōu)點將變得明 顯。
[0024] 本文和所附權(quán)利要求中使用某些術語從而表示特定階段。正如本領域技術人員將 理解的，不同人員可能用不同名稱表示階段和階段的組分。本文獻不旨在在名稱不同但是 功能相同的組分或階段之間進行區(qū)分。同樣地，術語"包括"和"包含"在本文和所附權(quán)利要 求中以開放式的方式使用，因此應當被解釋為意指"包括但是不限于……"。此外，本文和所 附權(quán)利要求中提到的單數(shù)的方面不一定將本公開或所附權(quán)利要求限制于僅一個所述方面， 而是應當被廣義地解釋為意指一個或多個方面，正如每種特定情況下合適并且希望的。
[0025] 本公開涉及通過在被井穿透的地下地層中栗入多階段的壓裂流體從而貫穿形成 或擴大的裂縫以空間布置分布支撐劑的方法。在第一階段中，在地層中栗入載有支撐劑的 流體。在第二階段中，在地層中栗入基本上不含支撐劑的流體(吹掃流體）。術語"基本上不 含支撐劑"表示不包含支撐劑或者包含的支撐劑不多于在裂縫內(nèi)建立空間單層所需那些的 流體。在一些情況下，流體中的支撐劑的量所處的濃度可能使得材料不足以充當支撐劑并 且保持裂縫打開。例如，流體中的支撐劑的量可以小于或等于0.1鎊/加侖(ppg)。
[0026] 在一個優(yōu)選的實施方案中，可以在地層中栗入第一階段然后依次栗入第二階段。 在另一個實施方案中，可以在地層中連續(xù)栗入多個第一階段然后栗入第二階段;可以栗入 第一階段然后連續(xù)栗入多個第二階段;或者可以在地層中連續(xù)栗入多個第一階段然后連續(xù) 栗入多個第二階段。（應理解第一階段的栗送可以在第二階段的栗送之前或之后，當提到 "第一階段"和"第二階段"時，不限制于在第二階段之前栗送第一階段，也不限制于在第一 階段之前栗送第二階段。因此，包含載有支撐劑的流體的階段的栗送可以在吹掃流體的栗 送之前或之后進行。）因此，載有支撐劑的流體的多個栗送階段可以在一個或多個包含吹掃 流體的階段的栗送之前或之后進行。
[0027] 本公開提供了用于在周期性支撐點處形成多個支撐劑床的方法。所述床使地層的 裂縫面隔開。這些在裂縫表面上分布的周期性床能夠支撐閉合載荷并且可以是不規(guī)則形狀 的柱。
[0028] 因此，通過使用本文公開的方法，大部分裂縫保持打開而無支撐劑。使用本公開的 方法，由于由床提供的支撐，裂縫面遠離床的邊緣一定距離而不接觸。在一個優(yōu)選的實施方 案中，支撐劑的階段或柱隔開使得裂縫面僅在中間接觸。該床的型式可以跨越裂縫高度重 復。在原位條件下，可以貫穿裂縫分布不規(guī)則形狀的支撐段。支撐劑床是可滲透的，正如以 常規(guī)的支撐劑分布，但是，此外，床之間的開口裂縫具有比床大數(shù)倍的產(chǎn)能系數(shù)。
[0029] 圖la(俯視圖）和圖lb(橫截面圖）中顯示了使裂縫表面隔開的支撐劑柱1的形成。 如圖所示，支撐劑顆粒以垂直延伸的支撐劑柱1的方式限定支撐劑床。支撐劑柱之間的導流 流動通道3允許產(chǎn)出的流體在周期性隔開的支撐劑柱之間流動。此外，特別是當包含顆粒的 支撐劑柱1未緊密填充時，產(chǎn)出的流體可以流動通過支撐劑柱1。當柱1不能提供支撐從而保 持裂縫開口時，地層面5彼此接觸。即使支撐劑柱的一部分壓碎并且支撐劑床的產(chǎn)能系數(shù)降 低至低值，通過導流流動通道3限定的裂縫的開口部分仍然可以引導流體。
[0030] 所述方法特別適用于高應力深井，在高應力深井中支撐劑的強度不足以承受載荷 而不壓碎。此外，本文公開的方法可以提供需要的導流能力從而使低滲透性地層(包括致密 氣頁巖儲層）中的高滲透性區(qū)域有效增產(chǎn)。所述儲層包括用于產(chǎn)出甲烷的煤層井和頁巖地 層。所述儲層的相對滲透率通常小于10mD。在多數(shù)情況下，所述儲層的相對滲透率在約InD 至約lmD之間。在一個實施方案中，儲層的滲透性更通常地小于O.lmD。因此，通過使用本文 描述的壓裂操作增強了低滲透性地層的生產(chǎn)率。
[0031] 可以首先通過在足以使裂縫擴展的壓力下在地層中引入流體從而使地層擴展。弓丨 發(fā)裂縫的階段可以包括本公開中限定的任何支撐劑。在處理低滲透性地層時，可以通過在 地層中栗入滑溜水從而使裂縫擴展。
[0032] 在一些情況下，希望在地層中栗入酸從而在栗入包含載有支撐劑的流體的階段之 前時蝕刻地層表面。
[0033] 吹掃流體和支撐劑階段的流體的物理性質(zhì)通常大致相同。例如，吹掃流體和包含 支撐劑的壓裂流體具有大致相同的密度。吹掃流體和壓裂流體的粘度大致相同。例如，當載 有支撐劑的流體和吹掃流體在〇. 〇ls<的剪切速率下均具有大于約10，OOOcP的粘度時，兩種 流體的粘度可基本上相同。此外，載有支撐劑的流體和吹掃流體的栗送速率基本上相同。同 樣地，載有支撐劑的流體的重量和吹掃流體的重量可以基本上相同。
[0034] 對于在地層中栗入載有支撐劑的流體的每個階段，載有支撐劑的流體中的支撐劑 濃度優(yōu)選相同。因此，當在地層中栗入載有支撐劑的流體的階段時，每個階段的流體中的支 撐劑的量優(yōu)選相同。
[0035] 此外，在交替階段中，在地層中栗入的載有支撐劑的流體和吹掃流體的流體量通 常相同。盡管在栗送操作的過程中在地層中栗入的流體量可以增加或減少，通常在至少兩 個或更多個連續(xù)的栗送階段中流體量相同。在一個實施方案中，可以在地層中栗入交替階 段的載有支撐劑的流體和吹掃流體，其中每個階段的體積保持相同。在載有支撐劑的流體 和之后的吹掃流體的兩次或更多次連續(xù)重復之后，栗入地層的流體的體積可以增加或減少 并且進行該過程。下表1中列出了一個示例性程序。
[0036] 表1

[0038] 柱之間的開口通道的產(chǎn)能系數(shù)比源自常規(guī)壓裂操作的支撐劑床提供的產(chǎn)能系數(shù) 大幾個數(shù)量級。因此，相比于源自常規(guī)壓裂操作的已支撐的裂縫，柱之間的開口通道提供高 得多的產(chǎn)能系數(shù)。
[0039] 通常地，在栗入任何階段之前，允許前一階段發(fā)生一定的停留時間。所述停留時間 允許前一階段與前一階段所暴露的地層中的環(huán)境相互作用。通常地，階段之間的停留時間 的量在約1小時至5小時之間。
[0040] 可以通過使用變化密度的支撐劑以及限定壓裂流體的增粘劑穩(wěn)定柱。希望限定用 于壓裂操作的完美的輸送流體，所述輸送流體在靜態(tài)條件下抑制支撐劑在載有支撐劑的流 體內(nèi)沉降。也可以使用提供不同密度的其它添加劑從而在靜態(tài)條件下在更長的時間段內(nèi)維 持支撐劑在輸送流體中的懸浮。
[0041 ]在一個優(yōu)選的實施方案中，載有支撐劑的流體的流體和吹掃流體的流體是相同的 流體并且被選擇使得支撐劑可以懸浮并且輸送至地層的目標位置。
[0042] 流體為增粘劑，所述增粘劑可以是增粘聚合物或粘彈性材料。流體可以發(fā)泡。即使 裂縫的閉合時間很長，所述流體仍然能夠維持柱。特別地，致密氣地層或超低滲透性頁巖地 層也是這種情況。
[0043] 合適的增粘聚合物為水合性聚合物，例如一種或多種能夠形成線型凝膠或交聯(lián)凝 膠的多糖。其包括半乳甘露聚糖膠、瓜爾豆膠、衍生化的瓜爾豆膠、纖維素和纖維素衍生物、 淀粉、淀粉衍生物、黃原膠、衍生化的黃原膠及其混合物。
[0044] 特定示例包括但不限于瓜爾豆膠、瓜爾豆膠衍生物、洋槐豆膠、文萊膠、刺梧桐膠、 黃原膠、硬葡聚糖、diutan、纖維素和纖維素衍生物等。更通常的聚合物或凝膠劑包括瓜爾 豆膠、羥丙基瓜爾豆膠(HPG)、羧甲基羥丙基瓜爾豆膠(CMHPG)、羥乙基纖維素(HEC)、羧甲基 羥乙基纖維素(CMHEC)、羧甲基纖維素(CMC)、二烷基羧甲基纖維素等。聚合物的其它示例包 括但不限于磷酸甘露聚糖、硬葡聚糖(scerolglucan)和葡聚糖。在一個優(yōu)選的實施方案中， 使用羧甲基羥丙基瓜爾豆膠。
[0045] 包含增粘聚合物的流體可以進一步包含交聯(lián)劑。就此而言，可以使用任何適合使 水合性聚合物交聯(lián)的交聯(lián)劑。合適交聯(lián)劑的示例包括金屬離子例如含鋁、銻、鋯和鈦的化合 物，包括有機鈦酸鹽。合適交聯(lián)劑的示例還可以參見美國專利No . 5，201，370，美國專利 No. 5,514,309,美國專利No .5,247,995,美國專利No .5,562,160 和美國專利No.6,110,875， 所述美國專利以引用的方式并入本文。
[0046] 在一個優(yōu)選的實施方案中，增粘聚合物為瓜爾豆膠或衍生化的瓜爾豆膠?；诠?爾豆膠的聚合物的合適的交聯(lián)劑包括提供硼酸根離子的材料?；谂鹚猁}的交聯(lián)劑的示例 包括但不限于有機硼酸鹽、單硼酸鹽、聚硼酸鹽、礦物硼酸鹽等。
[0047] 特別優(yōu)選的衍生化的瓜爾豆膠為與基于鋯的交聯(lián)劑合用的CMHPG。所述聚合物壓 裂流體能夠從Baker Hughes Incorporated作為MEDALLION FRAC 4000HT獲得。可以使用的 合適的聚合物壓裂流體的其它示例包括非交聯(lián)瓜爾豆膠凝膠的水(例如AQUA FRAC)、甲醇 交聯(lián)的即6(例如1^!^(^1^〇、硼酸鹽交聯(lián)的瓜爾豆膠（例如￥11(1糾、￥11(1糾0和 SPECTRAFRAC G)、交聯(lián)的基于鹽酸的丙烯酸系聚合物(例如XL ACID II)，所有指定產(chǎn)品可 以從Baker Hughes Incorporated獲得。
[0048] 本文提到的粘彈性材料可以為膠束，例如蠕蟲狀膠束，表面活性劑聚集體或囊泡， 層狀膠束等。所述膠束包括美國專利No. 6，491，099; 6，435，277; 6，410，489和7，115，546中 列出的那些。
[0049] 合適的粘彈性表面活性劑包括陽離子型、兩性和陰離子型表面活性劑。合適的陽 離子型表面活性劑包括僅具有單個陽離子基團的那些，所述陽離子基團可以具有任何電荷 態(tài)(例如陽離子基團可以具有單個正電荷或兩個正電荷）。陽離子基團優(yōu)選為季銨結(jié)構(gòu)部分 (例如線型季胺、苯甲基季胺或季銨鹵化物）、季锍結(jié)構(gòu)部分或季鱗結(jié)構(gòu)部分或其混合物。 優(yōu)選地，季基為季銨鹵化物或季胺，最優(yōu)選地，陽離子基團為季銨氯化物或季銨溴化物。
[0050] 兩性表面活性劑優(yōu)選包含單個陽離子基團。兩性表面活性劑的陽離子基團優(yōu)選與 上文列出的相同。兩性表面活性劑可以為甘氨酸鹽、兩性乙酸鹽、丙酸鹽、甜菜堿的一種或 多種及其混合物。優(yōu)選地，兩性表面活性劑為甘氨酸鹽或甜菜堿，最優(yōu)選地，兩性表面活性 劑為線型甘氨酸鹽或線型甜菜堿。
[0051] 陽離子型或兩性表面活性劑具有疏水尾部（所述疏水尾部可以為飽和或不飽和 的）。優(yōu)選地，尾部具有約C12_C 18的碳鏈長度。優(yōu)選地，通過來自植物的天然油(例如椰子油、 菜籽油和棕櫚油的一種或多種)獲得疏水尾部。優(yōu)選表面活性劑的示例包括N，N，N三甲基-1 _十八烷基氯化銨;N，N，N二甲基-1-十六烷基氯化銨和N，N，N二甲基-1-大氯化銨及其混 合物。
[0052]陰離子型表面活性劑的示例為磺酸鹽、膦酸鹽、乙氧基硫酸鹽及其混合物。優(yōu)選 地，陰離子型表面活性劑為磺酸鹽。最優(yōu)選地，陰離子型表面活性劑為磺酸鹽例如二甲苯磺 酸鈉和萘磺酸鈉。
[0053]在一個優(yōu)選的實施方案中，使用表面活性劑的混合物從而產(chǎn)生（1)第一表面活性 劑和(2)至少一種上文列出的陰離子型表面活性劑的混合物，所述第一表面活性劑為上文 列出的一種或多種陽離子型和/或兩性表面活性劑。
[0054]優(yōu)選地，當粘彈性材料為由材料混合物組成的粘彈性材料（例如美國專利No . 6， 875,728或6,410,489中公開的那些，所述美國專利以引用的方式并入本文)時，使用的陽離 子型/兩性材料的量和陰離子型材料的量優(yōu)選足以中和或至少基本上中和流體的電荷密 度。因此，如果陽離子型表面活性劑為N，N，N三甲基-1-十八烷基氯化銨并且陰離子型表面 活性劑為二甲苯磺酸鈉，則所述表面活性劑可以以約1:4至約4:1的體積比組合從而獲得能 夠輸送支撐劑的澄清的粘彈性凝膠。所述粘彈性材料的代表是Ba k e r Hu gh e s Incorporated^ m AquaStar 〇
[0055] 可以基于希望的流體粘度確定包含載有支撐劑的流體的流體和吹掃流體內(nèi)的增 粘劑的相對量。根據(jù)本公開設置支撐劑床通常需要在井中栗入較少量的粘性流體，因為所 述處理使用吹掃流體作為未載有支撐劑的隔離劑。獲得預定粘度所需的表面活性劑的量然 后可以與產(chǎn)出流體所需的水量組合。通常地，載有支撐劑的流體和吹掃流體中的增粘材料 的量在約5gpt (加侖/1000加侖)至約lOOgpt之間。
[0056] 在一個優(yōu)選的實施方案中，當向井底栗送(即當栗入管線、工作管柱、套管、連續(xù)油 管、鉆管等下方時)時，流體的粘度使得實現(xiàn)摩擦降低并且將支撐劑輸送至地層內(nèi)的目標位 置。當床之間的產(chǎn)能系數(shù)較低時，可以以中等體積使用相對低粘度的流體從而將小的支撐 劑顆粒輸送至裂縫深處并且使支撐劑顆粒以一系列隔開床的形式分布。
[0057] 通常地，在栗入地層的每個階段的載有支撐劑的流體的流體和吹掃流體相同，并 且栗入地層的每個階段的載有支撐劑的流體的支撐劑相同。
[0058] 同樣地，相比于常規(guī)壓裂操作中使用的支撐劑，本文公開的方法需要更少量的支 撐劑，因為僅一部分裂縫包含支撐劑床。通常地，相比于常規(guī)壓裂操作中使用的支撐劑的 量，壓裂流體中的支撐劑的量減少5至75%。
[0059] 在一個優(yōu)選的實施方案中，通過本文公開的方法實現(xiàn)的周期性設置的支撐劑柱使 用極細粒的支撐劑來形成床并且已支撐的裂縫。所述支撐劑具有約8/12US目至約325US目 的粒度。通常地，具有支撐劑的流體的支撐劑的粒度為8/12US目至約100US目。最通常地，本 發(fā)明中使用的支撐劑體系的支撐劑的粒度為約12/20US目至約40/70US目。在一個優(yōu)選的實 施方案中，使用約100US目的細支撐劑。
[0060] 用在本公開中的示例性支撐劑包括陶瓷、砂、礬土、氧化鋁、礦物、堅果殼、礫石、玻 璃、樹脂顆粒、聚合物顆粒及其組合。
[0061 ]陶瓷的示例包括基于氧化物的陶瓷、基于氮化物的陶瓷、基于碳化物的陶瓷、基于 硼化物的陶瓷、基于硅化物的陶瓷或其組合。在一個實施方案中，基于氧化物的陶瓷為二氧 化娃(Si〇2)、二氧化鈦(Ti〇2)、氧化鋁、氧化硼、氧化鉀、氧化錯、氧化鎂、氧化媽、氧化鋰、氧 化磷，和/或氧化鈦或其組合?；谘趸锏奶沾?、基于氮化物的陶瓷、基于碳化物的陶瓷、 基于硼化物的陶瓷，或基于硅化物的陶瓷包含非金屬(例如氧、氮、硼、碳或硅等）、金屬(例 如鋁、鉛、鉍等）、過渡金屬(例如鈮、鎢、鈦、鋯、鉿、釔等）、堿金屬(例如鋰、鉀等）、堿土金屬 (例如鈣、鎂、鍶等）、稀土元素(例如鑭、鈰等)或鹵素(例如氟、氯等）。示例性陶瓷包括氧化 鋯、經(jīng)穩(wěn)定的氧化鋯、莫來石、氧化鋯增韌的氧化鋁、尖晶石、鋁硅酸鹽(例如莫來石、堇青 石）、鈣鈦礦、碳化硅、氮化硅、碳化鈦、氮化鈦、碳化鋁、氮化鋁、碳化鋯、氮化鋯、碳化鐵、氮 氧化鋁、氮氧化硅鋁、鈦酸鋁、碳化鎢、氮化鎢、滑石等或其組合。
[0062] 用于支撐劑顆粒的合適的砂的示例包括但不限于亞利桑那州砂、威斯康星州砂、 獾州砂、布雷迪砂和渥太華砂。在一個實施方案中，燒結(jié)由礦物例如礬土制成的支撐劑顆粒 從而獲得硬質(zhì)材料。在一個實施方案中，礬土或燒結(jié)的礬土具有相對高的滲透性，例如美國 專利No. 4，713，203中公開的礬土材料，所述專利的內(nèi)容以引用的方式全部并入本文。
[0063] 在另一個實施方案中，支撐劑為相對輕質(zhì)的顆粒材料或基本上中性浮力的顆粒材 料或其混合物。所述支撐劑可以被切削、研磨、壓碎或以其它方式加工。"相對輕質(zhì)"意指支 撐劑具有小于或等于2.45的表觀比重(ASG)，包括ASG小于或等于2.25,更優(yōu)選小于或等于 2.0，甚至更優(yōu)選小于或等于1.75，最優(yōu)選小于或等于1.25，通常小于或等于1.05的那些超 輕質(zhì)支撐劑。
[0064]天然產(chǎn)生的支撐劑顆粒包括堅果殼例如胡桃、椰子、山核桃、杏仁、象牙堅果、巴西 堅果等;水果的種殼例如李子、橄欖、桃子、櫻桃、杏子等;其它植物的種殼例如玉米(例如玉 米穗或玉米粒）；木質(zhì)材料例如源自橡木、山核桃木、胡桃木、白楊木、紅木等的那些。所述材 料為通過壓碎、研磨、切割、切削等形成的顆粒。
[0065] 合適的相對輕質(zhì)的支撐劑為美國專利No ? 6，364，018、6，330，916和6，059，034中公 開的那些顆粒，所述美國專利以引用的方式全部并入本文。
[0066] 此外，用于本文限定的方法的相對輕質(zhì)的支撐劑可以為經(jīng)涂覆的多孔陶瓷選擇性 構(gòu)造的多孔顆粒，例如美國專利No.7,426,961中列出的那些，所述美國專利以引用的方式 并入本文。
[0067] 在另一個實施方案中，支撐劑顆粒例如使用樹脂涂覆，所述樹脂抗耐固結(jié)支撐劑 在壓縮過程中的碎片整理((^；^381]161^31：；[011)。支撐劑顆粒的涂層包括例如熱固性或熱塑 性樹脂的固化、部分固化或未固化的涂層。
[0068] 在另一個實施方案中，涂層可以為有機化合物，包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、 聚碳化二亞胺、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、呋喃樹脂或其組合。酚醛樹脂為例如通過苯酚、雙酚 或其衍生物與甲醛的反應獲得的苯酚甲醛樹脂。示例性熱塑性塑料包括聚乙烯、丙烯腈-丁 二稀苯乙稀、聚苯乙稀、聚氯乙稀、氟塑料、聚硫化物、聚丙稀、苯乙稀丙稀腈、尼龍，和苯醚。 示例性熱固性塑料包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂(真實熱固性樹脂，例如通過硬化劑賦予熱固性 的可溶酚醛樹脂或熱塑性樹脂）、聚酯樹脂、聚氨酯、環(huán)氧樹脂改性的酚醛樹脂及其衍生物。
[0069] 在一個實施方案中，用于涂層的固化劑為含氮化合物例如胺及其衍生物;含氧化 合物例如羧酸封端的聚酯，酸酐，苯酚甲醛樹脂，氨基甲醛樹脂，苯酚，雙酚A和甲酚酚醛清 漆，酚封端的環(huán)氧樹脂;含硫化合物例如聚硫化物，聚硫醇;和催化固化劑例如叔胺，路易斯 酸，路易斯堿;或其組合。
[0070] 在一個優(yōu)選的實施方案中，可固化樹脂涂層為酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂、酚 甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚氨酯樹脂以及酚醛樹脂和呋喃樹脂混合物。
[0071] 可固化涂層在地下儲層中的高壓和高溫條件下固化。因此，具有可固化涂層的支 撐劑顆粒特別可用于高壓和高溫的井。
[0072] 在另一個實施方案中，支撐劑為樹脂涂覆的塑料、樹脂涂覆的陶瓷支撐劑或合成 有機顆粒例如尼龍丸粒、陶瓷。示例為可固化樹脂涂覆的塑料珠，例如包括用二乙烯基苯交 聯(lián)的聚苯乙烯珠(PSDVB)以及聚酰胺珠，例如美國專利No. 7，494，711中公開的那些，所述美 國專利以引用的方式并入本文。在一個優(yōu)選的實施方案中，所述可固化樹脂涂覆的珠具有 小于約2.0,更優(yōu)選小于或等于1.5的ASG，并且具有高的耐酸性和耐化學性。
[0073]在另一個實施方案中，支撐劑可以為輕質(zhì)聚酰胺，例如美國專利No.7,931，087中 列出的那些。
[0074] 在一個實施方案中，支撐劑顆粒還可以包含交聯(lián)的涂層。交聯(lián)的涂層通常為支撐 劑顆粒提供壓碎強度或抗壓碎性并且即使在高壓和高溫條件下仍然防止支撐劑顆粒附聚。 在一些實施方案中，支撐劑顆粒具有在地下例如井底或裂縫中固化的可固化涂層。
[0075] 此外，構(gòu)成柱的支撐劑可以置于超吸收性聚合物(例如多種超吸收性聚合物顆粒） 中。在原位條件下，超吸收性聚合物可以膨脹從而處于其膨脹狀態(tài)，其構(gòu)造以響應破碎條件 而破碎。在原位條件下，在超吸收性聚合物破碎時釋放多種支撐劑顆粒。所述超吸收性聚合 物顆粒的非限制性示例為多糖材料(所述多糖材料例如在干燥狀態(tài)下吸收和保持的水量重 量等于或大于其自身重量），丙烯酸酯例如聚2-羥乙基丙烯酸酯和聚烷基丙烯酸酯，丙烯酰 胺例如聚丙烯酰胺，聚甲基丙烯酰胺，聚乙烯基吡咯烷酮，和聚乙酸乙烯酯。在一個實施方 案中，超吸收性聚合物顆粒為丙烯酰胺與例如馬來酸酐、乙酸乙烯酯、環(huán)氧乙烷、乙二醇、丙 烯腈或其組合的共聚物。超吸收性聚合物顆粒例如通過丙烯酰胺(AM)或丙烯酸及其鹽制 得。在一個實施方案中，超吸收性聚合物顆粒為聚合形式的非離子型、陰離子型、陽離子型 單體或其組合。形成超吸收性聚合物顆粒的聚合可以通過自由基聚合、溶液聚合、凝膠聚 合、乳液聚合、分散聚合或懸浮聚合而進行。此外，聚合可以在水相、反相乳液或反相懸浮液 中進行。用于制備超吸收性聚合物顆粒的非離子型單體的示例包括例如如下的非離子型單 體:丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N，N-二(&-C8烷基)丙烯酰胺例如N，N-二甲基丙烯酰胺、乙烯 醇、乙酸乙烯酯、烯丙醇、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯腈及其衍生物。所述衍生物包括例如丙烯 酰胺衍生物，特別是烷基取代的丙烯酰胺或丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的氨基烷基取代的衍 生物，更特別是丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N，N-二甲 基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺、N-環(huán)己基丙烯酰胺、N-苯甲基丙烯酰 胺、N，N-二甲基氨基丙基丙烯酰胺、N，N-二甲基氨基乙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈或其組合。用于制備超吸收性聚合物 顆粒的陰離子型單體的示例包括具有酸性基團的烯屬不飽和陰離子型單體，所述酸性基團 包括羧酸基、磺酸基、膦酸基、其鹽、其衍生物或其組合。在一個實施方案中，陰離子型單體 為丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、衣康酸、氯丙烯酸、氰 基丙烯酸、甲基丙烯酸（巴豆酸）、a_苯基丙烯酸、丙烯酰氧基丙酸、山梨酸、氯山梨 酸、2'-甲基異巴豆酸、肉桂酸、對氯肉桂酸、硬脂酸、檸康酸、中康酸、戊烯二酸、烏頭酸、 2_丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸、烯丙基磺酸、乙烯基磺酸、烯丙基膦酸、乙烯基膦酸或其組 合。用于制備超吸收性聚合物顆粒的陽離子型單體的示例包括N，N_二-&-C8烷基氨基 C 8烷基丙烯酸酯(例如N，N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯）、N，N-二-&-C8烷基氨基-&-C8烷基甲 基丙烯酸酯（例如N，N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯），包括季化形式(例如氯甲烷的季化 形式）、二稀丙基二甲基氯化銨、N，N-二_Ci_C8烷基氨基 -Ci_C8烷基丙稀酰胺，及其季鹽形式 例如丙烯酰氨基丙基三甲基氯化銨。
[0076] 在一個實施方案中，超吸收性聚合物顆粒為包含陽離子型取代基和陰離子型取代 基兩者的兩性超吸收性聚合物顆粒。陽離子型取代基和陰離子型取代基以各種化學計量比 例出現(xiàn)，包括一比一，或者一種取代基以比另一種取代基更大的化學計量存在。代表性兩性 超吸收性聚合物顆粒包括非離子型單體、陰離子型單體和陽離子型單體的三元共聚物。
[0077] 在一個優(yōu)選的實施方案中，超吸收性聚合物包括重復單元，所述重復單元包括丙 烯酸酯、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、乙烯醇、糖類、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、 其衍生物或其組合。
[0078] 在一個實施方案中，超吸收性聚合物顆粒為瓜爾豆膠或角叉菜膠。合適的材料包 括日本專利申請No. P2003-154262A中公開的那些，所述日本專利申請的內(nèi)容以引用的方式 全部并入本文。
[0079] 所述超吸收性聚合物和置于其中的支撐劑描述于2013年5月7日提交的美國專利 申請序列號13/888，457，所述美國專利申請以引用的方式并入本文。
[0080] 在本公開的一個實施方案中，可以在載有支撐劑的流體中使用變化密度的支撐劑 的混合物。例如，可以使用本文提到的任何支撐劑的混合物。例如，可以使用超輕質(zhì)支撐劑 和ASG超過2.65的支撐劑(例如砂)的混合物。
[0081] 通過本文公開的方法形成的垂直柱可以在裂縫內(nèi)連續(xù)或非連續(xù)地延伸。例如，垂 直柱可以從接近裂縫的頂部連續(xù)延伸至底部，因此產(chǎn)生使產(chǎn)出流體前進至井眼的迂回路 徑。
[0082] 通常希望使用載有混合密度的支撐劑的流體，因為支撐劑將在流體內(nèi)分離并且留 下開口管線使得流體向下流動至非連續(xù)柱之間的裂縫的中心。
[0083] 載有支撐劑的流體可以包含變化密度的支撐劑的混合物，并且基本上不含支撐劑 的流體可以僅包含一定量的支撐劑從而在地層內(nèi)建立支撐劑的部分單層?；旧喜缓?劑的流體中的支撐劑可以是本文討論的支撐劑的混合物或者可以包含ASG大于或等于2.65 的常規(guī)支撐劑或ASG小于2.65的支撐劑，例如超輕質(zhì)支撐劑。
[0084] 通過使用超輕質(zhì)支撐劑以及可變形支撐劑和可變形支撐劑與常規(guī)支撐劑(ASG大 于2.45的支撐劑）的組合、非球狀支撐劑(例如美國專利No. 7，950，455中公開的那些，所述 美國專利以引用的方式并入本文）、迅速凝固的樹脂涂覆的支撐劑以及非球狀支撐劑與球 狀支撐劑的組合，可以維持裂縫閉合時間漫長的低或超低滲透性地層中的柱的穩(wěn)定性。也 可以使用本文公開的任何支撐劑的組合。
[0085] 支撐劑可以進一步置于柱穩(wěn)定劑中。所述柱穩(wěn)定劑是可降解的。所述穩(wěn)定劑通常 包含陽離子物質(zhì)，特別是水合半徑小于地層粘土的鈉離子的水合半徑的那些。所述穩(wěn)定劑 減少地層粘土的分解并且抑制粘土的溶脹。所述穩(wěn)定劑可以包括氯化鉀、季胺聚合電解質(zhì) 以及離子液體，例如美國專利No . 8，084，402中列出的那些，所述美國專利以引用的方式并 入本文。接納高溫的穩(wěn)定劑為例如吩噻嗪，選自鎂、鈣、鍶、鋇及其混合物的堿土金屬，和選 自鋰、鈉、鉀及其混合物的堿金屬。優(yōu)選的穩(wěn)定劑包括MgO、Ti0 2、Al2〇3及其混合物以及水楊 酸鈉和硅烷。
[0086] 載有支撐劑的流體以及吹掃流體還可以包含井服務工業(yè)中常見的其它常規(guī)添加 劑，例如表面活性劑、殺蟲劑、凝膠劑、溶劑、發(fā)泡劑、反乳化劑、緩沖劑、酸或其混合物。
[0087] 除非另有聲明，實施例中列出的所有百分比以重量單位計。
[0088] 實施例
[0089] 對比實施例1.對中孔深度為14,973ft的Marcellus頁巖地層進行壓裂處理;井底 靜態(tài)溫度為約222° F，井底裂縫壓力為約8，580psi ;平均表面處理壓力為約7，700psi ;裂縫 梯度為約〇. 70psi/ft。套管具有5.5 '的外徑和4.8英寸的內(nèi)徑。
[0090] 使用301b.硼酸鹽交聯(lián)的瓜爾豆膠流體(BCGF)作為壓裂流體。流體可以包含100% 的30/50目白砂。希望的結(jié)果是在裂縫閉合時實現(xiàn)支撐劑的部分單層分布。估算的液體支撐 劑濃度為每加侖液體添加約4鎊支撐劑(ppa)。這表示適應栗流速所需的估算的支撐劑濃 度。壓裂處理需要約437,500鎊支撐劑。
[0091] 在第一階段中，流體為滑溜水、酸性流體或線型凝膠。在地層中以約72桶/分鐘 (bpm)的漿料速率栗入流體。栗入地層的支撐劑的速率平均約6,5401bs/min。支撐劑流體近 似于實現(xiàn)希望的井底支撐劑濃度所需的支撐劑鎊數(shù)。進行每個階段約1分鐘，然后停工約5 分鐘。操作過程中的平均漿料液壓馬力為約13,600psi。各個階段之間的支撐劑的量的變化 為每階段至多l(xiāng)ib。表1I中顯示了處理階段：
[0092]表1I
[0094]圖2的導流能力分布中顯示了裂縫閉合之后在支撐劑填充的裂縫和原生儲層之間 的裂縫導流能力，所述裂縫導流能力在數(shù)學上定義為：
[0095](支撐劑填充物的滲透性x裂縫寬度)/(地層滲透性x已支撐的裂縫的一半長度）
[0096] 用10表示的"形成的裂縫面積"是被擴展壓裂前置流體橫穿的儲層面積。"已支撐 的裂縫面積"20有助于井增產(chǎn)，并且表示儲層"被支撐開口"從而提供改進的裂縫導流能力 的面積。產(chǎn)生但是未被支撐的面積30在裂縫閉合時"愈合"并且因此不被視為是增產(chǎn)的。
[0097] 實施例2-6.對Marcellus頁巖地層進行使用對比實施例1的儲層性質(zhì)的壓裂處理。 在該實施例和對比實施例1中，吹掃流體和包含支撐劑的流體的密度和濃度相同。使用 Meyer&Associates，Inc的Mfrac三維水力壓裂模擬器使用單一3層各向同性均質(zhì)0. lmD滲透 性氣體儲層模型(40英畝間距)模擬裂縫。裂縫設計以置于理論深度為15,000英尺的區(qū)域中 并且模型以全3-D模式運轉(zhuǎn)。希望的結(jié)果是在裂縫閉合時形成支撐劑柱和支撐劑柱之間的 導流通道。經(jīng)確定，壓裂處理需要約179,830鎊的支撐劑。栗送的漿料速率為約72桶/分鐘 (bpm)。栗入地層的支撐劑的速率平均約6,5401bs/min。進行每個階段約1分鐘，然后停工約 5分鐘。壓裂流體(FF)為BCGF(實施例2)，由甜菜堿的兩性離子聚合物和表面活性劑組成的 流體，如美國專利No. 8，183，181中列出（實施例3 )，包含陽離子型表面活性劑和陰離子型表 面活性劑的流體，如美國專利No.6，468，945中列出（實施例4)，包含用鋯交聯(lián)劑交聯(lián)的羧甲 基纖維素的流體(實施例5)和包含硼酸鹽交聯(lián)的未衍生化的瓜爾豆膠的流體(實施例6)。操 作過程中的平均漿料液壓馬力為約13,600psi。表1II顯示了栗送安排：
[0098]表1II

[0101] 吹掃流體為包含最少的支撐劑的FF
[0102] 表1V中列出了裂縫網(wǎng)絡的導流能力的數(shù)據(jù)，其顯示了通過常規(guī)壓裂實現(xiàn)的平均裂 縫滲透率為約29達西，通過本文公開的方法(相比于常規(guī)壓裂，使用更少的水和更少的支撐 劑)實現(xiàn)的平均裂縫滲透率為29達西至大于52達西。
[0104]圖3、4、5、6和7的導流能力分布分別顯示了對于實施例2、3、4、5和6的壓裂流體在 裂縫閉合之后在支撐劑填充的裂縫和原生儲層之間的裂縫導流能力。用10表示的"形成的 裂縫面積"是被擴展壓裂前置流體橫穿的儲層面積。"已支撐的裂縫面積"20有助于井增產(chǎn)， 并且表示儲層"被支撐開口"從而提供改進的裂縫導流能力的面積。產(chǎn)生但是未被支撐的面 積30在裂縫閉合時"愈合"并且因此不被視為是增產(chǎn)的。柱通過條紋40表示。不同于圖2(其 顯示了已支撐的裂縫面積的中部導流能力最大），圖3-7顯示了形成的柱周圍的導流面積擴 大。
[0105]通過本文公開的栗送方法造成的柱的形成提供了復雜裂縫網(wǎng)絡中的更大的導流 能力，同時相比與常規(guī)壓裂使用更少的水和更少的支撐劑。例如，在對比實施例1中，使用 437,5001bs的支撐劑相比于實施例2-6中179,8301bs的支撐劑，表示支撐劑幾乎少69%。實 施例2-6中使用的壓裂流體的量（207,550加侖）比對比實施例1中使用的壓裂流體的量 (285,450 加侖）少約 27 %。
[0106]上文描述的或本文要求保護的方法以及可能落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的其它 方法可以以任何希望的合適依次實施并且不必限制于本文描述的任何依次或者如所附權(quán) 利要求中所列出。此外，本公開的方法不一定要求使用本文顯示和描述的具體實施方案，但 是同樣適用于任何其它合適的結(jié)構(gòu)、形式和組分構(gòu)造。
[0107]盡管已經(jīng)顯示和描述了本公開的示例性實施方案，專利
【申請人】預期的本公開的系 統(tǒng)、裝置和方法(例如組分、構(gòu)造和操作細節(jié)、部件設置和/或使用方法)的許多變體形式、修 改形式和/或改變是可能的，落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，并且可以被本領域技術人員實施 和使用而不偏離本公開的精神或教導和所附權(quán)利要求的范圍。因此，本文列出的或附圖中 顯示的所有主題應當被解釋為說明性的，并且本公開和所附權(quán)利要求的范圍不應限制于本 文描述和顯示的實施方案。
【主權(quán)項】
1. 水力壓裂含烴儲層的方法，所述方法包括： (a) 在穿透含烴儲層的井中栗入載有支撐劑的流體； (b) 在井中栗入基本上不含支撐劑的流體，其中步驟(a)的流體和步驟(b)的流體相同； (c) 依次重復步驟(a)和(b); (d) 在地層內(nèi)形成垂直延伸的柱;和 (e) 使從含烴儲層中產(chǎn)出的流體至少部分地流動通過垂直延伸的柱之間的通道。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中載有支撐劑的流體和基本上不含支撐劑的流體的 栗送速率基本上相同。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟(a)和步驟(b)的依次重復過程中至少有一 次每個步驟(a)中的載有支撐劑的流體的重量相同并且每個步驟(b)中的基本上不含支撐 劑的流體的重量相同。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中載有支撐劑的流體的流體體積和基本上不含支撐 劑的流體的流體體積相同。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟(a)的每次重復中支撐劑相同。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述儲層的相對滲透率小于lmD。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述儲層的相對滲透率小于0. lmD。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中含烴儲層為頁巖。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中含烴儲層為煤層甲烷。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在步驟(a)之前在井中栗入基本上不含支撐劑的 流體。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中流體載有的支撐劑為砂。12. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在步驟(a)的每次重復中載有支撐劑的流體的支 撐劑為砂。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中載有支撐劑的流體的流體和基本上不含支撐劑的 流體的流體為粘彈性流體。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中載有支撐劑的流體的支撐劑為具有小于2.25的表 觀比重的超輕質(zhì)支撐劑。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述超輕質(zhì)支撐劑涂覆有樹脂。16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中載有支撐劑的流體的支撐劑為涂覆有可固化樹脂 的塑料珠。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中經(jīng)涂覆的塑料珠包括聚苯乙烯二乙烯基苯或聚 酰胺或其衍生物。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述塑料珠的表觀比重小于或等于1.5。19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中可固化樹脂涂層選自酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃 樹脂、酚甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚氨酯樹脂以及酚醛樹脂和呋喃樹脂的混合物。20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中支撐劑載有階段和基本上不含支撐劑的階段的流 體為硼酸鹽交聯(lián)的半乳甘露聚糖膠。21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中支撐劑載有階段的流體進一步包含柱穩(wěn)定劑。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中柱穩(wěn)定劑是可降解的。23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中載有支撐劑的流體的支撐劑置于柱穩(wěn)定劑中，并 且進一步其中超吸收性聚合物處于膨脹狀態(tài)并且構(gòu)造以響應破碎條件而破碎。24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中超吸收性聚合物包括重復單元，所述重復單元包 括丙烯酸酯、丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、乙烯醇、糖類、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺 酸、其衍生物或其組合。25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中超吸收性聚合物包括多個交聯(lián)。26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的復合物，其中支撐劑選自陶瓷、砂、礦物、堅果殼、礫石、樹脂 顆粒、聚合物顆粒及其混合物。27. 增強具有約InD至約lmD的相對滲透率的儲層內(nèi)的裂縫導流能力的方法，所述方法 包括在被儲層穿透的井中依次栗入載有支撐劑的流體和基本上不含支撐劑的流體，和在裂 縫內(nèi)建立垂直延伸的地層柱和地層柱之間的導流通道，其中載有支撐劑的流體的流體和基 本上不含支撐劑的流體相同。28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述儲層的相對滲透率小于約0. lmD。29. 水力壓裂具有小于lmD的相對滲透率的含烴儲層的方法，所述方法包括： (a) 在所述儲層中栗入交替流體階段，其中階段之一為載有支撐劑的流體和另一個階 段為基本上不含支撐劑的流體； (b) 在地層內(nèi)形成周期性隔開的支撐劑柱； (c) 在支撐劑柱之間形成導流流動通道;和 (d) 使從所述儲層中產(chǎn)出的流體流動通過導流流動通道。30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中載有支撐劑的流體的支撐劑選自砂、礬土和氧化 錯。31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中載有支撐劑的流體的支撐劑選自： (a) 樹脂涂覆的支撐劑； (b) 可固化樹脂涂覆的塑料珠;和 (c) 具有大于2.45的表觀比重的支撐劑和具有小于2.45的表觀比重的支撐劑的混合 物。32. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中滿足如下條件的至少一個： (a) 在至少一個交替階段中，載有支撐劑的流體和基本上不含支撐劑的流體的栗送速 率基本上相同； (b) 在至少一個交替階段中，載有支撐劑的流體的重量相同并且基本上不含支撐劑的 流體的重量相同； (c) 在至少一個交替階段中，載有支撐劑的流體的流體體積和基本上不含支撐劑的流 體的流體體積相同；或 (d) 在載有支撐劑的流體的每個交替階段中支撐劑相同。33. 貫穿被井穿透的地下地層內(nèi)形成或擴大的裂縫以空間布置分布支撐劑的方法，所 述方法包括： (a) 在地層內(nèi)形成或擴大的裂縫中栗入載有支撐劑的流體； (b) 在地層內(nèi)形成或擴大的裂縫中栗入基本上不含支撐劑的流體;和 (c) 在地層內(nèi)形成垂直延伸的柱 其中載有支撐劑的流體的流體和基本上不含支撐劑的流體相同。34. 增強具有約InD至約lmD的相對滲透率的儲層內(nèi)的裂縫導流能力的方法，所述方法 包括： (a) 在被儲層穿透的井中依次栗入載有支撐劑混合物的流體，其中支撐劑具有變化的 密度，和基本上不含支撐劑的流體;和 (b) 形成裂縫，所述裂縫具有垂直延伸的地層柱和地層柱之間的導流通道。35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中載有支撐劑混合物的流體的流體和基本上不含 支撐劑的流體相同。36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中形成的垂直柱在裂縫內(nèi)連續(xù)或非連續(xù)地延伸。37. 水力壓裂具有小于lmD的相對滲透率的含烴儲層的方法， 所述方法包括： (a) 在儲層中栗入交替流體階段，其中流體階段之一載有有混合密度的支撐劑的混合 物和另一個流體階段為基本上不含支撐劑的流體； (b) 在地層內(nèi)形成周期性隔開的支撐劑柱； (c) 在支撐劑柱之間形成導流流動通道;和 (d) 使從所述儲層中產(chǎn)出的流體流動通過導流流動通道。
【文檔編號】E21B43/00GK105849359SQ201480052511
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年9月23日
【發(fā)明人】D·V·S·古普塔, J·D·V·萊蒙斯, W·D·郝可姆博, H·D·布蘭農(nóng)
【申請人】貝克休斯公司