[发明专利]利用纳米颗粒控制地下地层中的水流动

说明书

技术领域

本发明涉及用于抑制或截止地下地层中水流动的方法和组合物，和在一个实施方案中更特别地涉及在烃采收操作期间利用含有某些纳米颗粒的非含水流体以选择性地抑制或截止地下地层中的水流动、但是不抑制烃流动的方法。

背景技术

某些地下油生产井在地层中形成或完成，所述地层同时含有产油区和产水区。在使这些井的潜在烃产量最大化中，不希望的水产生是主要的问题。从分离和处置大量产生的水、抑制管道的腐蚀、更换井下的管道设备以及地面设备维护中可能导致巨大的成本。截止不希望的水产生是维持生产性的田场的必要条件。虽然存在大量可用于解决这些问题的处理，但是它们都存在许多困难，包括但不必限于地面混合和处理问题等。

例如，常规的利用化学品的水截止技术使用硅酸钠溶液和交联聚合物。硅酸盐溶液通常不与地层水相容，因为硅酸钠立即与氯化钙反应产生凝胶。在这种方法中，两种溶液可以以任何顺序注入，并必须通过惰性含水隔离液体的段塞进行隔离。美国专利No.4,004,639在生产井中提供化学品以实现水截止。它使用碱性流体硅酸钠溶液和凝胶剂亚硫酸铵。注入那两种溶液并通过惰性含水隔离液体的段塞进行隔离。然而，这些技术不能产生均匀的凝胶以堵塞多孔介质，且不能将凝胶放入地层内的深处。在泵送使用这些技术的流体时，也需要一些阶段处理。

交联聚合物也已经用于截止或抑制水流动。然而，交联聚合物技术可能需要在多阶段泵送形式中通过惰性隔离剂的段塞进行隔离，而使交联剂与线性聚合物流体隔离。交联聚合物技术也可以使用延迟交联方法，所述延迟交联方法可以根据地层温度和流体在地层中的运行时间作为因素以延迟交联。

浅层水流动是在某些深水钻探情况(包括墨西哥湾中的那些情况)中遇到的严重钻探危险。已经发生了许多事件，其中强的浅层水流动已经干扰了钻探操作并且增加了数百万美元的井成本，或导致井被放弃。如果一种方法和/或组合物可以用于抑制或阻止在这些情况中的浅层水流动将是理想的。

另外，在控制蒸汽注入分布和热采收操作中总是需要进行改进，和控制水的注入以改进二级和三级烃采收期间的驱扫效率。

仍然需要寻找简化泵送程序和允许很深地渗透入地层中，从而以有效的方式截止水通道并保持油流动通道敞开的化学品系统。

发明内容

在一种形式中，提供用于抑制或阻止地下地层中水流动的方法，所述方法包括：将处理浆料注入其中存在水的地下地层中。处理浆料包含非含水载体流体，所述非含水载体流体可以是油和/或二醇。处理浆料也含有当处理浆料接触水时有效抑制水流动的一定量的纳米颗粒。纳米颗粒的平均粒度为约4-约2000纳米(nm)。适合的纳米颗粒包括但不必限于：碱土金属氧化物，碱土金属氢氧化物，碱金属氧化物，碱金属氢氧化物，过渡金属氧化物，过渡金属氢氧化物，后过渡金属氧化物，后过渡金属氢氧化物，压电晶体，和/或热电晶体。所述方法另外包括使水与处理浆料接触，从而使地下地层内的纳米颗粒凝固化。凝固化后的纳米颗粒选择性抑制或阻止地层中水的流动，但是允许烃的流动。

附图说明

图1是含有分散在矿物油中的纳米颗粒处理流体的两个瓶子的照片，其中在左侧瓶子中，已经与模拟地层水接触的处理流体在接触面显示凝固化，而在右侧瓶子中，已经与原油样品接触的处理流体显示分散在原油中的纳米颗粒浆料没有凝固化；和

图2是含有分散在单丙二醇中的纳米颗粒处理流体的两个瓶子的照片，其中在右侧瓶子中，已经与地层水接触的处理流体在接触面显示凝固化，而在左侧瓶子中，已经与原油样品接触的处理流体显示没有凝固化。

具体实施方式

已经出人意料地发现，混有非含水载体流体的高浓度微小颗粒的浆料可以选择性减少或阻止来自地下地层的水的产生和流动，但是允许烃的流动。地下地层中的水可以是盐水。将处理浆料泵送入地层中并与水流动通道中的地层水接触，小颗粒在那些水流动通道中凝固化，因此将堵塞它们从而阻止或大大抑制水流动。然而，当处理浆料接触烃(例如原油或天然气)时，没有发生凝固化，油和/或气流动通道保持敞开以流动。浆料没有基本抑制它遇到的烃的流动，其中“基本抑制”表示发生的烃流动是如果烃的流动没有遇到浆料将通常发生的烃流动的至少95％。

本文的处理浆料因此可以特别用于帮助阻止或抑制从地下地层的水区产生水，并选择性允许从相同地层的载烃区改进烃的生产。这种阻止或抑制水的流动通常称为水控制和/或水截止。本文的方法和组合物也可用于密封套管泄漏，和抑制或阻止水泥(cement)泄漏，也用于控制钻探流体通过水区的堵漏。