[发明专利]用于在压裂处理中提供支撑剂段塞的方法

说明书

背景技术

本节内容中的说明仅提供与本公开内容有关的背景信息并且不可以等同于现有技术。

在建造和开发形成在地下岩层中的井(诸如用于开采石油和天然气的井)时，执行需要将不同类型流体引入井眼和/或井眼周围的地层的各种操作。

水力压裂是一种这样的操作，其是在井中进行且用来增大来自地下岩层的流体产量。水力压裂涉及在极高流速和压力下将流体引入井眼以促进周围地层的破裂和压裂。压裂流体注入速度超过进入地层的渗滤速度使得岩壁处的压力增大。一旦压力超过岩石的压裂压力阈值，所述地层立即破裂并且随着压裂流体继续注入裂缝开始蔓延。

在水力压裂中，支撑剂通常是在压裂操作的特定阶段与压裂流体一起引入地层。通常，在处理期间支撑剂与压裂流体不断掺和。支撑剂(例如，砂)沉积在地层的成形裂缝中，因此支撑剂防止裂缝在压力减小时闭合。这允许储层流体从地层穿过裂缝流至井眼使得其可被开采。存在用于压裂这些地层的不同方法。

最近，已开发用于在裂缝中提供非均质支撑剂分布的技术。虽然在水力压裂中的非均质支撑剂分布是已知的，但是仍需要开发在压裂流体中提供支撑剂段塞以在地层裂缝内提供非均质支撑剂分布的方法。

发明内容

支撑剂充填层是分布到从形成在地下岩层中的井眼开始延伸的裂缝中。这是通过执行促进在高于所述地层的压裂压力的压力下引入所述井眼的水力压裂流体内提供多个隔开的支撑剂段塞的不同操作而实现。

在一个操作中，提供包含支撑剂的漏斗，其具有可在闭合位置与可变打开位置之间开启和闭合的可控制计量单元。所述计量单元选择性地计量以不连续隔开的支撑剂组从所述漏斗到变速输送机的支撑剂。所述支撑剂组被所述输送机递送到混合槽，其中所述支撑剂与水力压裂流体组合。所述支撑剂组的大小和间隔是受所述计量单元和所述变速输送机的速度的组合控制。

在另一操作中，将支撑剂提供给变速旋转螺旋输送机。所述螺旋输送机具有将输送的支撑剂排放到混合槽的排放口。所述螺旋输送机间断地旋转和停止以提供排放到所述混合槽的不连续支撑剂组。

还可以通过提供形成压裂流体的预混合支撑剂浆体和清洁流体和至少以下一项而产生多个隔开的支撑剂段塞：a)使所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体交替流动和b)将所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体之一脉冲输送到另一个中。所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体可以各通过不同泵或通过相同泵抽吸。

还可以通过使用可以包括背压调节阀的一个或多个控制阀而实现至少以下一项：a)使所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体交替流动和b)将所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体之一脉冲输送到另一个中。所述背压调节阀可以与每个所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体一起使用以促进至少以下一项：a)使所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体交替流动和b)将所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体之一脉冲输送到另一个中。所述背压调节阀可以与所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体之一一起使用，并且非背压调节阀可以与所述另一流体一起使用以促进至少以下一项：a)使所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体交替流动和b)将所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体之一脉冲输送到另一个中。

在其它实施方案中，可以通过使用三通阀而实现至少以下一项：a)使预混合支撑剂浆体和清洁流体交替流动和b)将所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体之一脉冲输送到另一个中。所述三通阀可以包括具有至少两个流动通道的阀壳，每个流动通道允许所述支撑剂浆体和所述清洁流体之一通过。所述三通阀的阀闭合件可以围绕基本上平行于通过所述通道的流体流动的轴旋转以选择性地闭合所述流体通道。

在其它实施方案中，稀释的支撑剂浆体引入水力旋流分离器的进口。所述水力旋流分离器具有底流出口和溢流出口，其中预混合支撑剂浆体提供自所述底流出口和所述溢流出口的至少一个。清洁流体可以由所述稀释的支撑剂浆体形成并且通过控制穿过所述底流出口和所述溢流出口的至少一个的流体流动而提供多个隔开的支撑剂段塞。在另一实施方案中，所述预混合支撑剂浆体可以由活塞泵递送。

在一个实施方案中，支撑剂充填层是通过在形成压裂流体的预混合支撑剂浆体和清洁流体中提供支撑剂而分布到从形成在地下岩层中的井眼开始延伸的裂缝中。所述方法需要至少以下一项以促进在高于所述地层的压裂压力的压力下引入所述井眼的水力压裂流体内提供多个隔开的支撑剂段塞：a)使所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体交替流动和b)将所述预混合支撑剂浆体和所述清洁流体之一脉冲输送到另一个中。