[发明专利]用于增产和防砂操作的复合物

说明书

复合物具有固体颗粒和固体颗粒上的表面改性处理剂，其中表面改性处理剂具有疏水尾部和锚固部，所述锚固部用于将疏水尾部附接至固体颗粒。锚固部可为金属和疏水尾部可为有机硅材料、氟化烃或有机硅材料和氟化烃两者。复合物可以用作水力压裂操作中的支撑剂以及砾石充填操作中的防砂颗粒。表面改性处理剂在固体颗粒的表面上的存在减少在水力压裂操作或防砂操作过程中的细颗粒以及粉尘的产生和砂的迁移。表面改性处理剂在固体颗粒的表面上的存在进一步增强固体颗粒的抗压碎性。

本申请要求2013年9月20日提交的美国专利申请序列号61/880,841；2013年9月20日提交的美国专利申请序列号61/880,758；2014年4月17日提交的美国专利申请序列号61/981,051；和2014年5月6日提交的美国专利申请序列号61/989,267的权益；所述美国专利申请均以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及井处理复合物和使用所述复合物的方法。所述复合物由固体颗粒和表面改性处理剂构成，所述表面改性处理剂具有锚固部和至少一个疏水尾部。疏水尾部通过锚固部附接至固体颗粒。

背景技术

增产过程通常要求使用具有高的压缩强度的固体颗粒。在水力压裂中，所述颗粒还必须能够增强从低渗透性地层产出流体和天然气。

在通常的水力压裂处理中，在高压下将包含固体颗粒或支撑剂的处理流体注入井眼。一旦超过自然储层压力，流体引起地层中的裂缝并且支撑剂沉积在裂缝中，并且在处理完成之后保留在裂缝中。支撑剂用于保持裂缝打开，因此增强流体从地层迁移至井眼的能力。由于压裂井的生产率取决于裂缝从地层至井眼导流流体的能力，裂缝导流能力为确定水力压裂处理的成功程度的重要参数。

由于压裂处理提供的增产程度取决于支撑宽度，重要的是支撑剂在井中的高应力下具有抗压碎性。当支撑剂不能承受由地层施加的闭合应力时，固体颗粒被压缩在一起从而压碎并且产生细颗粒和/或粉尘。从支撑剂中产生的细颗粒和/或粉尘堵塞储层基质中的孔喉，因此降低储层的渗透性。

不断寻求改进从而控制和防止支撑剂在原位储层条件下的压碎。例如，已经设计了树脂涂覆的支撑剂材料从而在置于地层中时协助形成固结和可渗透的裂缝充填层，其中树脂涂覆增强支撑剂的抗压碎性。

当从未固结地下地层中产出油和/或气时，还需要防止砂粒和/或其它地层细颗粒迁移进入井眼和从井中产出。在压裂和产出的过程中，储层细颗粒的产生和/或活动由于通过细颗粒堵塞孔喉从而对减少裂缝导流能力并且减少储层渗透性起作用。

控制砂迁移的常用方法是砾石充填，所述砾石充填设计以防止地层砂的产生并且减少未固结地层颗粒迁移进入井眼。通常地，砾石充填操作包括将砾石充填筛放置在井眼中。带有固体颗粒或“砾石”的载流体泄漏进入地下区域和/或返回表面，而颗粒留在区域中并且充填在筛和井眼之间的周围环带中。颗粒被困住，因此防止否则可能随着地层流体产生的地层砂和细颗粒的进一步迁移。与支撑剂一样，防砂颗粒必须具有高强度并且能够在低渗透性地层中起作用。

在一些情况下，水力压裂和砾石充填过程结合在单个处理中从而提供增产产出并且减少地层砂的产生。所述处理通常被称为“压裂充填”操作。在一些情况下，在适当的位置使用砾石充填筛组件完成处理并且通过套管和筛之间的环状空间泵入水力压裂流体。在所述情况下，水力压裂处理通常在筛出条件下结束，在筛和套管之间产生环状砾石充填层。这允许将水力压裂处理和砾石充填设置在单个操作中。

经涂覆和/或未涂覆的颗粒进一步用在砾石充填中从而最小化产生的细颗粒和/或粉尘的迁移。尽管使用树脂涂覆的支撑剂已经成功地最小化水力压裂过程中的细颗粒的产生和砾石充填过程中的细颗粒迁移，已知所述材料通常腐蚀产出油和气设备。不断需要开发能够用作支撑剂和砾石的具有抗压碎性的颗粒从而最小化细颗粒的产生和细颗粒的迁移，减少支撑剂充填和砾石充填的损害，并且不太腐蚀产出油和气设备，同时对原位应力条件具有耐受性。