[发明专利]玻璃状材料在地下地层内的原位生成

说明书

在地下地层中形成永久性堵头的系统和方法包括提供胶态氧化硅的溶液，并将胶态氧化硅泵入地下井的井眼，以使胶态氧化硅渗入地下地层的孔隙。使地下地层的孔隙内的胶态氧化硅脱水以在地下地层的孔隙内形成玻璃状材料。

技术领域

本公开总体上涉及堵塞地下地层，并且更具体地涉及在地下地层内原位形成玻璃状材料以用于永久性堵塞。

背景技术

有时，在地下井的使用寿命期间，操作人员希望通过堵塞与该地下井相关的某些地下地层的一部分或全部来提高该地下井的产能。例如，操作人员可能希望堵塞特定地下地层的全部或一部分，以改善吹扫处理，封闭水层和天然气的生产，截流油井中的天然气，放弃特定区域，封堵天然型或支撑型裂缝或以其他方式改变地下地层的渗透性。

堵塞地下地层的一些现行方法包括将一些物质注入地下地层的孔隙，以阻断通过这些孔隙的流体的流动。然而，一些目前可用的系统的注入物质会随时间和温度而降解，并且机械强度不足以用作可靠的永久性堵头。

发明内容

本公开的实施方案提供了用于通过在地下地层的孔隙内原位生成玻璃状材料来永久性地堵塞地下地层的系统和方法。将胶态氧化硅的溶液泵入地下地层并使其凝胶化。然后通过施加加热使胶态氧化硅脱水以形成玻璃状材料。玻璃状材料形成在地下地层的孔隙内，以产生永久性密封。

在本公开的实施方案中，一种用于在地下地层中形成永久性堵头的方法包括：提供胶态氧化硅的溶液，并将胶态氧化硅泵入地下井的井眼中，从而使胶态氧化硅渗入地下地层的孔隙。使地下地层的孔隙内的胶态氧化硅脱水，以在地下地层的孔隙内形成玻璃状材料。

在可供选择的实施方案中，在将胶态氧化硅泵入地下井的井眼之前，可以将活化剂与胶态氧化硅混合，从而使胶态氧化硅在地下地层的孔隙内形成凝胶。在将胶态氧化硅泵入地下井的井眼之后，可以加热胶态氧化硅，从而使胶态氧化硅在地下地层的孔隙内形成凝胶。

在其他可供选择的实施方案中，使胶态氧化硅脱水可以包括从地下井中产生气体。可供选择地，使胶态氧化硅脱水可以包括将反应物泵入地下井的井眼，从而使反应物触发放热化学反应。可供选择地，使胶态氧化硅脱水可以包括将亚硝酸钠和氯化铵泵入地下井的井眼，从而使亚硝酸钠与氯化铵反应以产生热量。可供选择地，使胶态氧化硅脱水可以包括将硅化钠泵入地下井的井眼，从而使硅化钠与水分子反应以产生热量。可供选择地，胶态氧化硅的脱水可以包括将激光系统下放至地下井的井眼中，并操作该激光系统以产生热量。使胶态氧化硅脱水可以包括将微波系统下放至地下井的井眼中，并操作该微波系统以产生热量。可以将微波使能剂(microwave enabler)放置在地下井内，并利用微波系统加热微波使能剂。

在本公开的可供选择的实施方案中，一种用于在地下地层中形成永久性堵头的方法包括提供胶态氧化硅的溶液，该胶态氧化硅的溶液包括悬浮在液体中的氧化硅颗粒的稳定混合物。将胶态氧化硅泵入地下井的井眼，从而使胶态氧化硅渗入地下地层的孔隙。提供胶态氧化硅的溶液的凝胶化，以在地下地层的孔隙内提供胶态氧化硅的凝胶。使胶态氧化硅的凝胶脱水，以在地下地层的孔隙内形成脱水的胶态氧化硅，该脱水的胶态氧化硅为玻璃状材料。

在可供选择的实施方案中，氧化硅颗粒的尺寸范围可以为1nm至20nm。脱水的胶态氧化硅可以永久性堵塞地下地层的孔隙。提供胶态氧化硅的溶液的凝胶化可以包括将胶态氧化硅的溶液与活化剂混合。

在本公开的另一个可供选择的实施方案中，一种用于在地下地层中形成永久性堵头的系统包括胶态氧化硅的溶液和分配系统，该分配系统能够将胶态氧化硅的溶液泵入地下井的井眼，从而使胶态氧化硅渗入地下地层的孔隙。脱水系统能够使地下地层的孔隙内的胶态氧化硅脱水，以在地下地层的孔隙内形成玻璃状材料。