在基礎(chǔ)液體中包含碳水化合物系增稠劑、鹽和支撐劑的井處理液，和制備方法及用圖
【專利說(shuō)明】在基礎(chǔ)液體中包含碳水化合物系増稠劑、鹽和支撐劑的井處理液，和制備方法及用途發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及:能源采收介質(zhì)、生產(chǎn)能源采收介質(zhì)的方法、從地中采收能源攜帶介質(zhì)的方法、用于從地中采收能源攜帶介質(zhì)的裝置、和使用的方法。
[0002]發(fā)明背景
[0003]水力壓裂是導(dǎo)致產(chǎn)生巖石的人工裂隙的方法。水力壓裂的重要的工業(yè)用途是對(duì)油井和氣井進(jìn)行增產(chǎn)處理。從鉆入儲(chǔ)集巖層的井眼(井筒)進(jìn)行壓裂以增強(qiáng)油和天然氣采收。水力壓裂可以是天然的或人工的，并且由內(nèi)部流體壓力擴(kuò)展，所述內(nèi)部流體壓力打開裂隙并且導(dǎo)致其伸入巖石中。人工流體驅(qū)動(dòng)的裂隙在井眼深處形成并且擴(kuò)展入目標(biāo)巖層中。通常，通過(guò)將支撐材料(支撐劑)引入注射的流體中來(lái)在注射后維持裂隙寬度。支撐劑防止當(dāng)注射終止時(shí)裂隙閉合。水力壓裂技術(shù)用于增加或修復(fù)流體(如油、氣或水)可以從常規(guī)砂巖儲(chǔ)集層產(chǎn)生的速率，所述常規(guī)砂巖儲(chǔ)集層包括儲(chǔ)集層如頁(yè)巖或煤層或甚至致密地層天然氣儲(chǔ)集層(例如石灰?guī)r、白云石等)。常規(guī)使用的壓裂液由在攜帶液中的懸浮顆粒形成，并且用于在水力壓裂處理后保持裂隙打開，從而產(chǎn)生流體能夠正確流經(jīng)的傳導(dǎo)通路。
[0004]然而，常規(guī)壓裂材料由于其可能對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響而受到非議。之前提供生物相容的壓裂液的嘗試是失敗的，因?yàn)槠溥€不可能成功產(chǎn)生具有足夠穩(wěn)定性的生物相容性壓裂液，使得這樣的常規(guī)構(gòu)思的經(jīng)濟(jì)效率還不是足夠的。
[0005]發(fā)明目的和概述
[0006]本發(fā)明的目的是提供在功能上替代常規(guī)壓裂材料并且顯示長(zhǎng)期穩(wěn)定性而對(duì)環(huán)境沒有任何負(fù)面影響的介質(zhì)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上文所述目的，提供根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的能源采收介質(zhì)、生產(chǎn)能源采收介質(zhì)的方法、從地中采收能源攜帶介質(zhì)的方法、從地中采收能源攜帶介質(zhì)的裝置、和使用方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案，提供用于插入地中的地孔中的能源采收介質(zhì)(尤其是生物增強(qiáng)的能源采收介質(zhì))，所述地包含可采收的能源攜帶介質(zhì)，其中所述能源采收介質(zhì)包含:基礎(chǔ)液體，在基礎(chǔ)液體中混合的碳水化合物系增稠劑(尤其是有機(jī)增稠劑)，溶解于基礎(chǔ)液體中并且配置用于增加基礎(chǔ)液體密度的鹽，和在基礎(chǔ)液體、增稠劑和鹽(其優(yōu)選還用作緩蝕劑(corros1n inhibitor))的混合物內(nèi)漂浮(而不是沉降到能源采收介質(zhì)底部，即不是沉淀的)的支撐劑顆粒。
[0009]根據(jù)另一示例性實(shí)施方案，提供生產(chǎn)用于插入地中的地孔中的能源采收介質(zhì)的方法，所述地包含可采收的能源攜帶介質(zhì)，其中所述方法包括將碳水化合物系增稠劑與基礎(chǔ)液體混合，將鹽溶解在基礎(chǔ)液體中，其中將鹽配置為用于增加基礎(chǔ)液體的密度(尤其是所述鹽的密度可以大于基礎(chǔ)液體的密度)，并且加入支撐劑顆粒，從而支撐劑顆粒在基礎(chǔ)液體、增稠劑和鹽的混合物內(nèi)漂浮(特別是在能源采收介質(zhì)的整個(gè)體積中均勻分布)。
[0010]根據(jù)還一個(gè)示例性實(shí)施方案，提供從地中采收能源攜帶介質(zhì)的方法，其中所述方法包括:在地中形成地孔(其可以包含一個(gè)或多個(gè)豎直地孔段和/或一個(gè)或多個(gè)水平地孔段，其中不同段可以相互連接，并且其中傾斜的地孔段也是可能的)，將具有上述特征的能源采收介質(zhì)插入地孔的至少一部分中用于與地相互作用(這樣的相互作用可以包括例如形成進(jìn)一步的地孔段、加寬地孔段和/或機(jī)械地支撐或穩(wěn)定地孔段)，在與地相互作用之后從地中移除至少部分能源采收介質(zhì)(其中能源采收介質(zhì)的一部分，尤其是支撐劑顆粒的至少部分，可以留在地孔內(nèi))，以及將能源攜帶介質(zhì)從地中運(yùn)輸出地孔，尤其是經(jīng)由至少部分由能源采收介質(zhì)的支撐劑顆粒界定出的通道(或地孔段)。
[0011 ]根據(jù)再一個(gè)實(shí)施方案，提供從地中采收能源攜帶介質(zhì)的裝置，其中所述裝置包括配置為用于在地中形成地孔的地孔形成單元(如鉆孔設(shè)備)，具有上述特征的用于插入形成的地孔中的至少一部分的用于與地臨時(shí)相互作用的能源采收介質(zhì)，和用于將能源攜帶介質(zhì)從地中運(yùn)輸(尤其是經(jīng)由至少部分由能源采收介質(zhì)的支撐劑顆粒界定出的通道)出地孔的運(yùn)輸單元(如栗)。
[0012]根據(jù)再一個(gè)實(shí)施方案，具有上述特征的能源采收介質(zhì)或具有上述特征的裝置用于采收由來(lái)自地的油(如礦物的和)、氣體(如石油氣)、和熱水(特別是用于地?zé)釕?yīng)用)組成的組中的至少一種。所述方法還可應(yīng)用于增強(qiáng)的注入性(injectivity)。
[0013]術(shù)語(yǔ)“能源采收介質(zhì)”可以特別表示基于支撐劑的材料，其可以用于保持井眼開口的裂隙(例如在將能源攜帶介質(zhì)栗出井眼期間)。能源采收介質(zhì)可以具有流體性質(zhì)。例如，能源采收介質(zhì)可以具有溶液樣性質(zhì)(考慮到鹽溶解在基礎(chǔ)液體中)并且可以同時(shí)具有懸浮樣性質(zhì)(考慮到將碳水化合物系增稠劑和支撐劑顆粒與基礎(chǔ)液體混合)?？梢詫⑦@樣的能源采收介質(zhì)栗入或擠壓入深的井眼并且從而在地中形成、加寬和/或穩(wěn)定裂縫或裂隙。通過(guò)采用此措施，增加了地的流體(即氣體和/或液體)滲透性，從而能源攜帶流體如石油氣、礦物油和/或熱水可以更容易地流向井眼，通過(guò)將其栗出井眼而被采收。通過(guò)這樣的技術(shù)，可以采收(或是能夠得到)甚至由于地材料的比較小的滲透性而較難采收的小的剩余量的流體的攜帶化石能源的原材料。
[0014]術(shù)語(yǔ)“可采收的能源攜帶介質(zhì)”可以特別表示地中本身攜帶能源的材料，其可以通過(guò)相應(yīng)能源采收處理采收。例如，攜帶的能源可以是熱能，如對(duì)于地?zé)岵墒障到y(tǒng)而言熱水的情況。然而攜帶的能源還可以是可以通過(guò)進(jìn)行相應(yīng)物理或化學(xué)反應(yīng)采收的能源，如原油或石油氣的情況?？刹墒盏哪茉磾y帶介質(zhì)可以是流動(dòng)的介質(zhì)如液體和/或氣體，其中任選地具有另外的固體顆粒。
[0015]術(shù)語(yǔ)“基礎(chǔ)液體”可以特別表示能源采收介質(zhì)的液體組分，可以向其中加入其它固體組分以使所述固體組分可流動(dòng)。
[0016]術(shù)語(yǔ)“碳水化合物系增稠劑”可以特別表示基于碳水化合物材料形成的增稠劑。碳水化合物可以表示為包含(尤其是僅包含)碳、氫和氧的有機(jī)化合物(其可以天然或通過(guò)技術(shù)制造)。
[0017]術(shù)語(yǔ)“鹽”可以特別表示由陽(yáng)離子(即帶正電的離子)和陰離子(即帶負(fù)電的離子)構(gòu)成的化學(xué)品。示例性實(shí)施方案使用可以溶解在適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)液體如水中的鹽。
[0018]術(shù)語(yǔ)“支撐劑顆?！笨梢蕴貏e表示固體顆粒，例如顆粒形式的(其可以不溶于基礎(chǔ)液體)，其可以用在能源采收介質(zhì)中，用于在地中形成的地孔內(nèi)提供支撐功能。支撐劑顆粒的存在可以防止地孔、連接的裂隙和地孔內(nèi)通道和/或狹窄間隔由地材料的壓力導(dǎo)致閉合。因此，所述通道中的支撐劑顆粒的存在可以促進(jìn)要采收的能源攜帶介質(zhì)的滲透性。
[0019]術(shù)語(yǔ)“漂浮”可以特別表示阻止至少大多數(shù)(即至少50%，特別是至少80%，更特別是至少90%)的支撐劑顆粒沉淀，即在含有能源采收介質(zhì)的容器的底部積累。與此相對(duì)，漂浮支撐劑顆?？梢蚤L(zhǎng)期在能源采收介質(zhì)中均勻分布。因此，在使用前直接攪拌或振蕩能源采收介質(zhì)(以重懸沉淀的支撐劑顆粒)通常不必要。
[0020]術(shù)語(yǔ)“井眼”或井筒可以特別表示鉆入地層如巖石中的可以位于較深區(qū)域的縱向、橫向或傾斜的孔，以接近地層中的開采流體如油、氣或水。
[0021]術(shù)語(yǔ)“裂隙”可以特別表示形成井眼的延伸的地層中的空隙。在通過(guò)施加液壓形成這樣的裂隙后，可以通過(guò)使用能源采收介質(zhì)防止其再次閉合，從而形成用于隨后從地中采收包含能源的介質(zhì)的基礎(chǔ)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案，提供高效的能源采收介質(zhì)以維持地面開口中的裂隙或其它通道，用于簡(jiǎn)化能源攜帶介質(zhì)從地孔的采收并且對(duì)于在容器等中的可儲(chǔ)存性而言具有出色的長(zhǎng)期性。同時(shí)，能源采收介質(zhì)可以僅由全部完全生物相容的并且對(duì)環(huán)境根本無(wú)害的組分構(gòu)成。因此，通過(guò)示例性實(shí)施方案提供生物增強(qiáng)的能源采收系統(tǒng)。可從天然組分獲得或生產(chǎn)的并且可與生物相容性基礎(chǔ)液體如水適當(dāng)混合的碳水化合物系增稠劑具有這樣的效應(yīng):能源采收介質(zhì)的粘度增加，從而抑制不希望的支撐劑顆粒沉淀(甚至是在小量的碳水化合物系增稠劑的情況下)。碳水化合物系增稠劑本身也不易于沉淀在能源采收介質(zhì)中。鹽也可以從天然材料制備并且可以溶解于生物相容性基礎(chǔ)液體如水。通過(guò)使用比基礎(chǔ)液體密度高的鹽，整個(gè)能源采收介質(zhì)的密度可以顯著增加，其還通過(guò)施加某種提升力對(duì)于抑制不希望的較重支撐劑顆粒