用于井處理操作中的包含有機磷的復合物的制作方法
【技術領域】 本公開設及復合物和在井處理操作中使用所述復合物的方法。所述復合物由固體顆粒 和表面改性處理劑制成，所述表面改性處理劑具有疏水尾部和有機含憐酸衍生物。疏水尾 部通過有機含憐酸衍生物間接地附接至固體顆粒。
【背景技術】 增產過程通常要求使用具有高的壓縮強度的固體顆粒。在水力壓裂中，所述顆粒還必 須能夠增強從低滲透性地層產出流體和天然氣。 在通常的水力壓裂處理中，在高壓下將包含固體顆粒或支撐劑的處理流體注入井眼。 一旦超過自然儲層壓力，流體引起地層中的裂縫并且支撐劑沉積在裂縫中，并且在處理完 成之后保留在裂縫中。支撐劑用于保持裂縫打開，因此增強流體從地層遷移至井眼的能力。 由于壓裂井的生產率取決于裂縫從地層至井眼導流流體的能力，裂縫導流能力為確定水力 壓裂處理的成功程度的重要參數。 由于壓裂處理提供的增產程度取決于支撐寬度，重要的是支撐劑在井中的高應力下具 有抗壓碎性。當支撐劑不能承受由地層施加的閉合應力時，固體顆粒被壓縮在一起從而壓 碎并且產生細顆粒和/或粉塵。從支撐劑中產生的細顆粒和/或粉塵堵塞儲層基質中的孔 喉，因此降低儲層的滲透性。 不斷尋求改進從而控制和防止支撐劑在原位儲層條件下的壓碎。例如，已經設計了樹 脂涂覆的支撐劑材料從而在置于地層中時協助形成固結和可滲透的裂縫充填層，其中樹脂 涂覆增強支撐劑的抗壓碎性。 當從未固結地下地層中產出油和/或氣時，還需要防止砂粒和/或其它地層細顆粒遷移 進入井眼和從井中產出。在壓裂和產出的過程中，儲層細顆粒的產生和/或活動由于通過細 顆粒堵塞孔喉從而對減少裂縫導流能力并且減少儲層滲透性起作用。 控制砂遷移的常用方法是堿石充填，所述堿石充填設計W防止地層砂的產生并且減少 未固結地層顆粒遷移進入井眼。通常地，堿石充填操作包括將堿石充填篩放置在井眼中。帶 有固體顆粒或"堿石"的載流體泄漏進入地下區域和/或返回表面，而顆粒留在區域中并且 充填在篩和井眼之間的周圍環帶中。顆粒被困住，因此防止否則可能隨著地層流體產生的 地層砂和細顆粒的進一步遷移。與支撐劑一樣，防砂顆粒必須具有高強度并且能夠在低滲 透性地層中起作用。 在一些情況下，水力壓裂和堿石充填過程結合在單個處理中從而提供增產產出并且減 少地層砂的產生。所述處理通常被稱為"壓裂充填"操作。在一些情況下，在適當的位置使用 堿石充填篩組件完成處理并且通過套管和篩之間的環狀空間累入水力壓裂流體。在所述情 況下，水力壓裂處理通常在篩出條件下結束，在篩和套管之間產生環狀堿石充填層。運允許 將水力壓裂處理和堿石充填設置在單個操作中。 經涂覆和/或未涂覆的顆粒進一步用在堿石充填中從而最小化產生的細顆粒和/或粉 塵的遷移。盡管使用樹脂涂覆的支撐劑已經成功地最小化水力壓裂過程中的細顆粒的產生 和堿石充填過程中的細顆粒遷移，已知所述材料通常腐蝕產出油和氣設備。不斷需要開發 能夠用作支撐劑和堿石的具有抗壓碎性的顆粒從而最小化細顆粒的產生和細顆粒的遷移， 減少支撐劑充填和堿石充填的損害，并且不太腐蝕產出油和氣設備，同時對原位應力條件 具有耐受性。 除了關注井底細顆粒和粉塵的產生之外，由于關注現場工人和出現陸地壓裂的附近的 居民區的人口的健康，目前也密切關注支撐劑和防砂顆粒的輸送過程中的粉塵釋放。目前 還沒有開發出特別旨在減少來自支撐劑和防砂顆粒的粉塵釋放的可接受的方法。盡管注意 到壓裂砂的樹脂涂覆減少了粉塵的產生，加入樹脂涂覆使得壓裂砂的成本加倍。此外，用于 制備樹脂的化學品不利于環境。最后，對壓裂砂施加樹脂涂覆需要通過電力或燃燒天然氣 加熱砂，兩者都比較昂貴。因此尋求替代方法用于減少來自顆粒的粉塵的產生并且控制產 出地層中的顆粒的遷移。 此外，尋求用在選擇性增產操作中的替代性材料。通常地，被井穿透的地下地層具有多 個不同的感興趣的區域或地層。在從井中產出流體的過程中，通常希望僅與感興趣的區域 或地層建立連通使得增產處理不會不利地流入非產出性區域或不感興趣的區域。由于井的 壽命下降并且井的生產率減小，選擇性增產(例如通過水力壓裂和酸增產)變得重要。 通常地，選擇性增產需要用鄰近感興趣的區域和/或地層設置的射孔槍對區域和/或地 層進行射孔。重復所述過程直至所有感興趣的區域和/或地層都被射孔。然后通過線纜使射 孔槍返回表面。當需要壓裂時，在超過區域和/或地層的壓裂壓力的壓力下在井中累入壓裂 流體。為了防止壓裂流體流入具有更大孔隙率和/或更低壓力的區域中，可W將機械設備 (例如跨隔封隔器)或塞子或砂填料設置在壓裂區域和待壓裂區域之間的井中從而隔離增 產區域，使其不與壓裂流體進一步接觸。然后重復該過程直至所有感興趣的區域都被射孔 和壓裂。一旦完成結束操作，從井中鉆出或W其他方式除去每個塞子從而允許將流體產出 至表面。 近年來，已經開發了方法和組件從而實現獨立于井內和井外的射孔設備的除去的井眼 區間之間的區域隔離。例如，關注點集中在多區間井眼中隔離組件的使用上，所述隔離組件 允許選擇性地處理產出區間(或預先產出區間）。區域隔離組件昂貴，因此尋求替代方案。 關注點目前已經集中在可溶脹彈性體材料作為封隔器和隔離廓線儀(profiler)的使 用上。然而，由于侵襲性有機和無機化學品、溫度、壓力和減少彈性體壽命和可靠性的其它 地下環境因素，可溶脹彈性體聚合物在井中的使用通常有限。所述因素還對用于從井中采 收控的其它組分產生問題。例如，通常用作壓裂流體中的破膠劑的酶通常在高溫下失活。它 們在高溫(例如大于150°F的溫度)下的使用造成它們變性并且失去活性。 地層的無效壓裂還可能源自井內管狀基材和其它金屬基材之間的摩擦損失。處理流體 和流體接觸表面之間的摩擦減少還存在持續的問題。在許多情況下，可W用在壓裂流體中 的增粘劑的種類有限，因為摩擦減少相當于增粘劑在與控接觸時更快的粘度降低。尋求替 代方案來克服原位井底條件下的摩擦減少。 還在用于有效減少控產出儲層內的控流動過程中產生的摩擦阻力的化學技術和物理 技術方面花費了資源。用于減少摩擦的替代方案專注于減阻劑。通常地，減阻劑為旨在建立 非牛頓凝膠結構的具有長鏈的大聚合物。減阻凝膠對剪切敏感并且通常需要特定的注入裝 置(例如增壓輸送系統）。此外，由于減阻劑通常為高粘性的，載液中通常存在不多于10重 量％的聚合減阻劑。一些注意力專注于使用聚合物的漿料或分散體從而在液體介質中形成 自由流動和可累送的混合物。然而，所述聚合物通常隨著時間附聚，因此非常難W將其放置 在需要減少阻力的控液中。尋求用于降低井內流體的摩擦阻力的其它替代方案從而提高井 的控生產率。 此外，尋求替代方案來控制或抑制在地下地層中產出控的過程中水垢、石蠟和漸青質 的形成和/或沉淀。盡管井處理試劑已經成功用于控制和/或抑制水垢、石蠟和漸青質的形 成，所述試劑通常在空中（on the fly)與其它組分(例如支撐劑和防沙顆粒)混合。需要能 夠簡化井處理流體的現場制備的替代手段來控制水垢、石蠟和漸青質的形成和/或抑制。 應理解上述討論僅用于說明的目的并且不旨在限制所附權利要求或任何相關專利申 請或專利的權利要求的范圍或主題。因此，所附權利要求或任何相關申請或專利的權利要 求均不受上述討論的限制，也不被解釋為僅由于本文提到而克服、包括或排除每個或任何 上述特征或缺點。
【發明內容】
在本公開的一個實施方案中，提供復合物用于處理井眼。所述復合物包含固體顆粒和 所述固體顆粒上的表面改性處理劑。表面改性處理劑包含疏水尾部和錯固部，所述錯固部 用于將疏水尾部附著至固體顆粒。錯固部為有機含憐酸衍生物。 在本公開的另一個實施方案中，提供復合物用于累入井眼。所述復合物包含固體顆粒 和表面改性處理劑。表面改性處理劑的表面改性處理劑具有包含氣的結構部分的疏水尾部 和錯固部，所述錯固部用于將疏水尾部附著至固體顆粒。錯固部為有機含憐酸衍生物。 在本公開的另一個實施方案中，提供用于處理穿透地下地層的井的方法，其中在井中 累入復合物，其中復合物包含固體顆粒和所述固體顆粒上的表面改性處理劑。表面改性處 理劑包含疏水尾部和錯固部，所述錯固部用于將疏水尾部附著至固體顆粒。錯固部為有機 含憐酸衍生物。 在本公開的另一個實施方案中，提供用于處理穿透地下地層的井的方法，其中在井中 累入復合物。所述復合物包含固體顆粒和表面改性處理劑，所述表面改性處理劑具有包含 氣的結構部分的疏水尾部和錯固部，所述錯固部用于將疏水尾部附著至固體顆粒。錯固部 為有機含憐酸衍生物。 在另一個實施方案中，提供用于處理穿透地下地層的井的方法。在該方法中，在井內原 位形成復合物，所述復合物具有表面改性處理劑和疏水尾部。在該實施方案中，可W在井中 引入固體顆粒。然后引入表面改性處理劑。表面改性處理劑具有錯固部和疏水尾部。錯固部 為有機含憐酸衍生物。表面改性處理劑的錯固部附接至固體顆粒的表面的至少一部分。 在另一個實施方案中，提供用于處理穿透地下地層的井的方法。在該方法中，在井內原 位形成復合物，所述復合物具有表面改性處理劑和疏水尾部。在該實施方案中，可W在井中 引入固體顆粒。然后引入表面改性處理劑。表面改性處理劑具有錯固部和疏水尾部。錯固部 為有機含憐酸衍生物。表面改性處理劑的錯固部附接至固體顆粒的表面的至少一部分。表 面改性處理劑的疏水尾部為包含氣的結構部分。 在本公開的另一個實施方案中，提供減少在水力壓裂操作或防砂操作中產生的細顆粒 的量的方法。在所述方法中，在穿透地下地層的井中累入固體顆粒。表面改性處理劑附接至 固體顆粒的表面的至少一部分。表面改性處理劑具有疏水尾部和錯固部。錯固部為有機含 憐酸衍生物。錯固部保證疏水尾部附接至固體顆粒。 在本公開的另一個實施方案中，提供減少在水力壓裂操作或防砂操作中產生的細顆粒 的量的方法。在所述方法中，在穿透地下地層的井中累入固體顆粒。表面改性處理劑附接至 固體顆粒的表面的至少一部分。表面改性處理劑具有疏水尾部和錯固部。疏水尾部為包含 氣的結構部分。錯固部為有機含憐酸衍生物。錯固部保證疏水尾部附接至固體顆粒。 在本公開的另一個實施方案中，在井中累入表面改性處理劑和固體顆粒的復合物。所 述井穿透具有多個產出區域的地層。表面改性處理劑具有錯固部和疏水尾部。錯固部為有 機含憐酸衍生物。表面改性處理劑通過其錯固部附接至固體顆粒。所述復合物使預定的產 出區域與井的其它區域隔離。 在本公開的另一個實施方案中，在井中累入表面改性處理劑和固體顆粒的復合物。所 述井穿透具有多個產出區域的地層。表面改性處理劑具有錯固部和疏水尾部。錯固部為有 機含憐酸衍生物。疏水尾部為包含氣的結構部分。表面改性處理劑通過其錯固部附接至固 體顆粒。所述復合物使預定的產出區域與井的其它區域隔離。 在本公開的另一個實施方案中，在井中累入表面改性處理劑和固體顆粒的復合物。所 述復合物具有錯固部和疏水尾部。錯固部為有機含憐酸衍生物。表面改性處理劑通過其錯 固部附接至固體顆粒。所述復合物最小化井內的管摩擦壓力。 在本公開的另一個實施方案中，在井中原位形成表面改性處理劑和固體顆粒的復合 物。所述井穿透具有多個產出區域的地層。通過首先在井中引入固體顆粒形成所述復合物。 然后在井中引入表面改性處理劑并且在固體顆粒的表面的至少一部分上形成涂層。表面改 性處理劑具有錯固部和疏水尾部。錯固部為有機含憐酸衍生物。所述復合物使預定的產出 區域與井的其它區域隔離。 在本公開的另一個實施方案中，在井中原位形成表面改性處理劑和固體顆粒的復合 物。表面改性處理劑具有疏水