[发明专利]自转向泡沫系统

说明书

本发明申请是基于申请日为2003年12月22日，申请号为200380110399.9(国际申请号为PCT/IB2003/006126)，发明名称为“自转向泡沫系统”的专利申请的分案申请。

背景技术

本发明涉及地下油气井的增产处理。更具体地，本发明涉及通过酸化进行基岩增产和涉及酸压裂。更具体地，本发明涉及转向注入的酸以改善区域覆盖(zonal coverage)的新方法。

酸化是使酸性流体或反应性流体与被井筒(wellbore)穿透的地下地层(“基岩”)接触的方法。酸化流体接触并溶解井筒污染(wellbore damage)和/或部分基岩。如果该处理在压裂压力以上施用，注入的流体压裂岩石并且酸性流体的主要功能是产生酸蚀孔洞(wormhole)和/或差别化地蚀刻裂缝的相对面，，以致于当释放注入压力以闭合裂缝时，这些面不再相配，并且流路保持沿着裂缝面从裂缝端(fracture tip)流到井筒，使地层流体流入井筒用于生产。重要的是注入的流体应该到达全部目标区域，以使效益最大化。在基岩酸化或酸压裂中，因为酸与其首先接触的反应性地层岩石反应的自然倾向(因为该岩石距井筒最近或者该岩石是孔隙率最大的或者由于天然的裂缝或孔洞(vug)该岩石是最容易达到的)，难以实现效益最大化。基于岩石的不均匀性、酸与岩石的反应速率以及将新鲜的酸导入岩石的速率，酸反应可以相对均一，可以一个或多个形成延伸到岩石内的长酸蚀孔洞，或者可以形成许多延伸到岩石内的较小酸蚀孔洞的网络。所有这些对于本领域普通技术人员是公知的。获得酸和全部岩层区域(称作区域覆盖)的完全接触的尝试涉及从首先接触的区域将酸转向到新的区域。这是因为否则该酸将往往继续与其首先接触的岩石反应，特别是因为其将对于随后注入的酸形成择优的流路。当地层是由具有不同渗透率的岩层(strata)构成时，转向也是必须的。当存在渗透率差异时，最初注入的酸将往往首先进入渗透率最大的层，并且实际上进一步增大它们的渗透率，然后将继续进入这些层。转向将解决该问题。

区域覆盖可以通过施用机械方法(例如注入通过挠性油管，而部分目标地层用封隔器(packer)连续分开)或者通过在区域或部分区域处理后填充流体(例如凝胶或泡沫)或添加剂(例如盐)，这阻止流体流入处理区域并将酸或反应性流体从处理区域转向到新(仍未处理)区域。

泡沫流体已经显示出能够不仅仅通过它们的粘度而且通过在动态流动条件下的破坏和重新形成而阻塞地层。而且，泡沫中的气泡大小相对于孔尺寸越大，泡沫流体对地层的阻塞越有效。当存在分层时(不同渗透率的层)，如下实现转向：通过在全部处理过程中，在较高渗透率区域中产生并保持稳定的泡沫。当存在代处理的长区域时，如下实现转向：通过用酸处理部分区域，然后填充泡沫以阻塞随后注入的酸进入该部分区域，然后注入更多的酸。可以重复这些交替的步骤。结果是通过处理流体得到完全区域覆盖和通过酸得到有效的污染去除，甚至是从严重污染区域的去除。基于所用表面活性剂的类型和浓度以及泡沫质量，泡沫可产生不同水平的屈服应力。已知泡沫流体承载固体颗粒并增强流体的稳定性和粘稠流动性能。也已经认识到泡沫流体是最好的酸增产用转向流体之一。泡沫流体的其它优势是其固有地比非泡沫流体更清洁，即使它们含有聚合物也是如此，这是因为它们含有较小的流体以及它们有助于启动(kick off)回流以及净化，因为它们对系统提供能量以有助于克服阻力(例如静压头)，以回流。在枯竭产层中，它们是“赋能的”(energized)是特别重要的。

当注入的胶凝流体已经用聚合物(此外，其可以为交联的)或用粘弹性表面活性剂系统胶凝化的时候，胶凝流体用作转向剂。通过将它们放置到需要它们阻止流动的位置，这些流体以机械装置或者化学品(例如盐)相同的方式进行转向。