DE60316165T2 - Mit säure beschichteter sand für kiespackung und filterkuchenentfernung - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Zur Gewinnung von Öl und Gas aus einem Kohlenwasserstoffreservoir wird zunächst ein Bohrloch mit spitz zulaufender und oftmals abgeknickter Geometrie gebohrt. Die kohlenwasserstoffführende Formation wird dann mit einer speziell zugeschnittenen Reservoirbohrflüssigkeit angebohrt, die verschiedene Additive umfassen kann, wie Stärken und Calciumcarbonat, die in Säure, Oxidationsmitteln oder Enzymen oder einer Kombination dieser Chemikalien löslich sind oder davon abgebaut werden können.
  • Hat man das gewünschte Bohrloch in dem Kohlenwasserstoffreservoir gebohrt, werden zur Kohlenwasserstoffgewinnung Produktionsrohre und/oder -siebe an den Boden des Bohrlochs befördert und an den gewünschten Formationen platziert. Insbesondere wenn die kohlenwasserstoffführenden Formationen aus schlecht zementierten Sanden bestehen, werden bestimmte Sandkontrollverfahren oder -vorrichtungen eingesetzt, die verhindern, dass Sandpartikel aus der Formation in die Produktionssiebe und -röhren eindringen und diese verstopfen. So verlängert sich die Lebensdauer der Bohrung.
  • Eines der üblichen Sandkontrollverfahren ist das Verfüllen des Ringsraums zwischen dem Bohrloch und den Produktionssieben mit Sand spezifischer Größe, der in der Regel größer ist als der Formationssand und üblicherweise als Gravel-Pack-Sand bezeichnet wird. Das Verfahren zum Schütten des geschlichteten Sandes hinter das Produktionssieb ist als Sand-Kies-Schüttung (Gravel Pack Operation) bekannt.
  • Damit man den Ringraum vollständig und erfolgreich mit Sand verfüllen kann, sollte die kohlenwasserstoffführende Formation zuvor mit einer dünnen Schicht aus festem und undurchlässigem Filterkuchen abgedeckt werden, der durch die Reservoirbohrflüssigkeit gebildet wird. Dieser dünne und undurchlässige Filterkuchen kann verhindern, dass die Gravel-Pack-Flüssigkeit in die Formation eindringt. Tritt dies mit unkontrollierbarer Rate auf, kann die Sand-Kies-Schüttung versagen.
  • Nachdem der Gravel-Pack-Sand erfolgreich platziert wurde, muss der zwischen dem Gravel-Pack-Sand und der Formation befindliche Filterkuchen entfernt werden, bevor der Kohlenwasserstofffluss beginnt. Wird der Filterkuchen nicht entfernt, könnte das Produktionssieb durch den Filterkuchen verstopfen, wodurch die Gewinnung schlechter wird.
  • Zum Zerstören des Filterkuchens, der sich jetzt hinter dem Gravel-Pack-Sand befindet, hat man verschiedene Chemikalien, Spaltmittel und mechanische Vorrichtungen entwickelt und verwendet. Salzsäure wird zum Beispiel oft in einem getrenn ten Arbeitsschritt eingeleitet, so dass der Gravel-Pack-Sand und der Filterkuchen mithilfe von Waschpfannen getränkt werden. Die am Ende einer Arbeitskette befestigten mechanischen Waschpfannen müssen an der Oberfläche aufgenommen und durch das Innere des Siebs auf den Boden gesenkt werden. Dann wird die Salzsäure wiederholt durch den Gravel-Pack-Sand gepumpt. Das Ziel dieser Arbeit ist die Zerstörung einer großen Menge der säurelöslichen und säurezersetzbaren Komponenten im Filterkuchen.
  • Andere Spaltmittel, wie Oxidationsmittel und Enzyme, können ebenfalls zugeführt werden, so dass mittels Oxidationsmitteln und Enzymen abbaubare organische Komponenten, wie Stärkepolymere, zerstört werden. Diese Spaltmittel werden jedoch in mehrerlei Weise als weniger wirksam angesehen. Erstens bewirken sie keine Zerstörung säurelöslicher und säurezersetzbarer anorganischer Komponenten im Filterkuchen, wie Calciumcarbonat. Dadurch verbleiben säurelösliche und säurezersetzbare Komponenten hinter dem Gravel-Pack-Sand und können anschließend während der Produktion aus dem Bohrloch zu einer Behinderung werden. Zweitens gibt es bei vielen oxidierenden Spaltmitteln Kompatibilitätsprobleme mit bestimmten Salzlaugen. Sie können mit der Salzlauge reagieren und unerwünschte Nebenprodukte hervorbringen, wie Cl2- und Br2-Gase. Diese Reaktion erfolgt sogar, bevor man die Spaltmittel zum Angreifen des Filterkuchens nach unten gepumpt hat. Drittens bereiten Enzym-Spaltmittel zusätzlich zu Kompatibilitätsproblemen mit Salzlauge auch Temperaturprobleme. Die meisten Enzym-Spaltmittel verlieren ihre Reaktionsfähigkeit in hochkonzentrierten zweiwertigen Salzlaugen und bei Temperaturen oberhalb von 200°F (93°C).
  • Gewöhnlich werden die oben genannten Spaltmittel auf einer getrennten Strecke gepumpt, nachdem sich der Gravel-Pack-Sand abgesetzt hat. Sie werden nicht während der Sand-Kies-Schüttung gepumpt, weil sie gefährliche Arbeitsbedingungen erzeugen können. Zum Beispiel können die Spaltmittel auf Säurebasis den Filterkuchen während der Sand-Kies-Schüttung zerstören und damit zu hohem Flüssigkeitsverlust und vorzeitigem Versagen der Sand-Kies-Schüttung führen.
  • Das Pumpen von Oxidationsmittel- und Enzym-Spaltmitteln zusammen mit Gravel-Pack-Sand kann eine ungleichmäßige Einwirkung der Oxidationsmittel- und Enzym-Spaltmittel auf die Filterkuchen bewirken. Weil die meisten festen Oxidationsmittel- und Enzym-Spaltmittel organische Substanzen mit vergleichsweise kleiner spezifischer Dichte und kleiner Partikelgröße sind, werden sie eher in Richtung zum Sieb als zum Filterkuchen gepresst, an dem die Reaktion stattfinden muss. Infolgedessen sind die Konzentration und Verteilung dieser Spaltmittel im Gravel-Pack-Sand wahrscheinlich ungleichmäßig, so dass der Filterkuchen nicht so effizient entfernt wird.
  • Mikroeinkapselung ist eine Technik, die zum Zuführen von Bohrlochchemikalien im Loch verwendet wird. Im U.S.-Patent 4 986 354 wurden das Mikroeinkapselungsverfahren und die Anwendung mikroeingekapselter Ölfeldchemikalien offenbart, wie Kesselsteininhibitoren, Korrosionsinhibitoren, Tenside, Bakterizide, Paraffin-Dispergiermittel, Stockpunktmodifikatoren, Zementadditive, Fracflüssigkeitsvernetzer, Emulsionsbrecher, chemische Tracer, radioaktive Tracer und Alphaltenbehandlungschemikalien, wobei ein Kondensationsprodukt von Hydroxyessigsäure verwendet wurde. Die eingekapselten Spezialchemikalien werden zusammen mit Wasser in Ölbohrlöcher eingespritzt. Durch Auflösen des einkapselnden Polyglcolsäurepolymers in Gegenwart von Wasser können die eingekapselten Chemikalien freigesetzt und die gewünschten Reaktionen erzielt werden.
  • Die Mikroeinkapselung von Pestiziden, Insektenwachstumsregulatoren und anderen organischen Verbindungen in biologisch abbaubaren Polymeren aus der Gruppe, bestehend aus Polymilchsäure und Copolymeren von Milch- und Glycolsäure, wurde im U.S.-Patent 4 272 398 offenbart.
  • Keines der vorstehenden Verfahren führt einem Filterkuchen die notwendigen Spaltmittel effizient zu. Deshalb besteht weiterhin ein Bedarf und ein Wunsch nach Spaltmitteln, die einen langsamen Freisetzungsmechanismus bereitstellen, so dass die Auflösung von Filterkuchen ausgelöst wird und Sand-Kies-Schüttungen fortgesetzt werden können.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft die Herstellung und Verwendung von Stützmitteln, die mit polymerisierter alpha-Hydroxycarbonsäure beschichtet sind, für eine Sand-Kies-Schüttung und die Entfernung eines Filterkuchens, der durch Reservoirbohrflüssigkeit abgelagert worden ist. Ein bevorzugtes Beispiel ist Polyglycolsäure-beschichteter Sand, der als direkter Ersatz für herkömmlichen Gravel-Pack-Sand verwendet wird, der üblicherweise zur Sand-Kies-Schüttung eingesetzt wird.
  • Somit wird unter einem ersten Aspekt der Erfindung ein Stützmittel bereitgestellt, umfassend ein partikuläres Substrat, das mit einer alpha-Hydroxycarbonsäure, die polymerisiert wurde, beschichtet ist.
  • Unter einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem alpha-Hydroxycarbonsäure-Polymer beschichteten Stützmittels bereitgestellt, umfassend: Erhitzen einer Lösung von monomerer alpha- Hydroxycarbonsäure mit geschlichtetem partikulärem Substrat, bis die Polymerisation der alpha-Hydroxycarbonsäure beendet ist.
  • Unter einem dritten Aspekt der Erfindung wird das Stützmittel des ersten Aspekts bei einer Sand-Kies-Schüttung zum Verfüllen des Ringraums zwischen der Formation und dem Produktionssieb und zur Filterkuchenentfernung verwendet, umfassend: Kombinieren der Stützmittel mit einer Gravel-Pack-Flüssigkeit unter Bildung eines Gemischs; Pumpen des Gemischs in das Bohrloch in den Ringraum zwischen der Formation und dem Produktionssieb und Zusammenbringen der Stützmittel mit dem Filterkuchen, bis die säurelöslichen und säurezersetzbaren Komponenten in dem Filterkuchen zersetzt worden sind.
  • Unter einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Flüssigkeit bereitgestellt, das sich zur Sand-Kies-Schüttung eines Bohrlochs eignet, umfassend Stützmittel, die mit polymerisierter alpha-Hydroxycarbonsäure beschichtet sind, Wasser sowie NaCl, KCl, CaCl2 und CaBr2 und deren Gemische.
  • Unter einem fünften Aspekt der Erfindung wird das Stützmittel des ersten Aspekts bei einer Sand-Kies-Schüttung zum Verfüllen des Ringraums zwischen der Formation und dem Produktionssieb verwendet, umfassend: Kombinieren der Stützmittel mit einer Gravel-Pack-Flüssigkeit unter Bildung eines Gemischs; Pumpen des Gemischs in das Bohrloch in den Ringraum zwischen der Formation und dem Produktionssieb.
  • Unter den Bedingungen im Bohrloch kann das saure Nebenprodukt, das durch Hydratisierung des Polyglycolsäure-beschichteten Sandes erzeugt wird, säurelösliche und/oder säurezersetzbare Komponenten abbauen, die im Filterkuchen eingebettet sind. Diese Reaktion verstärkt die Filterkuchenentfernung und den Fluss des Kohlenwasserstoffs aus der Produktionsformation.
  • BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Erfindung entwickelt ein vergleichsweise dichtes Spaltmittel, das als Gravel-Pack-Sand verwendet und gleichmäßig über einem undurchlässigen Filterkuchen aufgebracht werden kann, der durch eine Reservoirbohrflüssigkeit unter Verwendung einer herkömmlichen Sand-Kies-Schüttung aufgebaut wird. Unter den Bedingungen im Bohrloch setzt das Spaltmittelprodukt langsam ein saures Nebenprodukt frei, das säurelösliche und säurezersetzbare Komponenten im Filterkuchen löst oder abbaut. Die Erfindung umfasst die Beschichtung von einem Stützmittel, wie geschlichtetem Gravel-Pack-Sand von Industriequalität, mit einer polymerisierten alpha-Hydroxycarbonsäure. Ein bevorzugtes Polymer ist Polyglycolsäure, die aus mono merer Glycolsäure in situ hergestellt wird. Es sollte beachtet werden, dass das mit der polymerisierten alpha-Hydroxycarbonsäure beschichtete Stützmittel mit einer gewissen Menge eines unbeschichteten Stützmittels gemischt werden kann, wie herkömmlicher Gravel-Pack-Sand und Polyglycolsäure-beschichteter Sand. Der Spaltmittel-beschichtete Sand kann als Gravel-Pack-Sand verwendet und gleichmäßig über den Filterkuchen verteilt werden.
  • Glycolsäure gehört zu den alpha-Hydroxysäuren. Die Monomere können mittels Kondensationspolymerisation in polymere Formen polymerisiert werden. Die Selbstpolymerisierung kann durch Erhitzen des Monomers auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der polymeren Form eingeleitet werden. Die polymere Form von alpha-Hydroxysäuren kann, nachdem sie hergestellt und in Wasser redispergiert wurde, langsam hydrolysieren und ein saures Nebenprodukt freisetzen. Die Hydrolyserate wird durch die Temperatur beeinflusst. Weitere alpha-Hydroxysäuren, die für die Erfindung geeignet sind, sind Äpfel-, Milch-, Glucon-, Zitronen-, Mandel-, Saccharin-, Mucin-, Weinsäure und deren Gemische. Jede der obigen Säuren kann mit Glycolsäure gemischt werden.
  • Polyglycolsäure-Polymere sind im Stand der Technik bekannt und in den U.S.-Patenten 3 468 853 und 3 875 937 beschrieben. Die durch ein Kondensationsverfahren hergestellten polymere Form von alpha-Hydroxysäuren wird in der medizinischen Industrie zur Herstellung biologisch abbaubarer medizinischer Gegenstände verwendet, wie Nähfäden, Kapseln usw. Ein Verfahren zur Produktion von Polyglycolsäure für die Herstellung medizinischer Gegenstände ist im U.S.-Patent 6 150 497 offenbart.
  • Für die Erfindung geeignete Stützmittel sind jedes partikuläre Substrat, das zur Sand-Kies-Schüttung geeignet ist. Beispiele für geeignete Substrate sind natürlicher und synthetischer Silicasand, Glasperlen, Quarz, Keramiken, Thermoplastharz, gesinterter Bauxit und Metalloxide sowie deren Gemische.
  • Wenn ein fertiggestelltes Bohrloch für die Sand-Kies-Schüttung bereit ist, wird das Polyglycolsäure-beschichtete Stützmittel zu der Gravel-Pack-Flüssigkeit gegeben und anstelle des üblichen Gravel-Pack-Sandes zum Verfüllen des Ringraums zwischen dem Produktionssieb und der Formation nach unten in das Bohrloch gepumpt. Die Gravel-Pack-Flüssigkeit kann aus Wasser und Salzlaugen bestehen, die verschiedene Elektrolyten und ihre Gemische enthalten, wie NaCl, KCl, CaCl2, CaBr2, ZnBr2 usw., aber nicht darauf beschränkt.
  • Unter den Bedingungen im Bohrloch erzeugt die Polyglycolsäurebeschichtung saure Nebenprodukte, die mit den säurelöslichen und säurezersetzbaren Komponen ten im Filterkuchen reagieren können. Aufgrund der langsamen Freisetzungsrate des sauren Nebenprodukts ist es bevorzugt, dass das Bohrloch für einen bestimmten Zeitraum verschlossen wird, so dass die Auflöse- und Abbaureaktion beendet werden kann.
  • Der Polyglycolsäure-beschichtete Sand kann hergestellt werden durch Erhitzen eines Glycolsäuremonomers, wie einer 70%igen Glycolsäurelösung von technischer Qualität, mit einem natürlichen oder synthetischen Stützmittel, wie einem im Handel erhältlichen Sand von 20–40 Mesh, bei Temperaturen von etwa 210°F (99°C) oder mehr, bis das Sand-Glycolsäure-Gemisch leicht braun wird oder bis der Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs sich auf weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf den trockenen Sand, verringert hat.
  • Ersatzweise kann das Glycolsäuremonomer bei einer Temperatur von mindestens 210°F (99°C) vorerhitzt werden, bis die Polymerisation begonnen hat. Während die Polyglycolsäure bei der obigen Temperatur in flüssiger Form gehalten wird, kann das Stützmittel langsam zugegeben und stetig gerührt werden, bis das Verhältnis von Polyglycolsäure zu Stützmittel im Bereich von 5 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise 8 Gew.-% bis 10 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gewicht des Stützmittels. Der Einsatz anderer Verfahren zur Beschichtung des Stützmittels mit der Polyglycolsäure, wie Sprühtrocknung, kann ebenfalls verwendet werden.
  • Nachdem die Polymerisationsreaktion beendet ist, lässt man das Endprodukt auf Raumtemperatur abkühlen. Das Produkt kann unter Verwendung eines Mörsers und Pistills oder einer anderen Mahlvorrichtung leicht zerkleinert und zur Entfernung von feinen Partikel durch ein Sieb, wie ein 60-Mesh-Sieb, gesiebt werden.
  • Im folgenden werden Beispiele zur Veranschaulichung der Verfahren gegeben, die zur Herstellung von Polyglycolsäure-beschichtetem Sand eingesetzt werden können. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Produktion von Polyglycolsäure-beschichtetem Sand nicht auf die in den Beispielen verwendeten Verfahren beschränkt ist.
  • Die folgenden Beispiele werden zur Verdeutlichung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung gegeben. Der Fachmann sollte erkennen, dass die in den folgenden Beispielen offenbarten Verfahren und Zusammensetzungen Verfahren darstellen, von denen entdeckt wurden, dass die bei der Ausübung der Erfindung gut wirken, und somit als bevorzugten Weisen zu ihrer Ausführung betrachtet werden können. Der Fachmann sollte aber angesichts der Offenbarung erkennen, dass an den spezifischen offenbarten Ausführungsformen viele Veränderungen vorgenommen werden können und immer noch ein gleiches oder ähnliches Ergebnis erhalten werden kann, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Allgemeine Informationen in Bezug auf die Beispiele
  • Zur Untersuchung der Wirkungen des Polyglycolsäure-beschichteten Sandes auf die Filterkuchenbeseitigung wurde das nachstehende Testverfahren verwendet. Die Testausrüstung und die Materialien werden als für den Fachmann üblich angesehen.
    • 1. Zunächst wurde eine Reservoirbohrflüssigkeit unter Verwendung einer gegebenen Flüssigkeitsformulierung hergestellt, die zuvor für eine mögliche Feldlochbohranwendung ausgewählt worden war.
    • 2. Es wurde ein Filterkuchen auf einer wassergesättigten Keramikscheibe mit einer durchschnittlichen Porenöffnungsgröße von 5 Mikron in einer doppelseitigen Hochtemperatur-Hochdruck-Flüssigkeitsverlustzelle aufgebaut, indem die Reservoirbohrflüssigkeit mit etwa 300 psi (2070 kPa) Stickstoff-Differentialdruck bei etwa 140°F (60°C)–180°F (82°C) etwa 16 Stunden lang gegen die Keramikscheibe gepresst wurde.
    • 3. Nach dem Aufbau des Filterkuchens wurde die Reservoirbohrflüssigkeit in der Zelle dekantiert, und das Zellinnere wurde mit Wasser gespült, so dass flüssige Rückstände entfernt wurden.
    • 4. Die Zelle wurde mit etwa 70 ml einer Salzlauge gefüllt, die für die Sand-Kies-Schüttung verwendet werden sollte. Das Test-Spaltmittel, z.B. Polyglycolsäure-beschichteter Sand oder eine Mischung von unbeschichtetem Gravel-Pack-Sand mit einem chemischen Spaltmittel, wurde langsam in die Salzlauge gegossen. Bei der Zugabe des Spaltmittels wurde nicht gerührt oder gemischt.
    • 5. Die Zelle wurde wieder zusammengebaut, unter Druck gesetzt und auf eine gewünschte Temperatur erhitzt, so dass der Filterkuchen mit dem Spaltmittel und dem Gravel-Pack-Sand getränkt wurde. Das Drainageventil am Boden der Zelle konnte je nach dem Zweck des Tests geschlossen oder offen sein.
    • 6. Bei offenem Bodendrainageventil konnte die Tränksalzlauge durch die Scheibe fließen, sobald das Spaltmittel mit dem Filterkuchen reagiert und einen Verbindungskanal durch den Filterkuchen hergestellt hatte. Die dafür benötigte Zeit wurde überwacht und gemessen.
    • 7. Bei geschlossenem Bodendrainageventil befand sich die Zelle im so genannten verschlossenen Zustand, und man ließ die Salzlauge erst hinausfließen, nachdem eine festgelegte Tränkdauer erreicht war. Die Rate, mit der die Salzlauge abgelassen wurde, wurde zur Bewertung der Effizienz der Filterkuchenbeseitigung notiert.
  • Nach dem Tränktest wurde der Zustand des Filterkuchens im Inneren der Zelle gesichtet, beispielsweise die Menge an Rückstand, die auf der Scheibe verblieb. Die Durchlässigkeit der Keramikscheibe vor oder nach dem Tränken konnte ebenfalls gemessen werden, so dass die Effizienz der Filterkuchenentfernung untersucht werden konnte.
  • Beispiel 1:
  • Es wurde eine Charge von Polyglycolsäure-beschichtetem Sand unter Verwendung der folgenden Inhaltsstoffe und Verfahren hergestellt:
    • 1. Ein Gemisch aus 380 g Industriequarzsand mit 20–40 Mesh von Unimin Corporation und 190 g 65–70%iger Glycolsäurelösung technischer Qualität von J.T. Baker wurde in einer 2-Liter-Kristallisierschale hergestellt.
    • 2. Die Schale wurde auf eine Heizplatte gestellt und unter einer Abzugshaube erhitzt. Eine Temperatur von mindestens 210–220°F (99–104°C) wurde erreicht und etwa 8–10 Stunden lang gehalten.
    • 3. Das Gemisch wurde häufig umgerührt, bis es hellbraun gefärbt und leicht viskos und klebrig wurde.
    • 4. Das Heizen wurde beendet, wenn sich die Farbe des endgültigen Gemischs zu hellbraun geändert hatte.
    • 5. Das Gemisch wurde unter Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt. Während des Abkühlens gebildete große Aggregate wurden unter Verwendung von Mörser und Pistill in einzelne Körner zerkleinert.
    • 6. Die losen Polyglycolsäure-beschichteten Sandkörner wurden zur Entfernung von feinkörniger unbeschichteter Polyglycolsäure durch ein 60-Mesh-Sieb gesiebt. Der gesiebte Polyglycolsäure-beschichtete Sand wurde für den Test der Filterkuchenbeseitigung eingesetzt.
  • Hinsichtlich der Massenbilanz enthält der gesiebte Polyglycolsäure-beschichtete Sand etwa 13 Gew.-% Polyglycolsäure, bezogen auf das Trockengewicht des Sandes. Der verwendete Industriesand hatte zwar eine Größe von 20–40 Mesh, aber Industriesand anderer Größe kann ebenfalls zur Herstellung des Polyglycolsäure-beschichteten Sandes verwendet werden.
  • Beispiel 2:
  • Unter Verwendung des vorstehend mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellten Polyglycolsäure-beschichteten Sandes und der oben beschriebenen Testverfahren wurde die Filterkuchenentfernungseffizienz des Polyglycolsäure-beschichteten Sandes untersucht.
  • Bei einem Test, wobei das Bodendrainageventil während des Tränkens offen gelassen wurde, erzeugte der Polyglycolsäure-beschichtete Sand Nadellöcher durch den Filterkuchen. Wurde jedoch das Ventil 31,5 Stunden lang geschlossen gelassen, war der Filterkuchen beim Abschluss des Tränkens mit dem Polyglycolsäure-beschichteten Sand fast vollständig zerstört. Eine Untersuchung der Rückflusspermeabilität zeigte, dass die Keramikscheibe hinsichtlich der Flüssigkeitsdurchlässigkeit nicht sehr beschädigt war. Die Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle (Tabelle 1) angegeben. Tabelle 1. Ergebnisse der Untersuchung von Polyglycolsäure-beschichtetem Sand als Spaltmittel zur Entfernung eines Filterkuchens, der sich aus einer Reservoirbohrflüssigkeit auf Basis von 13,0 ppg (1,6 kg/l) CaBr2 abgelagert hat. Der Polyglycolsäuregehalt betrug etwa 21%.
    Art des Schlamms, aus dem der Kuchen aufgebaut ist Spaltmittel Tränkdauer & -temperatur Filterkuchen nach Tränken Rückflusspermeabilität*
    Reservoirbohrflüssigkeit auf Basis von 13 ppg (1,6 kg/l) CaBr2 ~22 g PGA-beschichteter Sand in Salzlauge mit 13 ppg (1,6 kg/l) CaBr2 4,5 Std. bei 180°F (82°C) bei offenem Ventil größtenteils in-takt mit wenigen Nadellöchern -
    Reservoirbohrflüssigkeit auf Basis von 13 ppg (1,6 kg/l) CaBr2 ~22 g PGA-beschichteter Sand in Salzlauge mit 13 ppg (1,6 kg/l) CaBr2 31,5 Std. bei 180°F (82°C) bei geschlossenem Ventil > 90% zerstört 770 md (5-μm-Scheibe)
    • *Die durchschnittliche Anfangspermeabilität einer 5-Mikron-Scheibe beträgt 800 md.
  • Beispiel 3:
  • Es wurde eine Reihe von Tests zur Verdeutlichung der Wirkungen der Temperatur auf die Filterkuchenbeseitigungsfähigkeit des Polyglycolsäure-beschichteten Sandes durchgeführt. Filterkuchen wurden bei spezifischen Temperaturen aufgebaut und dann mit dem Polyglycolsäure-beschichteten Sand bei den gleichen spezifischen Temperaturen getränkt. Während des Tränkens waren die Ventile geschlossen, ausgenommen nach einer Testdauer von 48 und 72 Stunden, dann wurden die Ventile geöffnet und die Tränksalzlauge abgelassen.
  • Nach 48-stündigem Tränken konnte aus keiner der Zellen die Tränksalzlauge abgelassen werden, was zeigt, dass keine wirksame Kommunikation durch den Filterkuchen hergestellt worden war. Nach 72-stündigem Tränken wurde die Tränksalzlauge effizient abgelassen; es bestand jedoch ein Unterschied in der Drainagerate. Eine Untersuchung der nach dem Test rückgewonnenen Keramikscheiben zeigte unterschiedliche Ausmaße von Filterkuchenrückständen, die auf den Scheiben verblieben, was darauf hinzudeuten scheint, dass die Wirksamkeit der Beseitigung durch Polyglycolsäure-beschichteten Sand temperaturabhängig war. Deshalb sollte die für die vollständige Filterkuchenentfernung benötigte Verschlussdauer je nach der Temperatur eingestellt werden.
  • Die Testergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 offenbart. Tabelle 2. Ergebnisse der Untersuchung von Polyglycolsäure-beschichtetem Sand als Spaltmittel zur Entfernung eines Filterkuchens, der sich aus einer Reservoirbohrflüssigkeit auf Basis von 12,5 ppg (1,5 kg/l) CaBr2 abgelagert hat. Der Polyglycolsäuregehalt betrug etwa 13%.
    Art des Schlamms, aus dem der Kuchen aufgebaut ist Spaltmittel Tränkdauer & -temperatur Filterkuchen nach Tränken
    Reservoirbohrflüssigkeit auf Basis von 12,5 ppg (1,5 kg/l) CaBr2 20 g PGA-beschichteter Sand in Salzlauge mit 12,5 ppg (1,5 kg/l) CaBr2 72 Std. bei 140°F (60°C) bei geschlossenem Ventil ~50% zerstört
    Reservoirbohrflüssigkeit auf Basis von 12,5 ppg (1,5 kg/l) CaBr2 20 g PGA-beschichteter Sand in Salzlauge mit 12,5 ppg (1,5 kg/l) CaBr2 72 Std. bei 160°F (71°C) bei geschlossenem Ventil ~90% zerstört
    Reservoirbohrflüssigkeit auf Basis von 12,5 ppg (1,5 kg/l) CaBr2 20 g PGA-beschichteter Sand in Salzlauge mit 12,5 ppg (1,5 kg/l) CaBr2 72 Std. bei 180°F (82°C) bei geschlossenem Ventil > 90% zerstört
  • Beispiel 4:
  • Die folgende Tabelle verdeutlicht die Erzeugung saurer Komponenten aus Polyglycolsäure-beschichtetem Sand in verschiedenen Flüssigkeiten verglichen mit unbeschichtetem Sand in den gleichen Flüssigkeiten, wie durch pH-Messung ermittelt, nachdem jede Flüssigkeit 4 Tage lang 140°F (60°C) ausgesetzt worden war. Die Konzentration an unbeschichtetem Sand und Polyglycolsäure-beschichtetem Sand betrug 10 Gew.-%, bezogen auf das Volumen der Flüssigkeit. Die Verwendung von Polyglycolsäure-beschichtetem Sand mit zweiwertigen Salzlaugen ist vorteilhafter als mit Süßwasser. Tabelle 3: Ergebnisse für die Erzeugung saurer Komponenten aus Polyglycolsäure-beschichtetem Sand in verschiedenen Flüssigkeiten
    pH unbeschichteter Sand pH PGA-beschichteter Sand
    Süßwasser 9,1 2,9
    10 ppg (1,2 kg/l) NaCl-Salzlauge 8,1 1,6
    12,5 ppg (1,5 kg/l) NaBr-Salzlauge 8,3 1,6
    11,6 ppg (1,4 kg/l) CaCl2-Salzlauge 6,1 < 0,1
    14,2 ppg (1,7 kg/l) CaBr2-Salzlauge 4,8 < 0,1
  • Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und Verfahren werden zwar anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, aber für den Fachmann ist ersichtlich, dass Veränderungen an dem hier beschriebenen Verfahren vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Alle ähnlichen Ersatzstoffe und Modifikationen, die für den Fachmann ersichtlich sind, sollen im Umfang der Erfindung liegen, wie er in den folgenden Patentansprüchen dargelegt wird.

Claims (26)

  1. Stützmittel, umfassend ein partikuläres Substrat, das beschichtet ist mit einer alpha-Hydroxycarbonsäure, die polymerisiert wurde.
  2. Stützmittel nach Anspruch 1, wobei die alpha-Hydroxycarbonsäure ausgewählt ist aus Glycol-, Äpfel-, Milch-, Glucon-, Zitronen-, Mandel-, Saccharin-, Mucin- und Weinsäure und deren Gemischen.
  3. Stützmittel nach Anspruch 1, wobei die alpha-Hydroxycarbonsäure Glycolsäure ist.
  4. Stützmittel nach Anspruch 1, wobei das partikuläre Substrat ausgewählt ist aus natürlichem und synthetischem Silicasand, Glasperlen, Quarz, Keramiken, Thermoplastharzen, gesintertem Bauxit und Metalloxiden.
  5. Stützmittel nach Anspruch 1, wobei das partikuläre Substrat Silicasand ist und die alpha-Hydroxycarbonsäure Glycolsäure ist.
  6. Stützmittel nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an polymerisierter alpha-Hydroxycarbonsäure 5 Gew.-% bis 20 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Trockengewicht des partikulären Substrats.
  7. Stützmittel nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an polymerisierter alpha-Hydroxycarbonsäure 8 Gew.-% bis 10 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Trockengewicht des partikulären Substrats.
  8. Verfahren zur Herstellung eines mit einem alpha-Hydroxycarbonsäure-Polymer beschichteten Stützmittels, umfassend: Erhitzen einer Lösung von monomerer alpha-Hydroxycarbonsäure mit geschlichtetem partikulärem Substrat, bis die Polymerisation der alpha-Hydroxycarbonsäure beendet ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die monomere alpha-Hydroxycarbonsäure ausgewählt ist aus Glycol-, Äpfel-, Milch-, Glucon-, Zitronen-, Mandel-, Saccharin-, Mucin- und Weinsäure und deren Gemischen.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die alpha-Hydroxycarbonsäure Glycolsäure ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das partikuläre Substrat ausgewählt ist aus natürlichem und synthetischem Silicasand, Glasperlen, Quarz, Keramiken, Thermoplastharzen, gesintertem Bauxit und Metalloxiden.
  12. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ende der Polymerisation angezeigt wird durch eine Veränderung in der Farbe des Gemischs aus polymerisierter alpha-Hydroxycarbonsäure und Substrat.
  13. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Polymerisation durchgeführt wird, bis eine Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts des Gemischs von 5% oder weniger erfolgt ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Polymerisation wiederholt wird, so dass mehrere Schichten aus polymerisierter alpha-Hydroxycarbonsäure auf dem partikulären Substratmaterial gebildet werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Polymerisation bei einer Temperatur über 210°F (99°C) erfolgt.
  16. Verwendung eines Stützmittels nach einem der Ansprüche 1–7 bei einer Sand-Kies-Schüttung ("Gravel Pack") zum Verfüllen des Ringsraums zwischen Formation und Produktionssieb und Filterkuchenentfernung, umfassend: Kombinieren des Stützmittels mit einer Gravel-Pack-Flüssigkeit unter Bildung eines Gemischs; Pumpen des Gemischs in das Bohrloch in den Ringraum zwischen Formation und Produktionssieb und In-Kontakt-bringen des Stützmittels mit dem Filterkuchen, bis die säurelöslichen und säurezersetzbaren Komponenten in dem Filterkuchen zersetzt worden sind.
  17. Verwendung nach Anspruch 16, wobei das Stützmittel mit Polyglycolsäure beschichteter Sand ist.
  18. Verwendung nach Anspruch 16, wobei die Gravel-Pack-Flüssigkeit Wasser, Salzlösungen und Elektrolyte umfasst.
  19. Verwendung nach Anspruch 16, wobei die Gravel-Pack-Flüssigkeit NaCl, KCl, CaCl2, CaBr2 und deren Gemische umfasst.
  20. Verwendung nach Anspruch 16, wobei man das Gemisch mindestens 24 Stunden in dem Bohrloch belässt.
  21. Verwendung nach Anspruch 16, wobei das Stützmittel, das mit polymerisierter alpha-Hydroxycarbonsäure beschichtet ist, mit unbeschichteten Stützmitteln gemischt wird.
  22. Verwendung nach Anspruch 21, wobei das Stützmittel mit Polyglycolsäure beschichteter Sand ist und die unbeschichteten Stützmittel herkömmlicher Gravel-Pack-Sand sind.
  23. Flüssigkeit, die sich für die Sand-Kies-Schüttung von einem Bohrloch eignet, umfassend Stützmittel, die mit polymerisierter alpha-Hydroxycarbonsäure beschichtet sind, Wasser sowie NaCl, KCl, CaCl2, CaBr2 und deren Gemische.
  24. Flüssigkeit nach Anspruch 23, wobei die Stützmittel mit Polyglycolsäure beschichtet sind.
  25. Verwendung eines Stützmittels nach einem der Ansprüche 1–7 bei einer Sand-Kies-Schüttung ("Gravel Pack") zum Verfüllen des Ringsraums zwischen Formation und Produktionssieb, umfassend: Kombinieren des Stützmittels mit einer Gravel-Pack-Flüssigkeit unter Bildung eines Gemischs und Pumpen des Gemischs in das Bohrloch in den Ringraum zwischen Formation und Produktionssieb.
  26. Verwendung nach Anspruch 25, wobei das Stützmittel mit Polyglycolsäure beschichtet ist.
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