由延迟焦炭形成的支撑剂微粒及其相关方法与流程

本公开内容涉及压裂操作和其中采用的支撑剂微粒。

背景技术：

1、可以在地下地层中钻出井眼，以便促进从中取出(生产)烃或水资源。在许多情况下，需要以一些方式刺激地下地层以便促进资源的取出。刺激操作可以包括对地下地层的基质进行的任何操作，以便改进通过其中的流体传导性，包括液压压裂，其是用于非常规储层的常见刺激操作。

2、液压压裂操作在高液压压力下将大量流体泵入地下地层(例如低渗透性地层)中，以促进在地下地层的基质内形成一个或多个裂缝并产生高传导性流动路径。在压裂操作期间可以形成从井眼延伸的初级裂缝，和在一些情况下，可能树枝状地从初级裂缝延伸的次级裂缝。这些裂缝可以是垂直的、水平的或形成曲折路径的方向的组合。

3、支撑剂微粒通常被包括在压裂流体中，以便在液压压裂操作后释放液压压力之后保持裂缝开放。一旦到达裂缝，支撑剂微粒就沉降在其中以形成支撑剂填充物(proppantpack)，从而一旦释放液压压力就防止裂缝闭合。

4、在液压压裂操作期间通常会遇到困难，特别是与支撑剂微粒在液压压力下产生或延伸的裂缝中的沉积相关的困难。因为支撑剂微粒通常是较致密的材料(与使用的液压压裂流体相比)，所以支撑剂微粒的有效运输由于沉降所致可能是困难的，使得将支撑剂微粒分布到裂缝网络的更远范围具有挑战性。另外，细粒颗粒(称作“细粉”，其小于约20μm，例如在约0.01μm至约20μm的范围内，涵盖它们之间的任何值和子集)，能够阻塞裂缝内由支撑剂微粒压碎而产生的支撑剂填充物中的端口喉部(压裂流体流动过其中)，从而导致停滞的流体传导性，这会降低生产率和/或需要井眼清洗操作。

5、较低密度的颗粒如焦炭已经用于压裂操作，例如，如美国专利号3,664,420中描述，该专利通过引用全部并入本文。在所述专利中，焦炭用作远场转向剂(far-fielddiverter)而不是支撑剂。远场转向剂填充到初级和次级裂缝的尖端或末端中以形成非常低渗透性区域。在该专利中，在远场转向剂被泵送到裂缝尖端中之后，较高密度和较大尺寸的支撑剂颗粒(例如，金属弹丸)被填充到大部分裂缝中以形成高渗透性区域。

6、流化焦炭和灵活焦炭(flexicoke)先前已被证明具有使它们适合在包括非常规储层的压裂操作期间用作支撑剂的机械性质。与此相反，延迟焦炭具有较弱的机械性质，因此尽管其广泛可得性，但在这样的压裂操作中被认为是较低效的。因此，使用延迟焦炭作为支撑剂与随着闭合应力增加测量的裂缝传导性损失更高相关。需要提高在地下压裂操作中用作支撑剂微粒的延迟焦炭的机械性质。

技术实现思路

1、本公开内容总体涉及压裂，和更具体地涉及由延迟焦炭形成的用于压裂的支撑剂微粒，和与其相关的方法。

2、本公开内容的非限制性示例压裂流体包含：载送流体；和热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒，其中热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒包含延迟焦炭，所述延迟焦炭已经热后处理至在约400℃至约1000℃的范围内的温度持续预定的持续时间和研磨至预定的平均尺寸直径的延迟焦炭，以任何顺序进行

3、本公开内容的非限制性示例方法包括：将压裂流体引入地下地层中，所述压裂流体包含载送流体和热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒，其中热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒包含延迟焦炭，所述延迟焦炭已经热后处理至在约400℃至约1000℃的范围内的温度持续预定的持续时间和研磨至预定的平均尺寸直径的延迟焦炭，以任何顺序进行。

4、所公开的本公开内容的方法和组合物的这些和其他特征和属性以及它们的有利应用和/或用途将从以下详细描述显然可见。

技术特征：

1.压裂流体，包含：

2.根据权利要求1所述的压裂流体，其中预定的持续时间在约15分钟至约24小时的范围内。

3.根据前述权利要求中任一项所述的压裂流体，其中预定的平均颗粒尺寸分布在约100微米至约600微米的范围内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的压裂流体，其中热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒具有的表观密度在约1.4g/cm3至约2.1g/cm3的范围内。

5.根据前述权利要求中任一项所述的压裂流体，其中热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒具有的堆积密度小于约0.7g/cm3。

6.根据前述权利要求中任一项所述的压裂流体，其中热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒具有的折减弹性模量在约5吉帕斯卡至约50吉帕斯卡的范围内。

7.根据权利要求6所述的压裂流体，其中热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒具有的硬度值在约1吉帕斯卡至约4吉帕斯卡的范围内。

8.根据前述权利要求中任一项所述的压裂流体，其中热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒具有的碳与氢重量比为约50:1至约120:1。

9.根据前述权利要求中任一项所述的压裂流体，其中热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒具有的通过热重分析测定的可降解物百分比在约0％至约3％的范围内。

10.方法，包括：将压裂流体引入地下地层中，所述压裂流体包含载送流体和权利要求1的热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括在将压裂流体引入地下地层中之前，去除平均颗粒尺寸分布小于约20微米的细粉的至少一部分。

12.根据权利要求10和11所述的方法，还包括在地下地层中的一个或多个裂缝内沉积热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒的至少一部分从而形成支撑剂填充物。

13.根据权利要求10-12所述的方法，其中预定的持续时间在约15分钟至约24小时的范围内。

14.根据权利要求10-13所述的方法，其中预定的平均颗粒尺寸分布在约100微米至约600微米的范围内。

15.根据权利要求10-14所述的方法，其中热后处理的延迟焦炭支撑剂微粒具有以下性质中的一种或多种：

技术总结支撑剂微粒如砂常用于液压压裂操作中以维持一个或多个裂缝在释放液压压力之后处于开放状态。液压压裂的压裂流体和方法还可以使用由石油焦炭材料组成的支撑剂微粒。由于具有比传统的支撑剂如砂更低的密度，这样的支撑剂微粒可以更好地运输到裂缝中，并可以产生更少的细粉，细粉会减少流体通过支撑剂填充物的流动。本公开内容的支撑剂微粒由热后处理的延迟焦炭组成并表现出与用作支撑剂微粒的流化焦炭和灵活焦炭石油焦炭材料相当的机械性质。技术研发人员：P·A·戈登,冯朗受保护的技术使用者：埃克森美孚技术与工程公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11