CN106605038A - 裂缝中的复合簇团布置 - Google Patents

Abstract

本文公开裂缝中的复合簇团布置。一种裂缝处理方法包括形成比支撑区域之间的通道具有更大覆盖面积的支撑区域，并就地将所述支撑区域通道化。本文还公开了用于处理裂缝层段并从地层出产油藏流体的系统。

Description

裂缝中的复合簇团布置

相关的申请数据

无。

背景技术

此部分的陈述仅提供有关本发明公开的背景信息且可能不构成现有技术。

压裂用于增加地下地层的渗透性。将压裂流体注入穿过地下地层的井筒中。将支撑剂(支撑剂)注入到裂缝中以便在闭合时保持裂缝壁之间距离，并由此提供抽取流体，如石油、气体或水的液体导流性和改善性的抽取。

支撑剂以簇团形式非均质布置能够在支撑剂簇团周围形成导流通道。但是，裂缝闭合之前支撑剂颗粒未妥当布置可能造成井筒中砂堵的风险或降低裂缝的导流能力。例如，如果通道太宽和/或支撑剂簇团强度不够，则裂缝可能坍塌或裂缝宽度可能窄于良好导流能力所需的宽度；或如果使用太多支撑剂，通道可能太窄和/或互连不足以实现良好导流能力。

发明概要

在一些实施方案中，本发明申请公开的主题提供用于使用复合簇团布置技术处理井筒穿透的地下地层的方法和系统。

在根据本发明公开的一些实施方案中，一种用于处理井筒穿透的地下地层的方法包括将地层的层段的闭合应力和刚度纳入考虑；基于所述层段的闭合应力和刚度对所述层段建模以确定所述层段中旨在防止通道坍塌的裂缝中支撑区域的最小覆盖和所述支撑区域之间的最大通道阔度；配制处理流体阶段，所述处理流体阶段包括交替的富固体颗粒子阶段和贫固体微粒子阶段，其中所述富微粒子阶段中每一个的体积大于所述贫颗粒子阶段中的相邻子阶段的相应体积[即，夹带阶段大于紧挨着的前或后一个清洁阶段中较小者以便取前一个/后一个夹带阶段且忽略前置液/顶替液阶段的大小]；通过交替地将所述富固体微粒子阶段和贫固体微粒子阶段注入到所述裂缝中，以高于压裂压力将所述配制的处理流体阶段注入到所述地层中；在所述裂缝中形成多个富微粒孤岛区域以提供如所述建模确定的支撑区域的至少最小覆盖；在所述裂缝中的所述孤岛区域之间形成开放通道区域的互连网络，所述开放通道区域具有小于如所述建模确定的所述最大通道阔度的通道阔度；降低所述裂缝中的压力以闭合支撑在所述孤岛区域上的所述裂缝；以及以液压方式引导流体流穿过所述地层与所述井筒之间的所述开放通道区域。

在一些实施方案中，该方法还包括在所述裂缝中就地将所述富固体微粒孤岛区域通道化，以在所述孤岛区域内形成固体微粒簇团，所述固体微粒簇团在所述孤岛区域内通过开放空隙与相邻固体微粒簇团分隔开。在一些实施方案中，所述处理阶段流体中的所述富固体微粒子阶段和所述贫固体微粒子阶段可以具有从60:40至95:5或从70:30至90:10的总体积比。

在一些实施方案中，根据本发明公开，一种方法包括高于压裂压力将处理流体阶段注入到所述地层中以将固体微粒的混合物分布在裂缝中；将所述处理流体阶段的富固体微粒子阶段和贫固体微粒子阶段交替地注入到所述裂缝中，其中所述富固体微粒子阶段中每一个的体积大于所述贫固体微粒子阶段中的相邻贫固体微粒子阶段的相应体积，以在所述裂缝中形成多个富固体微粒孤岛区域以及在所述孤岛区域之间形成开放通道区域的互连网络；在所述裂缝中就地将所述富微粒孤岛区域通道化，以在所述孤岛区域内形成微粒簇团，所述微粒簇团在所述孤岛区域中通过开放空隙与相邻微粒簇团分隔开；降低所述裂缝中的压力以将所述裂缝闭合到所述孤岛区域上；以及以液压方式引导流体流穿过所述地层与所述井筒之间的所述开放通道区域。

在一些实施方案中，所述富固体微粒子阶段各包括以不同速率注入的交替脉冲。在一些实施方案中，所述富固体微粒子阶段可以各包括交替脉冲，所述交替脉冲包括这些交替脉冲中一个或多个组分的实质性均匀分布以及至少另一个组分的交替脉冲之间的非均质分布，例如，另一个组分选自固体微粒、纤维、锚定剂、粘结剂、粘结辅助剂、粘结辅助剂活化剂、粘合液体、破胶剂、解交联剂、流体降粘剂、诱发沉积激发剂、粘稠胶体宏结构及其组合。

在一些实施方案中，所述处理流体阶段包括承载流体。在一些实施方案中，所述处理流体阶段包括水包油乳化液，所述水包油乳化液包括散布在水承载流体中的疏水性液体。在一些实施方案中，所述处理流体阶段包括承载流体中的粘弹性表面活性剂。在一些实施方案中，所述处理流体阶段包括pH控制剂。在一些实施方案中，所述处理流体阶段包括酯以及还包括从所述酯中释放酸。在一些实施方案中，所述处理流体阶段包括胶囊破胶剂。

在一些实施方案中，所述贫固体微粒子阶段包括纤维。在一些实施方案中，所述富固体微粒子阶段包括自由散布于悬浮在承载流体中的宏结构周围的流体空间中的固体微粒砂浆。

在一些实施方案中，所述富固体微粒子阶段提供支撑区域的至少最小覆盖，所述支撑区域的至少最小覆盖包括所述孤岛和所述支撑区域之间足够小以抑制所述互联网络中的所述开放通道区域坍塌的通道阔度，例如，支撑区域与开放通道区域面积比为从60:40至95:5或从70:30至90:10。

在一些实施方案中，根据本发明公开，一种用于出产油藏流体的系统，其包括井筒穿透的地下地层；裂缝，所述裂缝在所述地层与所述井筒之间通过多个支撑区域之间的开放通道网络流体相通；所述支撑区域提供比所述开放通道的覆盖更大的覆盖，以及所述开放通道具有旨在抑制所述支撑区域之间的所述开放通道坍塌的阔度；所述支撑区域各包括多个支撑剂簇团，所述多个支撑剂簇团在所述相应支撑区域中通过开放空隙在支撑的簇团之间分隔开。

在一些实施方案中，根据本发明公开，一种用于处理井筒穿透的地层的裂缝层段的系统，其包括：井筒穿透的地下地层；至少部分地布置在所述井筒中的处理流体阶段，所述处理流体阶段包括富固体微粒子阶段和贫固体微粒子阶段，其中所述富固体微粒子阶段中每一个的体积大于所述贫固体微粒子阶段中的相邻贫固体微粒子阶段的相应体积，以在所述裂缝中形成多个富固体微粒孤岛区域以及在所述孤岛区域之间形成开放通道区域的互连网络；所述富固体微粒子阶段各包括交替脉冲，所述交替脉冲包括所述交替脉冲中的一个或多个组分的实质性均匀分布以及至少一个其他组分的交替脉冲之间的非均质分布,以便在所述裂缝中就地将所述富微粒孤岛区域通道化，以在所述孤岛区域内形成微粒簇团，所述微粒簇团在所述孤岛区域内通过开放空隙与相邻微粒簇团分隔开；泵送系统，所述泵送系统用于以高于压裂压力的压力将所述处理流体阶段从所述井筒注入到所述地层以将所述处理流体阶段注入到所述地层中的裂缝中；以及关井系统，所述关井系统用于将所述裂缝闭合到所述富固体微粒孤岛区域上。

提供本发明概要旨在介绍下文具体实施方式中进一步描述的所选概念。本发明概要无意标识所要求保护主题的关键或本质特征，也无意用于帮助限制所要求保护主题的范围。

附图简述

通过结合附图参考以下具体实施方式，将更好地理解这些和其他特征和优点。

图1以示意形式图示填充以交替阶段的均匀富支撑剂和贫支撑剂处理流体的人工压裂。

图2以示意形式图示填充以交替阶段的就地通道化的富支撑剂处理流体和贫支撑剂处理流体的人工压裂，其中富支撑剂处理流体的体积与贫支撑剂处理流体的体积相似。

图3以示意形式图示根据本发明公开的实施方案的，填充以交替阶段的就地通道化的富支撑剂处理流体和贫支撑剂处理流体的人工压裂，其中富支撑剂处理流体的体积实质性地大于贫支撑剂处理流体的体积。

具体实施方式

基于促进理解本发明公开的原理的目的，现在将参考当前申请的一些说明性实施方案。

基于促进理解本发明公开的原理的目的，现在将参考当前申请的一些说明性实施方案。本文所使用的相似引用数字指代不同附图转换的相似部分。无后缀字母的引用数字普遍性地指代这些部分；具有后缀字母的引用数字指代这些部分的其中具体之一。

正如本文所使用的，“实施方案”是指本文公开的专利申请的非限定性示例，其中要求权利或不要求权利，且可以单独或通过与一个或多个其他实施方案的任何组合或排列来实施或存在。本文公开的每个实施方案应视为要与一个或多个其他实施方案结合使用的新增特征以及单独使用或替代一个或多个其他实施方案的备选。应该理解无意由此对所要求保护主题的范围作任何限制，图示的实施方案中的任何替代和进一步修改以及如本文图示的本专利申请的原理的任何进一步应用在正常情况下会被本发明公开涉及领域的技术人员设想到的。

而且，本文提供的示意性图示和描述仅理解为示例，以及多个组件和操作可以进行组合或分拆，以及进行添加或移除，以及整体或部分地重新排序，除非本文显性地另行陈述。图示的某些操作可以通过计算机执行计算机可读介质上的计算机程序产品来实现，其中该计算机程序产品包括促使该计算机执行一个或多个操作或向其他设备发出命令来执行一个或多个操作的指令。

应该理解，虽然下文详细描述的实质性部分可能是在油田水力压裂作业的场景中提供的，但是如固井、砾石充填等的气体油田作业或甚至非油田钻井处理作业，也可以利用和受益于本发明公开。

在根据本文公开的一些实施方案中，提供一种提高裂缝导流能力的就地方法和系统。“就地”是指在裂缝的至少一部分填充以大致连续的支撑剂或其他颗粒浓度或连续支撑剂浓度区域之后，在裂缝中微粒簇团之间形成相对较高液体导流能力的通道。下文论述将支撑剂称为本发明公开中可以使用的第一固体颗粒的一个示例，当然还可设想气气他类型的固体颗粒。术语支撑剂和砂在本文中可互换使用。

正如本文所述使用的，“液体导流裂缝”是相对于相邻地层基体具有高导流能力的裂缝，而术语“导流通道”是指开放通道以及填充以含有可供流体通过通道渗透的间隙空间的基体以使通道具有相对于相邻非通道区域具有相对较高的导流能力的通道。

正如本文所使用的，“复合簇团布置”是指包含被开放通道间隔开的支撑剂孤岛的裂缝系统，其中支撑剂孤岛各由多个支撑剂簇团构成，每个支撑剂簇团包含与相邻颗粒接触的多个支撑剂颗粒，其中支撑剂孤岛内的支撑剂簇团之间的间隔远小于相邻支撑剂孤岛之间的间隔，例如小一个数量级。支撑剂簇团可以是多孔性的或可以不是多孔性地，例如它们可以具有50％至100％的压实体积比，其间隙流路大约为最大颗粒尺寸，而复合簇团布置系统中的支撑剂孤岛可以各包含多个簇团且中间大小的流通道介于簇团之间，这些流通道一半小于孤岛之间的相对较大的开放流通道。

支撑剂覆盖是指相对于裂缝总延伸区域，沿着裂缝延伸包含支撑剂孤岛或其他支撑区域的裂缝区域。因为孤岛内簇团相对于刚度和闭合应力极为接近，所以孤岛的整体区域可以视为被支撑的。“通道阔度”是指支撑区域之间的距离。可从Schlumberger购得如FracCADE的建模工具来基于闭合应力确定例如覆岩压力，以及裂缝面的地层的刚度或硬度，裂缝将坍塌以及相邻孤岛之间的裂缝反面将被闭合之前容许的最大通道阔度。本领域技术人员还可以使用如MATLAB的常规建模工具。在一些实施方案中，该处理设计成通过在支撑剂孤岛之间提供一般不超过对应于特定裂缝闭合应力和刚度的最大允许开放通道阔度的开放通道来避免通道坍塌或将坍塌的风险减到最小。

术语将地层的层段的闭合应力和刚度纳入考虑可以兼涵盖：估计或测量此类闭合应力和刚度。

参考作为另一个变量如时间的函数的浓度或其他参数而言的术语“连续”例如表示，该浓度或其他参数是非间断或连续函数，其可以包括随时间相对平滑的递增和/或减少，例如，为使支撑剂颗粒的分布在支撑剂颗粒填充范围上无重复间断和/或不均匀而将支撑剂颗粒引入裂缝的平滑比率或浓度。在一些实施方案中，将函数上较小的步长变化视为连续的，其中在1分钟、10秒、1秒或1毫秒的时间段上该变化属于初始函数值的+/-10％以内，或初始函数值的+/-5％内，或初始函数值的+/-2％内，或初始函数值的+/-1％内或类似。本文的术语“重复”是指在一个阶段中发生多于一次的事件。

反之，作为另一个变量如时间或比率的函数的参数，只要它不是连续的，则是“非连续的”，以及在一些实施方案中，将重复相对较大步长函数变化视为非连续的，例如，在1分钟、10秒、1秒或1毫秒的时间段上，在步长变化之前和之后的参数值中较低者小于步长变化之前和之后的参数值中较高者的80％，或小于50％，或小于20％，或小于10％，或小于5％，或小于2％，或小于1％的情况。

在多个实施方案中，可以在缝隙中布置支撑剂孤岛之后，通过支撑剂颗粒的差动移动就地形成支撑剂孤岛内簇团之间的开放空隙，例如通过在粘结剂和/或支撑剂颗粒周围聚结粘合液体，通过重力沉降和/或流体移动，如回流操作形成的流体流，流出和/或离开与导流通道对应的区域且进入或流向分隔区域中，在该分隔区域中支撑剂颗粒的簇团化导致相对较低导流性区域形成，其簇团可以对应于闭合时相对裂缝面之间的柱状物。在多个实施方案中，可以通过存在或引入粘结辅助剂，如粘合液体，例如多个实施方案中的疏水性液体来帮助支撑剂颗粒的移动；以及可以可选地通过减少处理流体的黏度来进一步帮助支撑剂颗粒的移动，这可以是即时的、渐进的或分阶段的。

根据本文一些实施方案，可以通过将阶段处理流体注入到裂缝中并使裂缝中的固体微粒聚合以在与相邻宏结构的相应介面处形成簇团来形成支撑剂孤岛内的簇团之间的开放空隙，所述阶段处理流体包含自由散布于悬浮在载体流体中的宏结构周围的流体空间中的固体微粒砂浆。根据一些实施方案，所述固体微粒包含支撑剂夹带子阶段中或该子阶段内脉冲的解聚的支撑剂。根据一些实施方案，所述载体流体包含宏结构周围流体空间中存在的纤维，例如，胶体球，以用于稳定阶段处理流体以便注入到裂缝中。

在一些实施方案中，该方法包括以高于地层的压裂压力的压力将夹带支撑剂的压裂流体泵入到地下地层。参考图1所示的现有技术的系统，泵入系统10将处理流体12提供到与裂缝16相通的井筒14。在此系统中，处理流体阶段包括将夹带支撑剂的子阶段18与贫支撑剂子阶段20交替进行，这样在裂缝16中形成与夹带支撑剂的子阶段18对应的支撑剂孤岛22和与贫支撑剂子阶段20对应的孤岛之间的通道24。

在注入压裂液期间，可以充足地维持钻井中或其处理区中的压力以在孤岛22和通道24形成之前保持裂缝16闭合，然后，在支撑剂孤岛22上闭合裂缝，这样在理论上保持相对裂缝面之间的空间以用于液体导流。在此系统中，通道24尽量相对较宽以便提高导流能力，因为支撑剂孤岛22一般具有均匀支撑剂分布，具有类似基体的导流性，即，流体必须在相邻支撑剂颗粒的间隙之间流过，正如放大孤岛区域22A所见。为了提供宽通道24，相对于夹带支撑剂子阶段22的总体积，采用相对较大总体积的贫支撑剂子阶段20。

应该注意，当相对于贫支撑剂子阶段20考虑夹带支撑剂子阶段18的相对体积或其他属性时，一般仅涉及主子阶段，即，任何早前前置液或预冲洗液阶段以及任何后续顶替液阶段一般不视为夹带支撑剂子阶段18或贫支撑剂子阶段20，并且可以从计算中予以排除。例如，相对于初始尾随贫支撑剂子阶段20来考虑初始夹带支撑剂子阶段18，而可以相对于紧挨着的早前贫支撑剂子阶段20来考虑最终夹带支撑剂子阶段18，以及可以相对于紧挨着的早前或后续贫支撑剂子阶段20来考虑中间夹带支撑剂子阶段18。

在根据图2所示的本发明公开的一些实施方案中，夹带支撑剂子阶段18的体积与相邻贫支撑剂子阶段20的体积一样大或大于相邻贫支撑剂子阶段20的体积，这促成支撑剂孤岛26在裂缝16中比例上更大的支撑剂覆盖。一些实施方案中的孤岛26之间的开放通道28不超过最大允许通道阔度，以防止裂缝坍塌，同时由于更高的支撑区域覆盖，从而提供改善的裂缝支撑能力，例如，相对较宽的裂缝，具体视裂缝岩石的闭合应力和强度而定。即是说，在一些实施方案中，开放通道可以具有相对于图1较窄的阔度，但是也可以具有更大宽度以维持相当或提高的导流能力。

本文上下文中的较大表示，大于体积的50％，例如大于夹带支撑剂子阶段表示子阶段的总体积的50％。

相邻可以解释为紧挨着的前一个或后一个。

此外，在一些实施方案中，图2中的孤岛26可以由多个支撑剂簇团30和开放空隙32构成，以用于提供穿过孤岛26的附加液体导流能力。在一些实施方案中，可以采用夹带支撑剂子阶段18在孤岛26内形成这些支撑剂簇团，其具有就地通道化功能，例如为在孤岛26内形成支撑剂的簇团30的支撑剂或其他组分的脉冲比率或浓度。例如，置于裂缝16中的夹带支撑剂子阶段18可以包括激活、生成或释放触发，该触发包括通道化；可以按不同速率脉冲式发生以在孤岛26内诱导支撑剂的簇团化；可以包含交替脉冲，这些交替脉冲包括一个或多个组分在这些交替脉冲中的实质性均匀分布以及至少另一个组分的交替脉冲之间的非均质分布，所述另一个组分例如是选自固体微粒、纤维、锚定剂、粘结剂、粘结辅助剂、粘结辅助剂活化剂、粘合液体、诱发沉积激发剂、粘稠胶体宏结构及其组合；等等。

对于图3所示的一些实施方案，夹带支撑剂子阶段18的体积实质性地大于相邻贫支撑剂子阶段20，这促成支撑剂孤岛26在裂缝16中实质性更大的支撑剂覆盖。例如，富固体微粒子阶段18和贫固体微粒子阶段20可以具有总体积比：从60:40至95:5或从70:30至90:10，或类似，例如80:20。或者，夹带支撑剂子阶段18与贫支撑剂子阶段20的相对体积可以使得支撑剂覆盖(孤岛26的面积)与通道28的面积之比为60:40至95:5或70:30至90:10或类似，例如80:20。

在一些实施方案中，可以可选地通过例如激发剂的活化以使得压裂液的夹带支撑剂子阶段18和/或支撑剂孤岛26的区域去稳定性，例如，破胶剂或解交联添加剂以至少部分地降低压裂液的局部化黏稠度，例如从与交联的聚合物对应的黏稠度降低到线型聚合物的黏稠度，从而帮助支撑剂移入簇团30中。如纤维的粘结剂还可以可选地沉积在裂缝中，例如比支撑剂慢的速率沉积，在一些实施方案中这可以由于具有特定比重的粘结剂促成，该特定比重等于载体流体的比重或比支撑剂比重更接近载体流体的比重。作为一个非限制性示例，支撑剂可以是特定比重为2.65的砂，粘结剂可以是包含特定比重为1.1-1.5的纤维的局部夹带纤维区域，例如，该纤维可以是特定比重为1.25的聚乳酸纤维，以及载体流体可以是特定比值为1-1.1的水。

在一些实施方案中，还可以通过粘合液体和/或纤维产生的浮力来介导支撑剂的沉积，该粘合液体和/或纤维可以具有低于支撑剂、载体流体或其他组分的比重的特定比重。在本示例中，较低特定比重组分可以具有相对于支撑剂更低的沉积速率。在其他一些实施方案中，可以通过例如摩擦或粘合将粘结剂和/或锚定剂与其中一个或两个裂缝面相互作用，在一些实施方案中，这可以相似地通过任何粘合液体的存在来介导，例如，其中粘合液体对地层面具有亲合性，并且可以具有与支撑剂密度相似或不相似的密度，例如，玻璃纤维可以具有大于2的特定比重。

由于根据一些实施方案的承载流体中差分沉积速率引起的聚结，所以支撑剂可以通过存在任何粘合液体的帮助而形成与相应粘结剂相邻的簇团，并且沉积被延迟。再者，在一些实施方案中，粘结剂可以是被活化而形成固定化锚定结构的锚定剂，其可以通过任何粘合液体来介导，以将簇团快速地贴着裂缝的相对面固定簇团。

在一些实施方案中，该方法通过采用包含用于布置支撑剂的交联的聚合增稠剂的压裂液来降低压裂液的夹带支撑剂子阶段18和/或支撑剂孤岛26的区域中的黏稠度，在一个临时阶段中，降低到线型胶体的黏稠度，但是没有完全破坏黏稠性以便有助于在裂缝闭合之前锚定，即，锚定剂的形成或活化以抑制支撑剂系统完全沉积到裂缝或支撑剂孤岛的底部。

就地通道化概念是基于簇团的创建，在一些实施方案中，可以将其锚定在支撑剂裂缝中孤岛内，以便促成孤岛内开放空隙。锚定剂是设计成在裂缝中置留就位，同时簇团是在布置之后且裂缝闭合之前沉积在锚定剂上方的砂和任何纤维、粘合液体或其他材料的聚结。为了让砂开始沉积在孤岛内，在一些实施方案中实施流体黏稠度的降低。在一些实施方案中，酸或酸前体可以用作解交联剂，可以在表面上将其均质地混合在处理流体中或其夹带支撑剂子阶段18中，或脉冲引入夹带支撑剂子阶段18中，并泵送到井筒下裂缝中。在布置之后，解交联剂在一些实施方案中可以基于酯化学以通过水解释放酸，让其与交联的聚合物反应以降低其黏稠度。在裂缝闭合之后，如氧化破胶剂的破胶剂可以破坏增稠剂和/或在部分裂解或解交联的增稠剂的情况中，继续更充分地破坏增稠剂以便有助于清洁和油储。

一些实施方案中的就地通道化通过形成开放空隙空间32来促成高导流能力支撑剂孤岛26，依赖于支撑剂和纤维在锚定剂上的沉积以形成簇团，在支撑剂孤岛26内簇团30周围留下无支撑剂的高导流能力空隙空间32。支撑剂的沉积速率与簇团30的创建相关，其中高沉积速率可能导致无锚定剂或簇团，而低沉积速率可能由于裂缝闭合而无开放空隙32。砂的沉积取决于流体的黏稠度，以及根据本文实施方案，还取决于在油藏温度下此黏稠度下降的速率。

在根据一些实施方案的一个代表性示例中，胶凝剂是瓜尔胶基的，与硼酸盐交联或与延时交联剂交联，并且水包油乳化液采用碱性乳化剂以实现稳定性，其可以通过降低pH来去稳处理。在一些实施方案中，使用交联剂产生高黏稠胶体，其包含pH介于8和12之间的稳定水包油乳化液。在一些实施方案中，使用酯类作为双功能破乳化剂和解交联剂，因为在高油藏温度下，一些酯可能水解并形成羧酸，从而降低流体的pH，并由此将乳化液去稳以释放油相，同时将硼酸盐或其他交联剂去活化，并由此将流体解交联以提高粘结剂、锚定剂、通道化辅助剂和/或支撑剂的移动性。

一种用于实现裂缝处理的系统可以包括泵送系统，所述泵送系统包括用于将处理流体提供到井筒和裂缝的一个或多个泵。在多个实施方案中，井筒可以包括大致水平部分，其可以是套管的或完成的开孔，其中所述裂缝是横向或纵向朝向，并由此是大致垂直或相对于水平线斜向的。可以在表面提供一些实施方案中的搅拌站以便提供载体流体、支撑剂、粘结剂、粘结辅助剂、粘结辅助剂活化剂，增稠剂、解交联剂等的混合物，其可以例如是可选稳定化的浓缩混合砂浆(CBS)以便能稳定控制支撑剂浓度、任何纤维、粘结辅助剂等，其可以是浓缩母料以便能稳定控制纤维、支撑剂、粘结辅助剂等的浓度，以及任何其他添加剂，该其他添加剂可以按任何次序提供，例如其他增稠剂、滤失剂、润滑剂、粘土稳定剂、灭菌剂、交联剂、破胶剂、裂解辅助剂、阻蚀剂和/或支撑剂回流控制添加剂等。

在一些实施方案中，将一个或多个添加剂，包括支撑剂、纤维、粘结辅助剂等浓缩到压裂液中可以交替进行。例如，可以交替地添加粘结剂/粘结辅助剂，或可以添加更高粘结剂/粘结辅助剂浓度，以形成促进或抑制聚结和/或沉积的处理流体段塞，其可以在通道化期间累积簇团，但是可以在裂缝闭合之后完全降解来拓宽开放空隙或形成附加的开放空隙。可以在夹带支撑剂子阶段内以脉冲方式独立地交替进行两种或更多种添加剂(包括粘结剂和/或粘结辅助剂)。

如果需要的话，可以为钻井提供关井阀以便保持井筒和裂缝中的压力，提供回流/生产管线以在处理期间或处理后回收或产生流体，以及提供任何常规井口设备。

如果期望的话，在一些实施方案中，可以根据美国专利申请公开号US 2008/0135242中公开的交替支撑剂加载技术，采用夹带支撑剂子阶段的泵送进度表，该专利申请其通过引用并入本文。

在一些实施方案中，处理砂浆阶段，例如其夹带支撑剂子阶段具有第一固体微粒(例如支撑剂)的连续浓度，以及添加剂的非连续浓度，这样有助于第一固体微粒在孤岛中的簇团形成，或簇团在孤岛中的锚定，或其组合，从而形成第一固体微粒的簇团以在闭合时撑开裂缝。正如本文所使用的，“锚定剂”是指抑制微粒或微粒簇团在裂缝中如沉积的移动，或优选地停止其移动的材料，前体材料或机构，而“锚定点”是指处于活性中或被活化以抑制或停止移动的锚定剂。在一些实施方案中，粘结剂可以是可包含如纤维、絮状物、片状物、碟状物、条状物、星状物等的材料的锚定剂，例如其可以非均质地分布在裂缝的孤岛区域中且具有不同的移动速率，和/或促使第一固体微粒的其中一些具有不同移动速率，可以相对于第一固体微粒和/或簇团的沉积更快或优选地更慢。正如本文使用的，术语“絮状物”包括能够在处理砂浆阶段中形成絮状物的絮凝胶质物和胶质物。

在一些实施方案中，粘结剂/锚定剂可以粘附到裂缝的一个表面或两个相对表面以停止支撑剂颗粒簇团的移动和/或提供固定结构，支撑剂或支撑剂簇团可以累积在其上。在一些实施方案中，粘结剂/锚定剂可以彼此粘附以便有助于所形成的簇团的固结、稳定性和/或强度，其附着可以通过任何粘合液体的存在或生成来介导。在一些实施方案中可以通过粘合液体促进粘结剂彼此附着和/或附着于裂缝表面。

在一些实施方案中，锚定剂可以包含连续浓度的第一锚定剂组分和非连续浓度的第二锚定剂组分，例如其中第一和第二锚定剂组分可以反应或组合以在纤维/粘合液体系统、二反应剂系统、催化剂/反应剂系统、pH敏感反应剂/pH调节剂系统(其可以为或可以包括交联剂)等中形成锚点。

在一些实施方案中，锚定剂可以形成微粒移动的边界，例如微粒沉积的下方边界。

在一些实施方案中，导流通道流体相通地从地层面附近离开井筒延伸或向井筒延伸或向其附近延伸，例如以便有助于流体在井筒与地层之间流通，如产油和/或将流体注入地层基体中。正如本文所使用的“井筒附近”是指沿着裂缝主要长度延伸且终止于导流通道与井筒之间的可渗透基体的导流通道延伸空间，例如，其中在高导流支撑剂尾随注入阶段中对井筒附近的裂缝区域填充以可渗透固体填充物，砾石充填等。

在一些实施方案中，对支撑剂孤岛形成通道通过如下步骤：以连续比率在地层中注入含有连续第一固体微粒浓度的夹带支撑剂子阶段到裂缝中；以及在注入夹带支撑剂子阶段期间保持该连续比率和第一固体颗粒浓度的同时，注入的处理流体阶段内，如纤维的锚定剂的连续交替浓度模态，在多个相对富锚定剂模态与多个贫锚定剂模态之间以脉冲方式。

在一些实施方案中，注入夹带支撑剂子阶段在支撑剂孤岛内形成第一固体微粒的连续均匀分布的均质区域。在一些实施方案中，粘结剂和/或粘结辅助剂的浓度脉冲交替在支撑剂孤岛内形成非均质区域，其中包含富粘结剂/粘结辅助剂区域和贫粘结剂/粘结辅助剂区域。

在一些实施方案中，该粘结剂可以包含可降解材料。在一些实施方案中，该粘结剂选自如下组成的集合：聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚酰胺、聚己内酰胺和聚内酯、聚丁二琥珀酸、聚对二氧环己酮、玻璃、陶瓷、碳(包括碳基化合物)、金属元素形式、金属合金,羊毛、玄武岩、丙烯酸、聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂、聚苯硫醚、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氨脂、聚乙烯醇、聚苯并咪唑、polyhydroquinone-diimidazopyridine、poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole)、粘胶、棉、或其他天然纤维、橡胶、粘性纤维或其组合。在一些实施方案中，粘结剂可以包括丙烯酸纤维。在一些实施方案中，粘结剂可以包括云母。

在一些实施方案中，粘结剂以小于5vol％的量存在于夹带粘结剂阶段或夹带支撑剂子阶段中。从小于5vol％起的所有个体值和从属范围均被包含且在本文公开。例如，粘结剂的量可以从0.05vol％、小于5vol％，或小于1vol％，或小于0.5vol％。粘结剂可以按0.5vol％至1.5vol％的量存在，或按0.01vol％至0.5vol％的量存在，或按0.05vol％至0.5vol％的量存在。

在又一些实施方案中，粘结剂可以包含长度为1至50mm、或更具体地1至10mm以及直径为1至50微米或更具体地1至20微米的纤维。从1至50mm的所有值和从属范围均被包含且在本文公开。例如，纤维粘结剂长度可以从1、3、5、7、9、19、29或49mm的下限至2、4、6、8、10、20、30或50mm的任何较高上限。纤维粘结剂长度的范围可以是从1至50mm，或从1至10mm，或从1至7mm，或从3至10mm，或从2至8mm。从1至50微米的所有值均被包含且在本文公开。例如，纤维粘结剂直径可以从1、4、8、12、16、20、30、40或49微米的下限至2、6、10、14、17、22、32、42或50微米的上限。纤维粘结剂直径的范围可以是从1至50微米，或从10至50微米，或从1至15微米或从2至17微米。

在本发明公开的实施方案中，可以使用若干类型的纤维混合物，其中纤维类型可以按材料构成和/或纤维形状相区别。

在又一些实施方案中，粘结剂可以是选自如下组成的集合的纤维：聚乳酸(PLA)、聚酯、聚酰胺、聚乙醇酸、聚己内酰胺、聚对苯二甲酸二醇酯、纤维素、羊毛、玄武岩、玻璃、橡胶或其组合。

在又一些实施方案中，粘结剂可以包括长度从0.001至1mm以及直径从50纳米(nm)至10微米的纤维。从0.001至1mm的所有个体值均被公开且包含在本文中。例如，纤维粘结剂长度可以从0.001、0.01、0.1或0.9mm的下限至0.009、0.07、0.5或1mm的任何较高上限。从50纳米至10微米的所有个体值均被包含且在本文公开。例如，纤维粘结剂直径的范围可以是从50、60、70、80、90、100或500纳米的下限至500纳米、1微米或10微米的上限。

在一些实施方案中，粘结剂可以包括可膨胀材料，例如可溶胀弹性体、可根据温度膨胀的颗粒。油中可溶胀弹性体的示例包括丁二烯基聚合物和共聚物，如苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯异戊二烯共聚物、丙烯酸酯弹性体、氯丁橡胶弹性体、腈弹性体,醋酸乙烯酯共聚物和EVA混合物和聚氨酯弹性体。水和盐水中可溶胀弹性体的示例包括顺丁烯二酸接枝苯乙烯丁二烯弹性体和丙烯酸接枝弹性体。随温度可膨胀颗粒的示例包括金属和在颗粒相对于石英砂受热时膨胀更多的充气颗粒。在一些实施方案中，可膨胀金属可以包括Ca、Mn、Ni、Fe等的金属氧化物，其与水反应生成密度低于该金属氧化物的金属氢氧化物，即，该金属氢氧化物比金属氧化物占据更多体积，从而增加被该颗粒占据的体积。可溶胀无机材料的又一些示例可以参见美国专利申请公开号US20110098202，其通过引用并入本文。充气材料的示例是由芝加哥的Akzo Nobel公司制造且可购得的EXPANCEL^TM微球体。这些微球体包含其中截留气体的聚合物壳体。当这些微球体受热时，壳体内的气体膨胀并增大颗粒的尺寸。颗粒的直径可以增大4倍，这可以导致64倍数的体积增大。

在一些实施方案中，粘结剂可以是胶质体，如增稠剂制作的球体或团，例如水溶性聚合物，如多聚糖类羧乙基纤维素(HEC)和/或瓜尔胶、聚丙烯酰胺的共聚物及其衍生物等，其浓度为1.2至24g/L(10至200ppt，其中“ppt”是每1000加仑流体的磅数)或粘弹性表面活性剂(VES)。一些实施方案中的聚合物可以与交联剂进行交联，如钙的金属或硼酸。胶质体还可以可选地包括散布在内相中的纤维和/或微粒。胶质体可以由与连续交联的聚合物相相同或不同的聚合物和/或交联剂制成，但是可以具有不同的黏稠度特征或形态。

在一些实施方案中，一种出产油藏流体的系统包括井筒和本文公开的压裂方法中任一种产生的裂缝。

下文论述基于根据一些实施方案的具体示例，其中第一微粒包含支撑剂和粘结剂或如存在的情况下包括锚点，包括纤维。在下文说明的一些具体实施方案中，井筒是水平朝向的，并且裂缝是大致垂直的，但是，本文的公开不限于此具体构造。

正如本文所使用的，术语“处理流体”或“井筒处理流体”包含“压裂液”或“处理砂浆”并且应广义地予以理解。这些可以是或包含液体、固体及其组合，正如本领域技术人员将认识到的。处理流体可以采用溶液、乳化液、砂浆的形式，或本领域技术人员将认识到的任何其他形式。

正如本文所使用的，“砂浆”是指散布在流体载体中的颗粒的可选可流动的混合物。术语“可流动”或“可泵送”或“可混合”在本文中可以互换使用并且是指具有屈服应力或低切(5.11s^-1)黏稠度小于1000Pa以及在在剪切速率170s^-1下动态表观黏稠度小于10Pa-s(10,000cP)的流体或砂浆，其中屈服应力低切黏稠度和动态表观黏稠度是在25℃下测得，除非显性地指定另一个温度或另一个温度在使用语境中。

如本文所使用的“黏稠度”，除非另行所指，否则是指温度25℃以及剪切率170s^-1下流体的动态表观黏稠度。

“处理流体”或“流体”(在上下文中)是指整个处理流体，包括任何支撑剂、细支撑剂颗粒、液体等。“整个流体”、“总流体”和“基流体”在本文中用于指流体相加其中散布的任何细颗粒的，，但是不包括支撑剂颗粒。“载体”、“流体相”或“液体相”是指所存在的流体或液体，其可以包含连续相以及可选地包含散布在连续相中的一个或多个非连续液体流体相，仅包括任何溶解物、增粘剂或胶体颗粒，不包括其他固体相颗粒；在砂浆中对“水”的引述仅是指水而不包括任何气体、液体或固体颗粒、溶解物、增粘剂、胶体颗粒等；对“水相”的引述是指主要由水组成的载体相，其可以是连续相或离散相。正如本文所使用的，术语“液体”或“液体相”涵盖液体本身和超临界流体，包括其中溶解的任何溶解物。

术语“散布”表示一种物质散布在另一种物质中的混合，以及可以包括胶体或非胶体系统。正如本文所使用的，“乳化液”一般表示一种液体相散布在另一种不互溶液体相中的任何系统，并且可以适用于水包油和油包水乳化液。反转乳化液是指任何油包水乳化液，其油中是连续或外部相以及水是散布相或内部相。

正如本文所使用的，除非另行所指，否则如本文进一步详细描述的，颗粒尺寸和颗粒尺寸分布(PSD)模态是指中值体积平均尺寸。本文所使用的中值尺寸可以是本领域中理解的任何值，包括例如且不限于大致球形微粒的直径。在一个实施方案中，中值尺寸可以是特征性尺寸，其可以是用于指定尺寸分布范围而考虑颗粒的最大程度描述的尺寸。

正如本文所使用的，“水溶性聚合物”是指在25℃下至少5wt％(9.5g水中0.5g聚合物)的水溶度。

液体相的黏稠度的测量或确定(相对于处理流体或基流体)可以基于无固体液体的直接测量，或基于包含固体的液体的特征或属性的测量进行的计算或相关性，或使用其中固体的存在不影响黏稠度确定的技术来进行的含固体的液体测量。正如本文所使用的，以确定液体相的黏稠度为目的的无固体表示不存在大于1微米的非胶体颗粒，使得这些颗粒不影响黏稠度确定，但是存在任何亚微米或胶体颗粒，这可能存在而增稠和/或形成含液体的胶体，即，存在与可能起到增稠剂作用的超细颗粒。在一些实施方案中，“低黏稠度液体相”表示在170s^-1和25℃下无大于1微米的固体的情况下测得的小于约300mPa-s的黏稠度。

在一些实施方案中，处理流体可以包括也称为外部相的连续流体相，以及也称为内部相的非连续相，其可以是乳化液情况中的流体，或可以是砂浆情况中的固体。连续流体相在本文中也称为载体流体或包含载体流体，可以是在给定条件下为实质性连续的任何物。连续流体相的示例包括但不限于，水、碳氢化合物等，其可以包括溶解物，例如流体相可以是盐水和/或可以包括盐水或其他溶液。在一些实施方案中，流体相可以可选地包括增稠剂和/或屈服点试剂和/或所存在的增稠剂和/或屈服点试剂的总量的一部分。流体相的一些非限制性示例包括水合性胶体以及水合性胶体(例如，含有多醣体的胶体，如瓜尔胶及其衍生物、黄原胶和迪特胶及其衍生物、羧乙基纤维素和羧甲基纤维素及其他的水合性纤维素衍生物、聚乙烯醇及其衍生物、其他水合性聚合物、胶体等)、交联的水合性胶体、增稠的酸(例如，胶体基)、乳化的酸(例如，油外相)、粘弹性表面活性剂(VES)稠化流体和含胶体的油基流体或另外的稠化油的混合物。

处理流体中的非连续相(如果存在的话)可以是悬浮或另行以不连贯方式散布在连续相中的任何颗粒(包括流体微滴)。就此而言，非连续相还可以通称为“颗粒”或“微粒”，二者可以互换使用。正如本文所使用的，术语“颗粒”应该视为广义性的。例如，在一些实施方案中，本发明申请的颗粒是固体的，如支撑剂、砂、陶瓷、晶体、盐等；但是，在一些实施方案中，颗粒可以是液体乳化微滴等。而且，在一些实施方案中，本发明申请的颗粒是实质性稳定的且不会随长时间、温度或压力而改变形状或形式；在其他一些实施方案中，本发明申请的颗粒是可降解的、可膨胀的、可溶胀的、可溶解的、可变形的、可熔化的、可升华的或另行能够在形状、状态或结构上改变的。

在一个实施方案中，颗粒是实质性圆形和球形的。在一个实施方案中，颗粒不是球形和/或圆形，例如它可以根据API RP-60圆球度和圆度系数具有变化的圆球度和圆度。例如，用作锚定剂或其他的颗粒可以具有大于2、3、4、5或6的纵横比。此类非球形颗粒的示例包括但不限于，纤维、絮状物、片状物、碟状物、条状物、星状物等。所有此类变化应视为在本发明申请的范围内。

将高纵横比颗粒引入处理流体中，例如纵横比为至少6的颗粒，代表用于在支撑剂布置期间稳定处理流体和抑制沉积的附加或备选实施方案，其可以通过例如溶解或降解成可溶性降解产物来去除。此类非球形颗粒的示例包括但不限于，纤维、絮状物、片状物、碟状物、条状物、星状物等，正如例如，US7275596、US20080196896中描述的，其通过引用并入本文。在一个实施方案中，将含纤毛或包覆的支撑剂引入处理流体也可以稳定或有助于稳定处理流体或其多个区域。包覆亲水聚合物的支撑剂或其他颗粒可以使得这些颗粒像是更大的颗粒和/或水媒介中更粘的颗粒。分子级的亲水性包覆可以如同纤毛，即，发状突出体附着于其表面上或其表面上形成发状突出体的支撑剂颗粒。此处，亲水性包覆的支撑剂颗粒称为“含纤毛或包覆的支撑剂”。亲水性包覆的支撑剂以及其制备方法在例如，WO 2011-050046、US 5,905,468、US 8,227,026和US 8,234072中予以描述，其通过引用并入本文。

在一个实施方案中，颗粒可以是多模的。正如本文所使用的，多模态是指多种颗粒尺寸或模态，其各具有不同尺寸或颗粒尺寸分布，例如支撑剂和细粒。正如本文所使用的，术语不同颗粒尺寸、不同颗粒尺寸分布或多模态或多模，意味着多个颗粒中每一个具有唯一的平均体积颗粒尺寸分布(PSD)模态。即，在统计上，不同颗粒的颗粒尺寸分布看上去像是连续概率分布函数中的不同的峰(或“模态”)。例如，具有变异性相似的正态分布的颗粒尺寸的两种颗粒的混合物，如果其相应平均值相差大于其相应标准差之和，和/或如果其相应平均值相差统计上显著的量，则将其视为双模态颗粒混合物。在一个实施方案中，颗粒包含两种颗粒的双模态混合物；在一个实施方案中，颗粒包含三种颗粒的三模态混合物；在一个实施方案中，颗粒包含四种颗粒的四模态混合物；在一个实施方案中，颗粒包含五种颗粒的五模态混合物，以及依此类推。公开多模态颗粒混合物的代表性参考文献包括US 5,518,996、US 7,784,541、US 7,789,146、US 8,008,234、US 8,119,574、US 8,210,249、US 2010/0300688、US 2012/0000641、US 2012/0138296、US 2012/0132421、US 2012/0111563、WO2012/054456、US 2012/0305245、US 2012/0305254、US 2012/0132421、WO2013085412和US20130233542，其中每一个通过引用并入本文。

“固体”和“固体体积”是指砂浆中存在的所有固体，包括支撑剂和细支撑剂颗粒，包括微粒增粘剂，例如胶体和亚微米颗粒。“无固体”和类似术语一般不包括支撑剂和细支撑剂颗粒，而以确定“无固体”流体的黏稠度为目的的微粒增粘剂，如胶体除外。

“支撑剂”是指修井完成和处理中，例如水力压裂作业，用于将遵循处理固定裂缝开口的颗粒。在一些实施方案中，支撑剂可以是砂浆中一种或多种尺寸模态的，具有大于等于约100微米的加权平均颗粒尺寸，例如140目颗粒对应于105微米的尺寸。在又一些实施方案中，支撑剂可以包括由0.001至1mm尺寸的颗粒制成的颗粒或聚合体。从0.001至1mm的所有个体值均被公开且包含在本文中。例如，固体微粒尺寸可以从0.001、0.01、0.1或0.9mm的下限至0.009、0.07、0.5或1mm的上限。此处，颗粒尺寸定义为所述颗粒的最大粒度尺寸。

“砾石”是指砾石充填中使用的颗粒，并且该术语与如本文使用的支撑剂同义。“细支撑剂”或“细支撑剂”是指具有比支撑剂模态更小的尺寸的颗粒或颗粒尺寸或模态(包括胶体和亚微米颗粒)；对“支撑剂”的引述不包括细支撑剂颗粒以及反之亦然。在一个实施方案中，一种或多种细支撑剂模态各具有的加权平均颗粒尺寸小于或等于支撑剂模态中最小的支撑剂模态，例如悬浮/稳定模态的加权平均颗粒尺寸的约一半。

支撑剂(存在时)可以是天然材料，如砂粒。支撑剂(存在时)还可以是人造的或特殊加工的，如包覆(包括树脂包覆)砂、多种模量的螺母，如烧结铝矾土的高强度陶瓷材料等。在一些实施方案中，本发明申请的支撑剂(存在时)具有大于2.45g/mL，例如2.5–2.8g/mL的密度，如砂、陶瓷、烧结铝矾土或包覆树脂的支撑剂。在一些实施方案中，本发明申请的支撑剂(存在时)具有大于或等于2.8g/mL的密度，和/或处理流体可以包括例如小于1.5、小于1.4、小于1.3、小于1.2、小于1.1或小于1.05、小于1、小于0.95的表观比重。在一些实施方案中，支撑剂和载体流体之间的相对较大的密度差可以例如在簇团形成阶段期间加强支撑剂的沉积。

在一些实施方案中，本发明申请的支撑剂(存在时)具有小于或等于2.45g/mL的密度，如多个不同制造商生产的轻/超轻支撑剂，例如中空支撑剂。在一些实施方案中，该处理流体包括大于1.3、大于1.4、大于1.5、大于1.6、大于1.7、大于1.8、大于1.9、大于2、大于2.1、大于2.2、大于2.3、大于2.4、大于2.5、大于2.6、大于2.7、大于2.8、大于2.9或大于3的表观比重。在一些实施方案中，在支撑剂可以是有浮力的，即，具有小于载体流体的具体比重的情况中，术语“沉积”也应包含向上沉积或漂浮。

“稳定”或“稳化”或类似术语是指浓缩的混合砂浆(CBS)，其中颗粒的重力沉积被抑制，从而不形成自由液体或最少自由液体，和/或CBS中层间没有流变性或流变性最小，和/或预期的CBS储放和使用条件的持续时间上，砂浆大致可以视为稳定，例如通过稳定性测试或其等效测试的CBS。在一个实施方案中，稳定性可以遵循不同沉积条件来评估，例如仅重力下的静态，或在振动影响下的动态，或在至少一个静态沉积条件之前和/或之后采用至少一个动态沉积条件的动静态条件。

静态沉积测试条件可以包括指定时间段的重力沉积，例如，24小时、48小时、72小时等，它们一般以相应的缩写符号“24h-静态”、“48h-静态”或“72h-静态”表示。动态沉积测试条件一般指示振动频率和持续时间，例如，4h@15Hz(4小时，15Hz)、8h@5Hz(8小时，5Hz)等。除非另行指出，否则动态沉积测试条件为1mm垂直移位的振动振幅。动静态沉积测试条件将指示沉积历史前面分析，包括总振动持续时间和静态条件的最后时间段，例如4h@15Hz/20h-静态是指4小时振动之后20小时处于静态，或8h@15Hz/10d-静态是指8小时总振动时间，例如4小时振动之后20小时处于静态，然后4小时振动，然后10天静态条件。在没有相反指示的情况下，指定“8h@15Hz/10d-静态”是指4小时振动，然后20小时处于静态，然后4小时振动，然后10天静态条件。在没有指定的沉积条件的情况下，沉积条件是72小时静态。稳定性沉积和测试条件是在25℃下进行，除非有其他指定。

正如本文所使用的，浓缩混合砂浆(CBS)可以满足如下条件的至少其中之一：

(1)砂浆具有等于或大于1Pa-s(5.11s^-1，25℃)的低剪切黏稠度；

(2)砂浆具有等于或大于1pa的赫谢尔-巴尔克莱(包括宾汉塑性体)屈服应力(如本文描述的方式所确定的)；或者

(3)砂浆中的最大颗粒模态具有小于0.01mm/hr的静态沉积速率；或者

(4)72小时静态沉积测试条件或8h@15Hz/10d-静动态沉积测试条件(4小时振动，然后20小时处于静态，然后4小时振动，最后10天静态条件)结束时的任何自由流体的深度不大于总深度的2％；或者

(5)72小时静态沉积测试条件或8h@15Hz/10d-静动态沉积测试条件之后跨柱层的表观动态黏稠度(25℃，170s^-1)不大于初始动态黏稠度的+/-20％；或者

(6)72小时静态沉积测试条件或8h@15Hz/10d-静动态沉积测试条件之后任何自由水层以下的跨柱层的砂浆固体体积分数(SVF)不比初始SVF大超过5％；或者

(7)72小时静态沉积测试条件或8h@15Hz/10d-静动态沉积测试条件之后任何自由水层以下的跨柱层的密度不大于初始密度的1％。

在一些实施方案中，浓缩混合砂浆包括如下稳定性指标的至少其中之一：(1)至少0.4的SVF，上至SVF＝PVF；(2)至少1Pa-s(5.11s^-1，25℃)的低剪切黏稠度；(3)至少1Pa的屈服应力(如本文所确定的)；(4)至少50mPa-s(170s^-1，25℃)的表观黏稠度；(5)多模态固体相；(6)PVF大于0.7的固体相；(7)基于流体相的体积，增稠剂选自数值范围从0.01上至7.2g/L(60ppt)的黏弹性表面活性剂，以及数值范围从0.01上至4.8g/L(40ppt)的水合性胶凝剂；(8)胶体颗粒；(9)颗粒流体密度增量小于1.6g/mL，(例如，具体比重小于2.65g/mL的颗粒，密度大于1.05g/mL的载体流体或其组合)；(10)纵横比为至少6的颗粒；(11)含纤毛或包覆的支撑剂；以及(12)及其组合。

在一个实施方案中，通过如下砂浆稳化操作的至少其中之一形成(稳化)浓缩混合砂浆：(1)将足够的颗粒引入砂浆或处理流体以将处理流体的SVF增大到至少0.4；(2)将砂浆或处理流体的低剪切黏稠度增大到至少1Pa-s(5.11s^-1，25℃)；(3)将砂浆或处理流体的屈服应力增大到至少1Pa；(4)将砂浆或处理流体的表观黏稠度增大到至少50mPa-s(170s^-1，25℃)；(5)将多模态固体相引入砂浆或处理流体中；(6)将PVF大于0.7的固体相引入到砂浆或处理流体中；(7)相砂浆或处理流体中引入增稠剂，基于流体相的体积，该增稠剂选自数值范围从0.01上至7.2g/L(60ppt)的黏弹性表面活性剂，以及数值范围从0.01上至4.8g/L(40ppt)的水合性胶凝剂；(8)将胶体颗粒引入砂浆或处理流体中；(9)将颗粒流体密度增量减小到小于1.6g/mL(例如，引入具体比重小于2.65g/mL的颗粒，密度大于1.05g/mL的载体流体或其组合)；(10)向砂浆或处理流体引入纵横比为至少6的颗粒；(11)将含纤毛或包覆的支撑剂引入砂浆或处理流体中；以及(12)及其组合。砂浆稳化操作可以是单独进行或同时进行，例如，引入一种增稠剂还可以增大低剪切黏稠度、屈服应力、表观黏稠度等，或备选地或附加地，针对增稠剂，可以添加单独的试剂以增大低剪切黏稠度、屈服应力和/或表观黏稠度。

增大牛顿流体中的载体流体黏稠度也成比例地增大载体流体运动的阻力。在一些实施方案中，载体流体具有在170s^-1和25℃下确定的如下表观动态黏稠度的下限：至少约10mPa-s，或至少约25mPa-s，或至少约50mPa-s，或至少约75mPa-s，或至少约100mPa-s，或至少约150mPa-s，或至少约300mPa-s，或至少约500mPa-s。增大黏稠度的缺点在于随着黏稠度增大，泵送砂浆的摩擦压力一般也会增大。在一些实施方案中，载体流体具有在170s^-1和25℃下确定的如下表观动态黏稠度的上限：小于约1000mPa-s，或小于约500mPa-s，或小于约300mPa-s，或小于约150mPa-s，或小于约100mPa-s，或小于约50mPa-s。在一个实施方案中，流体相黏稠度范围从任何下限至任何更高的上限。

在一些实施方案中，试剂可以同时增稠和赋予屈服应力特征，以及在又一些实施方案中，还可以用作润滑剂以减少泵送处理流体时的摩擦压力损耗。在一个实施方案中，液体相基本无数值范围从液体相的0.01上至12g/L(0.08–100ppt)的增稠剂或包含数值范围从液体相的0.01上至12g/L(0.08–100ppt)的增稠剂。增稠剂可以是粘弹性表面活性剂(VES)或水合性胶凝剂，如多醣体，其可以是交联的。当使用增稠剂和/或屈服应力流体时，在一些实施方案中，支撑剂沉积可以通过使用破胶剂破坏流体来激发。在一些实施方案中，对砂浆稳化处理以用于在地面条件下的储藏和/或泵送或其他用途以及支撑剂传送和布置，稍后在裂缝闭合之前实现向井底沉积激发，这可以是在较高温度下，例如对于一些地层，井底与地面之间的温差可能是显著的且对于激发增稠剂、任何稳化颗粒(例如，细支撑剂颗粒)(如果存在的话)的降解、屈服应力试剂或特征和/或破胶剂的活化是有用的。因此，在一些实施方案中，对温度敏感或时间敏感的破胶剂通过延时反应破胶剂或延时将破胶剂混合到砂浆中以便开始砂浆的去稳定性和/或支撑剂沉积，可能是有用的。

在多个实施方案中，流体可以包括滤失控制剂，例如，胶乳分散体、水溶性聚合物、亚微米微粒、纵横比高于1或高于6的微粒以及其组合等，例如交联的聚乙烯醇微凝胶。流体滤失剂可以是例如，聚醋酸乙烯酯、聚偏二氯乙烯或聚苯乙烯共丁二烯的胶乳分散体；如羟乙基纤维素(HEC)、瓜尔胶、聚丙烯酰胺共聚物及其衍生物的水溶性聚合物；尺寸范围为30nm至1微米的微粒流体滤失控制剂，如γ-矾土、硅胶、碳酸钙、二氧化硅、膨润土等；具有不同形状的微粒，如玻璃纤维、絮状物、片状物、薄膜；及其任何组合等。如果期望的话，流体滤失剂还可以包含或用于丙烯酰胺基甲基丙磺酸聚合物(AMPS)或与之组合来使用。在一个实施方案中，滤失控制剂包括反应固体，例如，PGA、PLA等的可水解材料；或者它可以包括水溶性或可溶材料，如石蜡、油溶性树脂或可溶于碳氢化合物中的另一种材料或在低pH下可溶的碳酸钙或另一种材料；等等。在一个实施方案中，滤失控制剂包括选自如下项的反应固体：石英粉、油溶性树脂、可降解岩盐、粘土、沸石等。在其他一些实施方案中，滤失控制剂包括氢氧化镁、碳酸镁、碳酸钙、镁碳酸钙、氢氧化铝、草酸钙、磷酸钙、偏磷酸铝,锌钾钠多磷酸盐玻璃和钠钙镁多磷酸盐玻璃等的其中一种或多种。处理流体还可以包含胶体颗粒，例如硅胶，其可以用作滤失控制剂、胶凝剂和/或增粘剂。

在多个实施方案中，含支撑剂的处理流体可以包含每mL处理流体从0.06或0.12g(对应于0.5或1ppa)上至1.2或1.8g/mL(对应于10或15ppa)的支撑剂。在一些实施方案中，夹带支撑剂处理流体可以在早期注入的压裂流体中具有相对较低的支撑剂负荷以及在后期注入的压裂流体中具有相对较高的支撑剂负荷，这可以对应于裂缝末梢附近相对较窄的裂缝宽度以及井筒附近相对较宽的裂缝宽度。例如，支撑剂负荷可以最初开始于0.48g/mL(4ppa)以及在最后爬升到0.6g/mL(6ppa)。

实施例

在本示例中，在地层中37m(120ft)层段中形成裂缝，其具有14.5MPa(2,100psi)的闭合应力和20,700MPa(3x106psi)的刚度。使用FracCADE 7.4建模工具，确定需要30％的支撑区域覆盖，以及可以支持1,000mm的通道阔度。所使用的裂缝处理流体具有由含120g/L(1ppa)的30/50目支撑剂的水性载体流体制成的夹带支撑剂子阶段。使用硼酸盐x-交联流体，其包含3.6x10-3g/ml的瓜尔胶,3.6×10-5g/ml的丙三醇、2.4×10-5g/ml的氢氧化钾、7.3×10-5g/ml的硼酸钾、2.4×10-5g/ml的烷氧基化醇、6.0×10-5g/ml的氯化四甲铵、1.0×10-4g/ml的三乙醇胺和1.2×10-4-3.6x10-4g/ml的过硫酸铵。通过将PLA纤维按1.2x10-3g/ml持续15秒与无纤维脉冲15秒交替进行脉冲添加到流体中同时保持恒定支撑剂负荷来对夹带支撑剂子阶段提供通道化功能。非支撑剂子阶段由相同成分的水性载体流体制成。这些子阶段按53L/秒(20BPM)的速率和24MPa(3,500psi)的压力泵送，其中夹带支撑剂子阶段各具有6.4m3(40bbls)的体积以及非支撑剂子阶段各具有3.2m3(20bbls)。在初始支撑剂子阶段之前是31.8m3(200bbls)的前置液阶段，以及最后支撑剂子阶段之后是23.9m3(150bbls)顶替液。此泵送进度表设计成满足模型确定的最小支撑剂覆盖和最大通道阔度。

虽然在附图和前文描述中图示并描述了这些实施方案，但是它们应视为说明性的而非特征上的限制，应理解仅示出和描述了一些实施方案并且落在这些实施方案的精神内的所有更改和修改均期望得到保护。应该理解，虽然在上文描述中使用诸如理想地、期望地、首选、优选地、优选、更优选或示范性地的词汇的使用指示如此描述的特征可能是更期望的或具有特征性的，但是，这些并非必不可少的，并且没有这些的实施方案也可以被设想且在本发明公开范围内，该范围由所附权利要求书界定。阅读权利要求书时，在使用诸如“一个”、“至少一个”或“至少一部分”的词汇时，旨在无意将该权利要求限制于仅一项，除非在该权利要求中专门地进行相反陈述。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，该项可以包括一部分和/或整个项，除非专门地进行了相反陈述。。

Claims (20)

1.一种用于井筒穿透的地下地层的裂缝处理方法，其包括：

将所述地层的层段的闭合应力和刚度纳入考虑；

基于所述层段的闭合应力和刚度对所述层段建模，以确定所述层段中旨在防止开放通道坍塌的裂缝中支撑区域的最小覆盖和所述支撑区域之间的最大开放通道阔度；

配制处理流体阶段，所述处理流体阶段包括交替的富固体微粒子阶段和贫固体微粒子阶段，其中所述富微粒子阶段中每一个的体积大于所述贫微粒子阶段中的相邻贫微粒子阶段的相应体积；

通过交替地将所述富固体微粒子阶段和贫固体微粒子阶段注入到所述裂缝中，以高于压裂压力将所述配制的处理流体阶段注入到所述地层中；

在所述裂缝中形成多个富微粒孤岛区域以提供如所述建模确定的支撑区域的至少最小覆盖；

在所述裂缝中的所述孤岛区域之间形成开放通道区域的互连网络，所述开放通道区域具有小于如所述建模确定的所述最大通道阔度的通道阔度；

降低所述裂缝中的压力以闭合支撑在所述孤岛区域上的所述裂缝；以及

以液压方式引导流体流穿过所述地层与所述井筒之间的所述开放通道区域。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述裂缝中就地将所述富固体微粒孤岛区域通道化，以在所述孤岛区域内形成固体微粒簇团，所述固体微粒簇团在所述孤岛区域内通过开放空隙与相邻固体微粒簇团分隔开。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理阶段流体中的所述富固体微粒子阶段和所述贫固体微粒子阶段具有从60:40至95:5的总体积比。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述处理阶段流体中的所述富固体微粒子阶段和所述贫固体微粒子阶段具有从70:30至90:10的总体积比。

5.一种用于处理井筒穿透的地下地层的方法，其包括：

高于压裂压力将处理流体阶段注入到所述地层中以将固体微粒的混合物分布在裂缝中；

将所述处理流体阶段的富固体微粒子阶段和贫固体微粒子阶段交替地注入到所述裂缝中，其中所述富固体微粒子阶段中每一个的体积大于所述贫固体微粒子阶段中的相邻贫固体微粒子阶段[紧挨着的前或后]的相应体积，以在所述裂缝中形成多个富固体微粒孤岛区域以及在所述孤岛区域之间形成开放通道区域的互连网络；

在所述裂缝中就地将所述富微粒孤岛区域通道化，以在所述孤岛区域内形成微粒簇团，所述微粒簇团在所述孤岛区域中通过开放空隙与相邻微粒簇团分隔开；

降低所述裂缝中的压力以将所述裂缝闭合到所述孤岛区域上；以及

以液压方式引导流体流穿过所述地层与所述井筒之间的所述开放通道区域。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述富固体微粒子阶段各包括以不同速率注入的交替脉冲。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述富固体微粒子阶段各包括交替脉冲，所述交替脉冲包括所述交替脉冲中的一个或多个组分的实质性均匀分布以及至少另一个组分的交替脉冲之间的非均质分布。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述富微粒子阶段各包括交替脉冲，所述交替脉冲包括所述交替脉冲中一个或多个组分的实质性均匀分布以及另一个组分的交替脉冲之间的非均质分布，所述另一个组分选自所述固体微粒、纤维、锚定剂、粘结剂、粘结辅助剂、粘结辅助剂活化剂、粘合液体、诱发沉积激发剂、粘稠胶体宏结构及其组合。

9.根据权利要求5所述的方法，其中所述处理流体阶段包括承载流体。

10.根据权利要求5所述的方法，其中所述处理流体阶段包括水包油乳化液，所述水包油乳化液包括散布在水承载流体中的疏水性液体。

11.根据权利要求5所述的方法，其中所述处理流体阶段包括承载流体中的粘弹性表面活性剂。

12.根据权利要求5所述的方法，其中所述处理流体阶段包括pH控制剂。

13.根据权利要求5所述的方法，其中所述处理流体阶段包括酯以及还包括从所述酯中释放酸。

14.根据权利要求5所述的方法，其中所述贫固体微粒子阶段包括纤维。

15.根据权利要求5所述的方法，其中所述贫固体微粒子阶段包括自由散布于悬浮在承载流体中的宏结构[胶体团或纤维]周围的流体空间中的固体微粒砂浆。

16.根据权利要求5所述的方法，其中所述处理阶段流体中的所述富固体微粒子阶段和所述贫固体微粒子阶段具有从60:40至95:5的总体积比。

17.根据权利要求5所述的方法，其中所述处理阶段流体中的所述富固体微粒子阶段和所述贫固体微粒子阶段具有从70:30至90:10的总体积比。

18.根据权利要求5所述的方法，其中所述富固体微粒子阶段提供支撑区域的至少最小覆盖，所述支撑区域的至少最小覆盖包括所述孤岛和所述支撑区域之间足够小以抑制所述互联网络中的所述开放通道区域坍塌的通道阔度。

19.一种用于出产油藏流体的系统，其包括：

井筒穿透的地下地层；

裂缝，所述裂缝在所述地层与所述井筒之间通过多个支撑区域之间的开放通道网络流体相通；

所述支撑区域提供比所述开放通道的覆盖更大的覆盖，以及所述开放通道具有旨在抑制所述支撑区域之间的所述开放通道坍塌的阔度；

所述支撑区域各包括多个支撑剂簇团，所述多个支撑剂簇团在所述相应支撑区域中通过开放空隙在支撑的簇团之间分隔开。

20.一种用于处理井筒穿透的地层的裂缝层段的系统，其包括：

井筒穿透的地下地层；

至少部分地布置在所述井筒中的处理流体阶段，所述处理流体阶段包括富固体微粒子阶段和贫固体微粒子阶段，其中所述富固体微粒子阶段中每一个的体积大于所述贫固体微粒子阶段中的相邻贫固体微粒子阶段[紧挨着的前或后]的相应体积，以在所述裂缝中形成多个富固体微粒孤岛区域以及在所述孤岛区域之间形成开放通道区域的互连网络；

所述富固体微粒子阶段各包括交替脉冲，所述交替脉冲包括所述交替脉冲中的一个或多个组分的实质性均匀分布以及至少另一个组分的交替脉冲之间的非均质分布,以便在所述裂缝中就地将所述富微粒孤岛区域通道化，以在所述孤岛区域内形成微粒簇团，所述微粒簇团在所述孤岛区域内通过开放空隙与相邻微粒簇团分隔开；

泵送系统，所述泵送系统用于以高于压裂压力的压力将所述处理流体阶段从所述井筒注入到所述地层以将所述处理流体阶段注入到所述地层中的裂缝中；以及

关井系统，所述关井系统用于将所述裂缝闭合到所述富固体微粒孤岛区域上。