[發明專利]油氣資源回收用密封球及其制造方法以及使用該密封球進行的豎井處理方法

有效

• 申請號: 201380025147.X
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN104395550B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 大倉正之;佐藤浩幸
• 申請（專利權）人: 株式會社吳羽
• 主分類號: E21B33/12
• 分類號: E21B33/12;B29C33/12;B29C45/14;B32B1/00;B32B27/36;C08J5/00;E21B43/26;B29L31/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 童春媛,劉力

技術領域

本發明涉及一種密封球，其是一種形成或者維修用于回收以石油及燃氣為代表的油氣資源的潛孔(豎井)時使用的工具，尤其涉及一種適于形成作為上述工具的壓裂塞或者壓裂滑套(水力壓裂用栓體或者管體)的密封球(所謂的壓裂球)及其制造方法，以及使用該密封球進行的豎井處理方法。

背景技術

為了從含有以石油及燃氣為代表的油氣資源(以下，有時代表性地稱為“石油”)的地層(formation)中回收油氣資源而形成潛孔(down hole)(地下井眼或者豎井)，用于促進該潛孔的形成、維修或者資源回收的壓裂塞(frac plug)、橋塞(bridge plug)、密封球、填塞(fill plug)、栓塞(packer)等工具(以下總稱為“井下工具(downhole tool)”)，在使用后并未回收到地面，多數情況下是直接使其在潛孔中崩壞或者將其丟在潛孔內而進行處理(上述井下工具或其使用形態的例示請參照例如專利文獻1～7)。因此，作為這樣的臨時使用的工具，推薦利用分解性的聚合物而形成其整體或者構成用于促進崩壞的結合部的部件(井下工具用部件)。作為上述分解性聚合物的例子，可以舉出：淀粉或者糊精等的多糖類；甲殼素、殼聚糖等的動物性蛋白質聚合物；聚乳酸(PLA代表性的有聚左旋乳酸(PLLA))、聚乙醇酸(PGA)、聚酪酸、聚纈草酸等的脂肪族聚酯；還有聚氨基酸、聚氧化乙烯等(專利文獻1及2)。

為了通過所形成的潛孔從其周邊的地層中回收油氣資源(代表性的有“石油”)，多數情況下采用水壓或者水流壓裂法(hydraulic fraturing)。

以往，作為上述井下工具的一例的密封球，在水力壓裂法中大多是如下那樣進行使用，即，作為用于抑制過多的作業水流入孔眼(perforaions)中的填料，直接將孔眼封堵(例如專利文獻6)，其中，上述孔眼是使用穿孔槍(perforating gun)等形成于地層中的用于回收石油的孔。作為上述用途中所使用的密封球，使用下述比較小的密封球，即，根據需要而包覆橡膠質表面層以提高密封性，并由尼龍、苯酚樹脂等的非分解性樹脂或者鋁等的非分解性材料形成，直徑為16～32mm(5/8英寸～1.25英寸、專利文獻6的第2欄第46～48行)。

但是，近年來，作為構成水力壓裂法中使用的壓裂塞或者壓裂滑套(水力壓裂用栓體或者管體)的部件的一部分，建議使用直徑更大的密封球。更加具體來說，向通過將內置有球座(支座)和密封球的壓裂塞配置在所形成的潛孔的規定位置而劃分出的作業區域中導入高壓水流，并使水流朝向與潛孔垂直的方向作用于地層上，從而壓裂地層而形成用于回收石油的孔眼(perforations)(例如專利文獻1及2)。

另外，也提出了下述方法，即，將以相互分離的方式內置有多個球座(支座)的管體(壓裂滑套)內插到潛孔中，并在該壓裂滑套內，連續地依次進行向球座供給或者配置密封球→導入高壓水流壓裂地層從而形成孔眼的作業(例如專利文獻7)。

構成上述壓裂塞或者壓裂滑套的一部分的密封球(或者也稱為“壓裂球”)，除了例如直徑為與通常直接作為上述孔眼的填料的密封球相同的直徑即約25～100mm(1～4英寸)的密封球之外，很多情況下要求使用更大直徑的密封球。但是，在使用多數呈結晶性的生物降解性樹脂而不是以往的非分解性材料，并通過熱壓縮成型或者注塑成型來制造上述大徑密封球時，由于會因為熱收縮或者晶化時產生的收縮而發生縮痕或者孔隙，因此，不易制造具有作為填充(防止漏液)部件的壓裂球所要求的良好尺寸精度的大徑球。因此，目前的實際情況是，為了利用生物降解性樹脂材料制造上述直徑較大的壓裂球，采用固化擠壓→切削加工這樣的極其復雜且成本負擔大的方法。

現有技術文獻

專利文獻

【專利文獻1】美國專利US2005/0205266A說明書

【專利文獻2】美國專利US2005/0205265A說明書

【專利文獻3】美國專利US2009/0101334A說明書

【專利文獻4】美國專利US7621336B說明書

【專利文獻5】美國專利US7762342B說明書

【專利文獻6】美國專利US7647964B說明書

【專利文獻7】美國專利US2010/0132959A說明書

發明概要

發明擬解決的問題