NO342605B1

NO342605B1 - Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale av et selektivt konfigurert porøst materiale og fremgangsmåte for å behandle underjordiske formasjoner med dette materialet

Info

Publication number: NO342605B1
Application number: NO20051054A
Authority: NO
Inventors: Allan Ray Rickards; Christopher John Stephenson; Harold Dean Brannon; Satyanarayana D V Gupta
Original assignee: Baker Hughes A Ge Co Llc
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2018-06-18
Also published as: WO2004022914A1; GB0504305D0; GB2430453A; GB2430453B; AU2003270298A1; GB2408279B; CA2497276A1; BRPI0314336B1; NO20051054L; GB2408279A; CA2497276C; BR0314336A; GB0619263D0; GB0504410D0

Abstract

Fremgangsmåter og sammensetninger som er nyttige for behandlinger av underjordiske formasjoner, slik som hydrauliske fraktureringsbehandlinger og sandkontroll som inkluderer porøse materialer. Slike porøse materialer kan være partikler av selektivt konfigurerte porøse materialer fremstilt og/eller behandlet med valgte glaseringsmaterialer, beleggende materialer og/eller penetrerende materialer for å ha ønsket styrke og/eller forekommende tetthet for å passe til spesielle nedhullsbetingelser for brønnbehandling slik som hydrauliske f raktureringsbehandlinger og sandkontrollbehandlinger. Porøse materialer kan også anvendes i valgte kombinasjoner for å optimalisere brudd- eller sandkontrollytelse og/eller kan anvendes som materialer med relativt lett vekt i flytende karbondioksidbaserte brønnbehandlingssystemer.

Description

Foreliggende oppfinnelse omhandler generelt fremgangsmåte og sammensetninger som er nyttige for behandling av underjordiske formasjoner, slik som hydrauliske fraktureringsbehandlinger og sandkontroll.

Oppfinnelsens bakgrunn

Hydraulisk frakturering er en vanlig stimuleringsteknikk benyttet for å forbedre produksjon av fluider fra underjordiske formasjoner. I en typisk hydraulisk fraktureringsbehandling, blir fraktureringsbehandlingsfluid som inneholder et fast proppemiddelmateriale injisert inn i formasjonen ved et trykk som er tilstrekkelig høyt nok til å forårsake dannelsen eller forstørrelsen av brudd i reservoaret. Under en typisk fraktureringsbehandling blir proppemiddelmateriale avsatt i et brudd, hvor det forblir etter at behandlingen er fullført. Etter avsetning, tjener proppemiddelmaterialet til å holde bruddet åpent og derved forbedre evnen fluider har til å migrere fra formasjonen til brønnhullet gjennom bruddet. Fordi frakturert brønnproduktivitet avhenger av evnen et brudd har til å lede fluider fra en formasjon til et brønnhull, er bruddledningsevne en viktig parameter for å bestemme graden av suksess for en hydraulisk fraktureringsbehandling.

Hydrauliske fraktureringsbehandlinger anvender vanligvis proppemiddelmaterialer som plasseres nedhulls med et gelatinert bærerfluid slik som vannbasert fluid slik som gelatinert saltløsning. Gelatineringsmidler for proppemiddel bærerfluider kan tilveiebringe en kilde til proppemiddelpakke og/eller formasjonsskade, og sedimentering av proppemiddel kan forstyrre riktig nedhulls plassering. Formasjonsskade kan også forårsakes av gelatinerte bærerfluider benyttet for å plassere partikler nedhulls for formål slik som for sandkontroll, slik som gruspakninger, ”frac” pakninger, og lignende materialer. Formulering av gelatinerte bærerfluider krever vanligvis utstyr og blandetrinn designet for dette formålet.

Hydrauliske fraktureringsbehandlinger kan også anvende proppemiddelmaterialer som plasseres nedhulls med ikke-vannbaserte fluider, slik som flytende CO2og flytende CO2/N2systemer. Proppemidler som vanlig anvendes med slike ikke-vannbaserte fluider tenderer til å sedimentere i systemet.

Mange forskjellige materialer har blitt benyttet som proppemidler inkludert sand, glassperler, valnøttskall, og granulert metallpulver. Vanlig anvendte proppemidler i dag inkluderer forskjellige sandtyper, resinbelagt sand, keramer med middels styrke, og sintret bauksitt; alle anvendt for deres evne til å på kostnadseffektiv måte motstå det respektive reservoar lukningsbelastningsmiljø. Ettersom den relative styrken av de forskjellige materialene øker, øker også de respektive partikkeltettheter, som spenner fra 2,65 g/cc for sand til 3,4 g/cc for sintret bauksitt. Uheldigvis fører økende partikkeltetthet direkte til økende vanskelighetsgrad med proppemiddeltransport og et redusert proppet bruddvolum for like mengder av det respektive proppemiddel, hvilket reduserer bruddledningsevne. Tidligere innsats gjort for å anvende materialer med lavere tetthet som proppemiddel har generelt resultert i svikt på grunn av utilstrekkelig styrke til å opprettholde bruddledningsevne selv ved de laveste lukningsbelastningene (6,9 MPa).

I det siste har deformerbare partikler blitt utviklet. Slike deformerbare partikler for sand tilbakestrømningskontroll er signifikant lettere enn konvensjonelle proppemidler og utviser høy kompressiv styrke. Slike deformerbare materialer inkluderer polystyren divinylbenzen (PSDVB) deformerbare perler. Slike perler har imidlertid ikke vært fullstendig vellykket, primært på grunn av begrensninger i basismaterialet. Mens PSDVB perler tilbød utmerket deformerbarhet og elastisitet, manglet de den strukturelle integriteten til å motstå høye lukningsbelastninger og temperaturer.

Den første vellykkede veien til å generere funksjonelle deformerbare partikler var anvendelsen av modifiserte malte valnøttskall. Valnøttskall i deres naturlige tilstand har blitt benyttet som proppemidler, fluidtapmidler og boreslamtapmaterialer i mange år med større eller mindre grad av suksess i hver respektive oppgave. Som et proppemiddel har naturlige valnøttskall svært begrenset anvendbarhet, fordi de deformeres ganske enkelt etter anvendelse av lukningsbelastning. Denne deformeringen reduserer dramatisk ledningsevne og begrenses utnyttbarhet av det naturlige materiale til relativt lav-lukningsmiljøer.

Valnøttskall baserte ultra-lettvekt (UCW) proppemidler kan fremstilles i en to-trinnsprosess ved anvendelse av valnøttpartikler med snever størrelsesfordeling (dvs. 20/30 US mesh), og impregnere dem med sterk epoksy eller andre resiner. Disse impregnerte valnøttskallpartiklene blir deretter belagt med fenoliske eller andre resiner på en måte som ligner de fleste resinbelagte proppemidler (RCP). Slike valnøttskallbaserte ULW proppemidler har en bulktetthet på 0,85 gram/cc og motstår opp til 41,4 MPa lukningsbelastning ved 79 ºC.

Generelt sett, jo sterkere proppemidlet er, jo større er tettheten. Ettersom tettheten øker, så øker vanskeligheten med å plassere den partikkelen jevnt gjennom hele den dannede bruddgeometrien. Overdreven sedimentering kan ofte føre til brodannelse av proppemiddelet i formasjonen før den ønskede stimuleringen oppnås. Den lavere partikkeltettheten reduserer fluidhastigheten som kreves for å opprettholde proppemiddeltransport innen bruddet, noe som i sin tur sørger for at en større mengde av det dannede bruddarealet blir proppet.

ULW proppemidler som tillater optimalisering av fraktureringsbehandling med forbedret bruddlengde og brønnproduktivitet er derfor ønsket.

I GB 2360534 A behandles en underjordisk formasjon ved innsprøytning av en blanding av frakturproppemiddel og deformerbart partikkelmateriale inn i formasjonen. Dette deformerbare partikkelmateriale kan kombineres med frakturproppemiddelet med det formål å øke frakturkonduktiviteten, redusere dannelse av finpartikler og/eller redusere proppemiddeltilbakestrømning.

Frakturproppemiddelet kan da være et slikt materiale som sand, og det deformerbare partikkelmateriale kan være et slikt materiale som partikkelkorn av polystyren-divinylbenzen.

Oppsummering av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale av et selektivt konfigurert porøst partikulært materiale, der det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet omfatter et porøst partikulært materiale, det porøse partikulære materialet er et keramisk materiale, polyolefin, styren-divinylbenzen kopolymer eller polyalkylakrylatester, og er behandlet med et ikke-porøst penetrerende, beleggende og/eller glaserende materiale slik at en av de følgende betingelser gjelder:

(i) porøsiteten og permeabiliteten av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet er slik at et fluid kan trekkes minst delvis inn i dets porøse matriks ved kapillærvirkning; eller

(ii) den tilsynelatende spesifikke vekten eller den tilsynelatende tettheten av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet er mindre enn den tilsynelatende spesifikke vekten eller den tilsynelatende tettheten av det porøse partikulære materialet; eller

(iii) det penetrerende, beleggende og/eller glaserende materialet er i stand til å kapsle inn luft eller et fluid med lett vekt innen det porøse partikulære materialet;

og videre hvor det porøse partikulære materialet utviser iboende eller indusert permeabilitet.

Oppfinnelsen omhandler videre en fremgangsmåte for å behandle en brønn som penetrerer en underjordisk formasjon, som omfatter å introdusere proppemiddelet eller sandkontroll partikulært materialet ifølge oppfinnelsen.

I en foretrukken utførelse, er det penetrerende materialet og/eller belegglaget og/eller glasurlaget på det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet i stand til å fange eller kapsle inn et fluid som har en tilsynelatende spesifikk vekt som er mindre enn den tilsynelatende spesifikke vekten av bærerfluidet. Videre kan det beleggende laget og/eller det penetrerende materialet og/eller glasurmaterialet være en væske som har en tilsynelatende spesifikk vekt mindre enn den tilsynelatende spesifikke vekten av matriksen av det porøse partikulære materialet.

Styrken av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet er typisk større enn styrken av det porøse partikulære materialet i seg selv. Videre utviser det selektivt konfigurerte porøse materialet trykkfasthet under betingelser så høye som 69 MPa, lukningsbelasting, API RP 56 eller API RP 60.

I en foretrukken modus, er den porøse partikulære sammensetningen en suspensjon av porøse partikler i et bærerfluid. Suspensjonen danner foretrukket en pakning av partikulært materiale som er permeabel overfor fluider produsert fra brønnhullet og vesentlig forhindrer eller reduserer produksjon av formasjonsmaterialer fra formasjonen inn i brønnhullet.

Videre kan det porøse partikulære materialet utvise en porøsitet og permeabilitet slik at et fluid kan trekkes minst delvis inn i den porøse matriks ved kapillærvirkning. Foretrukket har det porøse partikulære materialet en porøsitet og permeabilitet slik at et penetrerende materiale kan trekkes minst delvis inn i den porøse matriks av det porøse partikulære materialet ved anvendelse av et vakuum og/eller kan tvinges minst delvis inn i den porøse matriks under trykk.

Det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet kan bestå av en mengde belagte partikler bundet sammen. På denne måten, er det porøse materialet en klynge av partikler belagt med et beleggende eller penetrerende lag eller glasurlag. Passende beleggende lag eller penetrerende materialer inkluderer flytende og/eller herdbare resiner, plastmaterialer, sementer, tetningsmasser eller bindemidler, slik som en fenol, fenolformaldehyd, melamin formaldehyd, uretan, epoksyresin, nylon, polyetylen, polystyren eller en kombinasjon derav. I en fortruk ken modus er det beleggende laget eller det penetrerende materialet et etylkarbamatbasert resin.

I en foretrukken utførelse, blir de selektivt konfigurerte porøse partikulære materialene avledet fra partikler med lettvekts og/eller vesentlig nøytrale flytende partikler. Anvendelsen av de valgte partiklene av porøst materiale og partikulære materiale med relativt lettvekt og/eller vesentlig nøytrale flytende partikulære materialet som et partikulært bruddproppemiddel sørger fordelaktig for vesentlig forbedret total systemytelse i hydrauliske fraktureringsapplikasjoner, eller i andre brønnbehandlingsapplikasjoner slik som sandkontroll.

Sammensetningene som inneholder porøst partikulært materiale anvendt i oppfinnelsen kan videre inneholde et bærerfluid. Bærerfluidet kan være en kompletterings- eller gjenopprettings-saltløsning, saltvann, ferskvann, et flytende hydrokarbon, eller en gass slik som nitrogen eller karbondioksid.

Sammensetningene som inneholder porøst partikulært materiale kan videre inneholde et gelatineringsmiddel, kryssbindingsmiddel, gelbryter, surfaktant, skummende middel, de-emulgator, buffer, leirestabiliserer, syre eller en blanding derav.

Kort beskrivelse av tegningene

For mer fullstendig forståelse av tegningene referert til i den detaljerte beskrivelsen av foreliggende oppfinnelse er en kort beskrivelse av hver tegning presentert, i hvilke:

Fig. 1 er en graf som viser bulk tilsynelatende tetthet sammenligning av dataene ifølge Eksempel 1

Fig. 2 er en graf som viser permeabilitet mot lukningsbelastningsdata ifølge Eksempel 2

Fig. 3 er en graf som viser ledningsevne mot lukningsbelastningsdata ifølge Eksempel 2

Fig. 4 er en graf som viser ledningsevne mot lukningsbelastningsdata ifølge Eksempel 2

Fig. 5 er en graf som viser permeabilitet mot lukningsbelastningsdata ifølge Eksempel 2

Fig. 6 er en graf som viser ledningsevnesammenligningsdata ifølge Eksempel 2. Fig. 7 er en graf som viser permeabilitetssammenligningsdata ifølge Eksempel 2. Fig. 8 er et SEM fotografi av en partikkel av porøst materiale ifølge Eksempel 3.

Fig. 9 er et SEM fotografi av en partikkel av porøst materiale ifølge Eksempel 3. Fig. 10 er et SEM fotografi av en partikkel av porøst materiale ifølge Eksempel 3. Fig. 11 er et SEM fotografi av en partikkel av porøst materiale ifølge Eksempel 3. Fig. 12 er et SEM fotografi av en partikkel av porøst materiale ifølge Eksempel 3. Fig. 13 er et SEM fotografi av en partikkel av porøst materiale ifølge Eksempel 3. Fig. 14 er et SEM fotografi av en partikkel av porøst materiale ifølge Eksempel 3. Fig. 15 er et SEM fotografi av en partikkel av porøst materiale ifølge Eksempel 3. Fig. 16 illustrerer proppemiddelfordeling for en valgt kombinasjon av brønnbehandlingspartikler ifølge én utførelse av de viste sammensetninger og fremgangsmåter beskrevet i Eksempel 4.

Fig. 17 illustrer sammenlignende proppemiddelfordelingsdata ifølge Eksempel 4 for Ottawa sand alene.

Detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelser

Som anvendt heri skal de følgende uttrykk ha de bestemte betydninger: ”porøst partikulært materiale” skal referere til porøse keramiske eller porøse organiske polymeriske materialer. Eksempler på materialtyper som er passende for anvendelse som partikler av porøse materialer inkluderer partikler som har en porøs matriks;

”selektivt konfigurert porøst partikulært materiale” skal referere til ethvert porøst partikulært materiale, naturlig eller ikke-naturlig, som har blitt kjemisk behandlet, slik som behandling med et beleggmateriale; behandling med et penetrerende materiale; eller modifisert ved glasering. Uttrykket skal inkludere, men ikke være begrenset til de porøse partikulære materialene som har blitt endret for å oppnå ønskede fysiske egenskaper, slik som partikkelkarakteristikker, ønsket styrke og/eller tilsynelatende tetthet for å passe til spesielle nedhullsbetingelser for brønnbehandling slik som hydrauliske fraktureringsbehandlinger og sandkontrollbehandlinger.

”ikke-selektivt konfigurert porøst partikulært materiale” skal referere til ethvert porøst naturlig keramisk materiale, slik som vulkanske bergarter med lett vekt, slik som pimpstein, så vel som perlitt og andre porøse ”lavaer” slik som porøs (vesikulær) Hawaiisk basalt, porøs Virginia diabas, og Utah ryolitt. Videre kan uorganiske keramiske materialer, slik som alumina, magnetisk glass, titanoksid, zirkonoksid, og silisiumkarbid også benyttes. I tillegg skal uttrykket referere til et syntetisk porøst partikulært materiale som ikke har blitt kjemisk endret og som gir ønskede fysiske egenskaper, slik som partikkelkarakteristikker, ønsket styrke og/eller tilsynelatende tetthet for å passe med spesielle nedhullsbetingelser for brønnbehandling;

”relativt lettvekt” skal referere til et porøst partikulært materiale som har en tilsynelatende tetthet (API RP 60) som er vesentlig mindre enn et konvensjonelt partikulært materiale anvendt i hydrauliske frakturerings- eller sandkontrolloperasjoner, slik som sand som har en tilsynelatende spesifikk vekt (API RP 60) på 2,65 og bauksitt som har en tilsynelatende spesifikk vekt på 3,55. Den tilsynelatende spesifikke vekten av et relativt lettvektig materiale er mindre enn omkring 2,4.

”vesentlig nøytral flytende” skal referere til et porøst partikulært materiale som har en tilsynelatende tetthet som er tilstrekkelig nær den tilsynelatende tettheten av et valgt ugelatinert eller svakt gelatinert bærerfluid, slik som en ugelatinert eller svakt gelatinert kompletteringssaltløsning, annet vannbasert fluid, ”slickvann”, eller annet passende fluid, som tillater pumping og tilstrekkelig plassering av proppemiddelet/det partikulære materialet ved anvendelse av det valgte ugelatinerte eller svakt gelatinerte bærerfluidet.

et ”svakt gelatinert bærerfluid” er et bærerfluid som har en viskositetsøker eller friksjonsreduserer for å oppnå friksjonsreduksjon når det pumpes nedhulls, for eksempel, når det pumpes ned en rørledning, arbeidsstreng, mantel, viklet rørledning, borerør, eller lignende plassering, hvori polymer- eller viskositetsøkerkonsentrasjonen er fra omkring 0 kg polymer per kubikkmeter basisfluid (0 pund polymer per 1000 gallon basisfluid), til omkring 1,19 kg polymer per kubikkmeter basisfluid (10 pund polymer per 1000 gallon basisfluid), og/eller viskositeten er fra omkring 1 til omkring 10 centipoise. Et ”ugelatinert bærerfluid” er et bærerfluid som ikke har noe polymer eller viskositetsøker. Det ugelatinerte bærerfluidet kan inneholde en friksjonsreduserer som er kjent innen faget.

De selektivt konfigurerte porøse partikulære materialer så vel som de ikkeselektivt konfigurerte partikulære materialer er spesielt effektive i hydraulisk frakturering så vel som sandkontrollfluider slik som vann, saltløsning, slickvann slik som ”slickvann” bruddbehandlinger ved relativt lave konsentrasjoner for å oppnå delvis monolagsbrudd, lav konsentrasjon polymergelfluider (lineære eller kryssbundne), skum (med gass) fluid, flytende gass slik som flytende karbondioksid bruddbehandlinger for dypere proppemiddelpenetrering, behandlinger for vannsensitive soner og behandlinger for gasslagringsbrønner.

For eksempel, kan partiklene av det selektivt konfigurerte porøse material eller partiklene av det ikke-selektivt konfigurerte porøse materiale blandes og pumpes i løpet av enhver ønsket andel(er) av en brønnbehandling slik som hydraulisk fraktureringsbehandling eller sandkontrollbehandling og kan blandes i enhver ønsket konsentrasjon med et bærerfluid. I dette henseende, ethvert bærerfluid som er passende for å transportere partiklene av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet eller partiklene av det ikke-selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet inn i en brønn og/eller underjordisk formasjonsbrudd i kommunikasjon med denne kan anvendes inkludert, men ikke begrenset til, bærerfluider som omfatter saltvann, ferskvann, kaliumkloridløsning, en mettet natriumkloridløsning, flytende hydrokarboner og/eller nitrogen eller andre gasser kan anvendes. Passende bærerfluider inkluderer eller kan anvendes i kombinasjon med fluider som har gelatineringsmidler, kryssbindingsmidler, gelbrytere, surfaktanter, skummende midler, de-emulgatorer, buffere, leirestabiliserere, syrer, eller blandinger derav.

Når benyttet i hydraulisk frakturering, kan partiklene av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet eller partiklene av det ikke-selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet injiseres inn i en underjordisk formasjon i sammenheng med en hydraulisk fraktureringsbehandling eller annen behandling ved trykk som er tilstrekkelig høyt nok til å forårsake dannelsen eller forstørrelsen av brudd. Slike andre behandlinger kan være nær brønnhullet i natur (påvirker nær brønnhullregioner) og kan være rettet mot forbedring av brønnhullsproduktivitet og/eller kontrollere produksjonen av bruddproppemiddel eller formasjonssand. Spesielle eksempler inkluderer gruspakning og ”frac-pakninger”. Videre kan slike partikler anvendes alene som et brudd proppemiddel/sandkontroll partikulært materiale, eller i blandinger i mengder og med typer av brudd proppemiddel/sandkontrollmaterialer, slik som konvensjonelt brudd eller sandkontroll partikulært materiale. Ytterligere informasjon om hydrauliske fraktureringsmetoder og materialer for anvendelse deri kan finnes i U.S. Patent nr 6.059.034 og i U.S. Patent nr 6.330.916, som er inkorporert heri ved referanse.

Når anvendt i brønnbehandlinger, kan partikler av valgte porøse materialer som har blitt selektivt konfigurert, slik som glasert og/eller behandlet med et eller flere valgte beleggende og/eller penetrerende materialer, introduseres inn i et borehull ved enhver konsentrasjon(er) som anses passende eller effektive for ned hullsbetingelsene som påtreffes. For eksempel, kan et brønnbehandlingsfluid inkludere en suspensjon av proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale som utgjøres fullstendig av partikler av valgte porøse materialer med relativt lett vekt som har blitt selektivt konfigurert, slik som glasert og/eller behandlet med ett eller flere valgte beleggende og/eller penetrerende materialer. Alternativt er det mulig at et brønnbehandlingsfluid kan inkludere en suspensjon som inneholder en blanding av konvensjonelt bruddproppemiddel eller sandkontroll partikulære materialer slik som sand med partikler av valgt porøst materiale med relativt lett vekt som har blitt selektivt konfigurert slik som glasert og/eller behandlet med ett eller flere valgte beleggende og/eller penetrerende materialer.

I en eksempelvis utførelse, kan en gruspakkeoperasjon utføres på et brønnhull som penetrerer en underjordisk formasjon for å forhindre eller vesentlig redusere produksjonen av formasjonspartikler inn i brønnhullet fra formasjonen under produksjonen av formasjonsfluider. Den underjordiske formasjonen kan kompletteres for å være i kommunikasjon med brønnhullets indre ved enhver passende metode som er kjent innen faget, for eksempel ved perforeringer i et omhyllet brønnhull, og/eller ved en seksjon med åpent hull. En skjermsammenstilling slik som det er kjent innen faget kan være plassert eller på annen måte disponert innen brønnhullet slik at minst en andel av skjermsammenstillingen er disponert tilstøtende den underjordiske formasjonen. En slurry som inkluderer det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet eller det ikke-selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet og et bærerfluid kan deretter introduseres inn i brønnhullet og plasseres tilstøtende den underjordiske formasjonen ved sirkulasjon eller annen passende metode for å danne en fluidpermeabel pakke i et ringromsareal mellom skjermens ytre og brønnhullets indre som er i stand til å redusere eller vesentlig forhindre passeringen av formasjonspartikler fra formasjonen, mens en samtidig tillater passering av formasjonsfluider fra den underjordiske formasjonen til brønnhullet under produksjonen av fluider fra den underjordiske formasjonen gjennom skjermen til brønnhullet. Det er mulig at slurryen kan inneholde all eller en andel av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet eller det ikkeselektivt konfigurerte porøse partikulære materialet. I det siste tilfellet, kan balansen av det partikulære materialet i slurryen være et annet materiale slik som et konvensjonelt gruspakke partikulært materiale.

Som et alternativ til anvendelse av en skjerm, kan sandkontrollmetoden benytte det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet eller det ikke-selektivt konfigurere porøse partikulære materialet ifølge enhver metode i hvilken en pakke av partikulært materiale dannes innen et brønnhull som er permeabelt for fluider produsert fra et brønnhull, slik som olje, gass eller vann, men som vesentlig forhindrer eller reduserer produksjonen av formasjonsmaterialer, slik som formasjonssand, fra formasjonen inn i brønnhullet. Slike metoder kan, men gjør ikke nødvendigvis, anvende en gruspakkeskjerm, kan introduseres inn i et brønnhull ved trykk under, ved eller over fraktureringstrykket for formasjonen, slik som frac pakke, og/eller kan anvendes i sammenheng med resiner slik som sandkonsolideringsresiner hvis det er ønsket.

Det porøse partikulære materialet skal inkludere ethvert naturlig forekommende eller fremstilt eller designet porøst keramisk partikulært materiale som har en iboende og/eller indusert porøsitet. Et kommersielt tilgjengelig instrument, ACCUPYC 1330 Automatisk gass pyknometer (Micromeritics, Norcross, GA), som benytter helium som en inert gass og produsentens anbefalte prosedyre kan anvendes for å bestemme de partikulære materialenes indre porøsitet. Den indre porøsiteten er generelt fra omkring 10 til 75 volumprosent. Slik partikulært materiale kan også ha en iboende eller indusert permeabilitet, dvs. individuelle porerom innen partikkelen er forbundet slik at fluider er i stand til minst delvis å flytte seg gjennom den porøse matriks, slik som å penetrere partikkelens porøse matriks, eller kan ha iboende eller indusert ikke-permeabilitet, individuelle porerom innen partikkelen er frittstående slik at fluider vesentlig ikke er i stand til å flytte seg gjennom den porøse matriks, slik som å ikke være i stand til å penetrere partikkelens porøse matriks. Graden av ønsket porøsitetsforbindelse kan velges og designes inn i det ikke-selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet. Videre kan slike porøse partikler velges til å ha en størrelse og form i samsvar med typiske fraktureringsproppemiddel partikkelspesifikasjoner (dvs. som har en enhetlig form og størrelsesfordeling), selv om slik enhetlighet i form og størrelse ikke er nødvendig.

Den tilsynelatende spesifikke vekten av det porøse partikulære materialet er generelt mindre enn eller lik 2,4 foretrukket mindre enn eller lik 2,0 enda mer foretrukket mindre enn eller lik 1,75, mest foretrukket mindre enn eller lik 1,25.

I et selektivt konfigurert porøst partikulært materiale, kan partiklene velges basert på porøsitets- og/eller permeabilitetskarakteristikker slik at de har ønskede lettvektskarakteristikker, slik som når det suspenderes i et valgt bærerfluid for en brønnbehandling. Som tidligere kan den iboende og/eller induserte porøsiteten for en partikkel av et porøst materiale velges for å hjelpe med å tilveiebringe den ønskede balansen mellom tilsynelatende tetthet og styrke. Valgfrie materialer kan anvendes sammen et glasurerende, penetrerende og/eller beleggende materiale for å kontrollere penetrering, slik som å forbedre eller svekke penetrering. For eksempel, i én utførelse kan en kationisk leirestabiliserer, slik som CLAY MASTER 5C fra BJ Services, først påføres til den ytre overflaten av et porøst keramisk materiale for å inhibere penetrering ved beleggende/penetrerende materiale, slik som epoksy eller resin beskrevet andre steder heri.

I en foretrukken utførelse, er det porøse materialet et partikulært materiale med relativt lett vekt eller som er vesentlig nøytralt flytende partikulært materiale. Slike materialer kan anvendes på en måte som eliminerer behovet for gelatinering av bærerfluid, og eliminerer derved en kilde for potensiell proppemiddelpakke og/eller formasjonsskade. Videre kan et partikulært materiale med relativt lett vekt være enklere å plassere innen en målsone på grunn av reduserte sedimenteringsbegrensninger, og en redusert masse av slik partikulært materiale med relativt lett vekt er generelt krevet for å fylle et ekvivalent volum som er krevet med konvensjonelle sandkontroll partikulære materialer, anvendt for eksempel for gruspakningsformål.

Relativt lettvekt og/eller vesentlig nøytralt flytende brudd proppemiddel/partikulært materiale anvendt i hydraulisk frakturering/sandkontrollbehandling, slik som porøse keramiske partikler som har en ubearbeidet bulk tilsynelatende tetthet på 1,16 og ubehandlet porøsitet på omkring 59,3% kan anvendes.

I én utførelse, kan de viste porøse partikulære materialene anvendes som relativt lettvekt partikulært materiale/proppemiddel materiale som kan introduseres eller pumpes inn i en brønn som nøytralt flytende partikler i, for eksempel, en mettet natriumkloridløsning bærerfluid, eller et bærerfluid som er enhver annen kompletterings- eller gjenopprettings saltløsning kjent innen faget, og derved eliminere behovet for skadende polymer- eller fluidtapmateriale. I én utførelse, kan et slik materiale anvendes som proppemiddel/sandkontroll partikulært materiale ved temperaturer opp til omkring 371 ºC, og lukningsbelastninger opp til omkring 55,2 MPa. Imidlertid er disse temperaturområdene og lukningsbelastinger kun eksempelvise, det forstås at de viste materialene kan anvendes som proppemiddel/sandkontrollmaterialer ved temperaturer som er større enn omkring 371 ºC og/eller ved lukningsbelastninger større enn omkring 55,2 MPa. I ethvert tilfelle, vil det forstås med fordelen av denne presentasjonen at porøst partikulært materiale og/eller beleggende/penetrerende materialer kan velges av fagmannen for å møte og motstå forventede nedhullsbetingelser for en gitt applikasjon.

I de utførelsene hvor de viste partiklene av porøst materiale anvendes som relativt lettvekt og/eller vesentlig nøytrale flytende partikulære/proppemiddel materialer, kan de anvendes med bærerfluider som er gelatinerte, ikke-gelatinerte, eller har et redusert eller lettere gelatineringskrav sammenlignet med bærerfluider anvendt med konvensjonelle bruddbehandling/sandkontrollmetoder. I én utførelse som anvender ett eller flere av de viste vesentlig nøytralt flytende partikulære materialer og et saltløsning bærerfluid, trenger blandeutstyr bare å inkludere slik utstyr som er i stand til (a) blande saltløsningen (løse opp løselige salter), og (b) homogen dispergering i det vesentlig nøytralt flytende partikulære materialet. I én utførelse kan et vesentlig nøytralt flytende partikulært/proppemiddel materiale fordelaktig være pre-suspendert og lagret i et lagringsfluid, slik som saltløsning med nær eller vesentlig lik tetthet, og deretter pumpes eller plasseres nedhulls som det er, eller fortynnet på stedet.

Eksempler på ikke-naturlige porøse partikulære materialer for anvendelse i oppfinnelsen inkluderer, men er ikke begrenset til porøse keramiske partikler slik som de partiklene som er tilgjengelige fra Carbo Ceramics Inc. som ”Econoprop”. og de som brennes kaolinitisk beskrevet i U.S. Patent nr 5.188.175 som er inkorporert heri ved referanse. Som beskrevet i denne referansen, kan slike partikler inkludere faste sfæriske pellets eller partikler fra råmaterialer (slik som kaolinleire) som har et aluminainnhold på mellom omkring 25% og 40% og et silikainnhold på mellom omkring 50% og 65%. Et stivelsesbindemiddel kan anvendes. Slike partikler kan karakteriseres som å ha et forhold mellom silisiumdioksid- og aluminainnhold på fra omkring 1,39 til omkring 2,41, og en tilsynelatende spesifikk vekt på mellom omkring 2,20 og omkring 2,60 eller mellom omkring 2,20 og omkring 2,70.

Det vil også forstås at porøse keramiske partikler selektivt kan fremstilles fra råmaterialer slik som de beskrevet i United States Patent nr 5.188.175; United States Patent nr 4.427.068 og United States Patent nr 4.522.731, som alle er inkorporert heri ved referanse, slik som ved inkludering av valgte prosesstrinn i den innledende materialfremstillingsprosessen for å resultere i et materiale som innehar ønskede karakteristikker av porøsitet, permeabilitet, tilsynelatende tetthet eller tilsynelatende spesifikk vekt, kombinasjoner derav. For eksempel, kan slike råmaterialer brennes ved relativt lav temperatur på omkring 668 ºC eller omkring 700 ºC for å oppnå en ønsket krystallinsk struktur og en mer porøs og lettere struktur. I en eksempelvis utførelse av slike partikler, som beskrevet på annet sted heri, kan omkring 20/40 mesh størrelse porøst materiale brente kaolinitiske partikler fra Carbo Ceramics Inc. velges for anvendelse i den viste metoden. Disse partiklene har de følgende interne karakteristikker: bulk tilsynelatende tetthet omkring 1,16, intern porøsitet omkring 59,3%. Disse partiklene kan behandles med en rekke penetrerende/beleggende materialer i en mengde fra omkring 0,5 til omkring 10% av den totale vekten av partiklene. Slike belagte partikler kan fremstilles og/eller leveres for eksempel, av Fritz Industries i Mesquite, Texas.

I ett eksempelvis tilfelle, kan størrelsen av et slik materiale velges til å spenne fra omkring 200 mesh til omkring 8 mesh.

I et slik tilfelle kan partiklene velges basert på porøsitet og/eller permeabilitetskarakteristikker slik at de har de ønskede lettvektskarakteristikker, slik som når de er suspendert i et valgt bærerfluid for en brønnbehandling. Som tidligere, kan den iboende og/eller induserte porøsiteten av en partikkel av porøst materiale velges for å hjelpe til med å tilveiebringe den ønskede balansen mellom tilsynelatende tetthet og styrke. Valgfrie materialer kan anvendes sammen med et glaserende, penetrerende og/eller beleggende materiale for å kontrollere penetrering slik som å forbedre eller svekke penetrering. For eksempel, i én utførelse kan en kationisk leirestabiliserer, slik som CLAY MASTER 5C fra BJ Services, først påføres til den ytre overflaten av et porøst keramisk materiale for å inhibere penetrering ved beleggende/penetrerende materiale, slik som epoksy eller resin beskrevet andre steder heri.

I et selektivt konfigurert porøst partikulært materiale, blir det porøse partikulære materialet kjemisk behandlet for å gi ønskede fysiske egenskaper, slik som porøsitet, permeabilitet, tilsynelatende tetthet eller tilsynelatende spesifikk vekt, eller kombinasjoner derav til de partikulære materialene. Slike ønskede fysiske egenskaper er forskjellige fra de fysiske egenskapene av de porøse partikulære materialene før behandling.

De ønskede fysiske egenskapene kan videre være til stede i ikke-selektivt konfigurerte porøse partikulære materialer. Ikke-selektivt konfigurerte porøse partikulære materialer skal inkludere naturlig forekommende porøse keramiske materialer så vel som ikke-naturlige (syntetiske) materialer fremstilt på en måte som gir slike ønskede karakteristikker.

Det ikke-selektivt konfigurerte partikulære materialet velges basert på ønskede fysiske egenskaper, slik som porøsitet, permeabilitet, tilsynelatende tetthet, partikkelstørrelse, kjemisk motstand eller kombinasjoner derav.

Det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet så vel som det ikkeselektivt konfigurerte porøse partikulære materialet utviser trykkfasthet under betingelser så høye som 69 MPa lukningsbelastning, API RP 56 eller API RP 60, generelt mellom fra omkring 1,7 MPa til omkring 55,2 MPa lukningsbelastning, i kombinasjon med en tilsynelatende spesifikk vekt mindre enn eller lik 2,4, for å møte pumpe- og/eller nedhullsformasjonsbetingelsene av en spesiell applikasjon, slik som hydraulisk fraktureringsbehandling, sandkontrollbehandling.

Slike ønskede fysiske egenskaper kan overføres til en andel eller andeler av det porøse partikulære materialet at det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet eller det ikke-selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet, slik som på partikkeloverflaten av det partikulære materialet, ved eller i partikkeloverflaten av det partikulære materialet, i et område nær partikkeloverflaten av det partikulære materialet, i den indre partikkelmatriks av et partikulært materiale eller en andel derav, kombinasjoner derav, etc.

Fordelaktig, i én utførelse kan den lave tilsynelatende spesifikke vekten av det porøse partikulære materialet av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet eller det ikke-selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet tas fordel av for å resultere i en større brudd eller frac pakkebredde for den samme beladningen, slik som kg per kvadratmeter proppemiddel (pund per kvadratfot proppemiddel), for å gi mye større totalt volum og øket bredde for den samme massen. Alternativt, tillater denne karakteristikken mindre beladning av proppemiddelmateriale som skal pumpes mens en fremdeles oppnår en ekvivalent bredde.

I en foretrukken utførelse, kan selektiv konfigurasjon, slik som ved anvendelse av glasurdannende, beleggende og/eller penetrerende materialer, slik som de materialene som er beskrevet ellers heri, selektivt anvendes for å modifisere eller tilpasse den tilsynelatende spesifikke vekten av et valgt porøst partikulært materiale. Modifikasjon av partikulær tilsynelatende spesifikk vekt, for å ha en større eller mindre tilsynelatende spesifikk vekt, kan fordelaktig anvendes, for eksempel, for å tilveiebringe proppemiddel eller sandkontrollpartikler av tilpasset tilsynelatende spesifikk vekt for anvendelse som et vesentlig nøytralt flytende partikulært materiale med en rekke forskjellige vekt- eller tilsynelatende spesifikk vekt bærerfluider.

Det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet har en tilsynelatende tetthet fra omkring 1,1 g/cm<3>til omkring 2,6 g/cm<3>, en tilsynelatende bulktetthet fra omkring 1,03 g/cm<3>til omkring 1,5 g/cm<3>, og en indre porøsitet fra omkring 10 til omkring 75 volumprosent. I ett eksempel, kan bulktettheter kontrolleres til å være i området fra omkring 1,1 g/cm<3>til omkring 1,5 g/cm<3>, selv om større og mindre verdier også er mulig.

Det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet, så vel som det ikke-selektivt konfigurerte partikulære materialet, er generelt mellom fra omkring 200 mesh til omkring 8 mesh.

Det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet kan omfatte porøst partikulært materiale som er selektivt endret ved behandling med et beleggende eller penetrerende materiale ved anvendelse av enhver passende våt eller tørr prosess. Fremgangsmåter for å belegge partikler, slik som brudd proppemiddelpartikler, med materialer slik som resin er kjent i faget, og slike materialer er tilgjengelig, for eksempel, fra produsenter som er listet heri. Med hensyn til belegging av de viste porøse partikulære materialene kan beleggingsoperasjoner utføres ved anvendelse av enhver passende metode kjent innen faget.

Som anvendt heri, skal uttrykket ”penetrering” videre referere til delvis eller fullstendig impregnert med et penetrerende materiale, ved for eksempel, vakuumog/eller trykkimpregnering. For eksempel, kan et porøst partikulært materiale senkes ned i et andre materiale og deretter eksponeres for trykk og/eller vakuum for å i det minste delvis penetrere eller impregnere materialet.

Fagmannen vil forstå at ett eller flere beleggende og/eller penetrerende materialer kan velges for å behandle et partikulært porøst materiale for å møte spesielle kriterier eller krav ved en gitt nedhullsapplikasjon basert på informasjonen og eksemplene vist heri, så vel som kunnskap innen fagfeltet. I denne sammenhengen kan karakteristikker for partikler av porøst materiale slik som sammensetning, porøsitet og permeabilitetskarakteristikker av det partikulære materialet, størrelse og/eller beleggende eller penetrerende materiale karakteristikker, slik som sammensetning, mengde, tykkelse eller penetreringsgrad, velges slik. Det beleggende eller penetrerende materialet er typisk ikke-porøst.

Porøsitets- og permeabilitetskarakteristikkene av det porøse partikulære materialet tillater at det penetrerende materialet trekkes minst delvis inn i den porøse matriks av det porøse partikulære materialet ved kapillærvirkning, for eksempel, på en måte som ligner en svamp som suger opp vann. Alternativt, kan ett eller flere penetrerende materialer trekkes minst delvis inn i den porøse matriks av det porøse partikulære materialet ved anvendelse av et vakuum og/eller kan tvinges minst delvis inn i den porøse matriks under trykk.

Eksempler på penetrerende materialer som kan velges for anvendelse inkluderer, men er ikke begrenset til flytende resiner, plastmaterialer, sementer, tetningsmasser, bindemidler eller ethvert annet materiale som er passende for minst delvis å penetrere den porøse matriks av den valgte partikkel for tilveiebringe ønskede karakteristikker av styrke/trykkfasthet, tilsynelatende spesifikk vekt, etc. Det vil forstås at valgte kombinasjoner, av hvilke som helst to eller flere slike penetrerende materialer også kan anvendes enten i blanding eller i sekvensielle penetreringsapplikasjoner.

Eksempler på resiner som kan anvendes som penetrerende og/eller beleggende materialer inkluderer, men er ikke begrenset til, resiner og/eller plastmaterialer eller enhver annen passende sement, tetningsmasse eller bindemiddel som med en gang den er plassert minst delvis innen en valgt partikkel kan kryssbindes og/eller herdes for å danne et stivt eller vesentlig stivt materiale innen partikkelens porøse struktur. Spesifikke eksempler på plastmaterialer inkluderer, men er ikke begrenset til nylon, polyetylen, styren, etc. og kombinasjoner derav. Passende resiner inkluderer fenolformaldehydresiner, melamin formaldehydresiner og uretanresiner, uretanresiner med lav flyktighet, slik som disse og andre typer resiner tilgjengelig fra Borden Chemical Inc., Santrol, Hepworth i England, epoksyresiner og blandinger derav. Spesifikke eksempler på passende resiner inkluderer, men er ikke begrenset til, resiner fra Borden Chemical og identifisert som 500-serie og 700-serie resiner (f.eks.569C, 794C, etc.). Ytterligere spesifikke eksempler på resiner inkluderer, men er ikke begrenset til SIGMASET serier av lavtemperaturherdende uretanresiner fra Borden Chemical, slik som SIGMASET, SIGMASET LV, SIGMASET XL, ALPHASET fenolisk resin fra Borden Chemical, OPTI-PROP fenolisk resin fra Santrol, og POLAR PROP lavtemperaturherdende resin fra Santrol. Hvor ønsket, kan herdekarakteristikker, slik som herdetid, justeres for å passe med spesielle behandlingsmetoder og/eller sluttproduktspesifikasjoner ved, for eksempel, å justere relative mengder av resinkomponenter. Enda ytterligere eksempler på passende resiner og beleggmetoder inkluderer, men er ikke begrenset til de som er funnet i Europeisk patentsøknad EP 0771 935 A1; og U.S. Patenter Nr.4.869.960; 4.664.819; 4.518.039; 3.929.191; 3.659.651; og 5.422.183, alle de foregående referansene er inkorporert heri ved referanse i sin helhet.

I en eksempelvis utførelse, kan et herdbart fenolisk resin eller annet passende herdbart materiale velges og anvendes som et beleggmateriale slik at individuelt belagte partikler kan bindes sammen under nedhullstemperatur, etter at resinen strømmer og kryssbinder/herder nedhulls, for å lette proppemiddelpakke/ sandkontroll partikulær konsolidering etter plassering.

Alternativt kan et herdet fenolisk type resinbelegg eller annet passende herdet materiale velges for å bidra til ytterligere styrke til partiklene og/eller redusere in situ finstoffmigrering med en gang den er plassert i en underjordisk formasjon. Penetrasjonsgraden av det beleggende eller penetrerende fluidet inn i det porøse partikulære materialet kan begrenses ved avbrutt porøsitet, slik som vesentlig impermeabel eller isolert porøsitet, innen den indre matriks av det partikulære materialet.

Dette kan enten begrense utstrekningen av enhetlig penetrasjon av penetrerende materiale på en enhetlig måte mot kjernen, slik som å etterlate et lagdelt partikkeltverrsnitt som har et ytre penetreringslag med upenetrert vesentlig sfærisk kjerne, og/eller kan forårsake ujevn penetrasjon hele veien til kjernen, slik som å omgåelse av ”øyer” av avbrutt porøsitet men penetrere hele veien til kjernen. I ethvert tilfelle, kan et penetrerende og/eller beleggende materiale fange eller innkapsle luft (eller annet fluid som har en tilsynelatende spesifikk vekt mindre enn partikkelmatriks og mindre enn beleggende/penetrerende materiale) innen den avbrutte porøsitet for å redusere tilsynelatende spesifikk vekt ved den ønskede mengden. Slike materialer belegger og/eller penetrerer det porøse partikulære materialet uten å invadere porøsiteten for å effektivt kapsle inn luften innen partikkelporøsiteten. Innkapsling av luften tilveiebringer bevaring av ultra-lettvekt karakteren til partiklene med en gang de plasseres i transportfluidet. Hvis resinbelegget eller transportfluidene skulle signifikant penetrere porøsiteten av partikkelen, øker tettheten tilsvarende, og partikkelen har ikke lenger de samme lettvektsegenskapene. Resinbelegget tillegger også styrke og forbedrer vesentlig proppemiddelpakningspermeabiliteten ved forhøyet belastning.

Belegglag kan påføres etter ønske for å bidra til partikkelstyrke og/eller redusere in situ finstoffmigrering med en gang de plasseres i den underjordiske formasjonen. Belegget øker signifikant styrken og trykkfastheten av den keramiske partikkelen med ultra-lett vekt. I tilfellet av naturlige sandtyper beskytter resinbelegget partikkelen mot knusning, hjelper til å motstå innkapsling og forhindrer frigivingen av finstoff.

Det beleggende eller penetrerende fluidet blir typisk valgt for å ha en tilsynelatende spesifikk vekt mindre enn den tilsynelatende spesifikke vekten av det porøse partikulære materialet slik at med en gang det har penetrert minst delvis inn i porene av matriksen, resulterer det i en partikkel som har en tilsynelatende spesifikk vekt som er mindre enn den av det porøse partikulære materialet før belegging eller penetrering, dvs. fylling av porerommene i et porøst partikulært materiale resulterer i en fast eller vesentlig fast partikkel som har en svært redusert tilsynelatende tetthet.

For eksempel, kan det valgte porøse partikulære materialet behandles med et valgt penetrerende materiale på en slik måte at det resulterende selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet har en svært redusert tilsynelatende tetthet, slik som å ha en tilsynelatende tetthet nærmere eller som nærmer seg den tilsynelatende spesifikke vekten av et bærerfluid slik at det er nøytralt flytende eller halv-flytende i et fraktureringsfluid eller sandkontrollfluid.

Alternativt kan et penetrerende materiale velges slik at det hjelper til å strukturelt støtte matriksen av det porøse partikulære materialet (dvs. øker styrken av den porøse matriks) og øker evnen det partikulære materialet har til å motstå lukningsbelastningene av en hydraulisk frakturert formasjon, eller andre nedhullsbelastninger.

For eksempel, kan et penetrerende materiale velges ved å balansere behovet for lav tilsynelatende tetthet mot ønsket om styrke, dvs. et tettere materiale kan tilveiebringe mye større styrke. I denne sammenhengen, kan den iboende og/eller induserte porøsiteten av det porøse partikulære materialet velges for å tilveiebringe den ønskede balansen mellom tilsynelatende tetthet og styrke. Det vil forstås at andre variabler, slik som nedhullstemperatur og/eller fluidbetingelser, også kan påvirke valget av penetrerende materiale.

Det beleggende materialet eller det penetrerende materialet er generelt til stede i det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet i en mengde fra omkring 0,5 vekt-% til omkring 10 vekt-% av den totale vekten. Tykkelsen av det beleggende laget av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet er generelt mellom fra omkring 1 til omkring 5 mikron. Utstrekningen av penetrering av det penetrerende materialet av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet er fra mindre enn omkring 1 volum-% penetrering til mindre enn omkring 25 volum-% penetrering.

Spesielt foretrukne resultater oppnås når det porøse partikulære materialet er en porøs keramisk partikkel som har en tilsynelatende tetthet på 1,25 eller mindre og ubehandlet porøsitet er omkring 60%. Slike materialer kan behandles med et beleggende materiale som ikke penetrerer den porøse matriks av det porøse partikulære materialet, eller som bare delvis penetrerer den porøse matriks av det keramiske partikulære materialet. Slike behandlede keramiske materialer kan ha en tilsynelatende tetthet fra omkring 1,1 g/cm<3>til omkring 1,8 g/cm<3>(alternativt fra omkring 1,75 g/cm<3>til omkring 2 g/cm<3>og ytterligere alternativt omkring 1,9 g/cm<3>), en bulk tilsynelatende tetthet fra omkring 1,03 g/cm<3>til omkring 1,5 g/cm<3>, og en behandlet indre porøsitet fra omkring 45% til omkring 55%. Verdier utenfor disse eksempelområdene er imidlertid også mulig.

Som et eksempel har det blitt sett at et porøst keram behandlet med omkring 6% epoksy utviser en bulk tilsynelatende tetthet på omkring 1,29 og en porøsitet på omkring 50,6%, et porøst keram behandlet med omkring 8% epoksy utviser en bulk tilsynelatende tetthet på omkring 1,34 og en porøsitet på omkring 46,9%, et porøst keram behandlet med omkring 6% fenolformaldehydresin utviser en bulk tilsynelatende tetthet på omkring 1,32 og en porøsitet på omkring 51,8%, og et porøst keram behandlet med omkring 8% fenolformaldehydresin utviser en bulk tilsynelatende tetthet på omkring 1,20 og en porøsitet på omkring 54,1%, I denne utførelsen kan et beleggende materiale eller penetrerende materiale velges til å være tilstede i en mengde fra omkring 0,5 vekt-% til omkring 10 vekt-% av total vekt av individuelle partikler. Når det er til stede, kan tykkelsen av et beleggende materiale velges til å være fra omkring 1 til omkring 5 mikron på partikkelens ytre. Når det er til stede, kan utstrekningen av penetrasjon av penetrerende materiale inn i en partikkel av porøst materiale velges til å være fra mindre enn omkring 1 volum-% penetrasjon til mindre enn omkring 25 volum-% penetra sjon av partikkelen. Det vil være forstått at beleggende mengder, beleggtykkelse og penetreringsmengder også kan være utenfor disse eksempelområdene.

Videre kan det porøse partikulære materialet være minst delvis selektivt konfigurert ved glasering, slik som, for eksempel, overflateglasering med ett eller flere valgte ikke-porøse glaseringsmaterialer. I et slik tilfelle, kan glasuren, i likhet med det beleggende eller penetrerende materialet, strekke seg eller penetrere minst delvis inn i den porøse matriks av det porøse partikulære materialet, avhengig av den anvendte glaseringsmetoden og/eller permeabiliteten (dvs. konnektivitet av intern porøsitet) karakteristikker av det valgte porøse partikulære materialet, slik som ikke-forbundet porøsitet som tillater at vesentlig ingen penetrasjon forekommer. For eksempel, kan et valgt porøst partikulært materiale selektivt konfigureres, slik som glaseres og/eller belegges med et ikke-porøst materiale, på en måte slik at den porøse matriks av den resulterende partikkelen blir minst delvis eller fullstendig fylt med luft eller en annen gass, dvs. det indre av den resulterende partikkelen inkluderer bare luft/gass og det strukturelle materialet som danner og omgir porene. Igjen, kan den iboende og/eller induserte porøsiteten av en partikkel av porøst materiale velges for å hjelpe til og tilveiebringe den ønskede balansen mellom tilsynelatende tetthet og styrke, og glasering og/eller belegging uten penetrasjon (eller utstrekning av konfigurert areal inn i partikkelmatriksen) kan velges for å resultere i en partikkel hvor all eller vesentlig all porøsitet i partikkelen er upenetrert og innkapslet for å fange luft eller annet fluid med relativt lett vekt for å oppnå minimum tilsynelatende spesifikk vekt. I tillegg til å forsegle partikkelen, slik som å forsegle luft/gass innen den porøse matriks av partikkelen, kan slik selektiv konfigurering, slik som anvendelse av glasur- og/eller beleggmaterialer, velges for å tilveiebringe andre fordeler.

I en foretrukken utførelse, blir det porøse partikulære materialet, slik som de brente kaolinitiske partiklene beskrevet over, fremstilt ved å anvende et glasurdannende materiale for å danne en glasur for å forsegle eller ellers endre permeabiliteten av partikkeloverflaten, slik at en gitt partikkel er mindre utsatt for inntrenging eller metning av et brønnbehandlingsfluid og derfor er i stand til å holde relativt lett vekt eller vesentlig nøytralt flytende karakteristikker i forhold til brønnbehandlingsfluidet etter eksponering for slik fluid. Slik glasering kan gjennomføres ved anvendelse av enhver passende metode for å danne en glasur på overflaten eller i den nære overflaten av en partikkel, inkludert ved å inkorporere et glasurdannende materiale inn i den ”grønne pasta” av råmateriale som deretter formes slik som støpes i form av partikkelen før brenning. Fagfolk gjenkjenner at glasurer kan lages fra en rekke metoder, inkludert påføringen av et glatt, glassaktig belegg slik at en hard, ikke-porøs overflate dannes. Glasurer kan dannes fra pulverisert glass med oksider. Blandingen av pulvere suspenderes i vann og påføres til substratet. Glasuren kan tørkes og deretter fikseres på substratet ved brenning eller lignende prosesser kjent for fagfolk. I tillegg kan anvendelsen av borater eller lignende additiver forbedre glasuren.

Eksempler på slike glasurdannende materialer inkluderer, men er ikke begrenset til, materialer slik som magnesiumoksidbaserte materialer, borsyre/borsyreoksid-basert materiale, etc. Under brenning, ”svetter” de(t) glasurdannende materialet(ene) ut til overflaten av partiklene og danner en glasur. Alternativt, kan glasering utføres, for eksempel, ved å påføre et passende glasurdannende materiale på overflaten av det dannede råmateriale eller de ”grønne” partikler før brenning slik som ved spraying, dypping og lignende metoder, slik at glasering forekommer under partikkelbrenning. Videre alternativt kan et glasurdannende materiale påføres til en brent keramisk partikkel, og deretter brennes igjen i et separat glasurdannende trinn. I én utførelse danner glasuren en relativt hard og relativt ikke-porøs overflate under brenning av partiklene.

Fordeler med en slik glaseringsbehandling inkluderer å opprettholde den relativt lave tilsynelatende tetthet av en porøs partikkel med relativt lav vekt uten nødvendigheten for ytterligere endring, slik som nødvendighet av belegg med et separat polymerbelegg selv om valgfrie belegg kan påføres hvis ønskelig. Videre, kan den resulterende relativt glatte glaserte overflaten av en slik partikkel også tjene til å forbedre lettheten av multifase fluidstrøm, slik som strøm av vann og gass og olje, gjennom en partikkelpakke, slik som gjennom en proppemiddelpakke i et brudd, som resulterer i øket bruddledningsevne.

I en alternativ utførelse, kan én eller flere typer av det viste selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet eller ikke-selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet anvendes som partikulære stoffer for brønnbehandlingsformål i kombinasjon med en rekke forskjellige typer brønnbehandlingsfluider (inkludert flytende CO2-baserte systemer og andre flytende-gass eller skummet-gass bærerfluider) og/eller andre typer partikulære stoffer for å oppnå synergistiske fordeler, det forstås at fordeler med de viste metoder og sammensetninger også kan oppnås når en anvender bare én type av de viste porøse materialene som et eneste partikulært materiale for brønnbehandling. Videre, selv om eksempelvise utførelser er beskrevet heri med referanse til porøse materialer og porøse materialer med relativt lett vekt, vil det forstås at fordeler av de viste metoder og sammensetninger også kan realiseres når de påføres til materialer som kan karakteriseres som av ikke-relativt lett vekt og/eller ikke-porøse av natur.

Eliminering av behovet for å formulere en kompleks suspensjonsgel kan bety en reduksjon i rørledningsfriksjonstrykk, spesielt i viklet rørledning og i mengden av blandeutstyret på stedet og/eller krav til blandingstid, så vel som reduserte kostnader. Videre, når de blir selektivt konfigurert, slik som ved glasering og/eller behandling med beleggende/penetrerende materiale, for å ha tilstrekkelig styrke og egenskaper med relativt lett vekt, kan de viste partiklene med relativt lett vekt anvendes for å forenkle hydrauliske fraktureringsbehandlinger eller sandkontrollbehandlinger utført gjennom viklet rørledning, ved å redusere kraftig kravene til fluidsuspensjonsegenskaper. Nedhulls kan en svært redusert tilbøyelighet til sedimentering (sammenlignet med konvensjonelle proppemiddel eller sandkontroll partikulære materialer) oppnås, spesielt i svært avbøyde eller horisontale brønnhullsseksjoner. I denne sammenhengen, kan det viste partikulære materialet fordelaktig anvendes i enhver avbøyd brønn som har som har en avbøyningsvinkel mellom omkring 0 grader til omkring 90 grader med hensyn til vertikalen. I én utførelse, kan imidlertid det viste partikulære materialet fordelaktig anvendes i horisontale brønner eller i avbøyde brønner som har en vinkel med hensyn til vertikalen på mellom omkring 30 grader og omkring 90 grader, alternativt mellom omkring 75 grader og omkring 90 grader. Derfor, kan bruk av de viste partikulære materialene vist heri anvendes for å oppnå overraskende og uventede forbedringer i frakturering og sandkontrollmetodologi, inkludert reduksjon i proppemiddelpakke og/eller formasjonsskade og forbedring av brønnproduktivitet.

Det vil forstås at karakteristikkene av glasurmaterialer, penetrerende materialer og/eller beleggende materialer gitt heri, slik som sammensetning, mengder, typer bare er eksempelvise. I denne sammenhengen kan slike karakteristikker velges av fagfolk, med fordel fra denne presentasjonen, for å møte og motstå forventede nedhullsbetingelser av en gitt applikasjon ved anvendelse av fremgangsmåter kjent innen fagfeltet slik som de beskrevet heri.

I en annen vist utførelse, kan blandinger av to eller flere forskjellige typer partikler som har forskjellige partikulære karakteristikker, slik som forskjellig porøsitet, permeabilitet, tilsynelatende tetthet eller tilsynelatende spesifikk vekt, sedimenteringshastighet i bærerfluid, anvendes som partikulære materialer for brønnbehandling. Slike blandinger kan inneholde minst ett porøst partikulært materiale og minst ett annet partikulært materiale som kan være, men ikke nødvendigvis er, et porøst partikulært materiale.

I tillegg kan det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet og ikkeselektivt konfigurerte porøse partikulære materialet benyttes som to eller flere multiple lag. I denne sammenhengen, kan suksessive lag av slike materialer anvendes. For eksempel, kan multiple lag bestå av minst ett selektivt konfigurert porøst partikulært materiale og minst ett ikke-selektivt konfigurert porøst partikulært materiale.

I én eksempelvis utførelse, kan det valgte beleggende eller penetrerende materialet være et uretan, slik som etylkarbamatbasert resin, påført i en mengde på omkring 4 vekt-% av den totale vekten av den valgte partikkelen av porøst materiale. Et valgt beleggende materiale kan påføres for å oppnå et belegglag som er minst omkring 2 mikron tykt på utsiden av den valgte partikkelen av porøst materiale.

Slike blandinger kan videre anvendes i enhver type brønnbehandlingsapplikasjon, inkludert i enhver av brønnbehandlingsmetodene beskrevet andre steder heri. I én eksempelvis utførelse, kan slike blandinger anvendes for å optimalisere hydrauliske brudd geometrier for å oppnå forbedret brønnproduktivitet, slik som å oppnå øket proppet bruddlengde i relativt ”tette” gassformasjoner. Valget av forskjellige partikulære materialer og mengder derav for anvendelse i slike blandinger kan gjøres basert på én eller flere brønnbehandlingsvurderinger inkludert, men ikke begrenset til formål med brønnbehandling, slik som for sandkontroll og/eller for dannelse av proppede brudd, brønnbehandlingsfluidkarakteristikker, slik som tilsynelatende spesifikk vekt og/eller reologi av bærerfluid, brønn- og formasjonsbetingelser slik som formasjonsdybde, formasjonsporøsitet/permeabilitet, formasjonslukningsbelastning, type optimalisering som er ønsket for geometrien av nedhullsplasserte partikulære materialer slik som optimalisert bruddpakke proppet lengde, optimalisert sandkontrollpakkehøyde, optimalisert bruddpakke og/eller sandkontrollpakke ledningsevne og kombinasjoner derav.

Slike forskjellige typer partikler kan velges for eksempel for å oppnå en blanding av forskjellige spesifikke vekter eller tettheter i forhold til det valgte bærerfluid. For eksempel, kan en blanding av tre forskjellige partikler velges for anvendelse i en vannbruddbehandling for å danne en blanding av brønnbehandling partikulære materialer som har tre forskjellige spesifikke vekter, slik som tilsynelatende spesifikk vekt av den første partikkeltypen fra omkring 1 til mindre enn omkring 1,5; tilsynelatende spesifikk vekt av den andre partikkeltypen fra større enn omkring 1,5 til omkring 2,0; og tilsynelatende spesifikk vekt av den tredje partikkeltypen fra omkring større enn 2,0 til omkring 3,0; eller i én spesifikk utførelse, har de tre partikkeltypene respektive spesifikke vekter på omkring 2,65, omkring 1,7 og omkring 1,2, det forstås at de foregående verdiene av tilsynelatende spesifikk vekt kun er eksempelvise og at andre spesifikke vekter og områder av spesifikke vekter kan anvendes. I ett eksempel, kan minst én av typene av valgte brønnbehandling partikulære materialer velges til å være vesentlig nøytralt flytende i det valgte bærerfluidet.

Slike forskjellige typer partikler kan velges for anvendelse i enhver mengde som er passende for å oppnå ønskede brønnbehandlingsresultater og/eller kostnader. I én utførelse kan imidlertid atskillige partikkeltyper velges for anvendelse i en blanding av partikulære materialer for brønnbehandling i mengder som er omtrent like i proporsjon på basis av blandingens totale vekt. Derfor, kan tre forskjellige partikkeltyper alle anvendes i respektive mengder på omkring 1/3 av den totale blandingen slik som ved total vekt av blandingen, fire forskjellige partikkeltyper kan alle anvendes i respektive mengder på omkring 1/4 av den totale blandingen slik som ved blandingens totalvekt. Disse relative mengdene er imidlertid kun eksempelvise, det forstås at enhver ønsket relativ mengde av hver valgte type av brønn partikulært materiale kan anvendes slik som for én eksempelvis utførelse av en blanding som har tre forskjellige partikkeltyper, slik som valgt fra de forskjellige partikkeltypene beskrevet ellers heri, mengdene av hver valgte partikkeltype kan være til stede i blandingen i en mengde som spenner fra omkring 10% til omkring 40% slik som ved total vekt av blandingen for å oppnå 100 vekt-% av den totale blandingen.

Det vil forstås med fordel fra denne presentasjonen at valget av forskjellige partikulære materialer og mengder derav for anvendelse i slike blandinger kan gjøres ved anvendelse av enhver metodologi som er passende for evaluering av slike blandinger i lys av én eller flere brønnbehandlingsbetraktninger. I én utførelse, kan enhver metode kjent innen faget som er passende for modellering eller forutsigelse av sandkontrollpakke eller bruddpakke geometri/ledningsevne anvendes, slik som illustrert og beskrevet i forbindelse med Eksempel 4 heri.

Eksempler på forskjellige partikkeltyper som kan velges for anvendelse i slike blandinger inkluderer, men er ikke begrenset til, konvensjonelle sand partikulære materialer, slik som Ottawa sand, brønnbehandlings partikulære materialer med relativt lett vekt, slik som malte eller knuste nøtteskall som er minst delvis omgitt av minst ett lag komponent av beskyttende eller herdende belegg, selektivt konfigurerte porøse materialer, slik som ett eller flere av de selektivt konfigurerte porøse materialene som er beskrevet heri, slik som deformerbare partikler. Ytterligere eksempler på partikkeltyper som kan velges for anvendelse i slike blandinger inkluderer enhver av de partiklene som er beskrevet i U.S. Patentsøknad med serienummer 10/113.844, levert 1. april 2002; U.S. Patentsøknad med serienummer 09/579.146, levert 25. mai 2000; U.S. Patent nr.6.364.018; U.S. Patent nr 6.330.916; og U.S. Patent nr 6.059.034, alle disse er inkorporert heri ved referanse.

I én eksempelvis utførelse kan Valgte blandinger av konvensjonelt sand proppemiddel, partikulære materialer av malte eller knuste nøtteskall med relativt lett vekt, som minst delvis er omgitt av minst ett lag komponent av beskyttende eller herdende belegg, og selektivt konfigurerte porøse materialer slik som porøst materiale brente kaolinitiske partikler med relativt lett vekt behandlet med penetrerende/beleggende materialer beskrevet heri, anvendes i en hydraulisk bruddbehandling som benytter ugelatinert eller svakt gelatinert bærerfluid. Ett spesifikt eksempel på en slik blanding er beskrevet i Eksempel 4 heri. I en slik utførelse, kan disse tre forskjellige partikkeltyper benyttes i enhver relativ volum- eller vektmengde eller forhold som er passende for å oppnå ønskede brønnbehandlingsresultater.

I ett spesifikt eksempel, kan disse forskjellige partikkeltypene anvendes i en partikulær sammensetning for brønnbehandling som inkluderer omkring 1/3 på vektbasis av konvensjonelt sand proppemiddel av total vekt av brønnbehandling partikulært materiale, omkring 1/3 på vektbasis av det partikulære materialet med relativt lett vekt, slik som kjerne av malte eller knuste nøtteskall som er minst delvis omgitt av minst ett lag komponent av beskyttende eller herdende belegg) av total vekt av partikulært materiale for brønnbehandling, og omkring 1/3 på vektbasis av selektivt konfigurert porøst partikulært materiale med relativt lett vekt, slik som brente kaolinitiske partikler behandlet med et penetrerende/beleggende materiale beskrevet heri, av total vekt av brønnbehandlings partikulært materiale. Det vil forstås at de foregående relative mengdene kun er eksempelvise og kan varieres, for eksempel, for å oppnå ønskede resultater og/eller å møte kostnadsformål av en gitt behandling. Det vil også forstås at de viste metoder og sammensetninger også kan praktiseres med slike blandinger ved anvendelse av andre typer av partikulære materialer med relativt lett vekt som beskrevet andre steder heri, slik som porøse polymeriske materialer, slik som polyolefiner, styren-divinylbenzenbaserte materialer, polyalkylakrylatestere og modifiserte stivelser. Videre, kan ethvert av de viste porøse materialene anvendes i ”ren” eller ikke-endret form i de viste blandinger hvor tilsynelatende tetthet og andre partikkelkarakteristikker er passende for å møte kravene ved den gitte brønnbehandlingsapplikasjonen.

I ett henseende, er det vist brønnbehandlingsmetoder, slik som hydraulisk frakturering og sandkontroll som kan anvendes for å behandle en brønn som penetrerer en underjordisk formasjon, og inkluderer å introdusere inn i en brønn et valgt porøst partikulært materiale som er behandlet med et valgt beleggende materiale, valgt penetrerende materiale, eller kombinasjon derav. Individuelle partikler av det partikulære materialet kan eventuelt ha en form med et maksimalt lengdebasert sideforhold på lik eller mindre enn omkring 5. I én utførelse, kan porøse partikulære materialer være ethvert partikulært materiale med passende interne porøsitets- og/eller permeabilitetskarakteristikker for å oppnå de ønskede ferdige partikkelegenskapene når de kombineres med valgte penetrerende/beleggende materialer som beskrevet andre steder heri.

Eksempler på passende partikulære porøse materialer som kan velges for anvendelse i vannbaserte bærerfluider inkluderer, men er ikke begrenset til porøse keramer, porøse polymeriske materialer eller ethvert annet porøst materiale eller kombinasjoner derav som er passende for valg for kombinasjon av indre porøsitet og permeabilitet for å oppnå ønskede egenskaper, slik som styrke og/eller tilsynelatende spesifikk vekt, for spesielle nedhullsbetingelser og/eller brønnbehandlingsapplikasjoner som beskrevet andre steder heri. For eksempel, kan porøse keramiske partikler fremstilles ved brenning ved relativt lave temperaturer for å unngå tap av porøsitet på grunn av krystallisasjon og avdriving av vann. Spesielle eksempler inkluderer, men er ikke begrenset til, porøse keramiske partikler som er tilgjengelige fra Carbo Ceramics Inc. i Irving, Texas, sammensatt av brent kaolinitisk leire som brennes ved relativt lav temperatur på omkring 668 ºC eller omkring 704 ºC (eller omkring 700 ºC og som har spormengder av komponenter slik som kristobalitt, mulitt og opalitt), polyolefinpartikler, og lignende komponenter.

I en annen vist utførelse kan partikulære materialer med relativt lett-vekt eller blandinger som inkluderer slike partikulære materialer som er beskrevet andre steder heri, slik som inkluderer selektivt konfigurerte partikulære materialer og/eller ikke-selektivt konfigurerte partikulære materialer som er beskrevet andre steder heri, fordelaktig anvendes som brønnbehandlings partikulære materialer, slik som brudd proppemiddel partikulært materiale eller sandkontroll partikulært materiale, i kondensert gass og skummet gass bærerfluider.

Eksempler på typer av slike bærerfluider inkluderer, men er ikke begrenset til, flytende CO2-baserte systemer, flytende CO2, CO2/N2og skummet N2i CO2systemer som kan anvendes i hydrauliske fraktureringsapplikasjoner. I én spesifikk utførelse, kan porøse keramiske brønn partikulære materialer som har en bulk tilsynelatende tetthet på nær eller omkring 1,0 g/cm<3>, i enten selektivt konfigurert eller ikke-selektivt konfigurert form, anvendes med slike kondensert gass og/eller skummet gass bærerfluider, slik som flytende CO2-baserte systemer, flytende CO2, CO2/N2og skummet N2i CO2systemer.

I en annen spesifikk utførelse, kan selektivt konfigurerte partikulære materialer og/eller ikke-selektivt konfigurerte partikulære materialer anvendes som kan karakteriseres som vesentlig nøytralt flytende i slike kondensert gass og/eller skummet gass bærerfluider.

Flytende CO2har en tetthet nær omkring 1,02 g/cm<3>under typiske fraktureringsbetingelser, og konvensjonelle proppemidler, slik som sand, eller keramiske proppemidler som har en ikke-relativt lett vekt, har en tendens til å sedimentere i flytende CO2-baserte systemer. Videre har flytende CO2svært liten, hvis noen, viskositet, og derfor blir proppemiddeltransport i et flytende CO2-basert system tilveiebrakt ved turbulens og friksjonskrefter, og brudd dannet av flytende CO2er typisk relativt trange. Fordelaktig, er anvendelse av de viste metoder og sammensetninger, proppemiddeltransport av partikulære materialer med relativt lett vekt, enklere enn proppemiddeltransport av konvensjonelle sand proppemidler eller keramiske proppemidler som ikke har relativt lett vekt.

I én eksempelvis utførelse, kan porøse keramiske partikler med relativt lett vekt anvendes i flytende CO2-baserte systemer. Eksempler på typer av slike porøse keramiske partikler med relativt lett vekt inkluderer, men er ikke begrenset til, de porøse keramiske partiklene som er tilgjengelige fra Carbo Ceramics for anvendelser med kontrollert frigivelse endret i fremstillingsprosessen til å ha en bulk tilsynelatende tetthet nær omkring 1,0 g/cm<3>. Andre passende eksempler på porøse partikler med relativt lett vekt inkluderer, men er ikke begrenset til, de partiklene som har en bulk tilsynelatende tetthet på mindre enn omkring 2,5 g/cm<3>, alternativt som har en bulk tilsynelatende tetthet på fra omkring 1,0 g/cm<3>, til omkring 2,0 g/cm<3>, videre alternativt som har en bulk tilsynelatende tetthet på fra omkring 1,2 g/cm<3>, til omkring 2,0 g/cm<3>.

Ett spesifikt eksempel på passende porøse keramiske partikler med relativt lett vekt for anvendelse i CO2-baserte systemer i denne utførelsen er porøst keramisk materiale beskrevet andre steder heri, enten i selektivt konfigurert form, som beskrevet heri i Eksempel 1, eller ikke ikke-selektivt konfigurert eller ikke-endret eller ”ren” form.

I én eksempelvis utførelse, den praktiske utførelse av de viste fremgangsmåter og sammensetninger, kan porøse keramiske materialer med relativt lett vekt eller blandinger derav anvendes som brudd proppemiddelmaterialer i flytende CO2-baserte fraktureringssystemer som anvender metodologier lignende eller de samme som de som anvendes med konvensjonelle proppemidler i flytende CO2-baserte fraktureringssystemer. I dette henseende, kan flytende CO2-baserte fraktureringsjobbkarakteristikker, slik som proppemiddelmengder, proppemiddelstørrelser, blandings- og pumpemetodologier, anvendelse avporøse keramiske materialer med relativt lett vekt, være de samme som beskrevet for konvensjonelle proppemidler i ”The History and Success of Liquid CO2and CO2/N2Fracturing System” av Gupta og Bobier, SPE 40016, mars 1998. Ytterligere informasjon om flytende CO2-baserte fraktureringsjobbkarakteristikker som kan anvendes med porøse keramiske materialer med relativt lett vekt kan finnes i United States Patent nr.4.374.545, United States Patent nr.5.558.160, United States Patent nr. 5.883.053, Canadisk patent nr.2.257.028 og Canadisk patent nr.2.255.413, alle de foregående referansene er inkorporert heri ved referanse.

I én vist eksempelvis utførelse, kan porøse keramiske partikler som anvendes som brudd proppemiddel partikulært materiale i et flytende CO2-basert system brukes i ”ren” eller ikke-endret form og kan ha en tilsynelatende spesifikk vekt på fra omkring 1,17 til omkring 2,0. I en annen vist eksempelvis utførelse, tillater bruk av porøse keramiske partikler med relativt lett vekt som brudd proppemiddel partikulært materiale i et flytende CO2-basert system at konsentrasjonen av proppemiddel i et slik system fordelaktig utvides til omkring 1200 kg/kubikkmeter. Andre fordeler ved anvendelse av de viste porøse keramiske partiklene med relativt lett vekt i flytende CO2-baserte fraktureringssystemer inkluderer, men er ikke begrenset til, redusert proppemiddel sedimentering i overflateblandingsutstyr før pumping nedhulls og forbedret proppemiddeltransport nedhulls og inn i formasjonen. Det vil forstås at selv om det er vist over for utførelser som anvender porøse keramiske partikler med relativt lett vekt, kan de viste metoder og sammensetninger også praktiseres med flytende CO2-baserte systemer som anvender porøst materiale partikulært materiale med relativt lett vekt og blandinger derav som beskrevet andre steder heri, slik som porøse polymeriske materialer slik som polyolefiner. Ethvert av slike materialer som kan anvendes i ”ren” eller ikke-endret form med flytende CO2-baserte systemer hvor tilsynelatende tetthet og andre karakteristikker av partikkelen er passende for å møte krav av den gitte brønnbehandlingsapplikasjon eller alternativt kan anvendes i selektivt konfigurert form som beskrevet andre steder heri.

De følgende eksempler vil illustrere den praktiske utførelse av foreliggende oppfinnelse i en foretrukken utførelse. Andre utførelser innen omfanget av kravene heri vil være åpenbare for en fagmann fra betraktning av spesifikasjonen og den praktiske utførelse av oppfinnelsen som vist heri. Det er tenkt at spesifikasjonen, sammen med eksempelet skal betraktes kun som eksempelvis, mens omfanget av oppfinnelsen er indikert av kravene som følger.

EKSEMPLER

De følgende eksempler er illustrerende og skulle ikke betraktes som begrensende for omfanget av oppfinnelsen eller kravene derav.

Eksempel 1

For å oppnå dataene for dette eksemplet, ble den følgende prosedyren fulgt: Målt masse av 25 ml prøve på en gradert sylinder. Sylinderen ble dunket flere ganger på arbeidsflaten og volumet justert til jevne 25 ml før veiing.

Masse/volum = bulktetthet.

Dataene for dette eksemplet er vist i tabell 1:

Fig. 1 illustrerer sammenligninger av bulk tetthetene av forskjellige proppemidler/ sandkontrollmaterialer med prøver av et valgt porøst keramisk materiale (fra Carbo Ceramics, Inc).

I eksemplene er ”CarboLite” et kommersielt proppemiddel tilgjengelig fra Carbo Ceramics, Inc. ”Rent” er ubehandlet porøst keramisk materiale fra Carbo Ceramics, Inc., ”2/2” er porøst keramisk materiale fra Carbo Ceramics, Inc. behandlet med 2 vekt-% av partikkel epoksy indre beleggende/penetrerende materiale (epoksy er reaksjonsprodukt av epiklorhydrin og bis-fenol A) og med 2 vekt-% av partikkel fenolformaldehyd resin ytre beleggmateriale, ”6%” er porøst keramisk materiale fra Carbo Ceramics, Inc. behandlet med 6 vekt-% av partikkel beleggende/penetrerende materiale (epoksy er reaksjonsprodukt av epiklorhydrin og bis-fenol A), ”8% P-A” er porøst keramisk materiale fra Carbo Ceramics, Inc. behandlet med 8 vekt-% av partikkel fenolformaldehyd resin (prøve A), ”8% P-B” er porøst keramisk materiale fra Carbo Ceramics, Inc. behandlet med 8 vekt-% av partikkel fenolformaldehyd resin (prøve B), og ”10% P” er porøst keramisk materiale fra Carbo Ceramics, Inc. behandlet med 10 vekt-% av partikkel fenolformaldehyd resin.

Data presenteres for både den ubehandlede partikkel av porøst materiale, og for partikkelen av porøst materiale som er behandlet med forskjellige typer og konsentrasjoner av valgte penetrerende materialer. Som det kan sees, varierer den bulk tilsynelatende tettheten av de resulterende partiklene med varierende grad av infiltrering eller penetrering av det penetrerende materialet inn i den porøse keramiske partikkelen. Prøvene utpekt som 2/2 og 8% P-B kan karakteriseres fra SEM tynnsjiktanalyse som å ha en begrenset penetrasjon mot partikkelkjernen, forekommende effektiv innkapsling av luften i partikkelkjerneporøsiteten, men vesentlig forbedring av partikkelstyrken som illustrert av ledningsevnetestene.

Figurene 2 og 5 illustrerer permeabiliteten mot lukningsbelastning for belagte og ubelagte keramiske ULW partikler. Som vist, gir resinbelegging og impregnering av ULW-partikkel signifikant styrke over lukningsområdet og spesielt, forbedrer materialets ytelse ved lavt til middels område. Dataene representerer like pakkebredder for alle proppemidler med justeringer gjort for hver respektive tetthet. Både de belagte og ubelagte keramiske ULW ble testet ved 33,2 kg/m<2>. Hver av disse testene hadde nær identiske breddemålinger for enkel sammenligning.

Eksempel 2

Det anvendte porøse partikulære materialet var fra ”Carbo Ceramics” og hadde en størrelse på omkring 20/40 mesh. Det partikulære materialet ble behandlet med forskjellige penetrerende/beleggende materialer som tilsvarer de samme epoksy eller fenolformaldehyd materialene som ble benyttet over. Det behandlede partikulære materialet ble testet alene, uten noe annet partikulært materiale blandet inn. Sammenligningsmaterialer inkluderer Jordan sand, ”Econoprop” proppemiddel fra Carbo Ceramics, ”Econoflex” (belagt Econoprop proppemiddel), Hickory sand (Brady sand), ”PR6000”, 2% belagt Ottawa sand fra BORDEN og ”Carbolite” proppemiddel fra Carbo Ceramics.

Ledningsevnetester ble utført ifølge API RP 61 (1. revisjon, 1. oktober 1989) ved anvendelse av en API ledningsevnecelle med Ohio sandsten ”vaffelformige” sidefôringer. Hver partikulære materialprøve ble fylt inn i cellen og lukningsbelastning påført til det partikulære materialet ved anvendelse av en ”DAKE” hydraulisk presse som har en ”ROSEMOUNT” differensial transducer (#3051C) og kontrollert av en ”CAMILE” kontroller. I testingen ble det også anvendt en ”CONSTAMETRIC 3200” pumpe med konstant ytelsesgrad som ble benyttet for å strømme avionisert vann gjennom hver partikkelformige prøve.

Tabell 2 viser proppemiddelpakkens permeabilitets- og ledningsevnedata generert for dette eksemplet.

Data er presentert grafisk i figurene 2-6.

Ledningsevne er en funksjon av bredden ganger permeabiliteten. Fordelaktig, som vist heri i én utførelse, kan et valgt porøst partikulært materiale behandles med et valgt beleggende og/eller penetrerende materiale for å fremstille en partikulær prøve med relativt lett vekt som ved den samme kg/m<2>(lb/sq ft) beladning som en konvensjonell sand vil oppta en større bredde. Selv om pakkepermeabiliteten er den samme, vil ledningsevnen, og følgelig proppemiddelpakke produktiviteten, være høyere. Derfor, som presentert ved ledningsevnedataene, kan fordelen ved kombinasjonen av øket bredde og den forbedrede permeabiliteten oppnås. Videre, som vist heri, i én utførelse, kan et valgt porøst partikulært materiale behandles med et valgt beleggende og/eller penetrerende materiale slik at partikkelstyrke opprettholdes til en så høy som mulig omslutnings- (eller luknings-) belastning, som er reflektert mer direkte av permeabilitetsdataene. Derfor kan en viss mengde av bruddledningsevne ved en gitt belastning/temp betingelse opprettholdes uten å øke kostnaden, og/eller ved utjevning av enhver kostnadsøkning med forbedret verdi. Selv i tilfellet med øket kostnad for partikulært materiale, kan vesentlig mindre partikulært materiale anvendes for å oppnå en vesentlig ekvivalent ledningsevne på grunn av den mindre massen/det mindre enhetsvolumet.

Eksempel 3:

Ved anvendelse av det valgte behandlede materialet ifølge eksemplene over, kan partikler fremstilles som er i stand til anvendelse, slik som at å ha tilstrekkelig trykkfasthet for anvendelse eller ikke knuses under betingelser av 13,8 MPa lukningsbelastning eller større, alternativt 17,2 MPa lukningsbelastning eller større, alternativt 20,7 MPa lukningsbelastning eller større, alternativt opp til minst omkring 41,4 MPa lukningsbelastning, alternativt opp til minst omkring 48,3 MPa lukningsbelastning, og alternativt minst omkring 55,2 MPa lukningsbelastning , dvs. omtrent så resistent overfor knusning som kommersielle keramiske proppemidler som er tyngre (f.eks. er kommersielt keramisk proppemiddel (CarboLite) omkring 40% tyngre). I en annen utførelse, kan partikler fremstilles som er i stand til anvendelse, (f.eks. har tilstrekkelig trykkfasthet for anvendelse eller ikke knuses) under betingelser av fra omkring 13,8 MPa til omkring 55,2 MPa lukningsbelastning, alternativt fra omkring 17,2 MPa lukningsbelastning til omkring 55,2 MPa lukningsbelastning, alternativt fra omkring 20,7 MPa lukningsbelastning til omkring 55,2 MPa lukningsbelastning. Det vil imidlertid forstås at partikler kan produseres som er i stand til anvendelse så vel ved høyere lukningsbelastninger enn 55,2 MPa som ved lavere lukningsbelastninger enn omkring 13,8 MPa.

Figurene 8-15 er tverrsnitts- og overflate SEM fotografier av forskjellige behandlede og ubehandlede prøver av porøse keramiske materialer fra CARBO CERAMICS. Når det er indikert som ”epoksy” eller som ”resin”, er både det bestemte beleggende/penetrerende materialet den samme epoksy eller fenol formaldehyd resinen anvendt og identifisert i Eksempel 1.

Fig. 8 viser partikler behandlet med omkring 10 vekt-% av partikkel resin. Fig. 9 viser partikler behandlet først med 2 vekt-% epoksy og som nummer to med 2 vekt-% resin. Fig.10 viser ubehandlede partikler. Fig.11 viser partikler behandlet først med 2 vekt-% epoksy og som nummer to med 2 vekt-% resin. Fig.12 viser overflaten av ubehandlet partikkel. Fig.13 viser ubehandlede partikler. Fig.14 viser partikler behandlet med 8 vekt-% epoksy. Fig.15 viser partikler behandlet med 6 vekt-% epoksy.

Eksempel 4:

I dette eksemplet, ble en valgt blanding av tre forskjellige tilsynelatende spesifikk vekt partikulære materialer for brønnbehandling evaluert for anvendelse i en vannbruddbehandling av en ”tett” gassbrønn basert på en Canyon Sand gassbrønn. De tre partikulære materialene med forskjellig tilsynelatende spesifikk vekt partiklene ble valgt for å representere, for eksempel, en valgt blanding av de følgende forskjellige typene av partikulære materialer for brønnbehandling:

I. 20/40 mesh Ottawa sand som har de følgende egenskaper: tilsynelatende spesifikk vekt på 2,65; slutthastighet (fallhastighet), Vt= 5,4 m/min ved Reynoldstall (Nre) = /- 500 (Typisk for vann ”fracs”)

II. 20/40 mesh porøse keramiske partikler belagt med 2% resin (beskrevet andre steder heri) som har de følgende egenskaper: tilsynelatende spesifikk vekt på 1,70; Vt= 2,9 m/min ved Nre = /- 500 (Typisk for vann fracs)

III. 20/40 mesh malte eller knuste nøtteskall belagt med beskyttende eller herdende belegg (f.eks. ”LiteProp” fra BJ Services beskrevet i U.S. Patent Nr.

6.364.018 og US Patentsøknad med serienummer 09/579.146, som begge er inkorporert heri ved referanse) som har de følgende egenskaper: tilsynelatende spesifikk vekt på 1,20; Vt= 1,2 m/min ved Nre = /- 500 (Typisk for vann fracs) Som det kan sees fra dataene over, veier partikulært materiale III omkring halvparten så mye som partikulært materiale I, men sedimenterer med en hastighet som er mindre enn omkring 1/4 så rask.

Et partikulært materiale for brønnbehandling som inkluderer en valgt blanding av grovt regnet like mengder av de oven nevnte typene partikulære materialer (dvs. omkring 1/3 på vektbasis av oven nevnte partikulære materiale I av den totale vekten av blandingen, omkring 1/3 på vektbasis av oven nevnte partikulære materiale II av den totale vekten av blandingen, og omkring 1/3 på vektbasis av oven nevnte partikulære materiale III av den totale vekten av blandingen) ble modellert for anvendelse i en vannbrudd behandling av en ”tett” gassbrønn ved anvendelse av et hydraulisk bruddsimuleringsprogram. Fig.16 illustrerer proppemiddelfordeling i det resulterende simulerte hydrauliske bruddet dannet nedhulls. For sammenligningsformål, ble et partikulært materiale for brønnbehandling som inkluderer bare partikulært materiale I (Ottawa sand) modellert for anvendelse i en vannbruddbehandling av den samme ”tette” gassbrønnen som ble modellert på lignende måte ved anvendelse av den samme pumpeplanen (men i dette tilfellet benyttes 61,235 kg Ottawa sand). Fig.17 illustrerer proppemiddelfordeling i det resulterende simulerte hydrauliske bruddet dannet nedhulls.

Som det kan sees fra en sammenligning av de resulterende proppede profilene ifølge figurene 16 og 17 resulterte de partikulære materialene for brønnbehandling som inkluderer bare partikulært materiale I (Ottawa sand) i en proppemiddelfordeling som proppet den nedre halvdelen av ”the pay” ut til omkring 1000’ (se Fig.18), mens det partikulære materialet for brønnbehandling som inkluderer en valgt blanding av grovt regnet like mengder av partikulært materiale I, II og III resulterte i en synergistisk proppemiddelfordeling som proppet hele ”the pay” ut til nesten 2000’ (se Fig.16), eller omtrent fire ganger det proppede bruddoverflatearealet.

Eksempel 5:

Proppemiddelfordelingene ifølge Fig.16 og Fig.17 ble deretter brukt som inn-verdier i en reservoarproduksjonssimulator (”M-Prod”) og gassproduksjon ble separat simulert for hver proppemiddelfordeling. En antagelse ble gjort om at den effektive ledningsevnen av proppemiddelfordelingen ifølge Fig.16 (dvs. grovt regnet like mengder av partikulært materiale I, II og III) ville ha kun 1/10 av den effektive ledningsevnen av proppemiddelfordelingen ifølge Fig.17 (dvs. bare partikulært materiale I). Proppemiddelfordelingen ifølge Fig.17 (dvs. bare partikulært materiale I) produserte ved et innledende potensiale på 20 millioner m<3>/døgn (707 MCFD) med en kumulativ produksjon på 595 MMCF i løpet av ti år, mens proppemiddelfordelingen ifølge Fig.16 (dvs. grovt regnet like mengder av partikulært materiale I, II og III) produserte ved et innledende potensiale på 26 millioner m<3>/døgn (920 mcf/dag (”MCFD”)) med en kumulativ produksjon på 1312 MMCF i løpet av ti år. Derfor resulterte proppemiddelfordelingen ifølge Fig.16 (dvs. grovt regnet like mengder av partikulært materiale I, II og III) i produksjonen av to ganger reservene fra den samme brønnen som proppemiddelfordelingen ifølge Fig. 17 (dvs. bare partikulært materiale I), på tross av at det bare har 1/10 av den antatte ledningsevnen. Dette viser hvordan den presenterte blandingen av forskjellige typer partikulære materialer for brønnbehandling fordelaktig kan anvendes for å oppnå økede produksjonsrater og reserver fra relativt tette gassformasjoner ved å øke proppede bruddlengder, selv med reduserte effektive ledningsevner.

Selv om dette eksemplet illustrerer anvendelsen av en valgt blanding av forskjellige typer og mengder av partikulære materialer for brønnbehandling i en tett gassbrønn, vil det forstås at blandinger av disse og andre typer brønnbehandlingsblandinger kan velges og anvendes for andre typer brønner, inkludert brønner som er produktive for væsker så vel som gass, og brønner som har relativt høyere formasjonspermeabilitetsverdier. Videre vil det forstås at fordeler av den viste metoden kan realiseres ved anvendelse av blandinger andre enn tre forskjellige typer partikulære materialer for brønnbehandling, for eksempel, ved anvendelse av to forskjellige typer partikulære materialer for brønnbehandling eller mer enn tre forskjellige typer partikulære materialer for brønnbehandling (f.eks. så mange som fire, fem, seks, syv, åtte, ni og flere forskjellige typer partikulære materialer for brønnbehandling) som har varierende karakteristikker.

Eksempel 6:

ULW-1,75 tilsvarer til 2/2 diskutert over i Eksempel 1 og kan karakteriseres som en porøs keramisk partikkel med rundheten og kuleformen som er vanlig for keramiske proppemidler. Porøsiteten er gjennomsnittlig 50%, hvilket gir en bulk tetthet på 1,10 til 1,15 g/cm<3>. Middels størrelses 20/40 partikler av ULW-1,75-en og Ottawa sanden ble benyttet.20/40 Ottawa sanden har en gjennomsnittlig bulk tetthet på 1,62 g/cm med en spesifikk vekt på 2,65. ULW-1,75-en har en bulk tetthet på 1,05 til 1,10.

Statiske partikkelsedimenteringsevalueringer ble utført i ferskvann for å bestemme forskjellene i sedimenteringshastighet mellom det konvensjonelle proppemidlet og ULW-partiklene. Middels størrelses 20/40 partikler av hvert proppemiddel ble benyttet for evalueringene. Stokes lovs beregninger som gir fallhastigheten i m/min (ft/minutt) er presentert i Tabell 3 og ble beregnet som:

hvor hastigheten er i ft/min, diameteren d er den gjennomsnittlige partikkeldiameter og, μ er fluidviskositet i cps.

Storskala spaltestrømningstester ble utført for åkarakterisere de dynamiske sedimenteringshastighetene av proppemidlet med ultra-lett vekt. Proppemiddeltransportkarakteristikker ble studert ved omgivelsestemperatur gjennom en glassspalte. Den transparente spalten er en 56 cm (22-tommer) høy, 4,88 m (16 ft) lang og 1,27 cm (0,5 tomme) bred parallellplateanordning. 3785 liter (Ett tusen gallon) testfluid ble fremstilt og fluidreologien ble målt ved anvendelse av et standard Fann 35 viskometer. Fluidet ble deretter overført til en båndblander med 757 liter (200 gallon) kapasitet og pumpet gjennom testsløyfen for å fylle den transparente spaltemodellen. Med en gang spalten var fylt med testfluidet, ble proppemiddel tilsatt til blanderen for å fremstille en slurry med den ønskede konsentrasjonen. ”Slickvann” fluidet benyttet i forsøket utviste en gjennomsnittlig viskositet på 5 til 7 cps gjennom hele forsøksserien.

Skjærhastigheten i spalten er gitt ved ligningen:

hvor q er hastigheten i gallons per minutt (1 gallon/min = 3,79 l/min), w er bredden i tommer (1 tomme = 2,54 cm), og H er høyden i fot (1 fot = 30,48 cm). Fluidhastighet gjennom denne spaltemodellen er gitt ved:

Proppemiddeltransportoppførselen for hver testslurry ble observert gjennom spalten ved forskjellige strømningshastigheter. Under disse forsøkene ble proppemiddelfordelingen kontinuerlig registrert med videokameraer så vel som manuelt ved observasjon. Alle sjikthøydemålinger for dette arbeidet ble tatt nær utløpsenden av spaltestrømningscellen.

Ottawa sand oppslemmet i ”slickvann” ble observert å begynne sedimentering etter inntreden til spalten selv ved den maksimale fluidpumpehastigheten. Innen 12 minutter ved 341 l/min (90 gpm) (378 sek-1 skjærhastighet), var sjikthøyden 38 cm, 68% av den totale høyden av spalten på 56 cm. Tabell 4 under viser resultatene i tabellform. Kun ved skjærhastigheter over 1000 sek-1 ble den dynamiske Ottawa sand proppemiddel fallhastigheten dempet i slickvann testfluidet. Ettersom strømningshastigheter ble redusert til 114 l/min (30 gpm), nådde Ottawa proppemiddelsjiktet sin maksimale sjikthøyde på 49,5 cm eller 91,25% av spaltehøyden. Over proppemiddelsjiktet, nådde skjærhastighetene 1,414 sek-1, ved hvilket punkt ytterligere sedimentering ikke forekom. Ettersom hastigheten økte fra 114 l/min til 151 l/min (30 til 40 gpm) (1,919 sek-1), ble sjikthøyden faktisk redusert.

ULW 1,75 testen ble initiert ved 341 l/min (90 gpm). ULW 1,75 ble observert å være utsatt for noe sedimentering ved 341 l/min (90 gpm), mens sjikthøyden øker til 10 cm. Fluidhastigheten ble redusert til 303 l/min (80 gpm) og sjikthøyden økte til 15,2 cm. Ettersom hastigheten ble redusert gradvis ned til 113,6 l/min (30 gpm), ble det observert at ULW-1,75 sjiktet vokste med redusert hastighet til 30,5 cm. Hastigheten ble redusert ytterligere til 18,9 l/min (5 gpm) og sjikthøyden økte til 48,3 cm eller 86% av den totale spaltehøyden. Som observert i tidligere forsøk, ettersom hastigheten økes gradvis, avtar sjikthøyden på grunn av erosjon og fluidisering av sjiktet. ULW-1,75 resultatene er presentert i tabell 5.

Begge de testede materialene sedimenterer progressivt mer ettersom hastigheten avtar. På grunn av den reduserte tettheten, blir ULW-en lettere ført tilbake til strømning ettersom hastigheten økes. Materialene med redusert tetthet krever mindre skjærøkning for å fluidisere proppemiddelsjiktet. Ottawa sand ble observert å kreve over 1.500 sek-1 for å transportere proppemidlet i slickvann og omkring 2.000 sek-1- skjær for å begynne å fluidisere proppemiddelsjiktet. ULW-1,75-en som transporterer ved skjærhastigheter på 500 sek-1 og fluid skjærhastigheter på 800 sek-1 var nødvendig for å fluidisere proppemiddelsjiktet.

Dataene viser klart fordelen av partikler med lavere tetthet i forhold til dynamisk sand fallhastigheter. Tyngre proppemidler krever signifikant fluidviskositet, forhøyet fluidtetthet og/eller høy slurryhastighet for effektiv proppemiddeltransport.

Claims

Patentkrav

1. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale av et selektivt konfigurert porøst partikulært materiale, der det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet omfatter et porøst partikulært materiale, det porøse partikulære materialet er et keramisk materiale, polyolefin, styren-divinylbenzen kopolymer eller polyalkylakrylatester, og er behandlet med et ikke-porøst penetrerende, beleggende og/eller glaserende materiale slik at en av de følgende betingelser gjelder:

2. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale ifølge krav 1, hvori det porøse partikulære materialet er et partikulært materiale med relativt lett vekt og/eller vesentlig nøytralt flytende partikulært materiale.

3. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale ifølge krav 2, hvori det porøse partikulære materialet er suspendert i et fluid hvori tettheten av fluidet og det porøse partikulære materialet er av nær eller vesentlig lik tetthet.

4. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale ifølge ethvert av kravene 1 til 3, hvori det det porøse partikulære materialet av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet er belagt eller penetrert med en flytende eller herdbar resin, plastmateriale, sement, tetningsmasse eller bindemiddel, slik som fenol, fenol formaldehyd, melamin formaldehyd, uretan, epoksyresin, polyetylen, etylkarbamatbasert resin eller polystyren eller en kombinasjon derav.

5. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale ifølge ethvert av kravene 1 til 4, hvori tykkelsen av det belagte laget av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet er fra 1 til 5 mikron.

6. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale ifølge ethvert av kravene 1 til 5, hvori det beleggende og/eller penetrerende materialet er en væske som har en tilsynelatende spesifikk vekt mindre enn den tilsynelatende spesifikke vekten av det porøse partikulære materialet.

7. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale ifølge ethvert av kravene 1 til 6, hvori det porøse partikulære materialet har et maksimalt lengdebasert sideforhold lik eller mindre enn omkring 5.

8. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale ifølge ethvert av kravene 1 til 7, hvori den tilsynelatende tetthet av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materiale er fra omkring 1,1 g/cm<3>til omkring 2,6 g/cm<3>.

9. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale ifølge krav 8, hvori den tilsynelatende bulktetthet av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materiale er fra omkring 1,03 g/cm<3>til omkring 1,4 g/cm<3>.

10. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale ifølge ethvert av kravene 1 til 9, hvori et beleggende lag eller penetrerende materiale er tilstede i det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet i en mengde på fra omkring 0,5 til omkring 10 vekt-% av den totale vekten.

11. Proppemiddel eller sandkontroll partikulært materiale ifølge ethvert av kravene 1 til 10, hvori størrelsen av det selektivt konfigurerte porøse partikulære materialet er mellom fra omkring 200 mesh til omkring 8 mesh.

12. Fremgangsmåte for å behandle en brønn som penetrerer en underjordisk formasjon, som omfatter å introdusere proppemiddelet eller sandkontroll partikulært materialet ifølge ethvert av kravene 1 til 11 inn i brønnen.