專利名稱：使用交聯(lián)流體壓裂地下地層的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用含有可水合聚合物和交聯(lián)劑的水性流體壓裂地下地層的方法，其中流體的表觀粘度從儲層入口處向遠側(cè)降低。
背景技術：
水力壓裂通常需要使用能夠從低滲透性的地層中提高流體和天然氣的產(chǎn)量的鉆井處理材料。在典型的水力壓力處理中，將含有固體支撐劑的壓裂處理液在足夠高的壓力下注入到地層中，從而在儲層中造成裂縫或者裂縫的擴大。裂縫從井眼向外輻射，通常從數(shù)米至數(shù)百米，并且擴大了油或氣排入到井的表面積。支撐劑沉積在裂縫中，在處理結(jié)束后留在那里。沉積之后，支撐劑用于防止裂縫閉合以及形成從井眼到待被處理的地層延伸的傳導性通道。這樣，支撐劑提高了流體或天然氣通過裂縫從地層到井眼遷移的能力。已使用許多不同的材料作為支撐劑，包括砂子，玻璃珠，胡桃殼，金屬球，以及樹脂涂覆的砂子，中等強度陶瓷和燒結(jié)礬土 ；采用的每一種都具有有效地承受相應的儲層閉合應力環(huán)境的能力。這些材料的表觀比重(ASG)標志相對強度；砂子的ASG為2. 65且燒結(jié)礬土的ASG為3.4。當升高的ASG提供較大的強度時，它也增加了支撐劑運輸?shù)碾y度以及降低了支撐的裂縫體積。因此，使用具有高ASG值的材料通常使裂縫傳導性降低。最近以來，人們開始將注意力轉(zhuǎn)移到使用超輕(ULW)材料作為支撐劑材料。這類材料具有小于或等于2. 45的表觀比重(ASG)。通常期望壓裂流體在進入裂縫時粘度達到最大。大多數(shù)壓裂流體的粘度可歸因于流體中例如粘彈性表面活性劑或增粘性聚合物的增粘劑的存在。常規(guī)的增粘性聚合物包括如半乳糖甘露聚糖和纖維素衍生物這樣的水溶性多糖。在壓裂流體中交聯(lián)劑，例如一種含有硼酸鹽(或者產(chǎn)生硼酸鹽)，鈦酸鹽，或鋯離子的交聯(lián)劑的存在，可以進一步增加粘度。凝膠狀壓裂流體增加的粘度同時影響裂縫的長度和寬度，并且使得支撐劑置于產(chǎn)生的裂縫中。近來，在低滲透性地層的增產(chǎn)中，人們開始使用不含有粘彈性表面活性劑或增粘性聚合物的低粘度流體(例如水，鹽水和減阻水)。這類地層也已知為致密地層(包括呈現(xiàn) 出復雜天然裂縫網(wǎng)絡的氣密性頁巖儲層)。為了有效接近致密地層，鉆井通常是水平鉆入，并且隨后使其經(jīng)歷一次或更多次壓裂處理以增加產(chǎn)量。使用低粘度流體延伸形成的裂縫比經(jīng)歷較高粘度流體的裂縫呈現(xiàn)出較小的裂縫寬度，這導致形成從中烴可流入高傳導性裂縫通路的較大裂縫面積。在低滲透性儲層中，通常認為裂縫面積與裂縫增產(chǎn)的有效性成比例。因此，通常優(yōu)選低粘度流體用于氣密性頁巖儲層的增產(chǎn)。減阻水流體主要為淡水或鹽水，其具有足夠減阻劑以減小管束摩擦壓力。通常，這類流體的粘度僅僅比未摻雜的淡水或鹽水略高；典型地，減阻水中存在的減阻劑使壓裂流體粘度的增加不超過I至2CP。這類流體比含有增粘劑的常規(guī)壓裂流體便宜許多。另外，它們的低粘度特性促進了增產(chǎn)過程中儲層內(nèi)降低的裂縫高度增長。此外，鑒于流體中不存在增粘性聚合物和/或粘彈性表面活性劑，這類流體對地層造成的破壞較小。盡管在低滲透性地層增產(chǎn)中需要使用低粘度流體，但是由于支撐劑在流體到達井口之前始終沉降在歧管(manifold)管線內(nèi)，因此，已經(jīng)證明泵送含有支撐劑的減阻水流體成本高昂。當壓裂流體中含有較高濃度的支撐劑和/或使用的支撐劑具有超過2. 45的ASG時，這種情形特別明顯。這類材料在流體到達井口前非?？赡艹两翟谄绻軆?nèi)。由于支撐劑沉降受到處理液粘度的影響，需要高的泵送速度以阻止沉降。然而，在某些條件下，由于沉降也取決于支撐劑的尺寸和比重，僅依靠速度不足以阻止沉降。另外，由于管線具有不同的尺寸，僅修正一個區(qū)域的流體泵送速度可能并不能解決另一區(qū)域的問題。除了支撐劑在歧管管線中的沉降，還存在支撐劑沉降在泵的流體端內(nèi)的實際危險。在泵內(nèi)，活塞在正弦波模式下運動。這樣，活塞運動慢，然后較快，然后慢，且然后瞬間停止。所述過程對每個活塞重復。支撐劑在泵的殼體內(nèi)的沉降，可能在活塞試圖運動時損害活塞，或者擠碎支撐劑。當支撐劑由高抗壓強度的材料例如陶瓷組成時，這尤其是個問題。在井眼水平部分內(nèi)來自低粘度處理流體的支撐劑沉降也是關注的。由于淤漿流速不足和/或粘度不夠，無法懸浮支撐劑，可發(fā)生這樣的沉降。在水平井眼內(nèi)過量的支撐劑沉降可能需要在達到設置的所需體積之前中止壓裂處理。為了緩解沉降問題，通常采用高泵送速度以使在水平井眼部分內(nèi)傳輸?shù)闹蝿┯行腋?。然而，高泵送速率可能導致比所?處理壓力較高的壓力和過度的裂縫高度增加。
因此，需要尋找替代的含有支撐劑的壓裂流體，其可以提供減阻水在氣密性儲層的優(yōu)勢，但不會對泵送裝置造成損害，或者不允許支撐劑在水平井眼內(nèi)沉降。發(fā)明概述一種在氣密性儲層具有特殊應用的壓裂方法，所述方法包括將水和增粘聚合物，交聯(lián)劑以及支撐劑在混合器中混合；且將粘性流體注入井口。在從約80T至約125T的溫度范圍內(nèi)，典型地，在混合期間壓裂流體的粘度介于約10至約120cP。在將懸浮的支撐劑泵送至井口時，地面增加的粘度(在混合期間)保護了地面的裝置。另外，壓裂流體的粘性性能使得流體能夠?qū)⒅蝿┻\送至井眼中的穿孔點，并且將沉降降至最小。壓裂流體中的可水合聚合物的負載量從約6至約18pptg，優(yōu)選從約6至約12pptg。壓裂流體中低的增粘聚合物的負載量造成流體粘度一進入穿孔點入口后迅速降低。即使設有破碎劑，流體是熱敏性的并且快速分解，因此從穿孔點起100英尺內(nèi)流體粘度不高于約5cP，通常不高于約3cP。優(yōu)選增粘性聚合物是可水合聚合物，其包括半乳糖甘露聚糖膠，瓜爾膠，衍生的瓜爾膠，纖維素和纖維素衍生物，淀粉，淀粉衍生物，黃原膠，黃原膠衍生物以及它們的混合物。特別優(yōu)選的增粘性聚合物是特性粘度大于約14dL/g，更典型大于16dL/g的衍生和未衍生的瓜爾膠。
所述方法在低滲透性儲層具有特殊應用，例如滲透率介于約10納達西(nanodarcies)至約I. OmD,包括頁巖和石灰?guī)r的那些儲層。附圖
概述為了更充分理解本發(fā)明詳述部分所指的附圖，每個附圖簡要說明如下，其中附圖I是本發(fā)明的示意代表圖，其是壓裂流體從流體混合開始一直到流體從儲層穿孔點向遠側(cè)傳輸1，000英尺時的粘度分布圖。附圖2至附圖6是此處定義的水性壓裂流體的粘度和溫度隨時間的分布圖。
優(yōu)選實施方案詳述本發(fā)明定義的壓裂方法，使用將水性流體，可水合聚合物，交聯(lián)劑以及支撐劑(和緩沖劑，如果需要)在混合器中一起混合制備的壓裂流體。混合通常在不工作時(on-the-fly)發(fā)生。當流體從混合器中泵送至井口時，形成足夠大的粘度而使得支撐劑不趨向于從流體中沉降。這樣，支撐劑在歧管管線和泵殼體內(nèi)的沉降減少至最小(至任意沉降發(fā)生到的程度)。因此，與減阻水流體不同，此處所述的壓裂流體使得泵送失敗最小或?qū)钊?或泵的歧管造成的損害最小。與減阻水流體不同，為了將支撐劑從混合器傳輸至井口，要求此處限定的壓裂流體是具有粘性的。由于在壓裂流體中聚合物的負載量低，流體的表觀粘度在其進入儲層后迅速降低。例如，在現(xiàn)場條件下，在距儲層穿孔點(或入口處)100英尺的壓裂流體的表觀粘度可小于壓裂流體在儲層入口處表觀粘度的10%。優(yōu)選地，在距入口處100英尺的壓裂流體的表觀粘度可小于壓裂流體在入口處粘度的5 %。更優(yōu)選地，在距入口處200英尺的壓裂流體的表觀粘度可小于壓裂流體在入口處粘度的1%。
可替代地，壓裂流體在注入入口處后15分鐘的表觀粘度可以小于在儲層入口處壓裂流體表觀粘度的15%。更典型地，壓裂流體在注入入口處后15分鐘的表觀粘度可小于在入口處壓裂流體表觀粘度的10%?？商娲?，壓裂流體在注入入口處后30分鐘的表觀粘度可小于在入口處壓裂流體表觀粘度的5%。在另一實施方案中，壓裂流體在通過儲層的入口處注入后15分鐘內(nèi)的表觀粘度可小于10cP。更典型地，壓裂流體在通過入口處注入后15分鐘內(nèi)的表觀粘度可以于5cP?？商娲?，壓裂流體在通過入口處注入后30分鐘內(nèi)的表觀粘度可小于3cP。附圖I闡明了本發(fā)明定義的壓裂流體與現(xiàn)有技術中壓裂流體相比較的典型分布圖。如圖所示，本發(fā)明的壓裂流體標記為“壓裂流體”。壓裂流體與不含延遲交聯(lián)劑的常規(guī)交聯(lián)凝膠以及含延遲交聯(lián)劑的常規(guī)凝膠進行對比。另外，壓裂流體與減阻水進行對比。對于四種流體的每一種，假定每種流體中具有等量的支撐劑。然后將每種流體的表觀粘度在混合器處(在此處將交聯(lián)劑，可水合聚合物，支撐劑以及任選的PH緩沖劑與水性流體混合)，在將流體泵入井口的高壓泵處，在井口本身以及在井眼處進行比較。然后顯示在穿孔處，距穿孔100英尺處，距穿孔200英尺處，距穿孔500英尺處以及距穿孔1000英尺處的表觀粘度。附圖中表明壓裂流體在混合器和高壓泵處具有與延遲和非延遲交聯(lián)流體近似的表觀粘度。此外，附圖中表明壓裂流體在井口處具有與延遲交聯(lián)流體近似的表觀粘度。在井眼以及穿孔處(儲層入口)，壓裂流體與不含延遲交聯(lián)劑的常規(guī)交聯(lián)流體具有近似的粘度。隨著壓裂流體從穿孔處向遠側(cè)延伸，壓裂流體的表觀粘度降低。當壓裂流體在距穿孔入口約200英尺時，壓裂流體的表觀粘度與減阻水的表觀粘度近似。本發(fā)明定義的壓裂流體的增粘性聚合物可以是增稠性聚合物，例如可水合聚合物等，例如，一種或更多種能夠形成交聯(lián)凝膠的多糖。這些包括半乳糖甘露聚糖膠，瓜爾膠，衍生的瓜爾膠，纖維素和纖維素衍生物，淀粉，淀粉衍生物，黃原膠，黃原膠衍生物以及它們的混合物。具體的例子包括，但不限于，瓜爾膠，瓜爾膠衍生物，槐樹豆膠，維綸膠(we I an gum)，梧桐膠，黃原膠，小核菌葡聚糖(scleroglucan)，定優(yōu)膠(diutan)，纖維素和纖維素衍生物，等等。更典型的聚合物或膠凝劑包括瓜爾膠，羥丙基瓜爾膠(HPG)，羧甲基羥丙基瓜爾膠(CMHPG)，羥乙基纖維素(HEC)，羧甲基羥乙基纖維素(CMHEC)，羧甲基纖維素(CMC)，二烷基羧甲基纖維素等。其它聚合物的實例包括，但不限于，磷酸甘露聚糖(phosphomannans),小核菌葡聚糖(scleroglucan)以及葡聚糖。在優(yōu)選的實施方案中，采用非衍生的瓜爾膠。特別優(yōu)選的是2005年12月8日公開的U. S.專利公開No. 20050272612所提出的那些衍生和非衍生的瓜爾膠，在此通過引用并入本發(fā)明。這類衍生和非衍生的瓜爾膠的特征在于特性粘度大于約14dL/g，更典型地大于16dL/g。這種粘度表明比通常觀察到的衍生和非衍生的瓜爾膠的分子量高。通過改進用于將瓜耳豆片(種子胚乳)轉(zhuǎn)換為精細粉末的處理條件而得到所述瓜爾膠。分子量的增加是由于改進了用于將瓜耳豆片轉(zhuǎn)換為精細粉末的處理條件而造成的。最常見的是，將直徑約O. 3cm的瓜耳豆片部分水化且通過滾磨機剪切產(chǎn)生薄片。然后可將此較脆的薄片進行干燥，且用高沖擊磨粉化。在這個過程中，有時瓜爾膠聚合物經(jīng)受高 機械剪切作用。獲得高分子量聚合物的手段發(fā)生在此過程中高機械剪切作用的那些地方。將剪切過程進行修正使得最終的剪切量相同，但是將剪切速度降低以允許豆片中的聚合物鏈得以舒展而非斷裂。因此，通過降低剪切速度，斷裂程度降低，且聚合物分子量較高。本發(fā)明定義的水性壓裂流體使用的交聯(lián)劑可以是任意適合于交聯(lián)可水合聚合物的交聯(lián)劑。合適交聯(lián)劑的實例包括含金屬離子例如鋁，銻，鋯和鈦的化合物，包括有機鈦酸鹽。合適交聯(lián)劑的實例可以在美國專利No. 5，201，370，美國專利No. 5，514，309，美國專利No. 5，247，995，美國專利No. 5，562，160，和美國專利No. 6，110，875中找到，在此通過引用并入本發(fā)明。在優(yōu)選的實施方案中，交聯(lián)劑是硼酸鹽離子源，例如供硼酸鹽離子的材料。硼酸鹽基交聯(lián)劑的實例包括，但不限于，有機硼酸鹽，單硼酸鹽，多硼酸鹽，無機硼酸鹽，等等。為了獲得期望的pH值，優(yōu)選地將聚合物加入到水性流體之后，再向水性流體中加入PH調(diào)節(jié)材料。用于調(diào)節(jié)pH的典型材料是通常使用的酸，酸緩沖液以及酸和堿的混合物。通常，期望的PH介于約9. 5至約11. 5之間。因此，典型地，期望可使用為流體有效提供pH的緩沖劑。合適的緩沖劑材料包括碳酸鉀或碳酸鉀和氫氧化鉀的混合物。水性流體是咸水，淡水或鹽水。水性壓裂流體中使用的支撐劑可以是現(xiàn)有技術中已知的適合水力壓裂的任意支撐劑。實例包括，但不限于，二氧化硅，石英砂粒，玻璃和陶瓷珠，胡桃殼碎片，鋁球，尼龍球，樹脂涂覆砂，合成有機顆粒，玻璃微球，燒結(jié)礬土，它們的混合物以及類似物。替代地，支撐劑可以是ULW支撐劑。然而，相對于ULW支撐劑，典型地優(yōu)選ASG大于2. 45的中等到高強度的支撐劑。盡管更優(yōu)選介于約10至約50cP的粘度，當壓裂流體從混合器泵入井口時，本發(fā)明所述的壓裂流體在從約80 T至約125 T的溫度區(qū)間范圍內(nèi)的粘度典型地介于約10至約120cP。壓裂流體中可水合聚合物的負載量從約6至約18pptg,優(yōu)選從約6至約12pptg。在另一優(yōu)選的實施方案中，壓裂流體中聚合物的負載量從約6至約lOpptg。負載量低意味著較小的地層損害。由于流體的使用能夠較早在壓裂工作中放置支撐劑，因此工作所需的流體的總體積降低(與使用常規(guī)流體的相似工作相比)。這樣，本發(fā)明定義的壓裂流體提供了超過常規(guī)流體的提高的流體效率。
當水性壓裂流體的可水合聚合物是U. S.專利No. 20050272612所公開的那些時，發(fā)現(xiàn)需要較少的聚合物負載量以提供流體所需的粘度。特別地，觀察到含U.S.專利公開No. 20050272612中的非衍生或衍生瓜爾膠的壓裂流體比基本相似的壓裂流體(含可水合聚合物但非U. S.專利公開No. 20050272612中所公開的一種)需要少得多的聚合物負載量；兩種壓裂流體具有同樣的粘度。當聚合物的負載量超過約12pptg時，典型地，需要在流體中包含破碎劑以輔助在壓裂流體進入裂縫后可水合聚合物的降解。可使用任意合適的破碎劑，包括但不限于，固體酸前體，例如，聚羥基乙酸(PGA)顆?；蚓廴樗?PLA)顆粒，例如珠，片，或纖維，其它延遲酸，延遲氧化劑或延遲堿。另外，可以使用現(xiàn)有技術中已知的酶破碎劑。將對壓裂流體中減阻劑的需求降低或者消除。因為增粘性聚合物的負載量低，地層中的殘留聚合物量降低。大多數(shù)情況下，本發(fā)明定義的壓裂流體(具有最小量的減阻劑，如果需要)比含常用減阻劑的那些常規(guī)流體(例如聚丙烯酰胺)具有較小的破壞性。本發(fā)明所述的方法在氣密性地層，特別是那些滲透率在I毫達西以下的那些地層 的壓裂中特別適用。本方法適用于那些滲透率低于100微達西，以及甚至低于I微達西的地層。本方法甚至適用于那些滲透率低于I微達西以及甚至低于500納達西的地層。本文所述方法特別適用于可用減阻水進行水力壓裂的任意地層的壓裂。在優(yōu)選的實施方案中，將本發(fā)明所述方法應用于頁巖地層和氣密性砂巖地層，以及石灰石的地層。雖然本文所述方法通?？捎糜谒姐@井中，所述方法也可用于豎直鉆井中。下面的實施例闡明了本發(fā)明一些實施方案。考慮到本文的描述，本發(fā)明權利要求范圍內(nèi)的其它實施方式對于本領域的技術人員是顯而易見的。說明書和實施例一起僅意在闡述說明，本發(fā)明的范圍和精神將在隨后的權利要求書中闡明。除非另有說明，實施例中闡述的所有百分數(shù)以重量單位給出。實施例I室溫下在混合器中混合特性粘度大于16dL/g的未衍生的瓜爾膠，作為GW-2從BJServices公司商購獲得,硼酸鹽交聯(lián)劑,作為XLW-10從BJ Services公司商購獲得,配制得到流體。流體中聚合物的負載量為6至IOpptg(磅每千加侖)。流體中交聯(lián)劑的量從I. O至3. Ogptg(加侖每千加侖)變化。將流體緩沖至pH為9. O。然后將約30ml的流體置于具有擺錘(BX5)和轉(zhuǎn)子(Rl)杯組件的Fann 50粘度計杯中。然后將樣品杯放在Fann 50粘度計上。將樣品在lOOs—1速率掃描下剪切約I分鐘。附圖2顯示具有I和2gptg XLW-10的IOpptg流體分別具有500cP和350cP的初始粘度，5分鐘后分別下降至約400cP和200cP，10分鐘后分別下降至約250cP和150cP的結(jié)果。45分鐘后，這些流體的粘度介于80和90cP之間。此外，具有I. 5和2gptg XLff-IO交聯(lián)劑的8pptg流體分別具有220cP和250cP的初始粘度。10分鐘后，8pptg流體呈現(xiàn)出35至60cP。45分鐘后，流體的粘度為30和35cP。具有2-3gptg XLff-IO的6pptg流體初始粘度為80cP，10分鐘后下降至10和30cP之間。45分鐘后，流體粘度為10至15cP。實施例2室溫下在混合器中將GW-2加入水中，且然后向流體中加入硼酸鹽交聯(lián)劑，作為XLW-32從BJ Services公司商購獲得，配制得到流體。隨后加入10%的苛性鈉溶液(氫氧化鈉)，直到流體的PH約為9，且交聯(lián)流體在大約5秒鐘內(nèi)形成。流體中聚合物的負載量從O. 5至2. Opptg。將流體中的交聯(lián)劑的量在L 25gptg至I. 75gptg之間變化。然后將約30ml的IOpptg流體置于具有擺錘(BX5)和轉(zhuǎn)子(Rl)杯配制的Fann 50粘度計杯中。然后將樣品杯放在Fann 50粘度計上，將樣品在IOOiT1速率掃描下剪切約I分鐘。與每個速率相關的應力用于計算冪律指數(shù)η和K ;n指的是流動行為指數(shù)，K指的是美國石油研究所公報(American Petroleum Institute’s Bulletin) RP-39 提出的稠度系數(shù)。然后使用 η和k值計算流體粘度。附圖3表明在100 T和120 T下，在低聚合物負載量下，IOpptg流體是可接受的。具體地，附圖3表明具有I. 5gpt XLW-32和I. 5gptg 10%苛性鈉的IOpptg流體在100 ° 時，在IOOiT1下具有225cP的最大初始粘度，以及在IOOiT1下60分鐘后具有130cP的粘度。具有I. 25gptXLff-32和O. 5gptg 10%苛性鈉的IOpptg流體測試顯示較低的160至175cP之間的初始粘度，并且在lOOs—1下60分鐘后的粘度維持在80至IOOcP之間。 實施例3 在混合器的水中，在從75 0F至150 0F的溫度范圍內(nèi)，將2. O至3. O的特性粘度大于 16dL/g的未衍生瓜爾膠，作為GW-2LDF從BJ Services公司商購獲得，以及3gpt的自緩沖硼酸鹽交聯(lián)劑，作為PfP BXL O. 2從TBC-Brinadd商購獲得，，混合配制得到流體。將流體的PH緩沖至9. O。然后將約30ml的流體置于具有擺錘(BX5)和轉(zhuǎn)子(Rl)杯組件的Fann50粘度計杯中。然后將樣品杯放在Fann 50粘度計上，樣品受到511s—1的剪切速率。附圖4顯示了具有8,10和12pptg的流體的粘度分布圖。如圖所示，由于流體溫度從75 °F升高至150 °F，使得每個實施例配制劑的交聯(lián)流體粘度降低了 40%至60%。實施例4室溫下在混合器中將GW-2加入水中，且然后向流體中加入自緩沖硼酸鹽交聯(lián)劑，作為XLW-10從BJ Services公司商購獲得,配制得到流體。交聯(lián)流體在約5秒鐘內(nèi)形成。流體中聚合物的負載量從6pptg至lOgptg。流體中的交聯(lián)劑的量在L 5gptg與3. Ogptg之間變化。然后將約30ml的IOpptg流體置于具有擺錘(BX5)和轉(zhuǎn)子(Rl)杯組件的Fann 50粘度計杯中。然后將樣品杯放在Fann 50粘度計上。將樣品在IOOiT1速率掃描下剪切約I分鐘。與每個速率相關的應力用于計算冪律指數(shù)η和K ;n指的是流動行為指數(shù)，K指的是美國石油研究所公報(American Petroleum Institute’s Bulletin)RP-39提出的稠度系數(shù)。然后使用η和k值計算流體粘度。附圖5顯示了在將溫度從環(huán)境溫度升高至120 T時每種流體粘度分布圖。實施例的流體在75°F的初始粘度范圍從6pptg Gff-2/1. 5gpt XLW-10配制劑的70cP，到IOpptg Gff-2/2. OgptXLff-IO情況的500cP。觀察到20分鐘后流體溫度達到120 ° 的預期測試溫度，這時8pptg聚合物配制劑展觀出介于20cP與30cP之間的粘度。20分鐘后6pptg配制劑的粘度約為IOcP。實施例5室溫下在混合器中將IOpptg的GW-2加入水中，且然后加入3ppt的硼酸作為交聯(lián)劑，2gptg的10%苛性鈉將pH調(diào)節(jié)至約9. 5，以及O. 125ppt至O. 5ppt的過硫酸銨破碎劑，作為GBW-5從BJ Services公司商購獲得，配制得到流體。交聯(lián)流體在約5秒鐘內(nèi)開始形成。然后將約30ml的IOpptg流體置于具有擺錘(BX5)和轉(zhuǎn)子(Rl)杯組件的Fann 50粘度計杯中。然后將樣品杯放在Fann50粘度計上。將樣品在IOOiT1速率掃描下剪切約I分鐘。與每個速率相關的應力用于計算冪律指數(shù)η和K ;n指的是流動行為指數(shù)，K指的是美國石油研究所公報(American Petroleum Institute’s Bulletin)RP-39提出的稠度系數(shù)。然后使用η和k值計算流體粘度。附圖6顯示了將溫度從環(huán)境溫度升高至150 ° 時每種流體的粘度分布圖。實施例流體在約30秒鐘后粘度約為40cP，在2至5分鐘之間達到大于60cP的峰值。在約10分鐘后，溫度升高至約120 °F，且每種流體的粘度降至10和15cP之間。在20分鐘后，溫度達到目標值150 °F，且觀察到對于包含破碎劑的每種流體配制劑，流 體粘度小于10cP。如前所述，可以看出，在不偏離本發(fā)明的新型的思想的真實精神和范圍下，可實施許多變化和修正。
權利要求
1.一種壓裂被井眼穿入的地下地層的方法，所述方法包括下列步驟 通過在混合器中一起混合水性流體，可水合聚合物，交聯(lián)劑以及支撐劑配制粘性壓裂流體；以及 將粘性壓裂流體從混合器泵送至井眼并且經(jīng)過入ロ處泵注入儲層， 其中流體的表觀粘度由入口處向遠側(cè)降低，使得至少ー種下列條件在現(xiàn)場條件下是普遍的 (a)距入口處100英尺的壓裂流體的表觀粘度小于在入口處壓裂流體的表觀粘度的10% ； (b)在注入入口處后15分鐘壓裂流體的表觀粘度小于在入口處壓裂流體的表觀粘度的15% ;或 (c)在通過入口處被注入后15分鐘內(nèi)壓裂流體的表觀粘度小于10cP。
2.權利要求I的方法，其中在距入口處100英尺的壓裂流體的表觀粘度小于在入口處壓裂流體的表觀粘度的10%。
3.權利要求2的方法，其中在距入口處100英尺的壓裂流體的表觀粘度小于在入口處壓裂流體的粘度的5%。
4.權利要求I的方法，其中在距入口處200英尺的流體的表觀粘度小于在入口處壓裂流體的粘度的1%。
5.權利要求I的方法，其中地下地層為頁巖。
6.權利要求I的方法，其中地下地層為氣密性地層。
7.權利要求I的方法，其中水性流體中可水合聚合物的特性粘度大于約14g/dL。
8.權利要求7的方法，其中水性流體中可水合聚合物的特性粘度大于約16g/dL。
9.權利要求I的方法，其中壓裂流體中可水合聚合物的負載量從約6至約18pptg。
10.權利要求9的方法，其中壓裂流體中可水合聚合物的負載量從約8至約12pptg。
11.權利要求9的方法，其中壓裂流體中可水合聚合物的負載量從約6至約lOpptg。
12.權利要求I的方法，其中可水合聚合物是瓜爾膠，衍生的瓜爾膠或衍生的纖維素。
13.權利要求I的方法，其中交聯(lián)劑是硼酸鹽離子源。
14.權利要求I的方法，其中流體進ー步包含為流體有效提供從約9.5至11. 5范圍的pH的緩沖劑。
15.權利要求I的方法，其中將水性流體泵送入井口時，其粘度從約10至約120cP。
16.權利要求15的方法，其中將水性流體泵送入井口時，其粘度從約10至約50cP。
17.權利要求12的方法，其中可水合聚合物是未衍生的瓜爾膠。
18.權利要求8的方法，其中可水合聚合物是未衍生的瓜爾膠。
19.權利要求14的方法，其中水性流體還包含至少ー種破碎劑。
20.一種壓裂被井眼穿入的地下地層的方法，所述方法包括將含水性流體，可水合聚合物，交聯(lián)劑以及支撐劑的粘性壓裂流體從混合器泵送至井眼的井口并且從入ロ處泵送入儲層，其中流體的表觀粘度由入口處向遠側(cè)降低，使得在距入口處100英尺的壓裂流體的粘度小于在入口處壓裂流體粘度的10%。
21.權利要求20的方法，其中將水性流體泵送入井口時，其粘度為從約10至約120cP。
22.權利要求20的方法，其中地下地層是頁巖。
23.權利要求20的方法，其中壓裂流體中可水合聚合物的負載量為從約6至約18pptg0
24.權利要求I的方法，其中在注入入口處后15分鐘壓裂流體的表觀粘度小于在入口處壓裂流體的表觀粘度的15%。
25.權利要求24的方法，其中在注入入口處后15分鐘壓裂流體的表觀粘度小于在入口處壓裂流體的表觀粘度的10%。
26.權利要求25的方法，其中在注入入ロ處后30分鐘壓裂流體的表觀粘度小于在入ロ處壓裂流體的表觀粘度的5%。
27.權利要求I的方法，其中在通過入口處被注入后15分鐘內(nèi)壓裂流體的表觀粘度小于 IOcP。
28.權利要求27的方法，其中在通過入口處被注入后15分鐘內(nèi)壓裂流體的表觀粘度小于 5cP。
29.權利要求28的方法，其中在通過入ロ處被注入后30分鐘內(nèi)壓裂流體的表觀粘度小于 3cP。
全文摘要
通過將水性流體，可水合聚合物，交聯(lián)劑和支撐劑的壓裂流體注入地層，使例如氣密性儲層的地下地層經(jīng)歷水力壓裂。在混合器中制備壓裂流體并且然后將其從混合器泵送至穿入地層的井眼。流體經(jīng)由入口處進入儲層。流體的表觀粘度由入口處向遠側(cè)降低，使得至少一種下列條件在現(xiàn)場條件下是普遍的(a)距入口處100英尺的壓裂流體的表觀粘度小于在入口處的壓裂流體的表觀粘度的10％；(b)在注入入口處后15分鐘的壓裂流體的表觀粘度小于在入口處的壓裂流體的表觀粘度的15％；或(c)在通過入口處被注入后的15分鐘內(nèi)的壓裂流體的表觀粘度小于10cP。
文檔編號C09K8/68GK102782081SQ201080057950
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者C·E·貝爾, H·D·布拉農(nóng) 申請人:貝克休斯公司