專利名稱：用于粘彈性表面活性劑流體的互溶溶劑可溶和/或醇混合物可溶的顆粒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在烴采收操作過程中使用的水性粘彈性流體，在一非限制性實施方案 中更具體地涉及用于提高這些流體的粘度和/或用于控制其流體損失的方法和添加劑。
背景技術(shù)：
水力破碎法是一種使用足夠的泵送速率和有效的水壓來破碎或碎裂地下地層的 方法。一旦形成裂口或多處裂口，則將相對于地層滲透性而言高滲透性的支撐劑泵入破裂 處，以支撐打開所述裂口。當從所述地層中減小或撤除所施加的泵送速率和壓力時，所述裂 口或破裂處不會閉合或徹底修復(fù)，因為所述高滲透性支撐劑保持所述裂口打開。被支撐的 裂口或破裂提供了連通生產(chǎn)并眼與更大的地層區(qū)域的高滲透通道，以加強烴類的生產(chǎn)。

適合的破碎流體的開發(fā)是復(fù)雜的領(lǐng)域，因為所述流體必須同時滿足諸多條件。例 如，它們必須在高溫和/或高泵送速率和剪切速率下穩(wěn)定，這些情況會導(dǎo)致所述流體降解 并且在所述破碎操作完成之前過早地沉淀出所述支撐劑。已經(jīng)開發(fā)了多種流體，但是多數(shù) 商業(yè)使用的破碎流體都是凝膠化的或泡沫化的水基液體。當所述流體為凝膠化的時，通常 使用諸如可溶多糖的聚合膠凝劑，它可以是交聯(lián)或未交聯(lián)的。在所述破碎操作過程中，所述 增稠或凝膠化的流體幫助將所述支撐劑保持在所述流體內(nèi)。雖然，之前已經(jīng)使用聚合物作為破碎流體中的膠凝劑，以將固體顆粒攜帶或懸浮 在鹽水中，但是這類聚合物需要注入獨立的破膠劑(breaker)組合物以降低粘度。此外， 所述聚合物傾向于在所述支撐劑上留下涂層，甚至在所述凝膠化的流體被打破之后，該涂 層可能干擾所述支撐劑的功能發(fā)揮。研究還顯示在某些聚合物凝膠化的載體流體中存在的 “斑點(fish-eye)”和/或“微凝膠”會堵塞孔喉，導(dǎo)致受損的漏泄(IeakofT)并導(dǎo)致地層 損壞。常規(guī)聚合物或者是陽離子型的或者是陰離子型的，均存在可能損壞產(chǎn)油地層的缺點。用粘彈性表面活性劑(VESs)凝膠化的水性流體也是本領(lǐng)域公知的。VES-凝 膠化的流體已經(jīng)廣泛用作砂石填充、裂縫填充和破碎流體，因為它們顯示出優(yōu)良的 流變學(xué)性質(zhì)，并且相比交聯(lián)聚合物流體對生產(chǎn)地層的損害更小。VES流體是非成餅 (non-cake-building)流體，因而不會留下可能造成損害的聚合物餅殘留。然而，使VES流 體損害更小的同一性質(zhì)傾向于導(dǎo)致高得多的流體泄漏到儲層基巖中，這降低了特別是VES 破碎處理過程中的流體效力。因此，發(fā)現(xiàn)并使用適用于在相對高滲透性地層中的VES破碎 處理的降流體損失劑是非常希望并且重要的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，提供了用于處理地下地層的方法，包括通過井眼向所述地下地層中 注入水性粘彈性表面活性劑處理流體。所述水性粘彈性表面活性劑處理流體包含水性基礎(chǔ) 流體、粘彈性表面活性劑(VES)膠凝劑和固體顆粒二羧酸試劑。所述VES膠凝劑的存在量 為有效提高所述水性粘彈性表面活性劑處理流體粘度的量。所述固體顆粒二羧酸試劑的存在量為與不含所述試劑 的相同流體相比，能有效地(a)改善所述水性粘彈性處理流體的流 體損失，和/或(b)進一步提高所述水性粘彈性表面活性劑處理流體的粘度的量。所述方 法還包括處理所述地下地層，例如在破碎、裂縫填充、酸化、封堵彈丸(kill pill)或其它類 型的應(yīng)用中。處理所述地下地層可以與注入水性粘彈性表面活性劑處理流體同時進行或在 其之后進行。所述方法還可包括泵送互溶溶劑和/或醇溶液的混合物，以在借助所述水性 粘彈性表面活性劑處理流體進行的處理完成之后，至少部分溶解所述二羧酸試劑和/或降 低所述水性粘彈性表面活性劑處理流體的粘度。在另一非限制性的實施方案中還提供了一種水性粘彈性表面活性劑處理流體，其 包含水性基礎(chǔ)流體、粘彈性表面活性劑(VES)膠凝劑和固體顆粒二羧酸試劑。所述VES膠 凝劑的存在量為有效提高所述水性粘彈性表面活性劑處理流體的粘度的量。所述固體顆粒 二羧酸試劑的存在量為與不含所述試劑的相同流體相比，能有效地(a)改善所述水性粘彈 性處理流體的流體損失，和/或(b)進一步提高所述水性粘彈性表面活性劑處理流體的粘 度的量。任選地，泵入互溶溶劑和/或醇溶液的混合物，與所述水性粘彈性處理流體混合， 以在借助所述水性粘彈性表面活性劑處理流體進行的處理完成之后，最終至少部分溶解所 述二羧酸試劑和/或降低所述水性粘彈性表面活性劑處理流體的粘度。


圖 1 是包含 4% WG-3L VES,3% KCl 和 2 加倉每一千加倉(gptg) GBW-405L (內(nèi)部 破膠劑)的基礎(chǔ)流體，單獨和隨后包含15磅每一千加侖(pptg) (1. 8kg/m3)LCA141 (十二烷 二酸)或LCA140(十二烷二酸、十一烷二酸、癸二酸(十烷二酸)、壬二酸和辛二酸的混合 物)，在150下(660C )以1001/s測得的粘度作為時間的函數(shù)的圖像；以及圖2是用圖1的三種流體在300psi (2. IMPa)測得的泄漏作為時間的函數(shù)的圖像。
具體實施例方式已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，少量可溶于互溶溶劑或醇混合物中的顆粒試劑能提高和改善流體粘度 和/或減少、降低或防止用粘彈性表面活性劑凝膠化的水性流體的流體損失。特別適合的 顆粒包括但不必限于，不溶于水性和烴液體，但可溶于互溶溶劑或醇混合物的固體顆粒二 羧酸。特別適合的二羧酸包括但不必限于，十二烷二酸、十一烷二酸、癸二酸(十烷二酸)、 壬二酸、辛二酸以及它們的混合物。由于互溶溶劑和/或醇混合物是粘彈性表面活性劑流體的良好的外部破膠劑，因 此在使用包含這些互溶溶劑和/或醇混合物可溶固體的VES-凝膠化的流體進行用于破碎、 裂縫填充、酸化和封堵彈丸的泵送處理后，可向井下泵送所述互溶溶劑和/或醇混合物作 為后沖洗，以快速削弱所述VES-凝膠化流體的粘度并溶解所述固體試劑。具有溶解固體的 削弱的VES流體可以更容易地與生產(chǎn)流體一起流回，并且對地層產(chǎn)生極少或者沒有損害。 實驗室粘度和流體漏泄測試顯示所述溶劑可溶的顆?？梢蕴岣遃ES-凝膠化流體的粘度并 減少其流體損失。如所示，適合的顆粒試劑是固體二羧酸，例如在美國專利6，994，166中記載的那 些。美國專利6，994，166中報導(dǎo)的巖心流動試驗證明所述固體在被溶劑溶解后不會產(chǎn)生或 造成地層損害。
在一非限制性的實施方案中，這些顆粒試劑包括通式分子量為146_400(含)的二 羧酸，或者它們的混合物?？蛇x擇地，所述二羧酸的通式分子量為160獨立地直到230。 這些顆粒試劑優(yōu)選與酸化處理中通常使用的酸相容，所述酸包括但不必限于鹽 酸、甲酸、乙酸、長鏈(如C5-C8)有機酸，以及它們與氫氟酸或氨基羧酸的混合物，以及它們 的衍生物。本文所述的顆粒試劑還與大多數(shù)酸性添加劑(包括但不必限于鐵控制劑、抗乳 化劑和緩蝕劑)相容。重要的是，所述固體二羧酸不溶于水性和烴液體，但是在慣常的互溶溶劑或醇混 合物中高度可溶，在使用后可向所述流體中加入所述互溶溶劑或醇混合物以溶解所述固體 顆粒試劑，和/或降低所述VES-凝膠化流體的粘度(“破膠”)。在本文中，“不溶”定義為 在70下(21°C)的室溫下，在所關(guān)注液體中的溶解度小于0. lwt.%。互溶溶劑在本文中定 義為與超過一類液體混溶的揮發(fā)性溶劑。具體地，互溶溶劑可理解為在增產(chǎn)(stimulation) 處理中使用的可溶于油、水和酸基處理流體中的化學(xué)添加劑。它們慣常使用在諸多應(yīng)用中， 例如除去重?zé)N沉積物、在處理前、中和/或后控制接觸表面的可潤濕性，并且防止或打破乳 液。通常使用的互溶溶劑包括但不必限于二醇醚類，例如乙二醇醚類，其可包括乙二醇單丁 醚(EGMBE)，乙二醇單乙醚、二甘醇醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單乙醚等等；烷氧基化的 醇類，C2-C4醇類例如2-乙氧基乙醇等等，以及它們的混合物。適合的醇混合物包括但不必 限于以下醇類的混合物異丙醇和EGMBE等等。在本文的一個非限制性的實施方案中，所述顆粒試劑應(yīng)當容易粒化或研磨成不同 的粒度分布，例如粒度約20目到約400目(約841到約38微米)，在另一非限制性的情況 中為約40目獨立地直到約120目(約425到約125微米)。本文的二羧酸試劑應(yīng)當具有低 毒性，并且它們的熔點可為約180到約300 T (約82到約149°C )。在另一非限制性的實 施方案中，為約200獨立地直到約250 T (約93到約121°C )。這些顆粒試劑應(yīng)當具有相 對低的比重，即約1. 00到約1. 25，這使得它們易于用慣用酸性流體和低泵送速率懸浮。如所示，落入本文定義范圍內(nèi)的顆粒固體二羧酸的例子包括但不必限于，十二烷 二酸、十一烷二酸、癸二酸(十烷二酸)、壬二酸、辛二酸以及它們的混合物。所述二羧酸試 劑比美國專利4，715，967中的縮合產(chǎn)物更容易獲得。這些產(chǎn)物是羥基乙酸與其自身或者包 含其它羥基、羧酸或羥基羧酸部位的化合物的低分子量的縮合產(chǎn)物。用于攜帶或懸浮本文的顆粒試劑的載體流體是任何VES-凝膠化的水性流體，包 括以下具體描述的那些，以及本領(lǐng)域公知的那些。這些可以大致描述為具有支撐劑、砂石、 酸類、任何種類的防腐劑、表面張力降低劑、抗乳化劑和鹽水的混合物，并且其包括任何的 常用酸類(例如HC1、HF、甲酸、乙酸和長鏈有機酸類等等)。由于眾多復(fù)雜的相互關(guān)聯(lián)的因素，難以預(yù)先規(guī)定二羧酸通常在所述VES-凝膠化 流體中使用的比例，這些因素包括但必不限于，所采用的具體VES及其比例，所采用的具體 酸、所處理間隙(interval)的性質(zhì)和滲透性、所述地層的溫度和壓力條件、所采用的具體 顆粒試劑和載體流體、所采用的泵送速率等等。然而，為了給出關(guān)于可采用的適合比例的 某些指引，在一非限制性的實施方案中，所述載體流體中的顆粒試劑的比例可為約2到約 50pptg (約0. 2到約6kg/m3)，并且在替代的實施方案中為約5獨立地直到約30pptg (約0. 6 獨立地直到約3. 6kg/m3)。在一非限制性的實施方案中，本文的顆粒試劑可與VES-凝膠化流體一通泵入目標地區(qū)，以臨時堵塞較高滲透性的區(qū)域并改善或提高所述VES-凝膠化流體的粘度，使其高 于僅單獨使用VES所能達到的程度。在所述處理之后，所述顆粒試劑可通過互溶溶劑(或 醇混合物)溶液溶解和/或在高溫下熔融?？梢岳斫猓绻啾炔捎貌缓鲱w粒添加劑 的相同流體所得到的流體損失，能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的流體損失的改善，那么本文的方法就 被認為是成功的。即，并不是必須所述間隙完全不可被所述流體滲透才表明本發(fā)明有效，雖 然毫無疑問完全阻止流體損失是所期望的。類似地，并不是必須實現(xiàn)任何具體的或某種程 度的高于僅使用VES所能達到的程度的流體粘度提升，只要當需要時能夠產(chǎn)生一定程度的 提升即可。本文記載的發(fā)現(xiàn)使VES系統(tǒng)具有改善的流體損失，以幫助使完井或增產(chǎn)操作期間 對地層的損害最小。即，向VES-凝膠化水性體系中引入這些添加劑會限制并減少在破碎或 裂縫填充處理過程中泄漏進儲層孔洞內(nèi)的VES流體量，從而使可能由位于所述儲層孔洞內(nèi) 的VES流體所導(dǎo)致的地層損害最小。并且，限制處理過程中泄漏進入所述儲層中的VES流 體的量能夠使更多流體保留在所述破裂處或者其它井下空間內(nèi)，從而減少所述處理所需的 總流體體積。具有更少的流體泄漏且更多流體保留在所述破裂處，使得能夠產(chǎn)生更大的破 裂尺寸和幾何結(jié)構(gòu)。因此，在VES-凝膠化水性體系中使用這些添加劑會改善所述VES流體 的性能，同時降低破碎處理的成本。在本文所述的方法中，作為非限制性的實例，首先通過將VES混入水性流體中來 制備水性破碎流體。所述水基礎(chǔ)流體可以是例如水、鹽水、水基泡沫或水-醇混合物。所述 鹽水基礎(chǔ)流體可以是任何 充當各種濃縮組分的適合介質(zhì)的鹽水，常規(guī)的或待開發(fā)的。為了 方便的目的，在許多情況下，作為非限制性的實例，所述鹽水基礎(chǔ)流體可以是在完井流體使 用位置處可得的鹽水。任選地，本文中被VESs凝膠化的水性流體可以為鹽水。在一非限制性的實施方 案中，所述鹽水可以使用包括但不限于如下的鹽來制備NaCl、KC1、CaCl2, MgCl2, NH4Cl, CaBr2, NaBr,甲酸鈉、甲酸鉀和其它常用的增產(chǎn)和完井鹽水鹽。用于制備所述鹽水的鹽濃 度，對于給定鹽在新鮮水中可為占水的約0.5%重量比直到接近飽和，例如占水的10%、 20%、30%和更高百分比的鹽。所述鹽水可以是一種或多種所述鹽的組合，例如作為非限制 性的實例，使用NaCl和CaCl2、或者NaCl、CaCl2和CaBr2制備的鹽水。適用于本文的粘彈性表面活性劑可包括但不限于非離子型、陽離子型、兩性和兩 性離子型表面活性劑。兩性離子/兩性表面活性劑的具體例子包括但不必限于衍生自某些 蠟類、脂肪類和油類的二羥基烷基甘氨酸酯、烷基兩性(ampho)乙酸酯或丙酸酯、烷基甜菜 堿、烷基酰氨基丙基甜菜堿和烷基亞氨基單_或二丙酸酯。季胺表面活性劑通常為陽離子 型，并且甜菜堿通常為兩性離子型。增稠劑可以與無機水溶性鹽或有機添加劑如鄰苯二甲 酸、水楊酸或它們的鹽結(jié)合使用。某些非離子型流體本身相比陽離子流體類型對生產(chǎn)地層的損害更低，并且相比陰 離子膠凝劑每磅的效力更高。胺氧化物粘彈性表面活性劑具有每磅提供更高的凝膠化能力 的潛力，使得它相比該類型的其它流體更為廉價。所述胺氧化物膠凝劑RN+ (R’ ) 20-可具有如下結(jié)構(gòu)式(I)
權(quán)利要求
1.一種用于處理地下地層的方法，包括通過井眼向所述地下地層中注入水性粘彈性表面活性劑處理流體，其中所述水性粘彈 性表面活性劑處理流體包含 水性基礎(chǔ)流體；粘彈性表面活性劑(VES)膠凝劑，所述VES膠凝劑的含量為有效提高所述水性粘彈性 表面活性劑處理流體粘度的量；和固體顆粒二羧酸試劑，所述固體顆粒二羧酸試劑的含量為與不含所述試劑的相同流體 相比，足以具有選自如下的效果的量改善所述水性粘彈性處理流體的流體損失，和進一步 提高所述水性粘彈性表面活性劑處理流體的粘度； 以及處理所述地下地層，其中所述地下地層的處理與所述水性粘彈性表面活性劑處理流體 的注入同時進行或在其后進行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固體顆粒二羧酸試劑在水性液體和烴液體中 不溶，但是在互溶溶劑和/或至少兩種醇的混合物中可溶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固體顆粒二羧酸試劑的熔點為 180-300 0F (82-149 °C )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固體顆粒二羧酸試劑的通式分子量為 146-400。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述固體顆粒二羧酸試劑的粒度為 20目到400目(841_38微米)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述固體顆粒二羧酸試劑在所述水性粘彈性表面 活性劑處理流體中的比例為2-50磅每一千加侖(pptg) (0. 2-6kg/m3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述固體顆粒二羧酸試劑選自十二烷二酸、十一 烷二酸、十烷二酸、壬二酸、辛二酸，以及它們的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括在處理后向所述水性粘彈性表面活性劑處理流 體中添加選自互溶溶劑、至少兩種醇的混合物以及它們的混合物的溶劑，其中所述溶劑的 添加量能有效溶解所述固體顆粒二羧酸試劑的至少一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述溶劑的量能有效降低所述水性粘彈性表面活 性劑處理流體的粘度。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中處理所述地下地層選自在有效壓力下破碎所述地層，其中所述水性粘彈性處理流體還包含支撐劑； 用砂石填充所述地層，其中所述水性粘彈性處理流體還包含砂石； 增產(chǎn)所述地層，其中所述水性粘彈性處理流體還包含增產(chǎn)試劑； 完井；控制流體損失，其中所述水性粘彈性處理流體還包含鹽或易除去的固體；和它們的混 合物；以及封堵所述井。
11.一種水性粘彈性表面活性劑處理流體，包含 水性基礎(chǔ)流體；粘彈性表面活性劑(VES)膠凝劑，所述膠凝劑的含量為有效提高所述水性粘彈性表面 活性劑處理流體粘度的量；以及固體顆粒二羧酸試劑，所述固體顆粒二羧酸試劑的含量為與不含所述試劑的相同流體 相比，足以具有選自如下的效果的量改善所述水性粘彈性處理流體的流體損失，和進一步 提高所述水性粘彈性表面活性劑處理流體的粘度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水性粘彈性表面活性劑處理流體，其中所述固體顆粒二羧 酸試劑在水性液體和烴液體中不溶，但是在互溶溶劑和/或醇混合物中可溶。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水性粘彈性表面活性劑處理流體，其中所述固體顆粒二羧 酸試劑的熔點為180-300 0F (82-149°C )。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水性粘彈性表面活性劑處理流體，其中所述固體顆粒二羧 酸試劑的通式分子量為146-400。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水性粘彈性表面活性劑處理流體，其中所述固體顆粒二羧 酸的粒度為20目到400目(841-38微米)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11-15中任一項所述的水性粘彈性表面活性劑處理流體，其中所述 固體顆粒二羧酸試劑在所述水性粘彈性表面活性劑處理流體中的比例為2-50磅每一千加 侖(pptg) (0. 2-6kg/m3)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的水性粘彈性表面活性劑處理流體，其中所述固體顆粒二羧 酸試劑選自十二烷二酸、十一烷二酸、十烷二酸、壬二酸、辛二酸，以及它們的混合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的水性粘彈性表面活性劑處理流體，還包含選自互溶溶劑、 至少兩種醇的混合物以及它們的混合物的溶劑，其中所述溶劑的添加量能有效溶解所述固 體顆粒二羧酸試劑的至少一部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的固體顆粒二羧酸試劑，其中所述溶劑的量能有效降低所述 水性粘彈性表面活性劑處理流體的粘度。
全文摘要
在烴采收操作中，在諸如完井或增產(chǎn)的處理中，固體顆粒二羧酸可以是用于粘彈性表面活性劑(VES)流體的流體損失控制劑和/或增粘劑。所述流體損失控制劑可以包括但不限于粒度為約20目到約400目(約841到約38微米)的十二烷二酸、十一烷二酸、癸二酸、壬二酸、辛二酸，和它們的混合物。隨后，向所述水性粘彈性表面活性劑處理流體中添加互溶溶劑或至少兩種醇的混合物會至少部分溶解所述固體顆粒二羧酸流體損失控制劑，并且任選地還“削弱”或降低所述水性粘彈性表面活性劑處理流體的粘度。
文檔編號E21B43/27GK102037096SQ200980118280
公開日2011年4月27日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月19日
發(fā)明者T·黃 申請人:貝克休斯公司