交联的丙烯酰胺聚合物或共聚物凝胶和破碎剂组合物及使用方法技术

提供了井处理流体和用于处理井眼或压裂地下地层的方法，所述流体包含与一种或多种交联剂交联的丙烯酰胺聚合物或共聚物和一种或多种含铁化合物。所述流体和方法可用于在水力压裂应用中将支撑剂携带到裂缝中和提高流体回收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本公开要求保护2013年12月31日提交的美国临时申请号61/922,517的优先权。
本公开一般涉及用于水力压裂应用的组合物和井处理流体。背景在钻孔、完成和刺激油气井中，通常在引起围绕井眼的岩石地层压裂的高压力和高流速下，将井处理流体泵送到井眼孔中。常用于由被井眼渗透的地下区域刺激烃生产的一类井处理为水力压裂。水力压裂(也称为压裂(fracing或fraking))用于在低渗透性储器中引发生产和在较老的生产井中再刺激生产。在水力压裂中，在周围岩石地层中有效引起裂缝的压力下将流体组合物注入井中。压裂用于打开已存在于地层中的压裂和产生新的裂缝二者。支撑剂(例如沙子和陶瓷)用于既在压裂处理期间又在压裂处理之后保持诱导的裂缝打开。为了将支撑剂放置在裂缝内，将支撑剂颗粒悬浮于泵送到地下地层的流体中。通常，该流体具有足以保持颗粒悬浮的粘度。为了性能理想，水力压裂流体应足够粘稠以产生具有足够宽度的裂缝，并且能够在裂缝中输送大量的支撑剂。流变学改性剂(增稠剂或增粘剂)可在这些流体中使用，以提高粘度。通过加入合成的和/或天然的聚合物可增强或改变流体的粘度。聚合物-增强的流体的实例包括滑溜水(slick water)体系、直链凝胶体系和交联的凝胶体系。交联的凝胶体系为用于输送支撑剂的更粘稠类型的水力压裂流体。在交联的凝胶体系中，直链聚合物或凝胶(例如，基于瓜尔或改性瓜尔的流体)在碱（alkali）存在下与加入的试剂(例如硼酸盐、锆酸盐和钛酸盐)交联。交联的凝胶的最常见的形式在本领域称为瓜尔-硼酸盐凝胶。在交联的凝胶流体中使直链聚合物交联后，流体的粘度提高并且可使支撑剂有效悬浮。一旦水力压裂压裂流体已将支撑剂递送至裂缝或在砂砾装填或压裂装填操作中递送沙子，通常期望降低压裂流体的粘度，使得使用最小的能量可从地层回收流体。通常需要从地下地层去除用过的压裂流体，以允许烃产生。压裂流体粘度的这种降低通常使用破碎剂实现，破碎剂破碎交联的凝胶的交联键。合成的聚合物(例如聚丙烯酰胺(PAM)聚合物)可在酸性条件下与金属交联剂(例如基于铝、铬、锆和钛的复合物)形成永久的凝胶。这样的凝胶可例如用于在增强的油回收(EOR)应用中控制一致性，其中并不必随后进行破碎而使得粘度显著降低。然而，对于压裂流体应用，在水力压裂中地层的酸性通常不高，并且交联的凝胶的破碎改进流体回收。概述本文公开了井处理流体，所述流体包含：包含丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体或丙烯酰胺聚合物或共聚物的含水分散体或乳液的第一组合物；包含一种或多种交联剂的第二组合物；和包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物。本文还公开了井处理流体，所述流体包含凝胶组合物和包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物；其中所述凝胶组合物包含与一种或多种交联剂交联的丙烯酰胺聚合物或共聚物。还公开了用井处理流体处理井眼或压裂地下地层的方法。处理井眼或压裂地下地层的方法包括在井眼中注入：包含丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体或丙烯酰胺聚合物或共聚物的含水分散体或乳液的第一组合物；包含一种或多种交联剂的第二组合物；和包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物。处理井眼或压裂地下地层的方法包括在井眼中注入凝胶组合物和包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物；其中所述凝胶组合物包含与一种或多种交联剂交联的丙烯酰胺聚合物或共聚物。参考本公开的各种特性和其中包括的实施例的以下详述，可更容易理解本公开。附图简述图1显示对于根据实施方案的示例性凝胶和瓜尔凝胶的粘度分析的结果。图2和图3显示包含示例性凝胶和示例性凝胶与示例性破碎剂组合的组合物的粘度变化。详述本公开提供某些井处理流体和处理井眼或压裂地下地层的方法。所述流体和方法用于水力压裂应用，其涉及与某些交联剂交联的丙烯酰胺聚合物或共聚物，以及包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物。特别是，所述流体和方法可用于在水力压裂应用中携带支撑剂到裂缝中和提高流体回收。示例性流体和方法可用于促进在水力压裂应用中用媲美的或改进的性能代替交联的瓜尔。聚合物和凝胶组合物在示例性实施方案中，组合物包含与一种或多种交联剂交联的丙烯酰胺聚合物或共聚物。在示例性实施方案中，组合物为凝胶组合物。在示例性实施方案中，凝胶组合物通过将丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体和一种或多种交联剂合并而形成。在示例性实施方案中，凝胶组合物通过将丙烯酰胺聚合物或共聚物的含水分散体或乳液与一种或多种交联剂合并而形成。在示例性实施方案中，丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体可作为包含丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体的组合物提供。在示例性实施方案中，丙烯酰胺聚合物或共聚物的含水分散体或乳液可作为包含丙烯酰胺聚合物或共聚物的含水分散体或乳液的组合物提供。在示例性实施方案中，丙烯酰胺聚合物或共聚物的含水分散体或乳液为丙烯酰胺聚合物或共聚物的细含水分散体或乳液。在示例性实施方案中，一种或多种交联剂可作为包含一种或多种交联剂的组合物提供。在示例性实施方案中，丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体和一种或多种交联剂各自为含水溶液、分散体或乳液形式。本文使用的术语“丙烯酰胺聚合物”指丙烯酰胺的均聚物，并且包括在聚合后化学改性(例如，水解)的丙烯酰胺聚合物。本文使用的术语“丙烯酰胺共聚物”指包含丙烯酰胺单体和一种或多种共聚单体的聚合物。共聚单体可为阴离子、阳离子或非离子的。在某些实施方案中，共聚单体为疏水的。丙烯酰胺共聚物可未改性或经化学改性。代表性非限制性共聚单体包括丙烯酸、乙酸乙烯酯、乙烯醇和/或其它不饱和乙烯基单体。在一个实施方案中，丙烯酰胺共聚物包含阴离子共聚单体。在一些实施方案中，阴离子单体选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸的碱金属/碱土/铵盐、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸的碱金属/碱土/铵盐、马来酸、马来酸的碱金属/碱土/铵盐等。在另一实施方案中，丙烯酰胺共聚物包含阳离子共聚单体。在一些实施方案中，阳离子单体选自(甲基)丙烯酰氨基乙基三甲基氯化铵、(甲基)丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵等。在另一实施方案中，丙烯酰胺共聚物包含非离子共聚单体。在一些实施方案中，非离子单体选自(甲基)丙烯酰胺、马来酸酐。在一个示例性实施方案中，丙烯酰胺共聚物包含丙烯酰胺单体和阴离子共聚单体，但是不包括阳离子共聚单体。在一个实施方案中，丙烯酰胺聚合物或共聚物的特征为约0%-约40%、约5%-约35%、约15%-约30%、约15%-约20%或约20%-约30%电荷。在一个实施方案中，电荷在约5%-约35%范围，并且提供特别高的粘度，这提供足够的悬浮力。在另一实施方案中，电荷在约15%-约20%范围，并且提供特别高的粘度，这提供足够的悬浮力。在另一实施方案中，丙烯酰胺聚合物或共聚物的特征为约10%、约15%、约20%、约25%、约30%、约35%或约40%电荷。在一个示例性实施方案中，电荷为阴离子电荷。本文公开的凝胶组合物的电荷的范围为包含带电荷的单体的聚丙烯酰胺共聚物或化学改性聚丙烯酰胺聚合物或共聚物的电荷的函数。在一个具体实施方案中，丙烯酰胺共聚物包含约30-约90、约40-约80、约50-约70或约60摩尔%丙烯酰胺。在一个具体实施方案中，丙烯酰胺单体与一种或多种共聚单体的重量比为约10:90-9:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种井处理流体，所述流体包含：包含丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体的第一组合物；包含一种或多种交联剂的第二组合物；和包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.31 US 61/9225171.一种井处理流体，所述流体包含：包含丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体的第一组合物；包含一种或多种交联剂的第二组合物；和包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物。2.一种井处理流体，所述流体包含：包含丙烯酰胺聚合物或共聚物的含水分散体或乳液的第一组合物；包含一种或多种交联剂的第二组合物；和包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物。3.一种井处理流体，所述流体包含凝胶组合物和包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物；其中所述凝胶组合物包含与一种或多种交联剂交联的丙烯酰胺聚合物或共聚物。4.权利要求3的井处理流体，其中所述凝胶组合物通过在约5-约12范围pH的含水溶液中将所述丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体和所述一种或多种交联剂合并而形成，并且其中所述一种或多种交联剂与所述丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体的摩尔比在约大于约0.1-约2.0范围。5.权利要求1、2或3的井处理流体，其中所述一种或多种含铁化合物选自亚铁化合物、亚铁盐、三价铁化合物和三价铁盐。6.权利要求1、2或3的井处理流体，其中所述一种或多种含铁化合物选自氯化亚铁、溴化亚铁、氟化亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁铵和它们的组合。7.权利要求1、2或3的井处理流体，其中所述一种或多种交联剂选自包含锆、钛、铬、钡、钙、锰、锌、镍、锶、硼的化合物和它们的混合物。8.权利要求1、2或3的井处理流体，其中所述一种或多种交联剂选自乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、己二醛、邻苯二甲醛、间苯二甲醛、对苯二甲醛、任何合适的二醛化合物、聚乙烯亚胺、苯酚/甲醛、乙醛酸和它们的混合物。9.一种处理井眼的方法，其包括在井眼中注入：包含丙烯酰胺聚合物或共聚物的单体的第一组合物；包含一种或多种交联剂的第二组合物；和包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物。10.一种处理井眼的方法，其包括在井眼中注入：包含丙烯酰胺聚合物或共聚物的含水分散体或乳液的第一组合物；包含一种或多种交联剂的第二组合物；和包含一种或多种含铁化合物的破碎剂组合物。11.权利要求9或10的方法，其中基本上在与所述第一组合物和第二组合物同时，将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江，R特拉库拉，S罗森克兰斯，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI