用于粘弹性表面活性剂基流体的内部聚合物破坏剂制造技术

本发明专利技术提供用于使地层内粘弹性表面活性剂凝胶延迟破坏的组合物和方法。破坏在没有机械干预或使用第二流体下进行。延迟破坏剂为疏水改性的碱性溶胀性乳液聚合物，其可以为包含酸性单体、非离子单体和缔合单体的共聚物。粘弹性表面活性剂可以是两性离子表面活性剂，并且可以选自磺基甜菜碱、甜菜碱和酰胺基胺氧化物。

Internal polymeric break agent for viscoelastic surfactant based fluids

The present invention provides compositions and methods for delaying the destruction of viscoelastic surfactant gels in formations. Destruction is performed without mechanical intervention or using second fluids. The delayed release agent is a hydrophobically modified alkaline swelling emulsion polymer which can be a copolymer comprising an acidic monomer, a non-ionic monomer, and an association monomer. The viscoelastic surfactant may be a zwitterionic surfactant and may be selected from the group consisting of sulfonyl betaine, betaine, and amide based amine oxides.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于粘弹性表面活性剂基流体的内部聚合物破坏剂专利
本专利技术涉及用于促进粘弹性表面活性剂基流体的延迟破裂的组合物和方法，其用于处理地层和油气井。专利技术背景高粘度流体可用于在地层，特别是作为油和天然气的潜在来源的地层中进行的许多操作。这类操作可以包括例如水力压裂、砾石填充、基质酸化和压裂酸化。粘弹性表面活性剂(VES)是一类胶凝剂，已被用于为地层中，特别是在油和气的开采中的许多这类操作提供高粘度流体。这些高粘度流体(称为凝胶)可以实施诸如酸化、压裂和完井等的操作。在实施所需操作之后，通常需要破坏凝胶以降低流体的粘度，从而使其从地层中的一个或多个位置移除。破坏凝胶的一个选择是用天然存在于地层中的流体如原油烃、冷凝物和地层水稀释。然而，在许多情况下，地层中的VES流体未被完全破坏，这可使得它们的移除困难并阻碍所需地下油或气的开采。一种改进VES流体净化的方法是使用可能包含芳族烃、醇、互溶剂和/或其他破坏添加剂的预冲洗或后冲洗流体。使用预冲洗或后冲洗流体的一个问题是由于流体-流体界面小，它们与凝胶的相互作用受限。通常仅一些地层部分实现破坏凝胶并使其移除所需的流体-流体界面，而在其余地层部分中，凝胶仍未被破坏。因此，使凝胶与预冲洗或后冲洗处理接触和破坏并不总是有效。另外，冲洗液体积可能很高。为了有效地破坏增稠流体并且具有更好的破坏控制，希望具有延迟的内部破坏剂，该破坏剂可以通过地下条件活化以提供受控凝胶粘度降低速率。已知降低VES凝胶粘度的各种类型的延迟内部破坏剂如酸、氧化物、酶和过渡金属。适当的放置是任何破坏剂的关键因素。它必须与待破坏的流体具有足够的界面。一旦高粘度流体进入地层裂缝或孔隙，大多数常规破坏剂就不能净化VES凝胶，因为无法达到所需的界面。因此，存在对在不同地下条件下和在预定时间内破坏VES流体的组合物和方法的需要。US6881709B2公开了一种破坏体系的前体，其通过熔化、缓慢溶解以及解吸吸入固体颗粒中的破坏剂而降低流体的粘度。在一个公开的实施方案中，破坏剂包含以包封形式提供的盐。可能的是该固体破坏剂配制剂可能由凝胶沉降出，并导致VES凝胶的无效或过早破坏。此外，如果在水力压裂中使用固体包封的破坏剂配制剂，则破坏剂机理可依靠压裂闭合而压碎胶囊并释放破坏的盐。在这种情况下，在闭合期间被压裂出来的任何高粘度流体不会被破坏。US7084095公开了一种处理地层的方法，其包括以下步骤：向井下注入包含增稠量的粘弹性表面活性剂的含水流体，并提供在井下条件下导致流体流变性变化的包封聚合物添加剂。该专利还公开了一种用于处理地层的聚合物添加剂，其中该聚合物添加剂选自磺化聚萘、磺化聚苯乙烯和磺化苯乙烯/马来酸酐聚合物。US7635028公开了一种酸性内部破坏剂，其可以是无机酸或有机酸。然而，在低pH下进行的应用中，该方法可能不是最佳的。该参考文献另外公开了腐蚀抑制剂可以与酸性内部破坏剂一起使用以保护可能存在的任何井管。US7655603公开了一种用于处理地下储层的方法，该方法包括使用以粘弹性表面活性剂胶凝的含水流体和微乳液，其中微乳液包含至少一种含有至少一种不饱和脂肪酸的粘度降低剂、至少一种增溶剂、至少一种解吸剂和至少一种水润湿剂。US7879770公开了氧化内部破坏剂以及选自偏亚硫酸氢盐、还原糖和还原二-、三-、寡-和多糖的自由基增长剂。氧化破坏剂可以通过化学或物理条件如温度或pH引发。破坏速率可以任选加速或延迟。然而，可能的是氧化剂可能不总是有效地作为延迟破坏剂起作用。此外，可能的是如果使用较高的剂量，则可能发生相分离和/或沉淀。US8,813,874公开了含有羧化单体的聚合物，包括HASE聚合物在密封含有碳酸盐材料的地层中的孔隙和裂缝的方法中的用途，其中该聚合物与碳酸盐所释放的二价阳离子反应并形成塞。因此，需要延迟内部破坏剂，其可以与粘弹性表面活性剂混合，而不会使VES流体的粘度和弹性降低至少几个小时，使得VES流体可以实现其功能。理想地，内部破坏剂应可与VES相容，应与VES一起在整个地层中移动，并且应在适当时间内降低VES流体的粘度和弹性。专利技术概述本专利技术涉及用于促进粘弹性表面活性剂基流体的延迟破坏的组合物和方法，特别是在处理地层如油气井中。更具体地，本专利技术涉及用于酸化、压裂和砾石填充应用的促进粘弹性表面活性剂基流体的延迟破坏的组合物和方法。在本专利技术的一个方面，用于促进粘弹性表面活性剂基流体的延迟破坏的组合物包含含水流体、粘弹性表面活性剂和破坏剂，其中所述破坏剂包含一种或多种疏水改性的碱性溶胀性乳液聚合物(HASE)。在本专利技术的一个方面，一种用于处理地层的方法包括向地层引入包含含水流体、粘弹性表面活性剂和破坏剂的流体，其中所述破坏剂包含一种或多种疏水改性的碱性溶胀性乳液聚合物，使得流体在地层中呈凝胶形式，然后使破坏剂作用于凝胶以降低其粘度。在本专利技术的一个实施方案中，粘弹性表面活性剂选自磺基甜菜碱、甜菜碱和酰胺基胺氧化物。在本专利技术的一个实施方案中，粘弹性表面活性剂选自磺基甜菜碱。在本专利技术的一个实施方案中，破坏剂包括HASE聚合物，其为已经经疏水结构部分改性的丙烯酸酯聚合物。在本专利技术的一个实施方案中，破坏剂包括HASE聚合物，其为已经经疏水结构部分改性的衣康酸酯聚合物。在本专利技术的一个实施方案中，破坏剂包括HASE聚合物，其为已经经疏水结构部分改性的甲基丙烯酸/乙酸乙酯/甲基丙烯酸酯聚合物。在本专利技术的一个实施方案中，含水流体包含一种或多种盐。在一个实施方案中，含水流体是盐水，其为饱和溶液(在20℃下)。在一个实施方案中，盐是碱金属盐。在一个实施方案中，盐是碱土金属盐。在一个实施方案中，碱金属盐是NaCl、KCl和/或其溴化物或甲酸盐的等价物。在一个实施方案中，碱土金属盐是CaCl2和/或其溴化物或甲酸盐的等价物。在一个实施方案中，含水流体包含盐的混合物。附图说明图1为根据实施例1的起初和在240°F下老化5天后在4％KCl盐水中测量的包含6％磺基甜菜碱粘弹性表面活性剂并且含和不含1.67％破坏剂#1的组合物的粘度对温度的图。图2A为根据实施例2的起初和在240°F下老化3天后在4％KCl盐水中测量的包含6％磺基甜菜碱粘弹性表面活性剂并且含和不含1.67％破坏剂#2的组合物的粘度对温度的图。图2B为根据实施例2的起初和在240°F下老化5天后在4％KCl盐水中测量的包含6％磺基甜菜碱粘弹性表面活性剂并且含和不含1.67％破坏剂#2的组合物的粘度对温度的图。图3A为根据实施例3的起初和在240°F下老化3天后在4％KCl盐水中测量的包含6％磺基甜菜碱粘弹性表面活性剂并且含和不含1.67％破坏剂#3的组合物的粘度对温度的图。图3B为根据实施例3的起初和在240°F下老化5天后在4％KCl盐水中测量的包含6％磺基甜菜碱粘弹性表面活性剂并且含和不含1.67％破坏剂#3的组合物的粘度对温度的图。图4A为根据实施例4的起初和在285°F下老化1天后在30％CaCl2盐水中测量的包含6％磺基甜菜碱粘弹性表面活性剂并且含和不含1.67％破坏剂#1的组合物的粘度对温度的图。图4B为根据实施例4的起初和在285°F下老化3天后在30％CaCl2盐水中测量的包含6％磺基甜菜碱粘弹性表面活性剂并且含和不含1.67％破坏剂#1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含含水流体、粘弹性表面活性剂和至少一种破坏化合物的组合物，其中所述破坏化合物为疏水改性的碱性溶胀性乳液聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.02 EP 15153401.3;2014.11.24 US 62/083,6111.一种包含含水流体、粘弹性表面活性剂和至少一种破坏化合物的组合物，其中所述破坏化合物为疏水改性的碱性溶胀性乳液聚合物。2.权利要求1的组合物，其中所述粘弹性表面活性剂是两性离子的、阳离子的、阴离子的或两性的。3.权利要求1或2的组合物，其中所述粘弹性表面活性剂选自由甜菜碱、磺基甜菜碱和酰胺基胺氧化物组成的组。4.权利要求1-3中任一项的组合物，其中所述共聚物由包含约10至约75重量百分数的一种或多种酸性单体或其盐；约10至约90重量百分数的一种或多种非离子单体或其盐；和约0.1至约25重量百分数的一种或多种缔合单体组分或其盐的聚合混合物形成，均基于总单体混合物的重量。5.权利要求4的组合物，其中所述非离子单体具有选自如下的式：(I)CH2＝C(X)Z，或(II)CH2＝CH-OC(O)R；其中，在各式(I)和(II)中，独立地X为H或甲基；Z为-C(O)OR1、-C(O)NH2、-C(O)NHR1、-C(O)N(R1)2、-C6H4R1、-C6H4OR1、-C6H4Cl、-CN、-NHC(O)CH3、-NHC(O)H、N-(2-吡咯烷酮基)、N-己内酰胺基、-C(O)NHC(CH3)3、-C(O)NHCH2CH2-N-亚乙基脲、-SiR3、-C(O)O(CH2)xSiR3、-C(O)NH(CH2)xSiR3或-(CH2)xSiR3；其中x为1至约6的整数；R各自独立地为C1-C18烷基；和R1各自独立地为C1-C30烷基、羟基取代的C1-C30烷基或卤素取代的C1-C30烷基。6.权利要求4-5中任一项的组合物，其中所述非离子单体选自(甲基)丙烯酸C1-C30烷基酯、(甲基)丙烯酸的C1-C30羟烷基酯、C1-C30烷基(甲基)丙烯酰胺、苯乙烯、取代的苯乙烯、乙烯基酯、不饱和腈和不饱和硅烷。7.权利要求6的组合物，其中所述非离子单体选自2-甲基苯乙烯、丁基苯乙烯、异丙基苯乙烯、对氯苯乙烯、乙酸乙烯基酯、丁酸乙烯基酯、己酸乙烯基酯、新戊酸乙烯基酯、新癸酸乙烯基酯、甲基丙烯腈、丙烯腈、三甲基乙烯基硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：Q·W·袁哈浮曼，康凯，吴波，
申请(专利权)人：阿克苏诺贝尔化学品国际有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL