水力压裂组合物、其制造和使用方法技术

本发明专利技术提供了一种水力压裂组合物，所述水力压裂组合物包含：呈膨胀状态的超吸附性聚合物；安置在所述超吸附性聚合物中的多个支撑剂颗粒；井处理剂；和用于使所述超吸附性聚合物膨胀至所述膨胀状态的流体。本发明专利技术提供了一种用井处理剂对井进行处理的方法，所述方法包括将包含所述井处理剂的水力压裂组合物安置在井中。所述井处理剂可以是阻垢剂、示踪剂、pH值缓冲剂或其组合。

Hydraulic fracturing compositions and methods of making and using the same

The present invention provides a composition of hydraulic fracturing, the hydraulic fracturing composition comprises: a swelling superabsorbent polymer state; arranging a plurality of proppant particles in the super absorbent polymers in wells; treatment agent; and for the fluid so that the superabsorbent polymer expansion to the expansion of the state. The present invention provides a method for treating a well with a well treating agent comprising placing a hydraulic fracturing composition containing the well treating agent in a well. The well treating agent can be a scale inhibitor, a tracer, a pH value buffer or a combination thereof.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水力压裂组合物、其制造和使用方法对相关申请的交叉引用本申请要求2014年12月15日提交的美国申请号14/570003的权益，所述美国申请以全文引用的方式并入本文中。
水力压裂能提高来自地下地层的例如油和气等理想流体的流量，并且涉及以足以在地下地层或区域中施加应力且伴随在地下地层或区域中产生裂缝的速率和压力将压裂流体放置到地下地层或区域中。一些压裂流体含有增粘剂或胶凝剂，例如在放置在地层中之前或之后不久便会破裂的多糖。除了产生裂缝以外，所述压裂流体还将支撑剂输送到裂缝中。所述支撑剂应该在水压释放后使所述裂缝保持张开。此外，所述支撑剂建立了传导性通道，在这些通道中理想流体流动至钻孔。由于所述支撑剂能提供比周围岩石要高的传导性，因此所述裂缝在烃类产生中具有更大的潜力。然而，一些压裂流体在裂缝闭合之前便破裂，而且所述支撑剂与所述压裂流体分离并沉降在裂缝的底部。在这种情况下，所述支撑剂沉降并集中在裂缝底部，并且因此损害裂缝的几何结构和井生产力。因此，非常需要能提供相对较高的渗透性并且能提高来自断裂地层的烃类产量的组合物和方法。概述在一个实施方案中，利用一种水力压裂组合物克服了上述和其他缺陷，所述水力压裂组合物包含：超吸附性聚合物，所述超吸附性聚合物呈膨胀状态并且被构造为响应于破裂条件而破裂；多个支撑剂颗粒，所述多个支撑剂颗粒被安置在所述超吸附性聚合物中，随后响应于使所述超吸附性聚合物破裂而从所述超吸附性聚合物释放所述多个支撑剂颗粒；井处理剂，所述井处理剂包括阻垢剂、示踪剂、缓冲剂或其组合；和流体，所述流体用于使所述超吸附性聚合物膨胀至所述膨胀状态。在一个实施方案中，提供了一种在裂缝中安置多个支撑剂颗粒的方法，所述方法包括：在井下环境中安置水力压裂组合物，所述水力压裂组合物包含：超吸附性聚合物，所述超吸附性聚合物呈膨胀状态并且被构造为响应于破裂条件而破裂，以便由使所述超吸附性聚合物破裂而形成分解聚合物；多个支撑剂颗粒，所述多个支撑剂颗粒被安置在所述超吸附性聚合物中，随后响应于使所述超吸附性聚合物破裂而从所述超吸附性聚合物释放所述多个支撑剂颗粒；井处理剂，所述井处理剂包括阻垢剂、示踪剂、缓冲剂或其组合；和流体，所述流体用于使所述超吸附性聚合物膨胀至所述膨胀状态；在井下环境中形成裂缝；将所述水力压裂组合物安置在所述裂缝中；在形成所述裂缝之后，使所述超吸附性聚合物破裂；以及从所述超吸附性聚合物释放所述多个支撑剂颗粒，以将所述多个支撑剂颗粒安置在所述裂缝中。附图简述以下描述无论如何都不应该被视为具限制性。参考附图，相同元件带相同编号：图1示出了根据一个实施方案的安置在呈膨胀状态的超吸附性聚合物中的支撑剂颗粒；图2示出了根据一个实施方案的安置在呈膨胀状态的超吸附性聚合物中的支撑剂颗粒；图3示出了呈未膨胀状态的超吸附性聚合物；图4示出了分解聚合物和支撑剂颗粒；图5示出了在破裂条件之前的安置在裂缝中的水力压裂组合物；图6示出了图5的水力压裂组合物对破裂条件的反应；图7示出了在裂缝闭合之前的安置在裂缝中的流体和支撑剂颗粒；图8示出了在裂缝闭合之前沉降的支撑剂颗粒对裂缝尺寸的影响；图9示出了安置在瓜尔胶或超吸附性聚合物中的支撑剂颗粒在180℉下随时间变化的函数；图10示出了在180℉下向瓜尔胶或超吸附性聚合物中加入破裂剂；图11示出了在注入水力压裂组合物期间的裂缝单元；图12示出了在向安置在裂缝单元中的水力压裂组合物中注入水之后的裂缝单元；图13示出了单独SPP流体和与线性凝胶体系组合的SPP流体的粘度差异；图14A和图14B，统称为图14，示出了SPP和线性凝胶对泡沫压裂流体的泡沫品质的影响；图15示出了交替注入包含SPP、支撑剂颗粒、用于使SPP膨胀的流体的含支撑剂流体与包含水和润滑剂的无支撑剂流体之后的裂缝单元；以及图16示出了交替注入包含SPP流体的无支撑剂流体与包含水、润滑剂和支撑剂颗粒的含支撑剂流体之后的裂缝单元。图17示出了流体pH值对超吸附性聚合物的粘度的影响。详细描述本文中以举例而不是限制的方式呈现了一个或多个实施方案的详细描述。已经发现，本文中所描述的水力压裂组合物能在地层中产生裂缝，并且在不改变裂缝的几何结构的情况下将支撑剂颗粒输送到裂缝中，从而优化通过裂缝的烃传输和回收。支撑剂颗粒保持悬浮在水力压裂组合物中而不沉降到裂缝底部，由此提高了井的产量。如图1中所示，水力压裂组合物10包括超吸附性聚合物12(例如，多个超吸附性聚合物颗粒12)、安置在超吸附性聚合物12中的多个支撑剂颗粒18和使超吸附性聚合物12膨胀至膨胀状态的流体(未示出)。在膨胀状态下，超吸附性聚合物12被构造为响应于破裂条件而破裂，并且由使超吸附性聚合物12破裂而形成分解聚合物。在超吸附性聚合物12破裂后，多个支撑剂颗粒18从超吸附性聚合物12释放。超吸附性聚合物12包括多个聚合物链13，在超吸附性聚合物12的聚合物链13之间具有内部交联14。在一个实施方案中，所述支撑剂颗粒18被包括在相邻超吸附性聚合物颗粒12之间的空间22中。在一些实施方案中，支撑剂颗粒18被安置在空间22中，并且受到超吸附性聚合物颗粒12的颗粒内交联26限制。设想流体围绕超吸附性聚合物12的外部24、其内部空间22、在颗粒12内部或其组合。超吸附性聚合物12是交联、中和或部分中和的聚合物，其能够吸收大量水性液体，诸如水、盐水、酸或碱，从而膨胀并且形成凝胶或粘性材料，并且在一定压力或温度下保留所吸收的流体。超吸附性聚合物具有内部交联、表面交联或其组合。超吸附性聚合物颗粒是超吸附性聚合物或超吸附性聚合物组合物的颗粒。首字母缩略词SAP可以用于代替超吸附性聚合物、超吸附性聚合物组合物和本文中的颗粒或纤维(等)。SAP具有亲水性网状结构，所述亲水性网状结构可保留相对于SAP重量来说大量的水性液体。在一个实施方案中，本文中的SAP是当与水性流体接触时与水反应或吸收水并且膨胀的多种有机聚合物。此类SAP的非限制性实例是多糖材料(例如，在干燥状态下吸收并保留重量等于或大于其自身重量的水)、聚丙烯酸2-羟基乙酯、聚丙烯酸烷基酯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙酸乙烯酯。在一个实施方案中，SAP是丙烯酰胺与例如马来酸酐、乙酸乙烯酯、环氧乙烷、乙二醇、丙烯腈或其组合的共聚物。SAP是例如由丙烯酰胺(AM)或丙烯酸和其盐产生。在一个实施方案中，所述SAP是由非离子、阴离子、阳离子单体或其组合聚合而来。形成SAP的聚合反应可以通过自由基聚合、溶液聚合、凝胶聚合、乳液聚合、分散液聚合或悬浮液聚合来进行。此外，聚合反应可以在水相中、反相乳液中或反相悬浮液中进行。用于制造SAP的非离子单体的实例包括非离子单体，诸如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N-二(C1-C8烷基)丙烯酰胺(诸如N,N-二甲基丙烯酰胺)、乙烯醇、乙酸乙烯酯、烯丙醇、甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯腈和其衍生物。此类衍生物包括例如丙烯酰胺衍生物，具体来说被烷基取代的丙烯酰胺或者丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的被氨基烷基取代的衍生物，并且更具体来说丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-环己基丙烯酰胺、N-苯甲基丙烯酰胺、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水力压裂组合物，所述水力压裂组合物包含：超吸附性聚合物，所述超吸附性聚合物呈膨胀状态并且被构造为响应于破裂条件而破裂；多个支撑剂颗粒，所述多个支撑剂颗粒被安置在所述超吸附性聚合物中，随后响应于使所述超吸附性聚合物破裂而从所述超吸附性聚合物释放所述多个支撑剂颗粒；井处理剂，所述井处理剂包括阻垢剂、示踪剂、pH值缓冲剂或其组合；和流体，所述流体用于使所述超吸附性聚合物膨胀至所述膨胀状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.15 US 14/5700031.一种水力压裂组合物，所述水力压裂组合物包含：超吸附性聚合物，所述超吸附性聚合物呈膨胀状态并且被构造为响应于破裂条件而破裂；多个支撑剂颗粒，所述多个支撑剂颗粒被安置在所述超吸附性聚合物中，随后响应于使所述超吸附性聚合物破裂而从所述超吸附性聚合物释放所述多个支撑剂颗粒；井处理剂，所述井处理剂包括阻垢剂、示踪剂、pH值缓冲剂或其组合；和流体，所述流体用于使所述超吸附性聚合物膨胀至所述膨胀状态。2.如权利要求1所述的水力压裂组合物，其中所述超吸附性聚合物包含来源于丙烯酸酯、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、乙烯醇、糖、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、其衍生物或其组合的重复单元；并且其中所述超吸附性聚合物包含多个交联。3.如权利要求1至2中任一项或多项所述的水力压裂组合物，所述水力压裂组合物包含以所述水力压裂组合物的总重量计约0.001重量％至约5重量％的所述阻垢剂。4.如权利要求1至3中任一项或多项所述的水力压裂组合物，其中所述阻垢剂包括含羧酸、磺酸或膦酸的化合物、含羧酸、磺酸或膦酸基团的聚合物，或其组合。5.如权利要求1至4中任一项或多项所述的水力压裂组合物，其中所述阻垢剂包括氨基三亚甲基膦酸、1-羟基亚乙基-1,1-二膦酸、2-膦酰基丁烷-1,2,4-三甲酸、2-羟乙基-氨基-双(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、四亚甲基二胺四(亚甲基膦酸)、六亚甲基二胺四(亚甲基膦酸)、2-羟基膦酰基乙酸、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)、双(六亚甲基三胺五(亚甲基膦酸)、聚氨基聚醚亚甲基膦酸酯或其盐、膦基聚羧酸盐、聚丙烯酸、聚马来酸、丙烯酸共聚物、磺酸酯聚丙烯酸酯共聚物、聚乙烯磺酸酯、羧甲基菊粉、聚天冬氨酸盐或其组合。6.如权利要求1至5中任一项或多项所述的水力压裂组合物，所述水力压裂组合物包含以所述水力压裂组合物的总重量计约0.001重量％至约10重量％的所述示踪剂。7.如权利要求1至6中任一项或多项所述的水力压裂组合物，其中所述示踪剂包括氟化苯甲酸、全氟化烃、醇、酮、有机酸、卤代化合物或...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈东，李雷鸣，周佳，孙宏，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US