修井流体组合物和使用微乳液作为返排助剂的方法技术

本发明专利技术涉及用于在压裂致密地下地层中更快返回修井流体和强化产出含烃流体的新的Winsor类型IV微乳液体系，其中所述微乳液体系包括包含至少一种葡糖酰胺糖表面活性剂的表面活性剂子体系、溶剂子体系和共溶剂子体系，以及涉及用于制备和使用所述微乳液体系的方法。

Workover fluid composition and the method of using microemulsion as a backwashing agent

The present invention relates to a compact in fracturing underground workover fluid returned faster and strengthen the output of the hydrocarbon fluid is a new type of Winsor IV microemulsion system, wherein the microemulsion system includes at least a surface active agent system, glucamine sugar surfactant solvent system and the total solution of each system. And relates to a method for preparing and using the microemulsion system.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】修井流体组合物和使用微乳液作为返排助剂的方法专利
本专利技术涉及使用钻井或增产来处理地下储层的组合物和方法，所述地下储层包括但不限于页岩储层、致密气层和煤层气储层，常规和非常规储层。更特别地，本专利技术涉及用于在压裂致密地下地层中更快返回修井流体和强化产出含烃流体的新的表面活性剂体系，其中所述表面活性剂体系为Winsor类型IV微乳液并且包括包含至少一种葡糖酰胺糖表面活性剂的表面活性剂子体系、溶剂子体系和共溶剂子体系，以及涉及制备和使用所述表面活性剂体系的方法。专利技术背景多年来，通过使用完钻井和产出设备从地下储层采收石油产品。不断增长的油需求以及初次产出油的降低需要采收残油的更加新颖且有效的方法。在现有技术中开发并且讨论了多种返排助剂以帮助在钻井或水力压裂之后采收注射流体。对于水力压裂的一般信息可见于Montgomery,J.Pet.Tech.(2010)26-32和Beckwith,J.Pet.Tech.(2010)34-41的文章中。返排助剂有益于通过降低相圈闭损害的产出，强化油和气移动，帮助提高恢复渗透性和改进油/气采收。返排助剂配制物通常包含一种或多种阴离子、非离子或两性表面活性剂以及溶剂和共表面活性剂，其呈溶液或微乳液形式。Howard等人在SPE文章122307中讨论了各种返排助剂。同样，Panga等人在SPE100182中讨论了通过返排助剂的润湿性改变的效果。Pursley等人的美国专利第7,380,606号公开了通过将溶剂-表面活性剂共混物与载体流体组合形成的微乳液井处理。在优选的实施方案中，溶剂-表面活性剂共混物包含表面活性剂和选自萜烯和短链醇的烷基或芳基酯的溶剂。表面活性剂包括乙氧基化的蓖麻油、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯和聚乙二醇。此外，在一些情况下使用异丙基醇和三乙二醇。Penny和Pursley在SPE86556和SPE107844中给出了现场和实验室数据，来支持微乳液在低渗透页岩储层、煤层气储层和致密砂岩储层中的有效性。用于页岩和致密气储层的基于微乳液的返排助剂的使用和优化还描述于Rickman等人的SPE131107中。最近以来，Berger等人已在美国专利第7,998,911号中公开了微乳液返排助剂，其使用以下的共混物：低分子量醇和低分子量有机酸的水溶性酯，低分子量醇和高分子量脂肪酸的油溶性酯，一种或多种源自植物或动物来源的水溶性或可分散性非离子表面活性剂，一种或多种源自基于动物或植物的来源的阴离子或两亲表面活性剂，和水。Kakdjian等人在US8,220,546中公开了用于气井处理的微乳液体系的另一个实例，其包括溶剂子体系、共溶剂子体系和包含至少一种单烷基支链丙氧基硫酸盐阴离子表面活性剂的表面活性剂子体系，用于钻井、产出、修复和水力压裂应用以降低储层和产出油和气井中的水堵。US3,002,923教导了包含饱和盐水、燃料油、油溶性葡糖酰胺表面活性剂和自由流动固体(例如膨润土和硫酸钡)的油包水乳液体系用作钻探泥浆以在建造井的过程中从钻孔除去钻屑。该参考文献教导了乳液中葡糖酰胺含量为1-4重量％，溶剂含量为2-12重量％和固体含量为至多60重量％。X.D.Yang等人，ColloidJournal，2007，第69卷，第252-258页和JournalofCollloidandInterfaceScience320(2008)，283-289教导了包含水、溶剂和葡糖酰胺表面活性剂的乳液，所述乳液为Winsor类型I、II或III乳液。J.Baran等人，EnvironmentalScienceandTechnology1996，30，2143-2147教导了包含葡糖酰胺的水/氯碳微乳液表现出Winsor类型I、II或III行为。尽管现有技术中已知用于油和气工业的多种微乳液体系，但仍持续需要更有效的微乳液体系。尤其是仍需要在低浓度下有效、储层中高盐度耐受性、在钻井或增产处理过程中会出现的较高温度范围下稳定的返排助剂。这样的化学助剂不仅适合于气井应用，还适用于液体烃储层应用，且提供支持最大降低液体相圈闭和更快流体返回和清洁的非常低界面张力。此外，在烃产出的过程中必须通过修井流体控制其它不期望的井下产物。例如，结垢、链烷烃、细颗粒、硫、重质焦油副产物和水堵通常积累在地层、井套管、产出管和采收设备中和附近。替代性地，可能需要从井眼区域附近除去注射流体，例如钻井流体，水泥滤液，压井液，聚合物和水堵。为了维持烃产物的有效采收，频繁需要清洁或除去这些堆积物和沉积物。从井眼和产出设备中除去不想要的沉积物通常称为“修复”。可以将本专利技术的微乳液返排助剂用于修复应用。在井修复应用中，优选通过产出管或通过使用连续油管或类似输送机构将经选择的井处理微乳液直接注入井眼。一旦在井下，则井处理微乳液修复钻井损害，压裂流体损害，水堵，和从地层和井眼除去细颗粒，沥青质和链烷烃。本专利技术的主要目的在于提供返排助剂配制物，所述配制物具有强界面张力降低、表面润湿性改性和在流体恢复测试中的高性能和更好的非乳化效果，因此，具有比现有技术公开的配制物优异的性能。本专利技术的另一个目的在于提供适合于在极端条件下应用的返排配制物，如在油和气储层的钻井和压裂过程中有时遇到的非常高的盐度以及高温。现已发现，在微乳液为Winsor类型IV水包油微乳液时，来自水、至少两种溶剂和葡糖酰胺表面活性剂的微乳液是特别有效的井处理流体。在第一方面，本专利技术提供了井处理微乳液，其包含水，2-15重量％的至少一种具有高于37.8℃(100°F)的闪点和10℃或更低的倾点的有机溶剂，1-6重量％的包括至少一种醇的至少一种共溶剂，和12-30重量％的至少一种N-烷基-N-酰基葡糖胺表面活性剂，所述井处理微乳液为Winsor类型IV乳液。在另一方面，本专利技术涉及在压裂操作过程中采收流体的方法，所述方法包括将根据本专利技术的微乳液注入压裂地层。在另一方面，本专利技术涉及用于增产油或气井的方法，所述方法包括注射水和根据本专利技术的微乳液。在另一方面，本专利技术涉及根据本专利技术的微乳液的用途，在压裂操作过程中用作返排助剂。在另一方面，本专利技术涉及根据本专利技术的微乳液的用途，用于通过水注射增产油或气井中。在本说明书中，关于本专利技术的表述“微乳液体系”应当意指水、油和两亲物质的体系，所述体系为单光学各向同性和热力学稳定的液体溶液和为Winsor类型IV。在某些方面，微乳液可以被认为是小规模版本的乳液，即水包油(o/w)或油包水(w/o)的液滴类型分散体，具有液滴半径在5-50nm量级的尺寸范围，适合于提高气和/或油产出和水采收。微乳液为热力学稳定的组合物并且在达到适合组成时自发或利用轻微搅拌形成。取决于储存条件，它们具有潜在无限的寿命。其它区别包括液滴尺寸和体系颜色。常规乳液的球形液滴通常具有足以散射白光的大直径并且因此在外观方面不透明，而微乳液具有50nm或更小的液滴尺寸并且是透明的或具有轻微的浅蓝色。表述“表面活性剂子体系”应当意指适合用于微乳液的一种或多种表面活性剂。表述“溶剂子体系”应当意指适合用于微乳液的一种或多种溶剂。表述“共溶剂子体系”应当意指适合用于微乳液的一种或多种共溶剂。根据Winsor，在平衡中存在四种类型的微乳液相；将这些相称为Winsor类型I至IV相：1.W本文档来自技高网...

【技术保护点】
微乳液，其包含水，2‑15重量％的至少一种具有高于37.8℃(100°F)的闪点和10℃或更低的倾点的有机溶剂，1‑6重量％的包括至少一种醇的至少一种共溶剂，和12‑30重量％的至少一种N‑烷基‑N‑酰基葡糖胺表面活性剂，所述微乳液为Winsor类型IV乳液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.25 EP 14003961.1;2014.09.19 US 14/491,6151.微乳液，其包含水，2-15重量％的至少一种具有高于37.8℃(100°F)的闪点和10℃或更低的倾点的有机溶剂，1-6重量％的包括至少一种醇的至少一种共溶剂，和12-30重量％的至少一种N-烷基-N-酰基葡糖胺表面活性剂，所述微乳液为Winsor类型IV乳液。2.根据权利要求1所述的微乳液，其中所述葡糖酰胺表面活性剂为式(I)的化合物其中Ra为C5-C21烃残基，和Rb为C1-C4烷基。3.根据权利要求1所述的微乳液，其中所述葡糖酰胺表面活性剂为根据式(II)的化合物其中Ra为C5-C21烃残基，和Rb为C1-C4烷基。4.根据权利要求1所述的微乳液，其中所述葡糖酰胺表面活性剂为根据式(III)的化合物其中Ra为C5-C21烃残基，和Rb为C1-C4烷基。5.根据权利要求1所述的微乳液，其中所述葡糖酰胺表面活性剂为根据式(IV)的化合物其中Ra为C5-C21烃残基，和Rb为C1-C4烷基。6.根据权利要求1-5中任一项或多项所述的微乳液，其中Ra为C7-C15烃。7.根据权利要求1-6中任一项或多项所述的微乳液，其中Ra为脂族基团。8.根据权利要求1-7中任一项或多项所述的微乳液，其中Ra为烷基或烯基。9.根据权利要求1-8中任一项或多项所述的微乳液，其中Rb为甲基。10.根据权利要求1-9中任一项或多项所述的微乳液，其中在根据式(I)的化合物的总量的至少50重量％中，Ra为C7-C9烷基，和在至多50重量％中，Ra为C11-C13烷基。11.根据权利要求1-10中任一项或多项所述的微乳液，其中第一溶剂选自贫含萘的烷基芳烃，萜烯，链烷烃溶剂，脂肪酸烷基酯和丁基二醇醚。12.根据权利要求1-11中任一项或多项所述的微乳液，其中所述共溶剂选自具...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·鲍尔，J·怀尔德，A·马哈茂德哈尼，
申请(专利权)人：科莱恩国际有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH