处理地层的方法技术

本发明专利技术披露了降低粘弹性表面活性剂流体的组分的受控添加或粘弹性表面活性剂流体的电解质浓度或组成的受控改变的方法和组合物。本发明专利技术的一个方面涉及具有延迟活化作用的内部破裂剂的使用。本发明专利技术的其它方面涉及前体的使用，所述前体通过以下过程释放破裂系统，例如醇；所述过程，例如熔化、缓慢溶解、在注入步骤之中或之后与流体中存在的或者添加至流体的化合物反应、包胶涂层的破裂和吸附至固体颗粒内的破裂剂的解吸附。在本发明专利技术的其它方面中，醇包含在前置液中，以减小低剪切速率和在所需的处理阶段减小处理流体的流动阻力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于减少粘弹性表面活性剂(VES)流体的粘度的组合物和方法，特别是用于处理地下地层和油井和气井的处理。
技术介绍
粘弹性表面活性剂流体通常是通过混合适当量的合适表面活性剂，例如阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂而制备的。粘弹性表面活性剂流体的粘度归因于由流体中组分形成的三维结构。当粘弹性流体中的表面活性剂的浓度显著地超过临界浓度时，以及在多数情况下，在电解质存在下，表面活性剂分子聚集成物质，例如能互相作用形成表现出弹性的网状结构的胶束。在本说明书的余下部分，术语“胶束”将用作组织化的互相作用物质(organized interacting species)的通称。粘弹性表面活性剂溶液通常是通过将某些试剂添加至表面活性剂的浓溶液中而形成的，所述表面活性剂的浓溶液常由例如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等长链季铵盐构成。在表面活性剂溶液中产生粘弹性的常用试剂是盐，例如盐，例如氯化铵、氯化钾、水杨酸钠和异氰酸钠以及非离子有机分子，例如氯仿。表面活性剂溶液的电解质含量也是它们的粘弹性的重要控制因素。对使用这样的粘弹性表面活性剂作为井筒维护流体存在相当大的兴趣。例如，参考美国专利4695389、4725372、5551516、5964295和5979557。将其它组分引入流体中可在流体粘度中产生显著的减小，称之为“破裂(breaking)”。甚至在已经存在于流体中的组分，例如水或电介质的情况下，这也可以发生。例如，在油田应用中，当暴露于地层流体(例如，原油、凝结物和/或水)时，粘弹性表面活性剂流体的粘度被减小或损失；该粘度的减小或损失实现油藏、裂缝或其它处理区域的清理。然而，在一些情况下，例如，当需要在特定时间或条件下破裂流体时，当需要加速粘度减小时或当储层流体的自然流入(例如，在干天然气储层(dry gas reservoirs)中)没有破裂或没有充分破裂粘弹性表面活性剂流体时，对破裂进行更好的控制将是合适的。本专利技术描述了用于破裂粘弹性表面活性剂流体的组合物和方法。破胶剂是在增产等中使用的常用的常规聚合物类流体，因为不同于粘弹性表面活性剂类流体，聚合物类流体当与油气或含水地层流体接触时，不能同时破裂。在地层中留下高粘度流体将导致地层渗透率减小，并从而导致产量降低。最广泛使用的破裂剂(breaker)是氧化剂和酶。破裂剂可溶解或悬浮在处理液的液相(含水、非水的或乳液)中，以及在整个处理过程中暴露至聚合物(“内部”添加)，或在处理后的某一时间暴露至该流体(“外部”添加)。用于常规聚合物类系统的最常用的内部方法和组合物涉及可溶的氧化剂或酶；最常用的外部方法和组合物涉及包胶酶或包胶氧化剂，或涉及包含破裂剂的预冲洗液或后冲洗液的使用。破裂可发生在井筒、砾石充填、滤饼、岩石基质中、裂缝中或其它添加或创建的环境中。Hughes、Jones和Tustin的英国专利GB2332223，“Viscoelastic surfactantbased gelling composition for wellbore service fluids”中描述了延迟和控制粘弹性表面活性剂类胶凝组合物的粘度和胶凝作用的积聚的方法。这些方法可用于加速延迟(“预胶凝”)流体充填进入多孔介质中，然后原位(in-situ)引起粘弹性胶凝的形成。Rose等人在美国专利4735731中描述了通过在表面干涉(intervention)可逆破裂VES溶液的粘度的几种方法。这些方法包括加热/冷却流体、调节pH值或者使有效量的可混溶的或不混溶的油气(hydrocarbon)与该流体接触，然后使该流体位于一定条件下，以使流体的粘度基本上得以恢复。Rose的可逆处理对钻井液有用，因此泵送至井内的流体足够粘以携带钻屑，而又能够在脱除固体颗粒的表面上破裂。Rose讨论的破裂方法不能用来沿着井向下(down a well)破裂粘弹性溶液，而且表现出对流体的粘度有直接的影响。因此，存在以下的需要在地下油井或气井处理之后，在预定时间或条件和/或当它们没有被储层流体的自然流入破裂时，破裂粘弹性表面活性剂流体的方法。表1.实施例1的消化的样品的氨基酸分布。浓度以氨基酸克数/100克总蛋白质表示。 快速形成，并在泵送和充填至裂缝的期间保持稳定。然后，在稍后的时间内，凝胶粘度由于凝胶破裂系统的受控释放而显著地减小。下述简化的顺序描述了本专利技术组合物的优选应用(A)在表面处，在泵送和支撑的裂缝形成期间结合和泵送已知的粘弹性表面活性剂凝胶+将发展成粘弹性表面活性剂凝胶的添加剂A。(B)改变泵送方向(回流方案(backflow regime))之后添加剂A(通过内部方法或者在加入第二添加剂之后)释放至少一种组分B，组分B减小粘弹性表面活性剂凝胶的凝胶强度。这两种方法设计为，当粘弹性表面活性剂凝胶存在于裂缝和地层中时，在每一点上及时延迟凝胶强度减小的效果。因此，根据本专利技术的一个方面，提供如下的前体，所述前体通过下述至少一种方法释放破裂系统熔融、缓慢溶解、在注入步骤期间或之后与流体中存在的或者添加至流体中的化合物反应、包胶涂层的破裂和吸收至固体颗粒内的破裂剂的解吸附。当初始添加剂A作为内部破裂剂时，初始添加剂A优选为水溶性化合物。A的性质，特别是亲水亲油平衡值(HLB)和电荷特性是这样的性质，粘弹性表面活性剂凝胶的性质直到反应发生时才因为其存在而受到显著影响，所述反应产生足够浓度的B(以及，在一些情况下，更多的反应产物)，以在回流期间使胶束破裂，减小流体的凝胶强度和流体粘度。添加剂A的优选实例为酯、异硫代硫酸酯(盐)、肌氨酸酯(盐)、醇硫酸盐(alcohol sulfate)、醇醚硫酸盐、醇酚醚硫酸酯、羧酸根阴离子、乙氧基羧酸根阴离子、酯羧酸酯(盐)和聚合电解质。这些产品将例如通过水解，反应释放出醇或羧酸破裂剂。本专利技术的另一方面涉及包胶的盐(encapsulated salts)。粘弹性表面活性剂流体通过在电解质的存在下形成胶束而获得粘度。胶束可具有多种形态，包括蛇形的(worm-like)、棒状的、球形的、层状的或多孔的。最佳的粘度只有在电解质的浓度落入给定范围时才获得。例如，就EMHAC而言，最佳范围通常在0.6M-0.8M(体积摩尔的(molar))。压裂流体中包胶的盐的存在将不会影响充填期间的流变性质。裂缝闭合时，支撑剂颗粒将压碎胶囊(capsule)，以释放额外的盐，因此电解质浓度将在最佳范围之外并且流体粘度将降低。包胶的过硫酸铵是特别适用的。其它包胶的材料可包括有机盐，例如水杨酸钠；无机盐，例如NaPF6(六氟磷酸钠)和KCl(氯化钾)和液态烃或表面活性剂，例如十二烷基硫酸钠。实际上，在处理液中充分可溶的并破裂胶束结构的任何盐是合适的。额外的盐也可由于产生氯化物的化合物的延迟分解而释放。类似的效果可通过水杨酸酯产生剂，例如酯、水杨酸甲酯和水杨酸乙酯的延迟分解而获得。后面化合物的分解释放出醇，这可引起进一步的粘度减小。本专利技术的另一方面涉及使用聚合电解质作为VES破裂剂。适用于本专利技术的聚合电解质可为阴离子、阳离子、非离子或两性的。取决于所用聚合电解质和表面活性剂的种类，破裂VES流体的机理可不同。例如，阳离子聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
处理地下地层的方法，其包括如下步骤：（ａ）沿着井向下注入包含增稠量的粘弹性表面活性剂的含水流体；（ｂ）提供在注入后使所述流体的粘度减小，但是在表面和在注期间不显著影响其粘度的破裂系统，其中所述破裂系统包括聚合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰西李，埃里克纳尔逊，
申请(专利权)人：施蓝姆伯格技术公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]