用于地层处理的组合物和方法技术

本发明专利技术公开了降低粘弹性表面活性剂流体粘度的组分的受控加入，或者电解质浓度的受控改变，或者粘弹性表面活性剂流体组成的方法和组合物。一方面，本发明专利技术涉及具有延迟活化作用的内部破乳剂的使用。另一方面，本发明专利技术涉及释放例如醇等破乳剂体系的前体的使用，所述破乳剂体系的释放是通过熔化，缓慢溶解，与流体中存在的化合物反应或者在注入步骤期间或之后加到流体中，包胶涂层的破裂以及吸附在固体颗粒中的破乳剂的解吸等方法来进行。再一方面，本发明专利技术的醇包含在缓冲液中，以减小低－剪切粘度，并在所期望的处理阶段降低处理流体的流动阻力。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于降低粘弹性表面活性剂(VES)流体粘度的组合物和方法，特别是用于处理地层和油气井的组合物和方法。
技术介绍
粘弹性表面活性剂流体通常是通过混合适量的合适的表面活性剂如阴离子，阳离子，非离子和两性离子表面活性剂。粘弹性表面活性剂流体的粘度归因于流体中的组分所形成的三维结构。当粘弹性流体中的表面活性剂的浓度大大超过临界浓度时，并且在存在电解质的多数情况下，表面活性剂分子聚集成胶束等物质，其相互作用形成具有弹性性能的网状物。在本说明书的其余部分中，术语“胶束”将用作有机结合起来的相互作用的物质的通称。粘弹性表面活性剂溶液一般是通过向表面活性剂的浓溶液中加入某些试剂而形成的，通常包括长链的季铵盐如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。在表面活性剂溶液中产生粘弹性的普通试剂是盐如氯化铵，氯化钾，水杨酸钠和异氰酸钠以及非离子有机分子如氯仿。表面活性剂溶液的电解质含量对于控制其粘弹性行为也是重要的。巨大的兴趣是利用这种粘弹性表面活性剂作为井眼维护液。例如，参照美国专利No.4,695,389，No.4,725,372，No.5,551,516，No.5,964,295和No.5,979,557。在流体中加入其它组分可以显著地降低流体的粘度，这被称之为“破乳”。这甚至可以因为流体中可能已经存在的组分如水或电解质而发生。例如，在油田应用中，粘弹性表面活性剂流体的粘度一经暴露于地层流体(例如原油、冷凝物和/或水)就会降低或丧失；而且这种粘度降低或丧失完成了储集层、断口或其它处理区域的清除。但是，在某些情况下，应该很好地控制这种破乳，例如，当需要在特定时间或特定条件下对该流体进行破乳时，当需要加速降低粘度时，或者当储集层流体(如干气储集层中的流体)的自然流入未破乳或完全破乳了粘弹性表面活性剂流体时。该公开描述了用于粘弹性表面活性剂流体破乳的组合物和方法。凝胶破乳剂的普通用途是用于油井增产措施等所使用的常规聚合物基流体，因为与粘弹性表面活性剂基流体不同，当常规的聚合物基流体与烃或含水的地层流体不能自发地破乳，在地层中留下高粘度的流体，导致地层的渗透性降低，进而导致产量降低。使用最广泛的破乳剂是氧化剂和酶。破乳剂可以溶解或悬浮在处理流体的液相中(含水的，不含水的或乳状液)，并且在整个处理中暴露于聚合物(“内部”加入)，或者在处理之后的特定时间暴露于流体(“外部”加入)。对于常规的聚合物基体系而言，最普通的内部方法和组合物涉及可溶性的氧化剂或者酶；最普通的外部方法和组合物涉及包胶的酶或包胶的氧化剂；或者涉及采用包含破乳剂的前冲洗或后冲洗。破乳可以发生在井眼，砾石充填，滤饼，岩石基体中，发生在断口中，或者在另外添加或造成的环境中发生。Hughes，Jones和Tustin的英国专利GB 2,332,223，“用作井眼维护液的粘弹性表面活性剂基胶凝组合物”，描述了延迟和控制粘弹性表面活性剂基胶凝组合物的粘度和凝胶化的方法。利用这些方法促进延迟的(“预凝胶”)流体进入多孔介质，然后触发粘弹性凝胶就地形成。在美国专利No.4,735,731中，Rose等人描述了几种通过表面干预可逆地打破VES溶液粘度的方法。这些方法包括解热/冷却流体，调节pH或者使流体与有效量可混溶或不混溶的烃接触，然后使流体经受流体粘度基本得到恢复的条件。Rose的可逆处理可用于钻井液，使泵入井中的流体足够粘，以便将钻屑携带至地表面，并且能够在地表面破乳以除去固体。Rose所描述的破乳方法不能用于井下粘弹性溶液的破乳，而且似乎还对流体的粘度带来直接的影响。因此，在地下油气井处理之后的预定时间或条件下和/或当粘弹性表面活性剂流体未被自然流入的储集层流体破乳时，需要使粘弹性表面活性剂流体破乳的方法。
技术实现思路
本专利技术所公开的是引发、控制和增强用破乳剂清除粘弹性表面活性剂流体的组合物和方法。所述破乳剂可以是内部破乳剂，外部破乳剂，或者它们的组合。这些组合物和方法主要集中于但不限于基于阳离子表面活性剂如瓢儿菜基甲基二(2-羟乙基)氯化铵(下文中称为“EMHAC”)和两性离子表面活性剂甜菜碱表面活性剂的粘弹性表面活性剂体系的破乳剂。但是，也给出了使基于阴离子，阳离子，非离子和两性离子表面活性剂的粘弹性表面活性剂流体破乳的方法和组合物。已知各种类型的醇、有机酸和盐可以降低粘弹性凝胶的粘度—甚至使凝胶完全“破乳”。对于试验的组合物，发现这些破乳剂具有如下效果 本专利技术一方面提供延迟这种粘弹性表面活性剂胶凝组合物破乳的方法和组合物，同时又不损害压裂操作期间支撑剂悬浮和迁移所需的初始流体性能。因此，本专利技术涉及通过向井下注入含水流体来处理地层的方法，所述含水流体包含浓缩量的粘弹性表面活性剂，该粘弹性表面活性剂提供致使流体加入后粘度降低但不显著影响加入时流体在地表面时的粘度的破乳剂体系或破乳剂体系的前体。优化的剂型确保粘弹性凝胶在地表条件下迅速形成，并在传输和进入裂缝的过程中保持稳定。然后，在随后的时间，凝胶粘度通过凝胶破乳剂体系的受控释放而显著地降低。下面的简化程序描述了本专利技术的组合物的优选应用方案(A)在地表面，于传输和支撑性裂缝形成过程中混合并传输已知的粘弹性表面活性剂凝胶+展开于粘弹性表面活性剂凝胶中的添加剂A。(B)在逆转传输方向之后(回流方式)添加剂A(或者是通过内部法或者是在加入第二添加剂之后加入)释放至少一种组分B，其降低粘弹性表面活性剂凝胶的凝胶强度。设计两种过程来延迟粘弹性表面活性剂凝胶出现于裂缝和地层中的各时间点时凝胶强度的降低作用。因此，本专利技术一方面提供通过下列至少一种方法释放破乳剂体系的前体熔化，缓慢溶解，与流体中存在的化合物反应或者在注入步骤期间或之后加到流体中包胶涂层的破裂，以及吸附在固体颗粒中的破乳剂的解吸。当以内部破乳剂的形式应用时，初始的添加剂A优选为水溶性的化合物。A的性质，特别是亲水亲油平衡值(HLB)和电荷特性，使粘弹性表面活性剂凝胶的性质不会因为A的存在而受到严重的影响，直到在回流过程中发生反应，产生足够浓度的B(以及更多的反应产物)，破坏胶束并降低流体的凝胶强度和流体粘度为止。最优选的A的实例是酯，异硫代硫酸盐，肌氨酸盐，醇硫酸盐，醇醚硫酸盐，醇酚醚硫酸盐，羧酸根阴离子、乙氧基羧酸根阴离子和羧酸酯。这些产物将发生反应，通过例如水解释放醇或羧酸破乳剂。本专利技术的另一方面涉及包胶的盐。粘弹性表面活性剂流体通过在电解质的存在下形成胶束获得粘度。胶束可以呈多种形式，包括蠕虫状、棒状、球状、薄片状或多孔状的胶束。最适宜的粘度仅在电解质浓度落入给定范围时才能实现。例如，对于EMHAC，最佳范围通常为0.6M～0.8M(摩尔)。在布置油井压裂液时，其中存在包胶的盐不会影响其流变性能。裂缝闭合时，支撑剂颗粒将压碎胶囊，释放出额外的盐；结果，电解质的浓度将落在最佳范围之外，流体的粘度将会降低。包胶的过硫酸铵特别有用。其他包胶的物质可以包括有机盐如水杨酸钠，无机盐如NaPF6(六氟磷酸钠)和KCl(氯化钾)，以及液态烃或表面活性剂如十二烷基硫酸钠。事实上，能够充分溶解于处理液中并且可以破坏胶束结构的任何盐均是适宜的。该额外的盐还可以通过延迟产生氯化物的化合物的分解来释放。类似的作用也可以通过延迟水杨酸盐发生剂如水杨酸甲酯和水杨酸乙酯等的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过向井下注入含水流体处理地层的方法，所述含水流体包含浓缩量的粘弹性表面活性剂，该方法包括提供一种破乳剂体系或破乳剂体系的前体，所述破乳剂体系或破乳剂体系的前体导致流体注入后其粘度降低，但又不显著地影响其于地表注入时的粘度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克B纳尔逊，伯恩哈德伦维茨，基思迪斯穆克，马修塞缪尔，特雷弗L休斯，迈克尔帕里斯，戈尔奇萨拉马特，杰西C李，菲利普弗莱彻，付淀奎，理查德哈钦斯，加里J塔斯廷，
申请(专利权)人：索菲泰克公司，
类型：发明
国别省市：BE[比利时]