用于油气井增产的聚合物共混物制造技术

提出了用于压裂地下地层的组合物和方法。还提供了用于减少井处理流体中的摩擦相关损失的组合物和方法。一般而言，这些组合物包含含有一种或多种乙烯基膦酸(“VPA”)单体的共聚物。

Polymer blends for stimulation of oil and gas wells

Compositions and methods for fracturing underground formation are proposed. Compositions and methods for reducing friction-related losses in well treatment fluids are also provided. Generally speaking, these compositions comprise copolymers containing one or more vinylphosphonic acid (\VPA\) monomers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于油气井增产的聚合物共混物相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2016年9月14日提交的美国临时申请序列号62/394,342的优先权的权益，将所述申请的全部披露内容通过援引方式并入本申请。
技术介绍
水性处理流体可以用于各种地下处理。此类处理包括但不限于钻井操作、增产操作、以及完井操作。如在此所使用的，术语“处理(treatment)”或“处理(treating)”是指结合所需功能和/或出于所需目的使用流体的任何地下操作。该术语“处理(treatment)”或“处理(treating)”不暗示流体的任何具体作用。粘性的胶凝的压裂流体通常用于被井筒穿透的地下区域(例如，含油或含气岩层)的水力压裂中以增加来自地下区域的烃类的生产。即，以一定的速率和压力将粘性的压裂流体泵送通过该井筒进入该地下区域，从而形成裂缝并且延伸到待增产的地下区域。压裂流体还将微粒支撑剂材料(例如，级配砂)携带到所形成的裂缝中。使支撑剂材料悬浮在粘性的压裂流体中，这样使得当粘性的压裂流体被破坏并且回收时该支撑剂材料沉积在这些裂缝中。支撑剂材料起防止裂缝闭合的作用，由此形成传导通道，所产生的流体可以通过这些传导通道流到井筒中。利用水性处理流体的增产操作的实例是水力压裂。在一些例子中，与能够逃逸到地下地层中的流体相比，压裂处理涉及将无支撑剂的水性处理流体(称为前置液)更快地泵送到地层中，这样使得地层中的压力升高并且地层破裂，产生或增强一个或多个裂缝。增强裂缝包括扩大地层中预先存在的裂缝。一旦裂缝形成或增强，通常将支撑剂微粒置于裂缝中以形成支撑剂充填层，当释放液压时该支撑剂充填层可以防止裂缝闭合，形成传导通道，流体可以通过这些传导通道流到井筒中。在将水性处理流体泵送到井筒的过程中，由于在呈湍流的水性处理流体与地层和/或布置在井筒内的管材(例如，管子、盘绕的管道等)之间的摩擦可能损失相当大量的能量。由于这些能量损失，额外的马力可能是必要的以实现所希望的处理。为减少这些能量损失，迄今为止已经将减摩聚合物包含在水性处理流体中。由于在呈湍流的水性处理流体与管材和/或地层之间的摩擦，减摩聚合物应该减小这些摩擦损失。在水性处理流体中已经使用交联的瓜尔胶衍生物和其他聚合物体系超过30年。目前，通过使用浓度为约30-40磅/1000加仑的瓜尔胶衍生物(例如CMHPG)可以获得在高温(约275°F)下的良好交联性能。然而，在地下处理方法中相对高的聚合物使用可能造成显著的地层损坏。而且，当在地面之上回收利用处理流体时，流体中高水平的高分子量聚合物可在地面之上流体回收利用操作(如末端颠倒)中导致絮凝。希望在压裂流体中使用尽可能少的聚合物，这样使得压裂作业的总成本较低、破裂之后较少的聚合物残留物残留在裂缝以及砂充填层中、并且使地层损坏最小化。本领域中需要允许提高用于地下区域的处理流体的效率的聚合物体系，以克服以上所描述的问题。
技术实现思路
本披露提供了用于压裂地下地层的方法，该方法包括在足以压裂地层的压力下将水性压裂流体注入到地下地层的至少一部分中的步骤，其中该压裂流体具有范围从约6至约11的pH并且包括交联剂以及含有一种或多种乙烯基膦酸单体的共聚物。在一个实施例中，该共聚物进一步包含一种或多种丙烯酰胺单体。在另一个实施例中，该共聚物进一步包含一种或多种丙烯酸单体。在另一个实施例中，该压裂流体进一步包含一种或多种多糖。在一个实施例中，该交联剂选自钛、锆以及硼交联剂。在另一个实施例中，该交联剂包含选自乳酸锆、三乙醇胺乳酸锆、三乙醇胺锆酸盐、碳酸锆、乙酰丙酮合锆、苹果酸锆、柠檬酸锆以及锆的多羟基络合物的锆交联剂。在一个实施例中，该共聚物的重均分子量范围从约100,000道尔顿至约20,000,000道尔顿。在一个实施例中，该压裂流体进一步包含支撑剂。在一个实施例中，该方法进一步包括将破裂剂注入到地下底层的至少一部分中。在一个实施例中，该压裂流体选自淡水、海水、盐水、咸水、采出水、再生水、工业废水、与采油相关的废水、以及其组合。还提出了一种用于减少井处理流体中的摩擦相关损失的方法，其中该方法包括以下步骤：将含有一种或多种乙烯基膦酸单体的减摩共聚物添加到该井处理流体中，与不存在该减摩共聚物的相同的处理流体相比，其量有效地改善了该处理流体的流动。在一个实施例中，该方法进一步包括在添加该减摩共聚物之前、之后或者之时将一种或多种多糖添加到该井处理流体中。在一个实施例中，该一种或多种多糖选自衍生瓜尔胶、非衍生瓜尔胶、淀粉、纤维素衍生物、以及其组合。具体实施方式本披露提供了用于压裂地下地层的组合物和方法。还提供了用于减少井处理流体中的摩擦相关损失的组合物和方法。总体上，这些组合物包含含有一种或多种乙烯基膦酸(“VPA”)单体的共聚物。在一个实施例中，该共聚物具有结合在聚合物骨架中的此类VPA单体和/或通过此类VPA单体封端。与现有技术水平的工业中采用的压裂流体相比，使用根据本披露的聚合物可以将总聚合物装载量减少20％-30％或更多。如在此所使用的，术语“乙烯基膦酸”以及“乙烯基膦酸酯”意旨包括乙烯基膦酸衍生物，如对应的烷基酯，其是术语“乙烯基膦酸酯”意在涵盖的。如在此所使用的，术语“聚合物”意在涵盖低聚物，并且包括(不限于)均聚物和共聚物二者。如在此所使用的，术语“共聚物”不限于含有两种类型的单体单元的聚合物，而且包含两种或更多种单体单元(例如三聚物、四聚物等)的任何组合。在一个实施例中，本披露的组合物是油包水乳剂，其包含油性连续相以及水性分散相。在一个实施例中，在水相中存在含有一种或多种VPA单体的共聚物。油相(O)和水相(A)可以基于每个相的体积从至少约1∶8、在一些情况下至少约1∶6并且在其他情况下至少约1∶4、并且可以最高达约10∶1、在一些情况下最高达约8∶1并且在其他情况下最高达约6∶1的O/A比存在。当O/A比太油重时，该聚合物可能在水相中是太浓的。当O/A比太水重时，该乳剂可能变得不稳定并且易于分离。该O/A比可以是在任何上述比率之间的任何比率或范围。在本专利技术的油包水乳剂中，油相作为连续相存在并且包括惰性疏水性液体。该惰性疏水性液体可以包括(作为非限制性实例)链烷烃，环烷烃，芳香族烃，苯，二甲苯，甲苯，矿物油，煤油，石脑油，凡士林，支链异链烷溶剂，支链烃，饱和的、直链的、和/或支链的链烷烃以及其组合。具体的非限制性实例包括天然油、改性油或合成油，如从德克萨斯州欧文市(IrvingTex.)的埃克森美孚公司(ExxonMobileCorporation)得到作为M和可获得的支链异链烷溶剂、从纽约州纽约的维特科化学公司(WitcoChemicalCompany，NewYork，NY)作为61可获得的窄馏分支链烃、从威特科公司(Witco)作为可商购的矿物油、从伊利诺伊州伯纳姆(Burnham，Ill)的凯罗特种产品公司(CalumetSpecialtyProducts)可获得的CALUMETMLVP-100、来自德克萨斯州休斯顿市Penreco合伙公司(PenrecoPartnership)的来自宾夕法尼亚州石油城(OilCity，Pa)的MagieBros.的以及植物油，如芥花油、椰子油、菜籽油等。该惰性疏水性液体以足以形成稳定乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于压裂地下地层的方法，该方法包括在足以压裂该地层的压力下将水性压裂流体注入到该地下地层的至少一部分中的步骤，其中该压裂流体具有范围从约6至约11的pH并且包含交联剂以及含有一种或多种乙烯基膦酸单体的共聚物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.14 US 62/3943421.一种用于压裂地下地层的方法，该方法包括在足以压裂该地层的压力下将水性压裂流体注入到该地下地层的至少一部分中的步骤，其中该压裂流体具有范围从约6至约11的pH并且包含交联剂以及含有一种或多种乙烯基膦酸单体的共聚物。2.如权利要求1所述的方法，其中，该共聚物进一步包含一种或多种丙烯酰胺单体。3.如权利要求1所述的方法，其中，该共聚物进一步包含一种或多种丙烯酸单体。4.如权利要求1所述的方法，其中，该压裂流体进一步包含一种或多种多糖。5.如权利要求4所述的方法，其中，该一种或多种多糖选自由以下各项组成的组：衍生瓜尔胶、非衍生瓜尔胶、淀粉、纤维素衍生物、以及其组合。6.如权利要求1所述的方法，其中，该交联剂选自由以下各项组成的组：钛、锆以及硼交联剂。7.如权利要求1所述的方法，其中，该交联剂包含选自由以下各项组成的组的锆交联剂：乳酸锆、三乙醇胺乳酸锆、三乙醇胺锆酸盐、碳酸锆、乙酰丙酮合锆、苹果酸锆、柠檬酸锆、以及锆的多羟基络合物。8.如权利要求1所述的方法，其中，该共聚物的重均分子量范围从约100,000道尔顿至约20,000,000道尔顿。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：S科萨万，林根尧，周健，HV勒，郑昌珉，渠祁，
申请(专利权)人：罗地亚经营管理公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR