压裂地下岩层的方法技术

本发明专利技术公开了一种压裂地下岩层的方法，包括使用在处理之后便于从钻井中清除的低残余物流体。该体系包括在超过临界浓度下形成胶束的表面活性剂化合物。在某些条件下添加缔合性增稠剂化合物得到基于疏水性相互作用的网络。所得粘性流体可以输送支撑剂，可以纯净形式或作为发泡或增能体系施用，或者可以用于酸化处理中。所述方法可以进一步包括破坏步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用低残余物流体压裂体系来。
技术介绍
在油气工业中，水力压裂包括在足够高的压力下将特殊混合的压裂流体经由钻井注入岩层中以产生裂缝而由此提供通道，岩层流体如油、气或水可经由该通道流入钻井并随后被取出。压裂流体的设计应允许在压力释放时引起或扩大裂缝且同时输送悬浮的支撑剂(proppant)(例如天然存在的砂粒、树脂涂布砂、烧结铝土矿、玻璃珠、超轻聚合物珠粒等)至裂缝中以维持裂缝打开。压裂流体承载支撑剂的特性和能力主要取决于其粘性。压裂流体的其他理想特性包括能够在处理之后被破坏并从岩层中清除、良好的流体损失控制和施用期间的低摩擦压力。常用压裂流体基于含水或烃类体系，但是含水流体(例如基于水溶性聚合物、瓜尔胶和瓜尔胶衍生物的那些)通常由于较低成本而更受欢迎。尽管还可以通过提高浓度而增加瓜尔胶基流体的粘度，但是更经济的方法包括通过施用交联剂使聚合物交联。不含聚合物的水基压裂流体可以使用表面活性剂制备。相比于由瓜尔胶衍生物制备的普通凝胶，表面活性剂基压裂流体使处理之后岩层中残留的残余物的量最小。取决于所选瓜尔胶聚合物的等级，残余物可能是显著的且阻碍压裂程序的成功。残余物通常不仅包括在处理之后由聚合物结构的酶促或氧化分解产生的断裂产物，而且包括在瓜尔胶加工过程中产生的污染物。尽管改性瓜尔胶由于额外纯化而通常含有较少污染物，但该类污染物不能完全且经济地除去。表面活性剂基体系为纯合成的且由此不依赖于原料(例如瓜尔豆)收获中天气或经济相关的变化，所述变化可能影响在世界市场上的可获得性。表面活性剂基体系当在增能条件下施用时形成稳定的泡沫。相比于瓜尔胶基流体，可以在不添加发泡剂下获得所需的流体性能。增能流体需要较少的基础流体，允许在水敏性岩层中施用并降低处理所需化学添加剂的量。需要逆流的流体量降低在其中废液处置包括显著成本因素的地方可能是重要的。表面活性剂基压裂体系是众所周知的且其耐受高剪切施加的能力是重要的。优选的表面活性剂可具有许多离子特性；阴离子、非离子、阳离子和两性离子物质已经全部成功使用。然而，某些阳离子表面活性剂有毒且不易生物降解。粘性压裂流体还必须能够通过结构破裂而“破坏”，这首先导致流体粘度增加。取决于流体组成，该破裂可通过物理或化学手段实现。如果通过添加剂实现，则额外化学品应在实际处理过程中对凝胶特性没有或仅有最低影响，但一旦处理结束应快速反应。重要的是该方法允许在一定程度上控制与凝胶强度降低有关的时间，从而岩层温度和压力可能至关重要。与瓜尔胶基压裂流体组合使用的常用破坏剂(breaker)添加剂为氧化剂和酶。氧化化学品如过氧化二硫酸的铵、钾或钠盐导致碳水化合物聚合物的自由基分解，这降低它们的分子量并由此降低它们的粘滞能力。可利用某些基于胺的添加剂，其能够提高破坏剂的反应性。酶促破坏剂提供一种用于降解碳水化合物基聚合物的较低腐蚀性方式。常用于油田中的酶为半纤维素酶。其施用相比于氧化破坏剂而言限于较小的PH范围(3.5-8)和较低的温度。表面活性剂基压裂流体可在破坏剂不存在下施用，仅依赖于岩层水对网络的稀释或胶束通过与足量的烃接触而破裂，以降低流体粘度。然而，该方法具有的缺点为对于“破坏”时间没有控制措施。此外，由于封井时间增加而可能较不经济。在现有技术中已提出许多包含表面活性剂和/或聚合物的压裂用配制剂。WO 92/08753公开了作为增稠剂用于含水组合物及尤其是用于胶乳分散体的聚合物化合物。EP 0 225 661描述了通过用多价金属阳离子，尤其是用铝离子交联磷酸酯而制备凝胶。WO 02/102917描述了包含具有非离子、离子和疏水官能团的聚合物的含水组合物，其粘度在剪切力作用下增加或在剪切力作用下形成凝胶。WO 2005/071038描述了组合物和用于在剪切力作用之后通过添加具有亲水性和疏水性结构部分的三嵌段低聚物而缩短阳离子、两性离子和两性粘弹性表面活性剂组合物的恢复时间的方法，其中所述表面活性剂优选具有甜菜碱结构。US 2006/0128597描述了组合物和用于在剪切力作用之后通过添加部分水解的聚乙烯酯或部分水解的聚丙烯酸酯而缩短阳离子、两性离子和两性粘弹性表面活性剂组合物的恢复时间的方法，其中所述表面活性剂同样优选具有甜菜碱结构。US 2006/0111248描述了用于在剪切力作用之后通过添加以下通式的化合物而缩短两性离子粘弹性表面活性剂组合物的恢复时间的方法R-(EO)x (PO) y_R，-OH其中R SC3-Cw烷基，R’为Cci-Cw亚烷基，EO为亚乙氧基且PO为亚丙氧基，所述表面活性剂优选具有甜菜碱结构。US 6，194，356描述了包含粘弹性表面活性剂与可交联的疏水改性聚合物组合的井处理流体。US 7，084，095描述了包囊聚合物在包含粘弹性表面活性剂的含水组合物中的用途，其中所述聚合物在井内条件下导致含水组合物流变性质发生变化。WO 02/11874公开了包含足量的控制流体粘弹性用低聚表面活性剂的粘弹性井处理流体。所用表面活性剂的单体为具有至少一个带电首基和一个长链疏水烃基的离子或两性离子化合物。WO 03/056130描述了用于使打开的岩层断裂的含水粘弹性流体，其包含粘弹性表面活性剂，尤其是甜菜碱，和疏水改性聚合物，其中所述聚合物优选具有104-107g/mol的分子量。WO 2005/040554描述了通过添加亲水性-亲油性有机化合物如烷基醇、烷基硫醇或烷基胺而提高处理井用粘弹性表面活性剂组合物的粘度的方法。WO 2008/065172A2公开了 pH-调节的增稠剂体系及其在处理地下地质岩层中的用途。具有PH-依赖性粘度的组合物包含至少一种以下通式的阴离子表面活性剂R- 0) kP ( = 0) (OH) 3_k其中R为包含12-22个碳原子的疏水基团，Ε0/Ρ0为亚乙氧基和/或亚丙氧基且k 为1或2，此外至少一种聚合物增稠剂包含至少两个经由亲水基团连接的疏水基团。WO 2008/065173涉及一种增稠剂体系，其适用于制备增稠剂组合物且由至少一种阴离子表面活性剂A和至少一种聚合物B组成，所述聚合物B包含至少一个疏水基团和至少一个亲水基团，其中所述聚合物B在增稠剂组合物中的浓度低于聚合物的重叠浓度 (overlap concentration) c *，涉及该专利技术增稠剂体系在制备增稠剂组合物中的用途，涉及包含该专利技术增稠剂体系的增稠剂组合物以及涉及该专利技术增稠剂组合物的用途。虽然当前使用各种压裂流体，但对于减轻现有技术配制剂缺点的压裂流体体系仍有需求。专利技术_既述本专利技术一方面包括压裂被钻井穿透的地下岩层的方法，包括配制含水压裂流体和在足以引起或扩大岩层中裂缝的速率和压力下沿着钻井泵送所述压裂流体，其中所述压裂流体包含含水基础流体、表面活性剂组分和缔合性增稠剂，从而流体在表面活性剂组分和缔合性增稠剂都不存在下不具有所需粘度。所述表面活性剂组分至少包含阴离子表面活性剂并且可能进一步包含非离子表面活性剂。所述缔合性增稠剂包含具有至少一个亲水基团和至少一个疏水基团的聚合物。 所述缔合性增稠剂优选以小于聚合物的重叠浓度的浓度添加。所述压裂流体组分易溶于水。因此，所述流体的使用可以降低岩层中残留的残余物的量并降低对相关支撑剂衬垫的损坏。所述压裂流体可以进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：S·C·劳伦斯，K·E·蒂姆，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：