一种用于在高盐度条件下实现增强水平的摩擦减低的方法，该方法特别适合于减阻水水力压裂以及挠性管应用，使用了低电荷并且优选无电荷的水溶性高分子量聚合物。一种压裂流体被注入一个管道中。该压裂流体是一种水溶液，包括至少一种水溶性的、含有小于10mol％的一种或多种离子单体的(共)聚合物，并且该水溶液所包括的总溶解盐的浓度范围是从100,000mg/L至达到该水溶液对于盐而言变得饱和时所处的盐浓度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种。
技术介绍
近十年来在美国已经有ー些极其大的并且重要的天然气的发现。所讨论的气体作为页岩气是已知的并且包含在所谓的页岩储集层中，其中最重要的之一是北德克萨斯的福特沃斯盆地的巴涅特页岩(Barnett Shale)。巴涅特页岩的成功开发进而导致了相似储集层的进ー步开发，其结果是巨大的遍及美国以及还有加拿大的页岩气的新发现。在这些页岩气储集层中最重要的是费耶特维尔页岩、斯维尔页岩、伍德福德以及马塞勒斯/泥盆纪页岩，后者从纽约州延伸至田纳西州，绵延数百英里。据估计，这些发现仅在过去的四年中就已将美国的天然气储量推进了高达60%。的确，页岩气定会是在接下来的几十年内修正美国能源政策的主要驱动因素。例如，美国能源情报署(US Energy Information Administration)现今预言，从 2008 年至 2035年接近50%的所有新增发电厂将会通过燃烧天然气来驱动。然而重要的是应认识到，若没有引入在巴涅特页岩中开拓的几种新的增产技木，将不可能有低滲透性页岩气区的成功开采。由于这些新技术的結果，据估计巴涅特页岩在1998年与2007年之间经历了超过3000%的增长速度。这些新技术中最重要的是水平钻井 以及减阻水水力压裂，将它们一起使用已经使得页岩区的开发是经济上可行的。水平钻井的井现已是标准惯例，其中每个井分多个级被压裂。一次典型的压裂作业可能包括每个井六到九个压裂阶段并且可能包括注入多达五百万至一千万加仑的水作为压裂流体。在高压下极其迅速地注入这ー庞大体积的水引起了页岩的压裂，由此导致了结构的滲透性的显著增加，而这又允许了对捕获的页岩气进行回收。标准惯例是用ー种聚合的摩阻减低剂以减小将这种水迅速注入到该页岩结构中所要求的液压马力。使用作为摩阻减低剂已知的此类聚合物可以将由于流体内的内摩擦引起的压カ损失减小高达70%。典型地，这些聚合物是具有30mOl%范围内的阴离子度(anionicity)的阴离子带电的聚丙烯酰胺共聚物。由于水力压裂的迅速生长，并且每个断裂典型地消耗了数百万加仑的水，已经出现了对于允许这些页岩区的持续经济发展足量的新鮮水的即时可得性的担心。鉴于这种新鮮水的潜在短缺，日益清晰的是压裂流体未来将会逐渐地基于包含显著量的溶解盐的水体。的确，这种情况已经在许多地区存在。US 5 067 508专利披露了使用ー种水溶性聚合物作为含盐流体中的摩阻减低剂。已经提出了宽范围的天然气以及合成的聚合物，并且在含盐流体中的盐含量不超过45mg/し在这ー背景下，业界正在要求在高盐水中有效地起作用的摩阻减低剂，其中的一些可以包含范围在100，000mg/l，或甚至500，000mg/l总溶解的固体内的溶解的盐(即，按重量计10% -50%的总的盐浓度)。以下描述的本专利技术包括一种聚合物摩阻减低剂，它在此种非常高的盐度下给出了优异的性能
技术实现思路
出人意料地已经发现，在减阻水水力压裂作业的情况下(其中注入流体具有的总溶解盐(TDS)浓度是高于100，000并且更优选地高于150，000mg/l)，在泵送作业过程中使用低电荷的或优选非离子的聚合物作为摩阻减低剂提供了改进的摩擦减低水平。类似地，对于那些挠性管修井作业(它们进而涉及使用高密度、高盐度的盐水)，已经发现，出乎意料有利的是利用非离子或低电荷的聚合物作为摩阻减低剂。进行挠性管修井作业以修复亦或增产已有的生产井从而恢复、延长或提高生产。这些技术包括水力压裂以及井眼清洗；两者均从加入摩阻减低剂中得益。因此，本专利技术在广义上提供了一种用于在油田以及气田应用中(例如水力减阻水压裂以及挠性管修井作业)获得增强的摩擦减低水平的方法，其中可能出现非常高盐度的盐水条件。确切地说，提高的摩擦减低水平来自在具有高盐度的盐水(例如在完井液中使用的高密度氯化钙)中通过使用小量加入的低电荷(并且优选无电荷)的水溶性高分子量聚合物中观察到的出乎意料的高的摩擦减低水平。附图说明图I和图3示出了当该摩阻减低剂是ー种现有技术的共聚物(丙烯酸/丙烯酰胺的共聚物)或本专利技术的聚合物(丙烯酰胺的均聚物)时，在CaCl2I水(500，000mg/L)中摩阻减低百分比随时间的变化。图2示出了当该摩阻减低剂是本专利技术的聚合物(丙烯酰胺的均聚物)时，在CaCl2盐水(400，000mg/L)中摩阻减低百分比随时间的变化。图4-图7示出了当该摩阻减低剂是本专利技术的聚合物(丙烯酰胺的均聚物)时，在NaCl盐水(110，000至350，00011^/1)中摩阻减低百分比随时间的变化。图8和图9示出了当该摩阻减低剂是本专利技术的聚合物(丙烯酰胺的均聚物)吋，在KCl盐水(110，000至350，000mg/L)中摩阻减低百分比随时间的变化。图10示出了当该摩阻减低剂是本专利技术的聚合物(丙烯酰胺的均聚物)时，在NaCVCaCl2I水(110，000mg/L)中摩阻减低分比随时间的变化。具体实施例方式本专利技术的方法适合于处理非常高盐度的减阻水流体系统，从而导致提高的摩擦减低水平，显著地优于使用常规的摩阻减低剂所达到的摩擦减低水平。该非常高盐度的注入流体具有的总溶解盐(TDS)的浓度是高于100，000mg/l，优选地高于150，000mg/l。在众多油田以及气田的应用中，摩擦的减低是一个正在发展的问题。在减低高压泵送作业中的摩擦的努力中，已经使用不同的聚合物化合物的添加剂实现了不同程度的成功。近年来，用于油田中的摩擦减低的エ业标准是ー种具有接近1500万分子量的丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物(70 30摩尔比)。在致密气(tight gas)中使用的典型的增产技术使用水作为主要的运输流体并且结果是由于和高泵送速率有关的摩擦压カ损失而遇到了高的注入压カ、这些高摩擦损失诱导的压カ总体上可以通过加入非常低浓度的高分子量的常规摩阻减低剂来实现，在行业中通常称为减阻水流体系统。 用于这些减阻水作业的容量，以及注入发生时所处的速率，水力压裂的每个级要求大量的水来完成。然而，对于这些减阻水压裂作业，由于多种因素(包括位置以及环境法规)，新鮮的供水并不总是可容易得到的；通过本专利技术，一种之前不适合的水资源(回水以及它们的共混物)现在变成了用于减阻水压裂的一种可行的选择。该回水主要由返回到地表的压裂流体连同一些采出水組成。这种注入的压裂流体(典型地包含新鮮水)易于溶解结构中的盐，由此向回收的水给予其盐度。高盐度的水来自-原生水，它表示在岩石的形成过程中岩石的孔内夹带的水。它可以是稠密的并且含盐的；-采出水，ー种普遍非常咸的天然发生的(结构)水；以及-为提供増加的液压而在挠性管应用(例如井眼清洗)中使用的合成的高密度盐水。在任何减阻水压裂作业的过程中，大量的水被注入到结构中。这种水最终与来自结构中的气体一起流回地表。回水典型地包括(除其他之外)来自结构中的高浓度的盐并且在处置之前必须经受多个昂贵的处理。本专利技术的ー个目的是利用这种回水作为对用于减阻水压裂作业的新鮮/地表水的替代或部分替代。在减阻水压裂中使用回水的主要缺点在于非常高的盐浓度显著地降低了常规摩阻减低剂的效力。由于更高的密度以及动态粘度，还产生了増加的注入压力。出人意料地，现已发现包括非离子以及低离子电荷的聚合物的摩阻减低剂在非常高的盐度存在时提供了超过常规本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.02.18 CA 27322871.一种用于减低水力压裂作业中的流体流动摩擦的方法，包括将一种压裂流体注入到一个导管中的步骤，其中所述压裂流体是一种水溶液，该水溶液包括至少一种含有小于IOmol%的一种或多种离子单体的水溶性的(共)聚合物，并且其中所述水溶液包括的总溶解盐的浓度范围是从100，000mg/L至达到该水溶液对于盐而言变得饱和时所处的盐浓度。2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，该压裂流体包括按该压裂流体的重量计从O. 005被％至O. 3被％的活性的水溶性(共)聚合物。3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，该水溶性共聚物包括至少一种非离子的单体，该单体是基于丙烯酰胺、丙烯酸的、乙烯基、烯丙基或马来酸的骨架，并且具有一个极性的非离子的侧基。4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，该水溶性的共聚物包括至少一种选自下组的非离子的单体，该组由以下各项组成丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸的羟基烷基酯、甲基丙烯酸的羟基烷基酯、N-乙烯基吡咯烷...
【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·惠特韦尔，拉塞尔·索普，
申请(专利权)人：SPCM股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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