相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年2月27日提交的美国临时申请号62/126,170的权益，该申请以其全文通过援引方式并入本申请。
背景技术：
所披露的主题涉及用于处理地下区域的组合物。这些组合物包括水性地下处理流体，这些水性地下处理流体含有在油包水乳液中的水溶性聚合物，以及相关方法。
水性处理流体可以用于多种地下处理。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。
粘性的胶凝的压裂液通常用于被井筒穿透的地下区域的水力压裂以增加来自这些地下区域的烃的生产。即，以使得裂缝形成并且延伸到待增产的地下区域中的速率和压力将粘性的压裂液泵送通过该井筒进入该地下区域。该压裂液还将微粒支撑剂材料(例如级配砂)携带到所形成的裂缝中。使该支撑剂材料悬浮在该粘性的压裂液中，这样使得当该粘性的压裂液被破坏并且回收时该支撑剂材料沉积在这些裂缝中。该支撑剂材料起防止裂缝闭合的作用，由此形成传导通道，通过这些传导通道所产生的流体可以流到该井筒中。
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，压裂处理涉及将无支撑剂的水性处理流体(称为前置液)比该流体能够逃逸到地下地层中更快地泵送到该地层中，这样使得该地层中的压力升高并且该地层破裂，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。一旦该裂缝形成或增强，通常将支撑剂微粒置于该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该裂缝闭合，形成传导通道，通过这些传导通道流体可以流到该井筒中。
在将该水性处理流体泵送到该井筒的过程中，由于在呈湍流的水性处理流体与该地层和/或布置在该井筒内的管状物品(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这些管状物品和/或该地层之间的摩擦，该减摩聚合物应该降低这些摩擦损失。
存在对开发具有有效的摩擦减小以使能量损失最小化但是仍然具有对于携带支撑剂能力来说足够的粘度，同时是安全的和环境友好的处理溶液的持续需求。
技术实现要素：
本披露提供了一种油包水乳液，该油包水乳液包括在从约1:8至约10:1的o/a比下的油相(o)和水相(a)；其中该油包水乳液包括作为连续相的该油相以及作为该油相中不同颗粒的分散相的该水相，该油相包括惰性疏水性液体、至少一种水不溶性疏水性单体、以及至少一种表面活性剂，该水相包括水和水溶性聚合物，该水溶性聚合物包括：(i)至少一种丙烯酰胺单体以及(ii)至少一种丙烯酸单体；其中该水溶性聚合物以该油包水乳液的从约10至约35重量百分比的量存在。
还提供了油包水乳液，该油包水乳液包括在从约1:8至约10:1的o/a比下的油相(o)和水相(a)；其中该油包水乳液包括作为连续相的该油相以及作为该油相中不同颗粒的分散相的该水相，该油相包括惰性疏水性液体以及至少一种表面活性剂，该水相包括水和水溶性聚合物，该水溶性聚合物包括：(i)至少一种丙烯酰胺单体、(ii)至少一种丙烯酸单体、以及(iii)至少一种水溶性疏水性单体；其中该水溶性聚合物以该油包水乳液的从10至35重量百分比的量存在。
还提供了处理一部分地下地层的方法，该方法包括以下步骤：提供油包水乳液；通过以从约0.1至约3加仑的油包水乳液每千加仑水将该油包水乳液添加到水中使该油包水乳液反转以形成减摩处理溶液，该处理溶液含有基于该处理溶液的重量从约0.0025％至小于约0.1％的水溶性聚合物；并且将该处理溶液引入该部分地下地层。
还提供了一种处理一部分地下地层的方法，该方法包括以下步骤：提供油包水乳液；通过以从约0.1至约3加仑的油包水乳液每千加仑水将该油包水乳液添加到水中使该油包水乳液反转以形成减摩处理溶液，该处理溶液含有基于该处理溶液的重量从约0.0025％至小于约0.1％的水溶性聚合物；并且将该处理溶液引入该部分地下地层。
具体实施方式
除了在操作实例中或另外指明的地方，在说明书和权利要求书中使用的所有关于成分的数量、反应条件等的数字或表述应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因而，除非相反指明，否则在以下说明书和所附权利要求书中阐明的数值参数是近似值，这些近似值可以取决于寻求通过本披露获得的希望的特性而变化。一点也不试图限制等同原则应用到该权利要求书的范围中，每个数值参数应至少按照报告的有效数字的数目及通过应用普通的舍入技术进行解释。
尽管阐明本披露的宽范围的数值范围和参数是近似值，尽可能地精确报告在具体实例中阐明的数值。然而，任何数值固有地含有不可避免地由在它们各自测试测量中发现的标准偏差造成的某些误差。
另外，应理解在此列举的任何数值范围旨在包括包含于其中的全部子范围。例如，“1至10”的范围旨在包括在并且包括所列举的最小值1与所列举的最大值10之间的全部子范围；即，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。因为这些披露的数值范围是连续的，所以它们包括在最小值与最大值之间的每个值。除非另外清楚地指明，否则在本申请中指定的各种数值范围是近似值。
如在此使用的，术语“(甲基)丙烯酸”和“(甲基)丙烯酸酯”意在包括丙烯酸衍生物和甲基丙烯酸衍生物二者，如通常被称为丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸酯的相应烷基酯，术语“(甲基)丙烯酸酯”意在涵盖。
如在此使用的，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。
如在此使用的，如在此使用的术语“共聚物”不限于含有两种类型的单体单元的聚合物，但是包括聚合物(例如三聚物、四聚物等)的任何组合。
现在已经发现，反相乳液减摩剂的疏水性改性增加了在反转之后该溶液的粘度。此类流体是有利的，因为它们提供了对于促进支撑剂的运输必要的与高粘度组合的摩擦减小。
本发明提供了一种处理一部分地下地层的方法，该方法包括：提供油包水乳液，使该油包水乳液反转以提供水性处理流体，该水性处理流体包括具有至少一种疏水性单体的聚合物溶液，并且将该水性处理流体引入该部分地下地层。
本披露的水性减摩处理溶液通常包括水、减摩共聚物、以及至少一种疏水性单体。
该油包水乳液包括油相、水相、至少一种表面活性剂、以及至少一种疏水性单体。该一种或多种疏水性单体可以存在于该油相和/或该水相中。例如，当使用时，一种或多种水不溶性疏水性单体典型地存在于该油相中。可替代地，当使用一种或多种水溶性疏水性单体时，该一种或多种单体典型地存在于该水相中。注意的是，尤其在强搅拌条件下，该油相中的水不溶性单体与该水相中的水溶性单体动态平衡地存在。例如，使该油相中的水不溶性单体与该水相中的水溶性聚合物聚合；这通过对于乳液d和e(水不溶性单体)在表1中列出的增强粘度来证实。
该一种或多种水不溶性疏水性单体的非限制性实例包括c8–c18丙烯酸酯。c8–c18丙烯酸酯的非限制性实例包括丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸辛酯、以及丙烯酸十八烷基酯。
该一种或多种水溶性疏水性单体的非限制性实例包括甲基丙烯酸酯单体。甲基丙烯酸酯单体的非限制性实例包括以
该一种或多种疏水性单体以任何合适的量存在。在实施例中，该一种或多种疏水性单体以该油包水乳液的从约0.05至约5.0重量百分比的量存在。在另一个实施例中，该一种或多种疏水性单体以该油包水乳液的从约0.05至约1.0重量百分比的量存在。
该油相(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并且可以是最高达约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。当该o/a比太油重时，该聚合物可能在该水相中是太浓的。当该o/a比太水重时，该乳液可能变得不稳定并且易于分离。该o/a比可以是在上述比例的任何之间的任何比例或范围。
在本油包水乳液中，该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(napthenichydrocarbon)、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/或支链链烷烃及其组合。具体的非限制性实例包括天然油、改性性或合成油，如作为从德克萨斯州欧文市(irvingtx)的埃克森美孚公司(exxonmobilcorporation)可获得的
该惰性疏水性液体以足以形成稳定乳液的量存在于该油包水乳液中。在一些实施例中，该惰性疏水性液体可以以按重量计从约15％至约80％范围内的量存在于该油包水乳液中。
在本披露的实施例中，该惰性疏水性液体以基于该油包水乳液的重量至少约15重量百分比、在一些情况下至少约17.5重量百分比、在其他情况下至少约20重量百分比、并且在一些例子中至少约22.5重量百分比的水平存在于该油包水乳液中并且可以以基于该油包水乳液的重量最高达约40重量百分比、在一些情况下最高达约35重量百分比、在其他情况下最高达约32.5重量百分比并且在一些例子中最高达约30重量百分比存在。在该油包水乳液中惰性疏水性液体的总量可以是在上述值的任何之间的任何值或可以范围在上述值的任何之间。
可以使用任何适合的油包水乳化剂作为一种或多种表面活性剂，这些表面活性剂用来制造在本发明方法中使用的含水溶性聚合物的油包水乳液。在本披露的实施例中，这些表面活性剂包括具有在2与10之间、在一些情况下在3与9之间并且在其他情况下在3与7之间的hlb(亲水亲油平衡)值的那些。
如在此使用的，hlb是使用本领域已知的基于分子的化学基团计算值的方法计算的。该方法使用以下等式：
hlb＝7+m*hh+n*hi
其中m表示分子中亲水基团的数量，hh表示这些亲水基团的值，n表示该分子中亲油基团的数量，并且hi表示这些亲油基团的值。
合适的表面活性剂的非限制性实例包括：
单-、二-和聚甘油的脂肪酸酯，例如单油酸酯、二油酸酯、单硬脂酸酯、二硬脂酸酯以及棕榈酰硬脂酸酯。这些酯可以例如通过以下方式制备：酯化单-、二-和聚甘油，或多羟基化醇如乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,2,4-丁三醇、甘油、三羟甲基丙烷、山梨醇、新戊二醇以及季戊四醇的混合物；
山梨聚糖的脂肪酸酯，例如山梨聚糖单油酸酯、山梨聚糖二油酸酯、山梨聚糖三油酸酯、山梨聚糖单硬脂酸酯以及山梨聚糖三硬酯酸酯；
甘露糖醇的脂肪酸酯，例如甘露糖醇单月桂酸酯或甘露糖醇单棕榈酸酯；
季戊四醇的脂肪酸酯，例如季戊四醇单豆蔻酸酯、季戊四醇单棕榈酸酯、以及季戊四醇二棕榈酸酯；
聚乙二醇山梨聚糖的脂肪酸酯，更具体地单油酸酯；
聚乙二醇甘露糖醇的脂肪酸酯，更具体地单油酸酯和三油酸酯；
葡萄糖的脂肪酸酯，例如葡萄糖单油酸酯和葡萄糖单硬脂酸酯；
三羟甲基丙烷二硬脂酸酯；
异丙酰胺与油酸的反应产品；
甘油山梨糖醇的脂肪酸酯；
乙氧基化的烷基胺；
十六烷基邻苯二甲酸钠；
癸基邻苯二甲酸钠；以及
油溶性烷醇酰胺。
在本披露的具体实施例中，这些表面活性剂可以包括乙氧基化的非离子型表面活性剂、格尔伯特(guerbet)醇乙氧基化物、以及其混合物。具体实例包括但不限于妥尔油脂肪酸二乙醇胺，如从伊利诺伊州芝加哥市的阿克苏诺贝尔表面化学品公司(akzonobelsurfacechemistry,chicago,il.)作为
这些表面活性剂可以以该油包水乳液的至少约0.1重量百分比、在一些例子中至少约0.25重量百分比、在其他例子中至少约0.5重量百分比、在一些情况下至少约0.75重量百分比并且在其他情况下至少约1重量百分比的水平存在。当表面活性剂的量太低时，水相可能不会充分地分散在油相中和/或该油包水乳液可能倾向于分离成油相和水相。另外，表面活性剂的量可以是该油包水乳液的最高达约7重量百分比、在一些情况下最高达约5重量百分比、并且在其他情况下最高达约2.5重量百分比。在该油包水乳液中的表面活性剂的量可以是在上述值的任何之间的任何值或可以范围在上述值的任何之间。
水相是该油相中不同颗粒的分散相并且包含水和水溶性聚合物。该水相总计可以以基于该油包水乳液的重量至少约60重量百分比、在一些例子中约65重量百分比、在一些情况下至少约67.5重量百分比、并且在其他情况下至少约70重量百分比的水平存在于本发明的油包水乳液聚合物组合物中并且可以以基于该油包水乳液的重量最高达约85重量百分比、在一些情况下最高达约82.5重量百分比、在其他情况下最高达约80重量百分比并且在一些例子中最高达约77.5重量百分比存在。在该油包水乳液中的水相的总量可以是在上述值的任何之间的任何值或可以范围在上述值的任何之间。
在本披露中，该水溶性聚合物以基于该油包水乳液的重量至少约5重量百分比、在一些例子中10重量百分比、在一些情况下至少约15重量百分比、并且在其他情况下至少约20重量百分比的水平存在并且可以以基于该油包水乳液的重量最高达约33重量百分比、在一些情况下最高达约35重量百分比、在其他情况下最高达约37重量百分比并且在一些例子中最高达约40重量百分比存在。当水溶性聚合物的量太低时，在本发明的处理一部分地下地层的方法中使用该油包水乳液可能是不经济的。当水溶性聚合物的量太高时，在本发明的处理一部分地下地层的方法中的水溶性聚合物的性能可能不太理想。在该油包水乳液的水相中的水溶性聚合物的量可以是在上述值的任何之间的任何值或可以范围在上述值的任何之间。
该油包水乳液中的水溶性聚合物是通过聚合单体溶液制备的，该单体溶液包括以提供希望量的水溶性聚合物的水平包括的含至少一种(甲基)丙烯酰胺单体以及至少一种(甲基)丙烯酸单体的单体。
该单体混合物典型地包括(甲基)丙烯酰胺。(甲基)丙烯酰胺的量可以是基于该单体混合物的重量至少约50重量百分比、在一些情况下至少约60重量百分比、并且在其他情况下至少约70重量百分比。当(甲基)丙烯酰胺的量太低时，所产生的水溶性聚合物的分子量可能低于所希望的。另外，单体混合物中的(甲基)丙烯酰胺的量可以是基于该单体混合物的重量最高达约90重量百分比、在一些情况下最高达约85重量百分比、并且在其他情况下最高达约80重量百分比。当(甲基)丙烯酰胺的量太高时，该水溶性聚合物可能不携带足以最佳地起减摩聚合物的作用的离子电荷。在该单体混合物中的(甲基)丙烯酰胺的量可以是在上述值的任何之间的任何值或范围。
该单体混合物典型地包括(甲基)丙烯酸和/或其相应的盐，非限制性实例是钠、钾和铵。(甲基)丙烯酸的量可以是基于该单体混合物的重量至少约10重量百分比、在一些情况下至少约12重量百分比、并且在其他情况下至少约14重量百分比。当(甲基)丙烯酸的量太低时，该水溶性聚合物可能不携带足以最佳地起减摩聚合物的作用的离子电荷。另外，单体混合物中的(甲基)丙烯酸的量可以是基于该单体混合物的重量最高达约40重量百分比、在一些情况下最高达约18重量百分比、并且在其他情况下最高达约16重量百分比。当(甲基)丙烯酸的量太高时，该水溶性聚合物可能在本发明方法中使用时具有不希望的絮凝特性。在该单体混合物中的(甲基)丙烯酸的量可以是在上述值的任何之间的任何值或范围。
任选地，该水溶性聚合物可以包括其他单体以对该聚合物提供希望的特性。可以被包括在该单体混合物中的合适的其他单体以及最后所得水溶性聚合物的非限制性实例包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(amps)和丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(aetac)。
在本发明的某些实施例中，amps的聚合的残余物可以是以在该单体混合物的按重量计从约0.1％至约30％、在一些情况下约0.5％至约20％、并且在其他情况下从约1％至约10％的范围内的量存在于本发明的单体混合物中。在本发明的具体实施例中，该单体混合物包括以在该单体混合物的按重量计从约70％至约85％的范围内的量的丙烯酰胺、以在按重量计从约10％至约12.5％的范围内的量的丙烯酸、以及以在按重量计从约2.5％至约20％的范围内的量的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸。
典型地，该水溶性聚合物的组成将与该单体混合物的组成相同或大约相同。
本披露的油包水乳液可以分解(makedown)成经反转的油包水乳液的0.3wt％水溶液。因此，由于本披露的水性处理流体的摩擦，本发明的油包水乳液的呈分散的水相颗粒的水溶性聚合物能够通过减少能量损失提供更大的减摩效果。作为非限制性实例，由于在呈湍流的水性处理流体与地层和/或在井筒中的管状物品(例如，管子、盘绕的管道等)之间的摩擦，本披露的水溶性聚合物可以在将该水性处理流体引入该井筒的过程中减少能量损失。
本发明方法的含水溶性聚合物的油包水乳液是使用油包水乳液聚合技术制备的。进行此类聚合的适合方法是本领域已知的，其非限制性实例披露在美国专利号3,284,393、4,024,097、4,059,552、4,419,344、4,713,431、4,772,659、4,672,090、5,292,800、以及6,825,301中，将这些专利的相关披露内容通过援引的方式并入本申请中。
典型地，通过将表面活性剂与含有惰性疏水性液体的油相混合进行油包水聚合。然后以所希望的浓度将单体混合物与水结合来制备水相。另外，取决于该单体混合物中的一种或多种具体单体，可任选地将螯合剂如edta的钠盐添加到水相中，并且可以将该水相的ph调节到3.0至10.0。然后将该水相添加到该油相与表面活性剂的混合物中。这些表面活性剂能够使该含有单体混合物的水相乳化成并且形成在该油相中的离散颗粒。然后在自由基生成引发剂的存在下进行聚合。
可以使用任何适合的引发剂。适合的引发剂的非限制性实例包括二乙基2,2’-偶氮二异丁酸酯、二甲基2,2’-偶氮二异丁酸酯、2-甲基2’-乙基偶氮二异丁酸酯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过二硫酸钠、过硫酸钾、叔丁基过氧化氢、二甲烷过氧化磺酰、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、二甲基2,2’-偶氮二(异丁酸酯)以及其组合。
引发剂的量可以是该单体混合物的按重量计从约0.01％至1％、在一些情况下该单体混合物的按重量计从0.02％至0.5％。
在所披露的主题的一些实施例中，该聚合技术可以具有约25℃的引发温度并且近似绝热地进行。在本披露的其他实施例中，该聚合可以在从约37℃至约50℃的温度下等温地进行。
在一些实施例中，水包油乳液可以包含盐。除其他事项之外，该盐可以存在以增加该乳液的稳定性和/或减少该乳液的粘度。适合的盐的实例包括但不限于氯化铵、氯化钾、氯化钠、硫酸铵以及其混合物。在一些实施例中，该盐可以以该乳液的按重量计从约0.5％至约2.5％范围内的量存在于乳液中。
在一些实施例中，这些水包油乳液可以包括引发剂。除其他事项之外，可以包括该引发剂以防止在乳液聚合反应的引发之前这些单体的过早聚合。如本领域普通技术人员将领会的，受益于本披露，可以已经使用乳液聚合技术合成该水溶性聚合物，其中该引发剂起防止过早聚合的作用。适合的引发剂的实例包括但不限于醌。适合的引发剂的实例包括4-甲氧基苯酚(mehq)。该引发剂应以足以提供所希望的防止过早聚合的量存在。在一些实施例中，该引发剂可以以该乳液的按重量计在从约0.001％至约0.1％范围内的量存在。
所披露的主题的水溶性聚合物典型地具有足以提供所希望的摩擦减小水平的分子量。总体上，减摩聚合物具有较高的分子量以便提供希望的摩擦减小水平。作为非限制性实例，减摩共聚物的重均分子量可以在如使用特性粘度确定的从约2,000,000至约20,000,000的范围内、在一些情况下最高达约30,000,000。本领域普通技术人员将认识到具有所列范围之外的分子量的减摩共聚物可能仍然提供在水性处理流体中某种程度的摩擦减小。
通过使该乳液反转将该油包水乳液添加到水中以形成减摩处理溶液。如在此使用的，术语“反转(invert)”和/或“反转(inverting)”是指将该油包水乳液暴露在引起水相变成连续相的条件下。这种反转将该水溶性聚合物释放到补足水中。
将含水溶性聚合物的油包水乳液反转的方法是本领域中已知的并且作为非限制性实例披露于美国专利号3,624,019中，该专利通过援引的方式并入本申请中。
在所披露的主题的实施例中，为了帮助该水溶性聚合物的反转、分解和溶解，反转表面活性剂可以包括在该油包水乳液中。除其他事项之外，在添加到补足水和/或所披露的主题的水性处理流体中时，该反转表面活性剂可以促进该乳液的反转。如本领域普通技术人员将理解的，受益于本披露，在添加到该水性处理流体时，该油包水乳液应该反转，将该共聚物释放到该水性处理流体中。
适合的反转表面活性剂的非限制性实例包括聚氧乙烯烷基酚；聚氧乙烯(10摩尔)十六醚；聚氧乙烯烷基-芳基醚；季铵衍生物；油酸钾；n-十六烷基-n-乙基吗啉鎓乙基硫酸盐；月桂基硫酸钠；高级脂肪醇与氧化乙烯的缩合产物，如油醇与10个氧化乙烯单元的反应产物；烷基酚与氧化乙烯的缩合产物，如异辛基酚与12个氧化乙烯单元的反应产物；高级脂肪酸胺与五个或更多个氧化乙烯单元的缩合产物；多元醇局部高级脂肪酸酯的氧化乙烯缩合产物，以及它们的内酐(例如甘露糖醇酐和山梨糖醇-酸酐)。
在所披露的主题的具体实施例中，这些反转表面活性剂可以包括乙氧基化的壬基苯酚、乙氧基化的壬基苯酚甲醛树脂、乙氧基化的醇、具有从12至14的hlb的非离子型表面活性剂、以及其混合物。
适合的反转表面活性剂的具体非限制性实例包括乙氧基化的c12-c16醇。在所披露的主题的一些方面中，该反转表面活性剂可以是具有5至10个乙氧基化单元的c12-c14醇。该反转表面活性剂可以以足以在与该水性处理流体中的水接触时提供该乳液所希望的反转的量存在。在一些实施例中，该反转表面活性剂可以以该油包水乳液的按重量计从约1％、在一些情况下约1.1％、在其他情况下约1.25％范围内并且可以是最高达约5％、在一些情况下约4％、在其他情况下约3％、在一些例子中约2％并且在其他例子中约1.75％的量存在。
在所披露的主题的很多实施例中，在聚合完成后，将这些反转表面活性剂添加到该油包水乳液中。
在所披露的主题的一些实施例中，可以使用分批法分解该油包水乳液。在本实施例中，将该含水溶性聚合物的油包水乳液和水输送到普通混合罐中。一旦在该罐内，将该溶液拍打或混合指定持续时间以便赋予该溶液能量。在混合后，必须使所产生的溶液老化以允许足够时间使分子展开。在本披露中这段时间是显著减少的。
在一些实施例中，可以使用连续在线混合器以及在线静态混合器来使该含水溶性聚合物的油包水乳液与水结合。用于混合和进料的适合的混合器的非限制性实例披露于美国专利号4,522,502、4,642,222、4,747,691、以及5,470,150中，这些专利通过援引的方式并入本申请中。可以在美国专利号4,051,065和3,067,987中找到适合的静态混合器的非限制性实例，这些专利通过援引的方式并入本申请中。
一旦该含水溶性聚合物的油包水乳液分解到水中，将任何其他添加剂添加到该溶液中以形成处理溶液，然后将该处理溶液引入该部分地下地层。
通常，可以将该水溶性聚合物包括在地下处理中使用的任何水性处理流体中以减低摩擦。此类地下处理包括但不限于钻井操作、增产处理(例如，压裂处理、酸化处理、压裂酸化处理)、以及完井操作。受益于本披露，本领域的普通技术人员将能够认识到其中摩擦减小可能是希望的适合的地下处理。
在所披露的主题的水性处理流体中使用的水可以是新鲜水、咸水(例如含有一种或多种溶解在其中的盐的水)、盐水(例如由地下地层产生的)、海水、坑水、池塘水或类似物、或其组合。通常，所使用的水可以来自任何来源，前提是它不含过量的化合物，这些化合物可不利地影响该水性处理流体中的其他组分或该地层本身。所披露的主题在所有水性处理流体水中都是有效的。
本披露的水溶性聚合物应该以足以提供所希望的摩擦减小的量包括在本披露的水性处理流体中。在一些实施例中，本披露的水溶性聚合物可以按以下的量存在，该量是该水性处理流体的按重量计至少约0.0025％、在一些情况下至少约0.003％、在其他情况下至少约0.0035％并且在一些例子中至少约0.05％，并且可以是该水性处理流体的按重量计最高达约4％、在一些情况下最高达约3％、在其他情况下最高达约2％、在一些例子中最高达约1％、在其他例子中最高达约0.02％、在一些情形下最高达约0.1％、在其他情形下最高达约0.09％、并且在具体情形下最高达约0.08％。在这些水性处理流体中包括的水溶性聚合物的量可以是在上述值的任何之间的任何值或范围。
在一些实施例中，该水溶性聚合物可以以该水性处理流体的按重量计从约0.0025％至约0.025％范围内、在一些情况下在从约0.0025％至小于0.01％范围内、在其他情况下在从约0.0025％至约0.009％范围内、并且在一些情形下在从约0.0025％至约0.008％范围内的量存在于该水性处理流体中。
在一些实施例中，当使用本发明的油包水乳液时，在该水性处理流体中的水溶性聚合物的量可以是比当在该水性处理流体中使用以30或更大重量百分比浓度含有相同组成的聚合物的油包水乳液时低至少约5％、在一些情况下至少约7.5％、在其他情况下至少约10％、在一些例子中至少约12.5％、在其他例子中至少约15％、在一些情形下至少约20％、并且在其他情形下至少约25％。
在本披露的实施例中，根据本披露的油包水乳液以至少约0.1加仑油包水乳液每千加仑水性处理流体水(gpt)、在一些情况下至少约0.15gpt、并且在其他情况下至少约0.2gpt并且可以是最高达约3gpt、在一些情况下最高达约2.5gpt、在其他情况下最高达约2.0gpt、在一些例子中最高达约1.5gpt、并且在其他例子中最高达约1.5gpt的量在该减摩处理溶液中使用。在该减摩处理溶液中使用的油包水乳液的量可以是在上述值的任何之间的任何值或范围。
在所披露的主题的实施例中，该水性处理流体含有10,000ppm至300,000ppm的总溶解固体。在一些实施例中，这些总溶解固体包括至少10重量百分比的多价阳离子。在很多实施例中，任何多价阳离子可以被包括在内，并且可以包括选自铁(呈其亚铁和三价铁形式)、钙、镁、锰、锶、钡、和锌中的一个或多个。
在本披露的实施例中，该水性处理流体可以包括至少约100ppm、在一些例子中至少约500ppm、在其他例子中至少约1,000ppm、在一些情况中至少约5,000ppm并且在其他情况中至少约10,000ppm并且可以是最高达约500,000ppm、在某些情况下最高达约400,000ppm、在很多情况下最高达约300,000ppm、在一些情况下最高达约250,000ppm、在其他情况下最高达约200,000ppm、在一些例子中最高达约100,000ppm、在其他例子中最高达约50,000ppm并且在其他情形中最高达约25,000ppm水平的总溶解固体。在该水性处理溶液中的总溶解固体的量可以是在上述值的任何之间的任何值或范围。
当使用本发明时，较低聚合物使用导致显著减少的地层损坏、在地面流体再循环操作中减少的絮凝、并且当使用较低水平的聚合物时是更环境友好的。此外，使用现有设备可以递送较低聚合物剂量，导致更好的性能，具有很少或没有资本成本要求。
受益于本披露，在本领域普通技术人员认为适当时可以在本披露的水性处理流体中包括额外的添加剂。此类添加剂的实例包括但不限于腐蚀抑制剂、支撑剂微粒、酸、流体损失控制添加剂、以及表面活性剂。例如，除其他事项之外，酸可以包括在这些水性处理流体中用于基体或压裂酸化处理。在压裂实施例中，支撑剂微粒可以包括在这些水性处理流体中以防止在释放液压时裂缝闭合。
本披露的水性处理流体可以用于其中希望减低摩擦的任何地下处理中。此类地下处理包括但不限于钻井操作、增产处理(例如，压裂处理、酸化处理、压裂酸化处理)、以及完井操作。受益于本披露，本领域的普通技术人员将能够认识到其中摩擦减小可能是希望的适合的地下处理。
在一些实施例中，所披露的主题包括一种处理一部分地下地层的方法，该方法包括：提供上述水性处理流体，并且将该水性处理流体引入该部分地下地层。在一些实施例中，可以以足以在该部分地下地层中产生或增强一个或多个裂缝的速率和压力将该水性处理流体引入该部分地下地层。引入该水性处理流体的该部分地下地层将取决于该具体地下处理而变化。例如，该部分地下地层可以是例如在井筒清理操作中井筒的一段。在这些增产实施例中，该部分可以是待增产的地下地层部分。
本披露的方法还可以包括制备水性处理流体。制备该水性处理流体可以包括：提供含水溶性聚合物的油包水乳液，并且将该水溶性聚合物与水结合以形成该水性处理流体。
将通过参考以下实例来进一步说明本披露。以下实例仅是说明性的并且不旨在是限制性的。除非另外指明，否则所有百分比均是按重量计。
实例1
制备疏水地改性的油包水乳液聚合物
表1呈现了对于油包水乳液合成在该水性单体相、油相和表面活性剂中的成分(以总组成的重量百分比表示)。典型的制备包括混合水、丙烯酰胺、丙烯酸、氢醌一甲醚(mehq)、乙二胺四乙酸(edta)、一种或多种水溶性疏水性单体以及25％的氢氧化钠，直到所有溶解以形成均匀的水相。该油相由充分混合的疏水性液体、水不溶性疏水性单体以及指示的表面活性剂组成。然后在混合下将该水相添加到该油相中以形成该水相分散在该连续油相中的分散体。当被加热至约28℃的引发温度时用氮气吹扫该分散体并且然后添加水溶性自由基引发剂以引发聚合。典型地，首先将该油相添加到玻璃树脂釜中，并且一旦开始搅动就将该水相添加到该釜中。当被加热并且稳定在28℃时，用氮气吹扫该分散体持续30分钟，在这段时间将19微升的过氧化物添加到该搅动的分散体中并且以0.1ml每分钟的速率将0.05％焦亚硫酸钠(smbs)进料到该树脂釜中。将聚合温度维持在48℃至52℃之间持续约90分钟。用1ml每分钟的进料速率持续10分钟使用浓缩的smbs清除残余单体。然后将适当量的反转表面活性剂缓慢添加到该油包水乳液中以帮助在使用时的分解。表1中示出的乳液包括含有以70/30的重量比的丙烯酰胺/丙烯酸连同0.1wt％至1wt％的疏水性单体的水溶性聚合物。
表1.
*百分比是基于原样供应的产品，不是活性成分。
粘度测试
这些减摩剂的3gpt或0.3％分解溶液的粘度是通过fann35粘度计在300rpm下测量的。表1的最后一行中呈现的数据示出了疏水性单体的结合增加了以3gpt的分解溶液的粘度。例如，0.1％sipomerfipm-300的包含将粘度从17cp增加至21cp。此外，0.2％的丙烯酸十八烷基酯的添加显著地使其3gpt粘度提高至28cp，与基础配制品(乳液a)相比出人意料的65％的增加。
所披露的主题已经参考其具体实施例的具体细节进行描述。此类细节不旨在被认为是对所披露的主题的范围的限制，除了它们被包括在所附权利要求书的范围内的程度。
因此，在此描述的示例性实施例很好地进行适配以便达到提及的目的和优点以及其中固有的那些。以上披露的具体实施例仅仅是说明性的，因为在此描述的示例性实施例可以以受益于在此的传授内容的对本领域技术人员明显的不同但等效的方式进行修改和实践。此外，除了如在下面的权利要求中描述的，并不旨在对在此示出的结构或设计的细节有所限制。因此明显的是可以改变、结合或修改以上披露的具体的说明性实施例并且全部的此类变化被认为落入在此描述的示例性实施例的范围和精神内。可以在不存在没有在此具体披露的任何元素和/或在此披露的任何任选元素的情况下适当地实践在此说明性地披露的在此描述的示例性实施例。虽然组合物和方法是以“包含(comprising)”、“含有(containing)”或“包括(including)”各种组分或步骤描述的，这些组合物和方法还可以“主要由以下各项组成”或“由以下各项组成”：这些各种组分、物质和步骤。如在此使用的，术语“主要由以下各项组成”应该理解为意在包括所列出的组分、物质或步骤以及不实质性地影响该组合物或方法的基本和新颖特性的这样的额外的组分、物质或步骤。在一些实施例中，根据本披露的实施例的“主要由以下各项组成”的组合物：所列举的组分或物质，不包括改变该组合物的基本和新颖特性(例如该组合物的摩擦减小性能或粘度)的任何额外的组分或物质。以上披露的所有数字和范围可以按某种量变化。每当披露了具有下限和上限的数值范围时，落入该范围内的任何数字和任何包括的范围被具体地披露。具体地，在此披露的每个值范围(以“从约a至约b”或等同地“从大约a至b”或等同地“从大约a-b”的形式)应理解为阐明涵盖在较宽值范围内的每个数字和范围。另外，除非另外由专利权所有人具体且清楚地定义，权利要求书中的术语具有其平常的普通的含义。此外，如在权利要求书中使用的，不定冠词“一个/一种(a/an)”在此定义为意指它引入的元素中的一个或多于一个。如果在本说明书以及可通过援引的方式并入本申请中的一个或多个专利或其他文献中存在词或术语的使用上的任何冲突，应采用与本说明书一致的定义。