溶液
[0073] 胶束反应溶液可以是表面活性剂溶液与一种或更多种水溶性单体的水溶液的混 合物。水溶性单体可以是任意的亲水性单体，例如2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠 (NaAMPS)和/或丙烯酰胺。
[0074]c?胶束聚合
[0075] 可通过胶束聚合来制备HAP。胶束聚合导致水不溶性或疏水性单体被以嵌段形式 添加到水溶性骨架上，而非随机掺入单个单体。胶束聚合基于与水溶性单体、疏水性单体和 水溶性表面活性剂的聚合物合成。水溶性表面活性剂可在水不溶性单体周围形成胶束。
[0076] 水溶性单体可溶于水溶液。可通过向胶束反应溶液添加引发剂来进行胶束聚合反 应。引发剂可以是水溶性的。当向溶液施加热时，可形成自由基并引发水溶性单体发生聚 合。胶束可提供水溶性单体聚集的微结构域。胶束聚合过程导致水不溶性单体被以嵌段添 加到水溶性单体的亲水性骨架上，而非作为单个水不溶性单体以随机顺序掺加。
[0077] 所形成的聚合物可以以每胶束的水不溶性单体数目为特征。可将这一数目称为Nh 数，并且其可由以下方程式确定。
[0078] NH=[水不溶性单体]/ [胶束}=[水不溶性单体V([表面活性剂]-cmc/Nagg
[0079] 其中cmc是表面活性剂的临界胶束浓度并且Nagg是表面活性剂的聚集数。较高的 %值对应于聚合物中掺入的水不溶性单体的数目增加，其导致极高的嵌段度。较低的N"直 可导致水不溶性单体沿骨架更均匀地分布。
[0080] 胶束聚合可提供具有水不溶性单体取代水平但具有不同嵌段度的HAP的合成。这 样可允许产生具有不同流变学特征的HAP。可通过改变NH值来调节疏水相互作用。
[0081] 可使胶束反应溶液经受聚合条件，以此产生压裂液。聚合条件可包括添加引发剂。 聚合条件可包括以下温度：30°C至100°C、40°C至90°C、50°C至80°C、60°C至70°C或50°C 至 70°C。聚合条件可包括以下温度：50°C、51°C、52°C、53°C、54°C、55°C、56°C、57°C、58°C、 59。(：、60。(：、61。(：、62。(：、63。(：、64。(：、65。(：、66。(：、67。(：、68。(：、69。(：或70。(：。
[0082] 引发剂可以是水溶性引发剂。引发剂可以是自由基引发剂，例如V-50、水溶性过氧 化物、水溶性偶氮引发剂或氧化还原引发剂。引发剂可以是过硫酸钠。
[0083] 4.改变压裂液的CST的方法
[0084] 本发明还涉及提高压裂液的CST。可通过向压裂液中混合所具有的烷基链长度大 于压裂液的表面活性剂上存在的烷基链长度的表面活性剂来提高压裂液的CST。阴离子 表面活性剂的烷基链长度越长，所得压裂液的CST越高。再一次，例如，如果表面活性剂是 十四烷基硫酸钠（C14烷基），压裂液的CST可大于65°C。十六烷基硫酸钠（C16烷基）可对 应于大于l〇〇°C的转变温度。参见表3,如实施例4中所示。
[0085] 5.采收烃以及其他资源的方法
[0086] 本发明还涉及用于采收烃的方法。这种采收可经由水力压裂。可将压裂液沿井眼 向下栗送并栗送到地质层中。可将压裂液以高剪切速率栗送，高剪切速率降低压裂液的粘 度以允许将其沿井眼向下有效栗送。当压裂液达到裂缝时，可将流体的温度降低至CST以 下和/或可使压裂液经受低剪切速率。压裂液可表现出剪切变稀特征，其中压裂液由于其 在这些较高速率下具有低粘度而在高剪切速率下是稳定的。参见例如图6。裂缝或压裂区 域内的温度可使流体的温度升高至其CST以上，从而降低其粘度以使支撑剂沉降并且使烃 流体回流至地面。如果裂缝或周围区域的温度低于流体的CST，可例如通过施加破坏硼酸盐 交联的外部酸或通过添加破坏聚合物HAP之骨架的过氧化物或酶来降低流体的粘度。
[0087] 本文中所述的方法可用于促进例如从油井和气井生产多种烃、促进地下水井、在 采矿作业中预先处理岩石以使岩石坍塌或引起岩石坍塌、用作增强废物治理作业（通常是 烃浪费或溢出）的手段、用作测量地壳应力和/或提取热以在地热系统中产生电的方法。
[0088] 可用于通过压裂液进行压裂的设备可包括浆料搅拌器、高压大容积栗和监测装 置。所述设备还可包括压裂罐、用于处理支撑剂的储存装置、低压软管以及针对流速、流体 密度和处理压力的测量器和计量器。压裂设备可在大的压力和注射速率范围内工作。所述 压力和速率可达到至多100兆帕和大于265升/秒（9. 4cuft/s)。
[0089] 可通过使用压裂液来测量在水力裂缝增长期间以及在已知井眼中正注入之流体 和支撑剂的特性的情况下水力系统的压力和速率。可使用该数据与地层地质学相关数据的 组合来构建裂缝（例如支撑裂缝）的信息（例如长度、宽度和导流率）模型。
[0090] 本发明具有多个方面，这些方面通过以下非限制性实施例进行举例说明。
[0091] 实施例1
[0092] 压裂液成分的特征-SDS对SHS作为表面活性剂
[0093] 使用SDS作为表面活性剂通过胶束聚合来制备HAP试样。经纯化的HAP(通 过在丙酮中进行一次沉淀）在淡水中具有强疏水缔合作用并且溶液表现出高布氏粘度 (1765cpS)。参见表1。然而，当十二烷基硫酸钠（SDS)不从所得HAP中去除时，所得HAP的 直接稀释液具有低高布氏粘度（28cps)，这表明在SDS的存在完全破坏了淡水中的疏水缔 合作用。参见表1。
[0094] 在盐水中，经纯化的HAP也具有高疏水缔合作用以及高布氏粘度（1630cpS)，而相 应的亲水性聚合物具有非常低的布氏粘度（通常<50cp)。对于未经纯化的HAP，在淡水中 的直接稀释液是透明且清澈的并具有低粘度（28cps)。然而，当添加KC1后，透明溶液立即 变得不透明且更有粘性（3850cps)。HAP/SDS(未经纯化的HAP)体系在盐水中的强疏水缔 合作用表明SDA不破坏疏水缔合作用。似乎一旦表面活性剂不溶于溶液，就将保留疏水缔 合作用。参见表2。
[0095] 然而，HAP/SDS在盐水中的溶液粘度是温度依赖性的。当将温度升高至某一点时， 溶液粘度急剧下降。将这一温度称为较高临界溶解温度（CST)。低于该温度时，聚合物溶液 具有非常高的粘度，而高于该温度时，聚合物溶液的粘度变得非常低。HAP/SDS的CST可通 过盐浓度和不同类型的盐来进行调节。参见图1。当盐KC1浓度从1%增加至5%时，CST 从38°C升高至48°C。
[0096] 对大多数应用而言，35°C至48°C范围的CST可能太低。例如，地上温度可能高于该 温度并且在气井形成期间地下温度可能达到l〇〇°C或更高。在该温度范围内，HAP/SDS体系 丧失高粘弹性。因此，SDS可能不是压裂液中的理想表面活性剂。
[0097] 假设具有较长烷基链长度的阴离子表面活性剂可将HCST推至较高的水平（例如 >KKTC)。将纯HAP溶液与具有不同链长度的阴离子表面活性剂混合，并且结果（表3)显 示较长的烷基链确实赋予了较高的转变温度。例如，十四烷基硫酸钠将转变温度推至65°C 以上。而十六烷基硫酸钠将转变温度升高至超过l〇〇°C。因此，测试十六烷基硫酸钠（SHS) 与胶束聚合的相容性。
[0098] SHS在室温下不溶于水，但在较高温度（约60°C)下是可溶的。胶束聚合必须在 高于60°C的温度下进行。然而，即使在较高温度下，十六烷基硫酸钠的溶解度也远低于SDS 的溶解度。当以与SDS相同的浓度使用SHS时，由于聚合体系不均质，所得聚合物在2 %KC1 溶液中具有非常差的缔合性。意外地，发现通过降低反应溶液中的SHS浓度可获得更佳的 性能。例如，当将SHS浓度降低93%或更高时，所得聚合物在水（0. 5重量％聚合物溶液的 布氏粘度：> 5000cps(转子2,6rpm))和2%KC1溶液（0. 5重量％聚合物溶液的布氏粘度： 4200cps(转子2,6rpm))两者中都具有优异的缔合性。
[0099] 所得HAP/SHS凝胶或经干燥试样的一个重要因素是具有快速的水合速率，其对水 力压裂应用是重要的。同样重要的是所得HAP/SHS凝胶或经干燥试样具有比90°F更高的 临界溶解温度（HCST)。HCST可高于200°F，即大部分水力压裂的温度。可通过施加不同 类型的表面活性剂调节HCST。
[0100] 任何表面活性剂（例如阳离子、阴离子或两性离子表面活性剂）都可适用于本发 明，只要该表面活性剂的HCST适用于最终应用即可。首次发现两性离子表面活性剂（例如 甜菜碱）是用于胶束聚合的非常有前景的表面活性剂。例如，当在胶束聚合中使用C1S-甜 菜碱时，只需1.1重量％ (基于总单体）的C1S-甜菜碱，而使相同量的疏水性单体溶解却需 要100重量％ (基于总单体）的SDS。所得HAP/C1S-甜菜碱凝胶或经干燥试样易溶于水或 盐水并且具有非常高的粘度和优异的支撑剂运输性。
[0101] 实施例2
[0102] 用不同的阴离子表面活性剂制备HAP
[0103] 使用十二烷基硫酸钠（SDS)作为表面活性剂并使用过硫酸铵（APS)作为自由基 引发剂利用胶束聚合来制备聚合物。向228g去离子水中添加丙烯酰胺（49. 5% ) 15. 0g、 NaAMPS(58. 0% ) 15. 0g、SDS7. 93g和N-十二烷基丙烯酰胺（DAM)O. 18g。然后，将混合物 加热至50°C，并在N2下搅拌直至观察到清澈溶液。将lml1重量（wt) %APS溶液注入到 反应器中。另外添加一滴消泡剂（R-301)以防止形成泡沫。进行聚合反应5小时。将所得 粘性溶液标记为JS332-43并直接用于测试在不同KC1浓度下或具有不同盐时的转变温度。 关于对未纯化试样的分析参见图2以及表1和表2。
[0104] 表 1
[0105] 在淡水中的布氏粘度
[0106]
[0107] 表