在石油或者天然气的生产领域中用于增产的流体组合物的制作方法
【专利说明】在石油或者天然气的生产领域中用于増产的流体组合物
[0001 ] 本发明设及作为水力压裂液、导引液(fluide de d自tournement)、允许改善注入 的流体或者产品的分布和流动剖面的流体(在下文称为一致性液(f 1U i d S d e C O n f O r m i t 有））或者渗透控制液、防砂碱石充填液（fluids de placement de filtre a gravier pour Ie contrSle du sable)、酸化压裂液等等可用于从地下位置开采石油、凝析油或者天然气 的丝状聚合物颗粒。运些流体是注入到矿井中的增产流体，该矿井还用作为用于最初在地 下岩层中存在的控的生产矿井。
[0002] 压裂液现在通常用于使岩石破裂W允许或者提高在岩层和矿井之间的流体流通。 在岩层中存在的流体包括含盐水、天然气、凝析油（condensates)和石油。不使用压裂液，某 些具有非常低渗透性的岩石不能生产控，如与页岩油和页岩气有关的那些。某些其它岩石 已经生产控，但是希望提高它们的产量。为了维持打开的裂缝，使固体颗粒（"支撑剂"）在累 送操作期间分散在地表(surface)上方的流体中并且输送至裂缝。将支撑剂引导并且设置 在该裂缝的壁之间。
[0003] 为了输送该支撑剂，压裂液具有剪切稀化性能是必要的：在低剪切时的高粘度使 得支撑剂不沉积在该注入系统的弱端流区域中和在地下岩层中，和在高剪切时的低粘度W 降低累送该压裂液所需要的能量。
[0004] "剪切稀化"表示粘度在施用于所研究体系的应力、剪切和/或变形提高的作用下 的降低。
[0005] 酸化压裂是用于溶解岩石W提高控渗透性的技术。在第一步中，把粘性水溶液注 入到地下岩层中W使岩石破裂，W产生期望的裂缝高度、宽度和长度。一旦获得该产生的裂 缝尺寸的期望值，将酸累送并且通过抢流引入到裂缝中W侵蚀该裂缝的壁并产生该裂缝的 传导性。然后使用相同的矿井使流体累送回到地表并且启动该控的累送。该酸通常为粘性 的或者胶凝化的或者交联的或者乳化的W维持裂缝宽度并且使流体漏泄减到最少，具有剪 切稀化性能。最通常用与酸化压裂的流体是15%盐酸化Cl)。为了获得更多的酸渗透更多的 侵蚀，有时使用更浓的HCl溶液作为最初的酸流体。
[0006] 需要时，使用甲酸化COOH)或者乙酸（C也COOH)，因为在高溫条件下在运些酸和岩 石之间的溶解反应是更容易地被抑制。氨氣酸化F)还可W用于侵蚀地下地下砂岩层。在侵 蚀期间，水的含盐量提高。为了降低在侵蚀期间在岩石孔隙中的水的漏泄，当含盐量提高 时，增粘添加剂保持它的功能是必要的。
[0007] 导引液、一致性液和渗透控制液目的为降低该地下岩层某些部分的渗透性。岩层 有时具有包含控的但是具有不同的渗透性或者不同的水体积分数的有价值区域。在运种情 况下并且当使用水注射将附加压力设置在地下岩层中W生产控时，注入的水有时沿着最快 速路线到达生产矿井，即它穿过了在空隙中具有高水体积分数和/或具有强渗透性的区域， 因此围绕其它富控区域流动而不推动控朝向生产矿井。
[000引 将一致性和渗透性控制液（fluids de conformite et de contrSle de Ia perm eabilit自)注入在运种高渗透性和/或高水含量区域中W代替在原位的流体并且借助于它 们的高粘度来降低它们的透水性。在低剪切时的高粘度是必要的W使来自上游的缓慢流动 的流体不能渗透和在高剪切时的低粘度是必要的W降低为了累送该一致性液和渗透性控 制液所需要的功率。将导引液注入到高渗透性和/或高水含量区域中W代替在原位的流体 并且借助于它们的高粘度来降低它们的透水性。在低剪切时的高粘度是必要的使得后来注 入的缓慢流动的压裂液不能渗透和在高剪切时的低粘度是必要的W降低为了累送该导引 液所必需的功率。
[0009] 为了控制来自地下岩层的砂随着控的产生，一种技术在于在储存岩和生产装置之 间的环形空间中设置特定尺寸的碱石过滤器。碱石用作允许来自岩层的流体从岩层流至生 产管道同时过滤砂粒和其它地下岩层微粒的过滤器。为了输送该碱石，需要该防砂碱石充 填液具有剪切稀化性能:在低剪切时的高粘度使得碱石不沉积在该注入系统的弱端流区域 中，和在高剪切时的低粘度W降低累送该填充液(fluide de placement)所需要的功率。
[0010] 为了调节上述流体的粘度，现有技术教导将亲水聚合物加入到水中。所述聚合物 包括聚半乳甘露糖、瓜耳胶或者由瓜耳胶衍生的聚合物，如，例如簇基甲基瓜尔胶、径基乙 基瓜儿胶、径基丙基瓜儿胶。实例在W下专利中给出:US5305832、US4488975和US4579670。
[0011] 然而运些聚合物具有缺点，例如为了完成在水中的水合作用所需的长时间，和产 生的孔隙的部分堵塞（由于它们吸附在裂缝壁上）。存在其它解决方案W避免运些问题，通 过使用粘弹性表面活性剂。Kefi等在 "Expanding applications for viscoelastic surfactants", Oilfield Review, Winter 2004/2005, PP 10-23 中，提供了粘弹性表面 活性剂在油气工业中的潜在用途的概述并且使它们与用于压裂液的径乙基纤维素进行比 较。粘弹性流体允许节省能源，运是因为较高的剪切稀化能力。US6637517和US2007/ 0213232给出了运种粘弹性压裂液的例子。
[0012] 为了保护运些添加剂避免化学分解，可W使用已知的除氧剂，如硫代硫酸钢、甲 醇、硫脈、硫代亚硫酸钢。可W使用其它添加剂，如pH缓冲剂，润湿剂，起泡剂，缓蚀剂，防泡 剂或者消泡剂，防垢剂，杀生物剂，交联剂，破胶剂，抗乳化剂，滤失控制添加剂。还可W注入 气体(如氮气和二氧化碳)W在压裂液内部产生气泡。
[0013] 粘±稳定剂用来防止在岩层内的粘±膨胀和/或移动。该岩层包含水，其从热力学 角度看是与岩石平衡的。因此它包含溶解的盐。运些盐的阳离子在水相和粘±之间是平衡 的。如果注入的水不包含足够的溶解的阳离子，当它和该岩层的岩石接触时，在粘±层内存 在的阳离子扩散在该注入的水中，使该粘±层具有减少的阳离子电荷。因此，带负电荷的粘 ±层将彼此排斥并且据认为该粘±膨胀，限制由裂缝产生的渗透性。
[0014] 因此，需要在该注入的水包含足够的盐W避免阳离子在水和粘±之间的运种非平 衡的扩散。另外，该溶解的盐影响该压裂液的粘度。
[0015] 最常见的粘±稳定剂是KC1、化C1、季锭盐，如畑此1，其在约1 %至约5%重量的剂量 进行使用。
[0016] 高的水体积是为水力压裂地下岩层所需的。其中存在页岩气或者石油的一些区域 (例如得克萨斯)从水的供应角度看具有重大局限，其它区域在具有农业±地或者生活±地 附近，使得需要高质量地处理大量的累送回地表的回流流体(在进行压裂操作之后和在被 释放之前）。另外，运输运些巨大量的水。运种添加通过用于道路网络的建造和水的运输的 排放物而影响环境。因此非常合意的是，降低水消耗并且提高用于水力压裂操作的水的循 环。水的回收表示处理包含大量盐，如NaCl、KC1、&Cl2、BaCl2等等的水。
[0017] US2009111716教导了水溶性聚合物，尤其在随着盐增加的流变学骤降方面对盐敏 感的聚电解质，并且描述了用于提高水溶性聚合物的耐盐性的溶液，其包含水溶性聚合物、 两性离子表面活性剂和无机盐，和它们作为水力压裂液的用途。US2009111716的附图8显示 5wt%KCl对0.3%阴离子型瓜尔胶水溶液的粘度的影响(作为剪切速率的函数）。不含KCl的粘 度为0.4Pa. S至0.5Pa. S并且使用5wt%KCl浓度时在0.1 s-I的剪切速率时等于0.09化.S。该降 低因此是75%。加入2%的给定表面活性剂允许在5wt%KCl存在时在0.1 s^时提高粘度 0.35Pa.s。然而该专利没有描述聚合物/表面活性剂混合物作为KCl浓度的函数的敏感性， 并且该表面活性剂的加入构成另一个制备压裂液的步骤。
[0018] P.E. Dresel和A.W. Rose (Pennsylvania Geological Survey, Fourth Series, Harrisburg, (2010) pp. 11-12, http://www.marcellus.psu.edu/resources/ PDFs/brines.p壯）教导了在宾夕法尼亚中在油气田中存在的岩层水难W分析，运是因为 产生的量有时是非常低的，因此数据是不可获得的或者具有差的质量。
[0019] P.E.化esel和A.W. Rose (ibid.)还教导了在岩层水中的盐含量在宾夕法尼亚 中，在2至3千米的短距离中可W从7%w/v至35%w/v显著变化，例如对于在第11页的图表上的 点19和21，钢浓度从3g/L变化至17.4g/L，和铅浓度从0.9g/L变化至6. Ig/L。如果我们认为 钢和巧与氯离子（其一直是占优势的阴离子）连接，在化Cl和CaCh方面的变化分别地为 7.5g/L至44g/L和2.5g/L至16.8g/L。对于运些点19和21，溶解的固体的计算总量为1%至 6.7%。它表示压裂液的盐含量的选择是困难的并且普通水力压裂液可W低于地下岩层水的 盐度（W总溶解固体进行表示）。
[0020] -方面，较好的是，不具有过低的盐含量W避免在矿井可到达的岩层中的任何位 置的粘±膨胀，粘±膨胀降低渗透性，另一方面，高含盐量意味着粘度