用于增强包含粘弹性表面活性剂的处理流体的聚合添加剂以及使用方法

专利名称：用于增强包含粘弹性表面活性剂的处理流体的聚合添加剂以及使用方法
用于增强包含粘弹性表面活性剂的处理流体的聚合添加剂以及使用方法相关申请的引用
背景技术：
本发明涉及可用于处理地层(地下地层，subterranean formation)的方法和组成，且更具体地，涉及与粘弹性表面活性剂(viscoelastic surfactant) 一起使用的聚合添加剂、包含这样的添加剂和粘弾性表面活性剂的流体、以及相关的使用方法。粘性化的处理流体可以用于各种的地下处理中。如本文中使用的,术语“处理”、或“处置”指的是利用流体结合期望的功能和/或用于期望的目的的任何地下作业。术语“处理”、或“处置”不意指由流体的任何特别作用。通常地下处理的实例包括，但不限于，钻孔作业、预垫处理(pre-pad treatment)、破裂操作(fracturing operation)、穿孔作业、预冲处理(preflush treatment)、后冲处理(afierflush treatment)、沙碌控制处理(例如，石乐石充填)、酸化处理(例如，基质酸化(matrix acidizing)或破裂酸化)、分流处理、加固处 理、以及井眼清洁处理(well bore clean-out treatment)。例如，在一些破裂处理中，通常将处理流体(例如压裂液或“前置液(pad fluid)”)在用于在地层中产生或增强ー个或多个路径或“破裂”的足够的流压下引入到穿过地层的井眼里。这些裂缝通常増加地层该部分的滲透性。流体可包含微粒，通常是指作为沉积在所得破裂中的“支撑剂微粒”。认为支撑剂微粒帮助防止破裂在释放流压之后的完全封闭，形成流体穿过其可以流向滲透地层的井眼中的传导性通道。处理流体还在沙砾控制处理如沙砾填充中使用。在“沙砾-填充”处理中，处理流体混悬微粒(通常称作“沙砾微粒”)，然后这些微粒的至少一部分沉积在井眼中期望的区域里，例如靠近松散的或弱加固的地层区，以形成“沙砾填充”，其是在一起足够紧密地填充的微粒的组，以便防止ー些材料通过沙砾填充。该“沙砾填充”可以尤其增强在地层中的沙砾控制和/或防止微粒从地层的松散部分(例如，支撑破裂)流入到井眼中。沙砾填充作业的ー种常见类型包括将沙砾控制屏置于井眼中，以及使用设计以防止地层沙砾通过的特定尺寸的沙砾微粒填充处于屏和井眼之间的环状部。沙砾微粒起到尤其防止地层沙砾堵塞屏或与产生的烃迁移的作用，而屏起到尤其防止微粒进入孔眼的作用。沙砾微粒还可以涂覆有一些类型的材料，包括树脂、增粘剂等。一旦将沙砾基本上在适当的位置，则可以減少处理流体的粘度以使其恢复。在一些情况中，破裂和沙砾填充处理结合入単一处理(通常称作“ FRAC PAC ”作业)中。在这样的“ FRAC PAC ”作业中，处理通常利用在适当位置的沙砾填充屏组件，使用通过套管与屏之间的环状间隔泵送的水力压裂处理而完成。在这种情况下，水力压裂处理在无屏的条件下结束，在屏与套管之间产生环状沙砾填充。在其他情况下，压裂处理可以在安装屏和设置沙砾填充之前进行。在处理流体中維持足够的粘性出于多种原因可能是重要的。粘性在钻孔作业中是期望的，因为具有较高粘度的处理流体尤其能够更容易地运输固体，如钻粉。在破裂处理中維持足够的粘性对于微粒运输，以及以产生或增强破裂宽度是重要的。微粒运输在沙砾控制处理如沙砾填充中也是重要的。維持足够的粘性对于控制和/或減少漏泄到地层中、提高在地层中使另外的流体转向的能力、和/或通过减少在井眼中的摩擦来減少泵送需求来说可能是重要的。同吋，尽管维持处理流体足够的粘性常常是期望的，但是还可以期望以使得粘性在特定时间下可能降低的方式維持处理流体的粘性，尤其用于来自地层的流体的后续恢复。为了提供期望的粘性，通常将聚合胶凝剂加入到处理流体中。术语“胶凝剂”在本文中被定义成包括能够增加流体的粘性的任何物质，例如，通过形成凝胶。通常使用的聚合胶凝剂的实例包括，但不限于瓜尔豆胶和其衍生物、纤维素衍生物、生物聚合物等。然而，聚合胶凝剂的使用可能是有问题的。例如，这些聚合胶凝剂在使用之后可能在地层中留下不期望的凝胶残余物，其能够影响滲透性。结果，可能需要昂贵的补救作业以清洁断裂面和进行支撑剂填充。已经采用起起泡处理流体和基于乳液的处理流体以使残留损害最小化，但是常常会产生増加的费用和复杂性。为了与和聚合胶凝剂有关的感知的问题斗争，已经使用ー些表面活性剂作为胶凝齐U。很好地理解了，当以高于临界胶束浓度的浓度来与含水流体混合时，表面活性剤的分子(或离子)可能会联合以形成胶束。术语“胶束”被定义成包括使表面活性剂分子的疏液(“溶剂-排斥”)部分和溶剂之间的接触最小化的任何结构，例如，通过将表面活性剂分子聚集成诸如球、圆柱体或片的结构，其中疏液部分是在聚集结构的内部上，而亲液(“溶剤-吸引”)部分在该结构的外部上。这些胶束可能起到与其它目的一起稳定乳液、破坏乳液、稳定泡沫、改变表面的润湿性、溶解ー些材料、和/或降低表面张カ的作用。在用作胶凝剂时，使用的表面活性剂的分子(或离子)联合以形成特定胶束结构的胶束(例如在本文中称作“粘性化胶束”的棒状、蠕虫状、泡状等)，其在特定条件(例如浓度、流体的离子强度等)下能够尤其赋予特定流体増加的粘性和/或形成凝胶。ー些粘性化胶束可以赋予流体増加的粘性，使得流体至少部分地由于其中包含的表面活性剂分子的联合而表现出粘弾性行为(例如剪切稀化性质)。如本文中使用的，术语“粘弾性表面活性剂流体”指的是至少部分地由于其中所包含的表面活性剂分子的联合以形成粘性化胶束而表现出或者能够表现出粘弹性行为的流体。然而，表面活性剂用作胶凝剂在几个方面中可能是有问题的。在一些应用中，可能需要大量的粘弾性表面活性剂以赋予流体期望的流变性质。某些粘弹性表面活性剂可能更少地可溶于某些流体中，其可能削弱那些表面活性剂形成粘性化胶束的能力。粘弾性表面活性剂流体在高温和/或在高盐浓度下也可能是不稳定的，这尤其由于高盐浓度“筛选出”粘性化胶束之间的静电相互作用的倾向。

发明内容
本发明涉及可用于处理地层的方法和组成，且更具体地说，涉及与粘弾性表面活性剂一起使用的聚合添加剤、包含这样的添加剂和粘弾性表面活性剂的流体、以及相关的使用方法。在ー个方面，本发明提供了ー种方法，包括提供包括含水基础流体(aqueousbase fluid)、粘弹性表面活性剂以及两亲性聚合物(amphiphilic polymer)的处理流体(treatment fluid),两亲性聚合物包含疏水组分和包括至少15个单体单元的亲水组分；以及将处理流体引入到地层的至少一部分中。在另ー个方面，本发明提供了ー种方法，包括提供包括含水基础流体、粘弾性表面活性剤、以及两亲性聚合物的处理流体，所述两亲性聚合物包含烷基こ氧基化物，其中处理流体不包含大量(充分量，基本量，substantial amount)的两性离子表面活性剂；以及将处理流体引入到地层的至少一部分中。在另ー个方面，本发明提供了ー种方法，包括提供包括含水基础流体、粘弾性表面活性剤、以及两亲性聚合物的处理流体，其中处理流体不包含大量的两性离子表面活性齐U，且两亲性聚合物包含选自由烷基基团、聚丁ニ烯基团、聚异戊ニ烯基团、聚苯こ烯基 团、聚氧化苯こ烯基团、它们的任何衍生物、以及它们的任意组合组成的组中的疏水组分，以及选自由聚氧化こ烯基团、聚丙烯酸基团、聚こ酸こ酯基团、ニ甲基丙烯酰胺基团、η-异丙基丙烯酰胺基团(n-isopropylacrylamide group)、聚こ烯卩比咯烧酮基团、聚こ烯亚胺基团、它们的任何衍生物、以及它们的任意组合组成的组中的亲水组分；以及将处理流体引入到地层的至少一部分中。在另ー个方面，本发明提供了ー种方法，包括提供含水基础流体、粘弾性表面活性剂以及两亲性聚合物，两亲性聚合物包括疏水组分、和含有至少15个单体単元的亲水组分；以及将含水基础流体、粘弾性表面活性剤、以及两亲性聚合物混合在一起以形成处理流体。在另ー个方面，本发明提供了一种处理流体，包括含水基础流体、粘弾性表面活性剂、以及两亲性聚合物，两亲性聚合物包括疏水组分和含有至少15个单体単元的亲水组分。在另一个方面，本发明提供了一种地下处理添加剂(subterranean treatmentadditive),包括粘弹性表面活性剂；以及包括疏水组分和含有至少15个单体单元的亲水组分的两亲性聚合物。在另ー个方面，发明提供了一种处理流体，包括含水基础流体、粘弾性表面活性剂以及两亲性聚合物，两亲性聚合物包含烷基こ氧基化物，其中处理流体不包含大量的两性离子表面活性剤。在另ー个方面，发明提供了包括含水基础流体、粘弾性表面活性剂以及两亲性聚合物的处理流体，其中处理流体不包含大量的两性离子表面活性剤，且两亲性聚合物包括选自由烷基基团、聚丁ニ烯基团、聚异戊ニ烯基团、聚苯こ烯基团、聚氧化苯こ烯基团、它们的任何衍生物、以及它们的任意组合组成的组中的疏水组分；以及选自由聚氧化こ烯基团、聚丙烯酸基团、聚こ酸こ酯基团、ニ甲基丙烯酰胺基团、η-异丙基丙烯酰胺基团、聚こ烯吡咯烷酮基团、聚こ烯亚胺基团、它们的任何衍生物、以及它们的任意组合组成的组中的亲水组分。本发明的特点和优势对于本领域技术人员来说将是容易显而易见的。尽管本领域技术人员可以进行许多改变，但是这样的改变也在本发明的范围内。


这些附图示出了本发明ー些实施方式的某些方面，并且不应当用于限制或限定本发明。
图1-8示出了关于特定的粘弾性表面活性剂流体的零剪切粘度的数据，包括本发明的处理流体的一些实施方式。
具体实施例方式本发明涉及可用于处理地层的方法和组成，且更具体地，涉及与粘弾性表面活性剂一起使用的聚合添加剤、包含这样的添加剂和粘弾性表面活性剂的流体、以及相关的使用方法。本发明的流体和添加剂通常包含粘弾性表面活性剂和包含疏水组分和亲水组分的两亲性聚合物。术语“粘弾性表面活性剤”在本文中被定义成包括至少部分地由于表面活性剂分子的联合以形成粘性化胶束而赋予或能够赋予流体粘弹性行为的任何表面活性剤。在本发明的许多潜在优势中，本发明的方法和组成可以尤其增强粘弾性表面活性剂流体的粘弾性、稳定性、和/或其它流变性质，特别是在高温下和/或在盐水或其它高盐度条件(大于约0.5M)中。本发明的方法还可以增强ー些粘弹性表面活性剂在流体中的 可溶性，其可以增强得到的粘弾性表面活性剂流体的粘弾性、稳定性、和/或其它流变性质。此外，本发明的方法和组成在利用更低浓度的粘弾性表面活性剂时可以促进在流体中达到期望的流变性质。在一些实施方式中，本发明的流体可进ー步包含“瞬时聚合物网络(transient polymer network) ”,其是指经由例如物理交联、范德华力、和/或静电相互作用而形成联合并且在流体内赋予弹性和混悬性质的一种或多种两亲性聚合物的分子间和分子内联合体系(即，网络)。可以认为，在这样的实施方式中，一种或多种两亲性聚合物的疏水组分可以变为合并到粘性化胶束中，因此可以用作一种类型的交联剂。这些瞬时聚合物网络、可以用于形成它们的聚合物以及它们可赋予的流变性质可以在2009年8月31日提交的题目为 “Treatment Fluids Comprising Transient Polymer Networks” 的共同悬而未决的美国专利申请序列号12/551,334中进ー步描述，出于所有目的将其全部内容通过參考并入本文中。在本发明中使用的粘弾性表面活性剂可以包括本领域已知的任何粘弾性表面活性剂、它们的任何衍生物、或它们的任意組合。这些粘弾性表面活性剂性质上可以是阳离子的、阴离子的、非离子的或两性的。粘弾性表面活性剂可以包括任意数量的不同化合物，包括甲酯磺酸盐类(methyl ester sulfonates)(例如，如在2005年2月15日提交的美国专利申请号11/058，660、11/058，475、11/058，612、和11/058,611中所描述的，将其全部公开内容通过參考并入本文中)、水解角蛋白(例如，如在美国专利号6，547，871中所描述的，将其相关公开内容通过參考并入本文中)、磺基琥拍酸盐(sulfosuccinates)、牛磺酸盐、氧化胺、こ氧基化酰胺、烷氧基化脂肪酸、烷氧基化醇(例如月桂醇こ氧基化物、こ氧基化壬酚)、こ氧基化脂肪胺、こ氧基化烷基胺(例如，椰油烷基胺こ氧基化物)、甜菜碱、改性的甜菜碱、烧基酰胺甜菜碱(例如，椰油酰胺丙基甜菜碱(cocoamidopropyl betaine)、季铵化合物(例如，三甲基牛脂氯化铵(trimethyltal lowammonium chloride)、三甲基椰油氯化铵(椰油基三甲基氯化铵,trimethylcocoammonium chloride))、它们的衍生物以及它们的任意組合。术语“衍生物”在本文中被定义为包括由所列化合物之一制成的任何化合物，例如，通过用另外的原子或原子基团替换所列化合物中的ー个原子、重排所列化合物中的两个或更多个原子、离子化所列化合物、或产生所列化合物的盐。
合适的粘弾性表面活性剂可以包括几种不同化合物的混合物，包含但不限干烷基醚硫酸盐的铵盐、椰油酰胺丙基甜菜碱表面活性剤、椰油酰胺丙基ニ甲基氧化胺表面活性剂(cocoamidopropyl dimethylamine oxide surfactant)、氯化钠、以及水的混合物；烷基醚硫酸盐的铵盐表面活性剤、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱表面活性剤、椰油酰胺丙基ニ甲基氧化胺表面活性剤、氯化钠、以及水的混合物；こ氧基化醇醚硫酸盐表面活性剂(ethoxylated alcohol ether sulfate surfactant)、烧基或烯酸胺丙基甜菜喊表面活性齐U、以及烷基或烯ニ甲基氧化胺表面活性剂的混合物；α -烯烃磺酸盐表面活性剂和甜菜碱表面活性剂的水溶液；以及它们的组合。合适的こ氧基化醇醚硫酸盐表面活性剤、烷基或烯酰胺丙基甜菜碱表面活性剤、以及烷 基或烯ニ甲基氧化胺物表面活性剂的混合物的实例描述在美国专利号6，063，738中，将其相关公开内容通过參考并入本文中。合适的α-烯烃磺酸盐表面活性剂和甜菜碱表面活性剂的水溶液的实例描述在美国专利号5，879，699中，将其相关公开内容通过參考并入本文中。合适的粘弾性表面活性剂还可以包括“正负离子(catanionic) ”表面活性剂体系，其包括成对的带相反电荷的表面活性剤，其用作彼此的抗衡离子(counterion)并且可以形成蠕虫状的胶束。这样的正负离子表面活性剂体系的实例包括，但不限于油酸钠(NaO)/辛基三甲基氯化铵(octyl trimethyIammoniumchloride) (C8TAC)体系、硬脂酰三甲基氯化铵(C18TAC) /辛酸钠盐(NaCap)体系、以及十六烧基三甲基甲苯横酸铵(cetyl trimethylammonium tosylate, CTAT)/十二烧基苯横酸钠(SDBS)体系。适用于本发明的可商购的粘弾性表面活性剂的实例可以包括，但不限干，Mirataine BET-O 30 (可从Rhodia Inc. Cranbury获得的油酰胺丙基甜菜碱表面活性剂，新泽西)、Aromox APA-T (可从Akzo Nobel Chemicals获得的氧化胺表面活性剂,芝加哥，伊利诺斯州)、Ethoquad 0/12 PG (可从Akzo Nobel Chemicals获得的脂肪胺こ氧基化物李表面活性剂(fatty amine ethoxylate quat surfactant),芝加哥，伊利诺斯州)、Ethomeen T/12 (可从Akzo Nobel Chemicals获得的脂肪胺こ氧基化物表面活性剂,芝加哥，伊利诺斯州)、Ethomeen S/12 (可从Akzo Nobel Chemicals获得的脂肪胺こ氧基化物表面活性剂,芝加哥,伊利诺斯州)、以及Rewoteric AM TEG (可从Degussa Corp.获得的牛脂ニ羟こ基甜菜碱两性表面活性剤，Parsippany，新泽西)。粘弾性表面活性剂应当以足以赋予流体期望的粘性(例如足够的粘性以使流动转向、減少流体损耗、混悬微粒等)的量存在于本发明的流体中。在一些实施方式中，粘弹性表面活性剂可以按流体的重量计以在约O. 1%至约20%范围内的量存在于流体中。在一些实施方式中，粘弾性表面活性剂可以按流体的重量计以约O. 5%至约10%范围内的量存在。在一些实施方式中，粘弾性表面活性剂可以以按流体的重量计以约O. 5%至约3%范围内的量存在。本发明中使用的一种或多种两亲性聚合物可以包括各种本领域已知的包含疏水组分和亲水组分的聚合物。例如，一种或多种两亲性聚合物可包括疏水组分，和包括至少15个单体单元的亲水组分。在一些实施方式中，亲水组分可能更大，例如，具有至少20个单体单元。在一些实施方式中，亲水组分可能更大，例如，具有至少50个单体单元。可适于使用的疏水组分的实例包括，但不限于烷基基团、聚丁ニ烯、聚异戊ニ烯、聚苯こ烯、聚氧化苯こ烯、它们的任何衍生物、以及它们的任意組合。可适于使用的亲水组分的实例包括，但不限于聚氧化こ烯(PEO)、聚丙烯酸(PAA)、聚こ酸こ酷、ニ甲基丙烯酰胺(DMA)、η-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、聚こ烯吡咯烷酮(PVP)、聚こ烯亚胺(PEI)、它们的任何衍生物、以及它们的任意組合。可适于使用的两亲性聚合物的实例包括，但不限于聚丁ニ烯-ΡΕΟ、聚苯こ烯-ΡΕΟ、聚苯こ烯-聚丙烯酸、聚氧化苯こ烯-ΡΕΟ、聚苯こ烯-聚こ酸こ酷、它们的任何衍生物、以及它们的任意組合。可适合于本发明使用的两亲性聚合物的其它实例，包括包含基于下列中的一种或多种的单元的那些丙烯酰胺、こ烯醇、こ烯吡咯烷酮、こ烯吡啶、丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚こ烯醇、聚こ烯吡咯烷酮、聚 こ烯吡啶、聚丙烯酸酯、聚琥珀酸丁ニ醇酯、聚琥珀酸丁ニ醇酷-己ニ酸丁ニ醇酯共聚物(聚琥珀酸丁ニ醇酷-共-己ニ酸酷，polybutylene succinate-co-adipate)、聚轻基丁酸酯-戍酸酯(polyhydroxybutyrate-valerate)、聚轻丁-戍酸共聚物(聚轻基丁酸酷-共-戍酸酷，polyhydroxybutyrate-covalerat)、聚己酸内酯、聚酯酰胺、聚对苯ニ甲酸こニ醇酯、磺化的聚对苯ニ甲酸こニ醇酯、聚氧化こ烯、聚こ烯、聚丙烯、脂肪族芳香族共聚多酯、聚丙烯酸、多糖(如葡聚糖或纤维素)、壳多糖、壳聚糖、蛋白质、脂肪族聚酯、聚乳酸、聚(こ交酷)、聚(ε-己内酷)、聚(轻基酯醚)(poly (hydroxy ester ether))、聚(轻基丁酸酷)、聚(酸酐)、聚碳酸酷、聚(原酸酷)、聚(氨基酸)、聚(氧化こ烯)、聚(氧化丙烯)、聚(膦腈)、聚酯酰胺、聚酰胺、聚苯こ烯、它们的任何衍生物、任何的共聚物、均聚物、或三聚物，以及它们的任意混合物。在一些实施方式中，两亲性聚合物可包含选自由丙烯酸羟こ酷、丙烯酰胺和甲基丙烯酸羟こ酯所组成的组中的化合物。在一些实施方式中，一种或多种两亲性聚合物可包含一种或多种烷基こ氧基化物。在一些实施方式中，烷基こ氧基化物可以包含烷基基团、以及具有至少15个氧こ烯单元的こ氧基化物基团。在一些实施方式中，亲水组分可能更大，例如，具有至少20个氧こ烯単元。在一些实施方式中，亲水组分可能更大，例如，具有至少50个氧こ烯单元。可适于在本发明中使用的这样的两亲性聚合物的商购来源，包括但不限于，在商品名BRIJ 之下可用的ー些洗涤剂，如BRIJ -30 (包括聚こニ醇十二烷基醚)、BRIJ -35 (包括聚氧こニ醇十二烷基醚)、BRIJ -58(包括聚こニ醇十六烷基醚)、BRIJ -97(包括聚氧こ烯(10)油烯基醚)、BRIJ -98(包括聚氧こ烯(20)油烯基醚)、以及BRIJ -700(包括聚氧こ烯(100)十八烷基醚)。可适于在本发明中使用的这样的两亲性聚合物的其他商购来源包括在商品名IGEPAL 之下可用的ー些洗涤剂。两亲性聚合物应当以足以赋予流体期望的粘性(例如足够的粘性以使流动转向、減少流体损耗、混悬微粒等)的量存在于本发明的流体中。在一些实施方式中，两亲性聚合物可以基于粘弾性表面活性剂的量以在约Imol^至约5m0l%范围内的量存在于流体中。在一些实施方式中，两亲性聚合物可以基于粘弾性表面活性剂的量以在约lmol%至约3mol %范围内的量存在于流体中。在一些情况中，存在过量的两亲性聚合物可减少粘弹性表面活性剂流体的稳定性(例如可減少流体的粘性)。本领域技术人员，在本发明公开内容受益的情况下，会认识到可在本发明特定应用中产生这些效果的两亲性聚合物的量，并且确定什么时候应该避免或采用它们。例如，本发明的一些实施方式可以包括，加入足够量的两亲性聚合物，以便減少流体的粘性，包括其它目的，以允许流体漏泄到地层中。本发明的流体通常包括含水基础流体。合适的含水基础流体可以包括尤其是淡水、咸水(例如包括ー种或多种溶解于其中的盐的水)、盐水、海水、和/或它们的任意组合。通常，水可以来自任何来源，条件是其不包含可能不利地影响本发明的流体的稳定性和/或性能的组分。在一些实施方式中，包括其它目的，能够调节含水基础流体的密度，以在本发明的流体中提供另外的颗粒运输和混悬，和/或促进粘弹性表面活性剂溶解到含水基础流体中。在一些实施方式中，包括其它目的，可调节含水基础流体的PH (例如由缓冲液或其它pH调节剂)以减少流体的粘性(例如活化破碎剂(breaker)或其它添加剂)。在这些实施方式中，可以将PH调节至特定水平，其可以取决于，包括其它因素的一种或多种粘弹性表面活性剂的类型、两亲性聚合物、盐、以及包含在流体中的其它添加剤。本领域普通技术人员，在本发明公开内容受益的情况下，会认识到这样的密度和/或PH调节什么时候是适当的。用于本发明的方法的流体可选地可包含任意数量的另外的添加剤，包括但不限于，盐、辅助表面活性剂(co-surfactant)、酸、另外的流体损耗控制添加剂、气体、氮、ニ氧化碳、表面改性剂(surface modifying agent)、增粘剂(tackifying agent)、起泡剂、腐、蚀抑制剂、阻垢剂(scale inhibitor)、催化剂、粘土控制剂、抗微生物剂、减摩剂(frictionreducer)、消泡剂、桥联剂(桥键形成剂，bridging agent)、分散剂、絮凝剂、H2S清除剂、CO2清除剂、氧清除剂、润滑剂、增稠剂(viscosifier)、破碎剂、增重剂、相对渗透率改性剂(relative permeability modifier)、树脂、微粒材料(例如支撑剂微粒)、润湿剂、涂覆增强剂等。在一些实施方式中，本发明的流体和添加剂可以不包含大量的两性离子表面活性齐U。本领域普通技术人员在本发明公开内容受益的情况下，会认识到可包含在本发明的流体中用于具体应用的添加剂的类型。例如，本发明的流体可选地可包含一种或多种盐。盐可以是有机或无机的。合适的有机盐的实例包括但不限于芳香族磺酸盐和羧酸盐(如对甲苯磺酸盐、萘磺酸盐)、羟基萘羧酸盐(hydroxynaphthalene carboxylate)、水杨酸盐、邻苯ニ甲酸盐、氯苯甲酸、水杨酸、苯ニ甲酸、5-羟基-I-萘甲酸、6-羟基-I-萘甲酸、7-羟基-I-萘甲酸、I-羟基-2-萘甲酸、3-羟基-2-萘甲酸、5-羟基-2-萘甲酸、7-羟基-2-萘甲酸、1，3-ニ羟基-2-萘甲酸、3，4- ニ氯苯甲酸盐、三甲基铵盐酸盐和四甲基氯化铵。合适的无机盐的实例包括水溶性钾盐、钠盐和铵盐，(如氯化钠、氯化钾和氯化铵)、氯化钙、溴化钙、氯化镁和卤化锌。包含适合在本发明中使用的盐的粘弾性表面活性剂流体的实例描述在美国专利申请序列号10/800, 478中，将其相关公开内容通过參考并入本文。在本发明的流体中还可以包含上面列出的盐的任意组合。可选的盐可以以任何可实施的量存在。在一些实施方式中，盐可以按流体的重量计以在约0. 1%至约30%范围内的量存在。在一些实施方式中，盐可以按流体的重量计以在约0. 1%至约10%范围内的量存在。合适于本发明的特定应用的盐的ー种或多种类型和数量，可取决于各种因素，如存在于流体中的一种或多种粘弹性表面活性剂的类型、含水基础流体的组成、流体的温度和/或期望使用的区域等。在本发明的一些实施方式中，含水基础流体可包含已经包含一定量的盐的盐水。在这些实施方式中，可能不期望另外的食盐，或者可以期望在本发明的流体的制备和/或使用中将盐从中去除或向盐水中加入另外的盐。本领域普通技术人员在本发明公开内容受益处的情况下，会认识到什么时候在本发明的具体应用中包含食盐，以及包含的盐的适当类型和量。在一些实施方式中，本发明的方法通常包括提供含水基础流体、粘弹性表面活性剂和包含(a)含有烷基基团的疏水组分和(b)包含具有至少20个氧こ烯单元的こ氧基化物的亲水组分的两亲性聚合物；以及将含水基础流体、粘弾性表面活性剤、以及两亲性聚合物混合在一起以形成本发明的流体。本发明的流体和/或其任何组分(例如两亲性聚合物)可以以适于本发明的具体应用的任何形式提供。在一些实施方式中，粘弾性表面活性剂和/或两亲性聚合物可作为在使用流体之前和/或期间在任ー时刻混合或合并的液体和/或固体添加剂来提供。例如，在一些实施方式中，可以将两亲性聚合物加入到已经存在于地层的一部分中的流体中。可以一起提供或合并本发明的流体的不同组分(例如在相同的添加剂或流体中)，或者可以将它们提供或合并到作为单独的添加剂的流体中。在它们被单独地提供或合并到流体中的情况下，可以同时提供或合并不同的组分，或者可以在提供或合并其它组分之前或之后，及时在某时刻提供或合井一些组分。本发明的流体和/或其任何组分可以在工作地段制备，或者它们可以在使用之前在エ厂或设施制备，且在使用之前可以储存某些时间段。在一些实施方式中，本发明这些流体的制备，可在工作地段以特征为“在运行中”实施的方法进行。在本文中术语“在运行中”用于包括组合两种或更两种组分的方法，其中将ー种要素的流动流连续地引入到另一种组分的流动流中，使得流被组合和混合同时继续作为单个流(作为正在进行的处理的一部分)而流动。这样的混合也被描述为“实吋”混合。在一些实施方式中，本发明的方法包括提供包括含水基础流体、粘弹性表面活性剂和包含(a)含有烷基基团的疏水组分和(b)包含具有至少15个氧こ烯单元的こ氧基化物的亲水组分的两亲性聚合物的处理流体；以及将处理流体引入到地层的至少一部分中。在这些方法中，处理流体(和/或其単独的组分)可通过本领域已知的任何方式引到地层的一部分中。本发明的方法和处理流体，可以在其中可以使用流体的任何地下作业期间或在其准备中使用。合适的地下作业可包括但不限干预冲处理、后冲处理、钻孔作业、水力压裂处理、沙砾控制处理(例如，砾石充填)、酸化处理(例如基质酸化或压裂酸化)、“压裂-填充”处理、井眼清洁处理、以及其中本发明处理流体是可用的其他处理。例如，在一些实施方式中，本发明提供了包括含水基础流体、粘弾性表面活性剤、包含(a)含有烷基基团的疏水组分和(b)包含具有至少15个氧こ烯单元的こ氧基化物的亲水组分的两亲性聚合物，并且在一些实施方式中，包含许多支撑剂微粒。在一些实施方式中，本发明的处理流体可用于使地层破裂的方法中，其中本发明的处理流体在用于在地层中产生或增强ー个或多个裂缝、或“破裂”的足够的流压下或高于所述液压引入到地层中。如本文中使用的术语，在地层中“增强”ー个或多个破裂被定义为包括在地层中ー个或多个天然或先前产生的破裂的延伸或扩大。尤其是，这可以在地层中形成流体(例如油、气体等)可以通过其流向滲透地层的井眼中的传导性通道。为了有助于更好地理解本发明，给出了下面的一些实施方式的特定方面的实施例。要阅读的下列实施例绝不应当限制或限定本发明的全部范围。实施例实施例IA制备流体，所述流体包含十六烷基三甲基甲苯磺酸铵(CTAT)/十二烷基苯磺酸钠(SDBS)(重量比97 3)表面活性剂体系的按重量计I. 5%的水溶液，流体的零剪切粘度使、用Physica MCR501电流计(由Anton Paar GmbH制造)在70 °F和环境压カ下测量。然后将一定量的两亲性聚合物(BRIJ-35或BRIJ-700)加入到该流体的3种不同样品中，在相同条件下測量具有加入的聚合物的每种流体样品的零剪切粘度。将加入到每种流体中的两亲性聚合物的类型和量(以表面活性剂体系的重量计)、以及得到的粘度列出在表I中并示出在图I中。表I
权利要求
1.ー种地下处理添加剂，包括 粘弾性表面活性剂M及 两亲性聚合物，所述两亲性聚合物包含 疏水组分，和 包含至少15个单体单元的亲水组分。
2.根据权利要求I所述的添加剤，其中，所述两亲性聚合物包括含有至少15个氧こ烯単元的烷基こ氧基化物。
3.一种处理流体，包括 含水基础流体；以及 根据权利要求I或2所述的地下处理添加剤。
4.根据权利要求3所述的处理流体，其中，所述含水基础流体包含至少ー种盐水。
5.根据权利要求3或4所述的处理流体，其中，所述处理流体不包含大量的两性离子表面活性剤。
6.根据权利要求3、4或5所述的处理流体，其中，所述处理流体还包含至少ー种盐。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的处理流体，其中，所述两亲性聚合物以基于所述粘弹性表面活性剂的量约Imol%至约5mol%的量存在于所述处理流体中。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的处理流体，其中，所述粘弹性表面活性剂包含选自由下述组成的组中的至少ー种表面活性剤甲酷磺酸盐、水解角蛋白、磺基琥珀酸盐、牛磺酸盐、氧化胺、こ氧基化酰胺、烷氧基化脂肪酸、烷氧基化醇、こ氧基化脂肪胺、こ氧基化烷基胺、甜菜碱、改性的甜菜碱、烷基酰胺甜菜碱、季铵化合物、它们的任何衍生物、以及它们的任意组合。
9.根据权利要求3至8中任一项所述的处理流体，其中，所述粘弹性表面活性剂包含正负离子表面活性剂体系。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的处理流体，其中，所述粘弹性表面活性剂以按所述处理流体的重量计约O. 1%至约20%的量存在于所述处理流体中。
11.ー种形成在根据权利要求3至10任一项中所限定的处理流体的方法，包括将所述含水基础流体、所述粘弹性表面活性剤、以及所述两亲性聚合物混合在一起以形成处理流体。
12.—种方法，包括将根据权利要求I至10中任一项中所限定的处理流体引入到地层的至少一部分中。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述处理流体引入到地层的至少一部分中包括在足以在所述地层的至少一部分中产生或增强ー个或多个裂缝或破裂的压カ下或高于所述压カ将所述处理流体引入到所述地层中。
14.ー种方法,包括 提供包括含水基础流体、粘弾性表面活性剤、以及两亲性聚合物的处理流体，所述两亲性聚合物包含烷基こ氧基化物，其中所述处理流体不包含大量的两性离子表面活性剤；以及 将所述处理流体引入到地层的至少一部分中。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述烷基こ氧基化物包含至少15个氧こ烯单J Li ο
16.—种方法,包括 提供包括含水基础流体、粘弾性表面活性剤、以及两亲性聚合物的处理流体，其中所述处理流体不包含大量的两性离子表面活性剤，且所述两亲性聚合物包含 选自由烷基基团、聚丁ニ烯基团、聚异戊ニ烯基团、聚苯こ烯基团、聚氧化苯こ烯基团、它们的任何衍生物、以及它们的任意组合组成的组中的疏水组分，和 选自由聚氧化こ烯基团、聚丙烯酸基团、聚こ酸こ酯基团、ニ甲基丙烯酰胺基团、η-异丙基丙烯酰胺基团、聚こ烯吡咯烷酮基团、聚こ烯亚胺基团、它们的任何衍生物、以及它们的任意组合组成的组中的亲水组分；以及 将所述处理流体引入到地层的至少一部分中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述亲水组分包含至少15个单体単元。
18.根据权利要求14、15、16或17所述的方法，其中，所述含水基础流体包含至少ー种盐水。
全文摘要
提供了与粘弹性表面活性剂一起使用的聚合添加剂、包含这样的添加剂和粘弹性表面活性剂的流体、以及相关的使用方法。在一个实施方式中，该方法包括提供包括含水基础流体、粘弹性表面活性剂以及两亲性聚合物的处理流体，两亲性聚合物包含疏水组分和包括至少15个单体单元的亲水组分；以及将处理流体引入到地层的至少一部分中。
文档编号C09K8/12GK102666776SQ201080045743
公开日2012年9月12日 申请日期2010年8月27日 优先权日2009年8月31日
发明者瑞安·G·埃泽尔, 瑞安·范桑特恩 申请人:哈里伯顿能源服务公司