在使用水溶性聚合物的粘弹性表面活性剂压裂流体中的流体损失控制的制作方法
【专利摘要】水溶性未交联的多糖可以是流体损失控制剂，其用于在烃采收作业中增产(例如压裂)或者完井所用的粘弹性表面活性剂(VES)流体。如果该VES流体预期用作压裂流体或者砂砾充填流体，则该VES流体可以进一步包含支撑剂或者砂砾，尽管这些用途不需要该流体包含支撑剂或者砂砾。该水溶性未交联的多糖流体损失控制剂可以包括但不限于瓜尔胶和其衍生物；纤维素和其衍生物；藻酸丙二醇酯；ι、κ和λ角叉菜胶的盐(例如钠、钾和钙盐)；琼脂；黄原胶等；和/或其混合物。该流体损失控制剂可以在VES加入之前和/或在VES加入的同时和/或之后，加入到该含水粘弹性处理流体中。
【专利说明】在使用水溶性聚合物的粘弹性表面活性剂压裂流体中的流体损失控制
【技术领域】
[0001]本发明涉及在烃采收作业过程中所用的含水的粘弹性流体，和更具体地在一种非限定性实施方案中，涉及用于控制其流体损失的方法和添加剂。
[0002]发明背景
[0003]水力压裂是一种使用泵速和水力压力来压裂或者破裂地下地层的方法。一旦产生了一个或多个裂纹，则将相对于地层的渗透性而言高渗透性的支撑剂泵入该裂缝中以撑开裂纹。当所施加的泵速和压力降低或者从地层除去时，该裂纹或裂缝不会完全闭合或者复原，这归因于高渗透性支撑剂保持了裂纹的打开。该支撑的裂纹或裂缝提供了高渗透性路径，其将生产井筒连接到更大的地层区域以增加烃的生产。
[0004]开发合适的压裂流体是一个复杂的领域，因为该流体必须同时满足诸多条件。例如，它们必须在高温和/或高泵速和剪切速率(其会导致该流体在完成压裂作业之前降解和过早地从支撑剂中沉降出来)是稳定的。已经开发了不同的流体，但是大多数商业使用的压裂流体是水基液体，其已经凝胶化或者泡沫化。当该流体凝胶化时，典型地使用聚合物凝胶化剂，例如可溶剂化的多糖，其可以是或者可以不是交联的。增稠的或凝胶化的流体有助于在压裂作业过程中将支撑剂保持在流体中。
[0005]虽然交联的和未交联的聚合物在过去已经被用作压裂流体中的凝胶化剂，来将固体粒子携带或者悬浮在盐水中，但是这种聚合物需要注入分别的破碎剂(breaker)组合物来降低粘度。
[0006]用粘弹性表面活性剂(VES)凝胶化的含水流体也是本领域已知的。VES凝胶化的流体已经广泛用作砂砾充填、压裂充填和压裂流体，这是因为它们表现出优异的流变性，并且与用交联的聚合物凝胶化的 流体相比不太损害生产地层。VES流体是非成饼流体，并因此不留下潜在损害性聚合物饼残留物。VES压裂流体提供了许多性能，其有益于良好执行的压裂充填或者压裂处理。但是，这些流体流体损失控制差。该性能(其使得VES流体相对不太具有损害性)倾向于导致明显更高的进入到储层基岩中的流体泄露，其降低了流体的效率，特别是在VES压裂处理过程中更是如此。在压裂充填和水力压裂作业过程中到地层中的流体损失增加了浆料脱水和过早筛出的风险，增加了地层损坏的风险，增加了流体与地层流体(例如乳液)不相容的风险，增加了完成所述处理所需的流体的体积，和/或会导致水力马力需求增大。
[0007]因此非常令人期望的和重要的是寻找和使用流体损失剂，用于高渗透性地层中的VES压裂处理。
【发明内容】
[0008]在一种形式中，提供了一种处理地下地层的方法，其包括提供含水粘弹性处理流体。该含水粘弹性处理流体包括但不限于含水基础流体、粘弹性表面活性剂(VES)凝胶化剂和流体损失控制剂(FLA)。FLA可以是水溶性未交联的聚合物。在一种非限定性实施方案中，该含水粘弹性处理流体不含水溶性交联的聚合物流体损失控制剂。该FLA可以以与不含FLA的相同流体相比，能够有效地改进流体损失的量存在。将该含水粘弹性表面活性剂处理流体通过井筒注入并注入地下地层中来处理它。
[0009]另外，在另一非限定性形式中，提供了一种处理地下地层的方法，其包括将含水粘弹性前置液(pad fluid)通过井筒注入并注入地下地层中。该前置液可以掺入第一含水基础流体和第一粘弹性表面活性剂(VES)凝胶化剂。该方法还包括将含水粘弹性表面活性剂处理流体通过井筒注入并注入地下地层中，其中该处理流体掺入第二含水基础流体和第二粘弹性表面活性剂(VES)凝胶化剂。该第一含水基础流体和第二含水基础流体可以相同或不同。该第一 VES凝胶化剂和第二 VES凝胶化剂可以相同或不同。该前置液和/或处理流体包含水溶性未交联的聚合物流体损失控制剂。
[0010]在另一非限定性实施方案中，进一步提供了一种含水粘弹性处理流体，其包含但不限于含水基础流体、粘弹性表面活性剂(VES)凝胶化剂和水溶性未交联的聚合物流体损失控制剂(FLA)。与不存在FLA的相同流体相比，该试剂的量有效地改进了流体损失。
[0011]在其他非限定性实施方案中，该含水基础流体是盐水，和该水溶性未交联的聚合物流体损失控制剂可以是瓜尔胶；瓜尔胶衍生物，包括但不必限于羟丙基瓜尔胶(HPG)、羧甲基瓜尔胶(CMG)、羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG);纤维素衍生物，包括但不必限于羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)、藻酸丙二醇酯、藻酸盐(例如钠和钾盐)；t、K和λ角叉菜胶的盐(例如钠、钾和钙盐)；琼脂；黄原胶；黄芪胶；刺槐豆胶；刺梧桐胶；阿拉伯胶；淀粉；和/或其混合物。水溶性未交联的聚合物流体损失控制剂的量可以是约5-约60pptg(约0.6-约7.2kg/m3),基于该含水粘弹性处理流体。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是在压裂充填处理过程中泄露体积的图表，其中处理时间是30分钟，温度是150 0F (660C )，该流体包含 3% 的 VES,3% 的 KCl 或者 10.0ppg (1.2kg/l)的 CaCl2 和所示的流体损失控制添加剂；和
[0013]图2是用于图1的VES流体的泄露系数的图表。
具体实施方案
[0014]已经发现水溶性聚合物是有效的流体损失控制添加剂(FLA)，用于VES凝胶化的含水流体、处理和程序，特别是用于渗透性为约2mD-约2000mD(但不必限于该范围)的地层的水力压裂和压裂充填增产。该水力压裂流体可以包含由KCl、NaCl、NaBr、KBr、CaCl2或CaBr2盐及其混合物组成的含水盐溶液(盐水)，但不必限于这些盐水。
[0015]在一种非限定性实施方案中，用作FLA的水溶性聚合物不含水溶性交联的聚合物，替代地不含可以充当流体损失控制剂的水溶性交联的聚合物。在另一非限定性形式中，该含水粘弹性处理流体不含非离子多糖(无论是否是交联的)，或者替代地，该水溶性未交联的聚合物流体损失控制剂不是非离子多糖(无论是否是交联的)。
[0016]为了增粘盐水，将VES以溶液(bvos)的1_10体积％的量加入盐水中，该量取决于所需的温度和粘度。这里该FLA可以在VES添加之前加入到盐水中，和/或与VES添加同时加入到盐水和/或在VES添加之后加入到盐水中。这些用于FLA添加的方法预期是典型的。
[0017]这里FLA可以加入到一般的流体和特别是VES-凝胶化的流体中，来降低在水力压裂或压裂充填或者其他处理过程中到地层中的流体损失的量。到地层中的流体损失增加了裂缝中浆料脱水和过早筛出的风险，增加了地层损坏的风险，增加了流体与例如乳液不相容的风险，增加了完成所述处理所需的流体的体积，和/或会导致水力马力需求增加。
[0018]VES-水溶性聚合物体系增强的流体损失控制可以作为降低的流体损失或泄露体积来观察到，流体损失或泄露体积使用粘度控制的泄露系数(Cv)、造壁(wall-building)泄露系数(Cw)和喷射损失体积(Vsp)来计算。
[0019]已经测试的配方包括表1中所列的那些。
[0020]表1聚合物FLA测试的配方
[0021]
【权利要求】
1.一种处理地下地层的方法，其包括: 将含水粘弹性表面活性剂处理流体通过井筒注入并注入地下地层中，其中该含水粘弹性处理流体包含: 含水基础流体； 粘弹性表面活性剂(VES)凝胶化剂；和 水溶性未交联的聚合物流体损失控制剂， 其中该含水粘弹性处理流体不包含水溶性交联的聚合物流体损失控制剂；和 处理该地下地层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该未交联的聚合物流体损失控制剂选自以下的多糖:瓜尔胶；羟丙基瓜尔胶(HPG);羧甲基瓜尔胶(CMG);羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG);羟乙基纤维素(HEC);羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC);藻酸丙二醇酯；藻酸盐；t、K和λ角叉菜胶的盐；琼脂；黄原胶；黄芪胶；刺槐豆胶；刺梧桐胶；阿拉伯胶；淀粉；及其混合物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该流体损失控制剂的有效量是5-60pptg(0.6-7.2kg/m3),基于含水粘弹性处理流体。
4.根据权利要求3所述的方法，其中该流体损失控制剂在VES凝胶化剂加入之前、期间和/或之后，加入到该含水粘弹性处理流体中。
5.根据权利要求3所述的方法，其中处理该地下地层选自: 在有效压力下压裂该地层，其中该含水粘弹性处理流体进一步包含支撑剂； 将支撑剂置于裂缝中； 在筛子和地层之间用砂砾填充井筒，其中该含水粘弹性处理流体进一步包含砂砾； 使该地层增产，其中该含水粘弹性处理流体进一步包含增产剂； 完井;和 控制流体损失，其中该含水粘弹性处理流体进一步包含盐或易于除去的固体；及其组口 ο
6.根据权利要求3所述的方法，其中与不包含该水溶性未交联的聚合物流体损失控制剂的相同流体相比，该试剂的量有效地改进流体损失。
7.一种处理地下地层的方法，其包括: 将含水粘弹性前置液通过井筒注入并注入地下地层中，该前置液包含: 第一含水基础流体；和 第一粘弹性表面活性剂(VES)凝胶化剂；和 将含水粘弹性表面活性剂处理流体通过井筒注入并注入地下地层中，该处理流体包含: 第二含水基础流体；和 第二粘弹性表面活性剂(VES)凝胶化剂； 其中该第一含水基础流体与该第二含水基础流体可以相同或不同； 其中该第一 VES凝胶化剂和该第二 VES凝胶化剂可以相同或不同；和其中所述流体的至少一种选自前置液，并且该处理流体包含水溶性未交联的聚合物流体损失控制剂，不包含水溶性交联的聚合物流体损失控制剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其中该处理流体中VES凝胶化剂的量小于该前置液中VES凝胶化剂的量。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中与不包含水溶性未交联的聚合物流体损失控制剂的相同流体相比，该试剂的量有效地改进流体损失。
10.一种含水粘弹性处理流体，其包含: 含水基础流体； 粘弹性表面活性剂(VES)凝胶化剂；和 未交联的聚合物流体损失控制剂，不包含水溶性交联的聚合物流体损失控制剂。
11.根据权利要求10所述的含水粘弹性处理流体，其中该未交联的聚合物流体损失控制剂选自以下的多糖:瓜尔胶；羟丙基瓜尔胶(HPG);羧甲基瓜尔胶(CMG);羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG);羟乙基纤维素(HEC);羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC);藻酸丙二醇酯；藻酸盐；t，K和λ角叉菜胶的盐；琼脂；黄原胶；黄芪胶；刺槐豆胶；刺梧桐胶；阿拉伯胶；淀粉；及其混合物。
12.根据权利要求10或11所述的含水粘弹性处理流体，其中与不包含水溶性未交联的聚合物流体损失控制剂的相同流体相比，该试剂的量有效地改进流体损失。
13.根据权利要求 12所述的含水粘弹性处理流体，其中该流体损失控制剂的有效量是5-60pptg(0.6-7.2kg/m3),基于该含水粘弹性处理流体。
【文档编号】C09K8/514GK103781874SQ201280042162
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年8月30日 优先权日:2011年8月31日
【发明者】W·R·伍德 申请人:贝克休斯公司