井處理操作中延遲交聯的方法技術

井處理流體中可交聯的增粘劑與交聯劑的交聯可以通過在該流體內引入谷氨酸-N,N-二乙酸鹽例如谷氨酸-N,N-二乙酸鈉鹽如谷氨酸二乙酸四鈉來延遲。交聯劑可以為含鋯交聯劑如乙酰丙酮酸鋯(IV)。增粘劑可以為瓜爾膠或瓜爾膠衍生物例如羧烷基瓜爾膠和羥烷基化瓜爾膠如羧甲基瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、羥乙基瓜爾膠、羥丁基瓜爾膠和羧甲基羥丙基瓜爾膠。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利
本專利技術涉及在井處理操作期間通過向井筒中引入含有谷氨酸-N,N-二乙酸鹽來延遲交聯的方法。專利技術背景水力壓裂是強化從生產井生產油和/或氣，或者強化向注入井中注入水或其他流體的方法。通常，將壓裂流體注入井中，沿管向下至被井筒穿透的地下地層。然后將流體以超過側限應力的速率和壓力泵送入地層中，通過引發裂縫來使地層發生破壞。該裂縫發源于井筒，并向相反方向延伸離開井筒。隨著注入更多流體，裂縫的長度、寬度和高度持續擴大。在某一點，寬度增大到使支撐劑添加到流體并運送到裂縫和放置在增長的裂紋中。該流體的粘度足以適當地將支撐劑運送和防止在地層中。壓裂流體通常含有能在水中水合的增粘劑(如水溶性聚合物)和交聯劑。聚合物和交聯劑的相互作用增大了流體粘度。用于壓裂流體的水溶性聚合物包括基于瓜爾膠和瓜爾膠衍生物以及纖維素衍生物、黃原膠、定優膠(diutan)和角叉菜膠的那些。常用的交聯劑是含有金屬離子如鋁、鋯和鈦的那些以及能夠提供硼酸根離子的那些。這些經增粘的流體形成三維凝膠。某些經過水力壓裂的地下地層對水敏感。例如，富含可膨脹和遷移性粘土的地層對水敏感，因為存在高嶺石、綠泥石、伊利石和伊利石與蒙脫石的混合層。因此，當處理這種地層時，例如通過向壓裂流體供能或使壓裂流體起泡而使壓裂流體中的水量最小化是適宜的。經供能的或起泡的流體特別適應于加壓下的富含可膨脹和遷移性粘土的氣儲層和井。流體通常用氣體如氮和二氧化碳來供能，以使引入地層的流體量最小化并且強化流體的回收。在一些情況中，可以使用這種氣體的混合物。通常，如果供能介質與處理流體的總體積的體積百分比(定義為“品質”)小于53％，則認為流體是經供能的；如果體積百分比大于53％，則認為它們是泡沫。引入井筒的流體可以含有交聯延遲劑。流體具有交聯延遲機制，以使摩擦最小化，即避免不得不以高馬力需要來泵送高粘性流體，這經常是適宜的。通常，當壓裂流體被泵送通過穿透井筒的管道時，它們遇到高剪切。通過高剪切井筒環境延遲交聯，使剪切力降低和流體粘度損失最小化。當壓裂流體經受高剪切時，多數交聯延遲劑無效。當采用的交聯劑含有金屬如鋯時，尤其如此。因此，需要研發一種使用具有時間延遲交聯的壓裂流體壓裂地層的方法。特別需要研發一種使用含有金屬交聯劑如鋯的壓裂流體壓裂地層的方法，特別是當該流體經受高剪切時，該流體能夠時間延遲交聯。另外，需要研發一種使用含有氣體如氮和二氧化碳的壓裂流體的壓裂方法，特別是當交聯劑含有金屬如鋯和/或該流體經受高剪切時，該流體表現出延遲交聯。專利技術概述水力壓裂期間增粘劑與交聯劑之間的延遲交聯可以通過以下來實施：在引入井筒的流體中包括交聯延遲劑，該交聯延遲劑包含谷氨酸-N,N-二乙酸鹽。使用谷氨酸-N,N-二乙酸鹽延遲了由增粘劑與交聯劑交聯而形成的凝膠的形成時間。谷氨酸-N,N-二乙酸鹽優選為谷氨酸-N,N-二乙酸鈉鹽，如谷氨酸二乙酸四鈉。通常，流體中谷氨酸-N,N-二乙酸鹽的量范圍為約1至約10磅/1,000加侖流體。在優選實施方案中，交聯劑為含金屬的交聯劑，如含鋯的交聯劑。特別優選乙酰丙酮酸鋯(IV)。優選的增粘劑包括瓜爾膠和瓜爾膠衍生物如羧烷基瓜爾膠和羥烷基化瓜爾膠。示例性的瓜爾膠衍生物包括羧甲基瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、羥乙基瓜爾膠、羥丁基瓜爾膠和羧甲基羥丙基瓜爾膠。當流體經受高剪切時，交聯的延遲不影響流體的性質。附圖說明為了更充分理解參照本專利技術的詳細說明的附圖，對各附圖進行簡要說明，其中圖1展示了不含谷氨酸-N,N-二乙酸鹽的交聯流體的穩定性能。圖2展示了流體中作為交聯延遲劑的谷氨酸-N,N-二乙酸鹽60分鐘內的有效性。圖3展示了流體中作為交聯延遲劑的谷氨酸-N,N-二乙酸鹽270分鐘內的有效性。圖4展示了經受高剪切的流體中作為交聯延遲劑的谷氨酸-N,N-二乙酸鹽210分鐘內的有效性。優選實施方案詳述水力壓裂操作可以通過向井筒中引入含有谷氨酸-N,N-二乙酸鹽的水性流體來進行。谷氨酸-N,N-二乙酸鹽使流體中存在的增粘劑與交聯劑之間的交聯延遲。谷氨酸-N,N-二乙酸鹽的存在延緩或阻止增粘劑與交聯劑之間的交聯。在優選實施方案中，可以通過在高壓下向地層中注入壓裂流體來使被油井或氣井穿透的地下地層增產以生產烴，該壓裂流體含有可交聯的增粘劑、交聯劑和谷氨酸-N,N-二乙酸鹽。優選的谷氨酸-N,N-二乙酸鹽為堿金屬鹽，如谷氨酸-N,N-二乙酸鈉鹽；特別優選谷氨酸二乙酸四鈉。谷氨酸-N,N-二乙酸鹽可以以純谷氨酸-N,N-二乙酸鹽以及用水稀釋的谷氨酸-N,N-二乙酸鹽的形式來使用。當用水稀釋時，谷氨酸-N,N-二乙酸鹽組分中的水量應當不大于95重量％。優選地，鹽水溶液中的水量為約50至約95重量％。谷氨酸-N,N-二乙酸鹽在處理流體中的存在濃度為約10至約1,000，更優選小于約80，最優選小于約25磅/1,000加侖流體。交聯劑可以包括本領域已知的任何適合的金屬交聯劑。在優選實施方案中，金屬交聯劑含有鋁、鈦、鋯、鋁、鐵或銻或者其混合物。在優選實施方案中，交聯劑含有鋯。鋯鹽的例子包括碳酸鋯銨、氯化鋯、氯氧化鋯、乳酸鈉鋯、蘋果酸鋯、檸檬酸鋯、含氧乙酸鋯、乙酸鋯、含氧硝酸鋯、硫酸鋯、四丁氧基鋯、單乙酰丙酮酸鋯、正丁酸鋯和正丙酸鋯、羥乙酸鋯和三乙醇胺乳酸鋯。在優選實施方案中，流體不含三乙醇胺，其經常被認為對于出口和國際應用是不可接受的。在最優選的實施方案中，鋯鹽是單已選丙酮酸鋯，如乙酰丙酮酸鋯(IV)。水性流體中交聯劑的存在量為處于或接近目標區域的井下溫度發生流體的膠凝或增粘所需的量，通常為基于水性流體的流體體積約0.5gpt至約5gpt。增粘劑通常為可水合的天然或合成聚合物。優選的增粘劑包括可交聯的多糖如瓜爾膠及其衍生物、纖維素衍生物、淀粉和半乳甘露聚糖樹膠。具體的瓜爾膠衍生物包括羧烷基瓜爾膠和羥烷基化瓜爾膠。尤其優選羧甲基瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、羥乙基瓜爾膠、羥丁基瓜爾膠和羧甲基羥丙基瓜爾膠。在一個實施方案中，羥烷基化瓜爾膠可以具有約1至約3百萬的分子量。可水合的多糖的羧基含量表示為取代度(“DS”)，并且為約0.08至約0.18，羥丙基含量表示為摩爾取代度(MS)(定義為羥基烷基的摩爾數/摩爾葡糖酐)，并且為約0.2至約0.6。纖維素衍生物包括烷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在井處理操作期間延遲交聯的方法，該方法包括向井筒中引入含有可交聯的增粘劑、交聯劑和谷氨酸?N,N?二乙酸鹽的流體。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.02.02 US 13/364,4741.一種在井處理操作期間延遲交聯的方法，該方法包括向井筒中引
入含有可交聯的增粘劑、交聯劑和谷氨酸-N,N-二乙酸鹽的流體。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述交聯劑含有鋯。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述交聯劑選自碳酸鋯銨、
氯化鋯、乳酸鈉鋯、含氧乙酸鋯、乙酸鋯、含氧硝酸鋯、硫酸鋯、四
丁氧基鋯、單乙酰丙酮酸鋯、正丁酸鋯、正丙酸鋯、羥乙酸鋯和三乙
醇胺乳酸鋯。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所述鋯交聯劑為乙酰丙酮酸
鋯(IV)。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述交聯延遲劑為谷氨酸
-N,N-二乙酸鈉鹽。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述交聯延遲劑為谷氨酸二
乙酸四鈉。
7.根據權利要求4所述的方法，其中所述交聯延遲劑為谷氨酸
-N,N-二乙酸鈉鹽。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述交聯延遲劑為谷氨酸二
乙酸四鈉。
9.根據權利要求1所述的方法，其中所述增粘劑為多糖。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述增粘劑為瓜爾膠或瓜
爾膠衍生物。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述增粘劑為羧烷基瓜爾
膠或羥烷基化瓜爾膠。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述增粘劑選自羧甲基瓜
爾膠、羥丙基瓜爾膠、羥乙基瓜爾膠、羥丁基瓜爾膠和羧甲基羥丙基
瓜爾膠。
13.壓裂油井或氣井...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·V·S·古普塔，K·E·卡維才，
申請(專利權)人：貝克休斯公司，
類型：發明
國別省市：美國;US