用于地層處理的組合物和方法技術

本發明專利技術公開了降低粘彈性表面活性劑流體粘度的組分的受控加入，或者電解質濃度的受控改變，或者粘彈性表面活性劑流體組成的方法和組合物。一方面，本發明專利技術涉及具有延遲活化作用的內部破乳劑的使用。另一方面，本發明專利技術涉及釋放例如醇等破乳劑體系的前體的使用，所述破乳劑體系的釋放是通過熔化，緩慢溶解，與流體中存在的化合物反應或者在注入步驟期間或之后加到流體中，包膠涂層的破裂以及吸附在固體顆粒中的破乳劑的解吸等方法來進行。再一方面，本發明專利技術的醇包含在緩沖液中，以減小低－剪切粘度，并在所期望的處理階段降低處理流體的流動阻力。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于降低粘彈性表面活性劑(VES)流體粘度的組合物和方法，特別是用于處理地層和油氣井的組合物和方法。
技術介紹
粘彈性表面活性劑流體通常是通過混合適量的合適的表面活性劑如陰離子，陽離子，非離子和兩性離子表面活性劑。粘彈性表面活性劑流體的粘度歸因于流體中的組分所形成的三維結構。當粘彈性流體中的表面活性劑的濃度大大超過臨界濃度時，并且在存在電解質的多數情況下，表面活性劑分子聚集成膠束等物質，其相互作用形成具有彈性性能的網狀物。在本說明書的其余部分中，術語“膠束”將用作有機結合起來的相互作用的物質的通稱。粘彈性表面活性劑溶液一般是通過向表面活性劑的濃溶液中加入某些試劑而形成的，通常包括長鏈的季銨鹽如十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。在表面活性劑溶液中產生粘彈性的普通試劑是鹽如氯化銨，氯化鉀，水楊酸鈉和異氰酸鈉以及非離子有機分子如氯仿。表面活性劑溶液的電解質含量對于控制其粘彈性行為也是重要的。巨大的興趣是利用這種粘彈性表面活性劑作為井眼維護液。例如，參照美國專利No.4,695,389，No.4,725,372，No.5,551,516，No.5,964,295和No.5,979,557。在流體中加入其它組分可以顯著地降低流體的粘度，這被稱之為“破乳”。這甚至可以因為流體中可能已經存在的組分如水或電解質而發生。例如，在油田應用中，粘彈性表面活性劑流體的粘度一經暴露于地層流體(例如原油、冷凝物和/或水)就會降低或喪失；而且這種粘度降低或喪失完成了儲集層、斷口或其它處理區域的清除。但是，在某些情況下，應該很好地控制這種破乳，例如，當需要在特定時間或特定條件下對該流體進行破乳時，當需要加速降低粘度時，或者當儲集層流體(如干氣儲集層中的流體)的自然流入未破乳或完全破乳了粘彈性表面活性劑流體時。該公開描述了用于粘彈性表面活性劑流體破乳的組合物和方法。凝膠破乳劑的普通用途是用于油井增產措施等所使用的常規聚合物基流體，因為與粘彈性表面活性劑基流體不同，當常規的聚合物基流體與烴或含水的地層流體不能自發地破乳，在地層中留下高粘度的流體，導致地層的滲透性降低，進而導致產量降低。使用最廣泛的破乳劑是氧化劑和酶。破乳劑可以溶解或懸浮在處理流體的液相中(含水的，不含水的或乳狀液)，并且在整個處理中暴露于聚合物(“內部”加入)，或者在處理之后的特定時間暴露于流體(“外部”加入)。對于常規的聚合物基體系而言，最普通的內部方法和組合物涉及可溶性的氧化劑或者酶；最普通的外部方法和組合物涉及包膠的酶或包膠的氧化劑；或者涉及采用包含破乳劑的前沖洗或后沖洗。破乳可以發生在井眼，礫石充填，濾餅，巖石基體中，發生在斷口中，或者在另外添加或造成的環境中發生。Hughes，Jones和Tustin的英國專利GB 2,332,223，“用作井眼維護液的粘彈性表面活性劑基膠凝組合物”，描述了延遲和控制粘彈性表面活性劑基膠凝組合物的粘度和凝膠化的方法。利用這些方法促進延遲的(“預凝膠”)流體進入多孔介質，然后觸發粘彈性凝膠就地形成。在美國專利No.4,735,731中，Rose等人描述了幾種通過表面干預可逆地打破VES溶液粘度的方法。這些方法包括解熱/冷卻流體，調節pH或者使流體與有效量可混溶或不混溶的烴接觸，然后使流體經受流體粘度基本得到恢復的條件。Rose的可逆處理可用于鉆井液，使泵入井中的流體足夠粘，以便將鉆屑攜帶至地表面，并且能夠在地表面破乳以除去固體。Rose所描述的破乳方法不能用于井下粘彈性溶液的破乳，而且似乎還對流體的粘度帶來直接的影響。因此，在地下油氣井處理之后的預定時間或條件下和/或當粘彈性表面活性劑流體未被自然流入的儲集層流體破乳時，需要使粘彈性表面活性劑流體破乳的方法。
技術實現思路
本專利技術所公開的是引發、控制和增強用破乳劑清除粘彈性表面活性劑流體的組合物和方法。所述破乳劑可以是內部破乳劑，外部破乳劑，或者它們的組合。這些組合物和方法主要集中于但不限于基于陽離子表面活性劑如瓢兒菜基甲基二(2-羥乙基)氯化銨(下文中稱為“EMHAC”)和兩性離子表面活性劑甜菜堿表面活性劑的粘彈性表面活性劑體系的破乳劑。但是，也給出了使基于陰離子，陽離子，非離子和兩性離子表面活性劑的粘彈性表面活性劑流體破乳的方法和組合物。已知各種類型的醇、有機酸和鹽可以降低粘彈性凝膠的粘度—甚至使凝膠完全“破乳”。對于試驗的組合物，發現這些破乳劑具有如下效果 本專利技術一方面提供延遲這種粘彈性表面活性劑膠凝組合物破乳的方法和組合物，同時又不損害壓裂操作期間支撐劑懸浮和遷移所需的初始流體性能。因此，本專利技術涉及通過向井下注入含水流體來處理地層的方法，所述含水流體包含濃縮量的粘彈性表面活性劑，該粘彈性表面活性劑提供致使流體加入后粘度降低但不顯著影響加入時流體在地表面時的粘度的破乳劑體系或破乳劑體系的前體。優化的劑型確保粘彈性凝膠在地表條件下迅速形成，并在傳輸和進入裂縫的過程中保持穩定。然后，在隨后的時間，凝膠粘度通過凝膠破乳劑體系的受控釋放而顯著地降低。下面的簡化程序描述了本專利技術的組合物的優選應用方案(A)在地表面，于傳輸和支撐性裂縫形成過程中混合并傳輸已知的粘彈性表面活性劑凝膠+展開于粘彈性表面活性劑凝膠中的添加劑A。(B)在逆轉傳輸方向之后(回流方式)添加劑A(或者是通過內部法或者是在加入第二添加劑之后加入)釋放至少一種組分B，其降低粘彈性表面活性劑凝膠的凝膠強度。設計兩種過程來延遲粘彈性表面活性劑凝膠出現于裂縫和地層中的各時間點時凝膠強度的降低作用。因此，本專利技術一方面提供通過下列至少一種方法釋放破乳劑體系的前體熔化，緩慢溶解，與流體中存在的化合物反應或者在注入步驟期間或之后加到流體中包膠涂層的破裂，以及吸附在固體顆粒中的破乳劑的解吸。當以內部破乳劑的形式應用時，初始的添加劑A優選為水溶性的化合物。A的性質，特別是親水親油平衡值(HLB)和電荷特性，使粘彈性表面活性劑凝膠的性質不會因為A的存在而受到嚴重的影響，直到在回流過程中發生反應，產生足夠濃度的B(以及更多的反應產物)，破壞膠束并降低流體的凝膠強度和流體粘度為止。最優選的A的實例是酯，異硫代硫酸鹽，肌氨酸鹽，醇硫酸鹽，醇醚硫酸鹽，醇酚醚硫酸鹽，羧酸根陰離子、乙氧基羧酸根陰離子和羧酸酯。這些產物將發生反應，通過例如水解釋放醇或羧酸破乳劑。本專利技術的另一方面涉及包膠的鹽。粘彈性表面活性劑流體通過在電解質的存在下形成膠束獲得粘度。膠束可以呈多種形式，包括蠕蟲狀、棒狀、球狀、薄片狀或多孔狀的膠束。最適宜的粘度僅在電解質濃度落入給定范圍時才能實現。例如，對于EMHAC，最佳范圍通常為0.6M～0.8M(摩爾)。在布置油井壓裂液時，其中存在包膠的鹽不會影響其流變性能。裂縫閉合時，支撐劑顆粒將壓碎膠囊，釋放出額外的鹽；結果，電解質的濃度將落在最佳范圍之外，流體的粘度將會降低。包膠的過硫酸銨特別有用。其他包膠的物質可以包括有機鹽如水楊酸鈉，無機鹽如NaPF6(六氟磷酸鈉)和KCl(氯化鉀)，以及液態烴或表面活性劑如十二烷基硫酸鈉。事實上，能夠充分溶解于處理液中并且可以破壞膠束結構的任何鹽均是適宜的。該額外的鹽還可以通過延遲產生氯化物的化合物的分解來釋放。類似的作用也可以通過延遲水楊酸鹽發生劑如水楊酸甲酯和水楊酸乙酯等的分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種通過向井下注入含水流體處理地層的方法，所述含水流體包含濃縮量的粘彈性表面活性劑，該方法包括提供一種破乳劑體系或破乳劑體系的前體，所述破乳劑體系或破乳劑體系的前體導致流體注入后其粘度降低，但又不顯著地影響其于地表注入時的粘度。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：埃里克B納爾遜，伯恩哈德倫維茨，基思迪斯穆克，馬修塞繆爾，特雷弗L休斯，邁克爾帕里斯，戈爾奇薩拉馬特，杰西C李，菲利普弗萊徹，付淀奎，理查德哈欽斯，加里J塔斯廷，
申請(專利權)人：索菲泰克公司，
類型：發明
國別省市：BE[比利時]