[发明专利]粘弹性表面活性剂胶凝的流体的金属介导的降粘

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为2009年9月29日授予美国专利号7,595,284的2005年6月6日申请的美国专利申请案第11/145,630号的部分继续申请，其又要求2004年8月20日申请的美国临时申请60/577,682号的权益。

技术领域

本发明涉及在烃采收操作期间使用的胶凝的处理流体，且更特定地讲，在一个实施方案中，涉及“减弱”或降低在烃采收操作中使用的含有粘弹性表面活性剂胶凝剂的水性处理流体的粘度的方法。

背景

水力压裂是在改善从地下地层中采收烃的过程中使用泵送速率和水压使地层断裂或开裂的方法。一旦产生裂纹，则将相对于地层渗透性而言高渗透性的支撑剂泵送到裂缝中以将裂纹撑开。当施加的泵送速率和压力降低或从地层中除去时，裂纹或裂缝不能完全闭合或合拢，因为高渗透性的支撑剂使裂纹保持敞开。支撑的裂纹或裂缝提供了一条将开采的井眼与较大的地层区域相连而提高烃产量的高渗透性路径。

合适的压裂流体的开发是一项复杂的技术，因为这些流体必须同时满足许多条件。例如，它们必须在可能造成在压裂操作完成之前流体降解且使支撑剂过早沉淀的高温和/或高的泵送速率和剪切速率下稳定。虽然已经开发出了多种流体，但大多数商业使用的压裂流体是被胶凝或发泡的水基液体。当流体被胶凝时，通常使用聚合胶凝剂，诸如溶剂化多糖，例如瓜尔胶和衍生化瓜尔胶多糖。增稠或胶凝的流体有助于将支撑剂保持在流体内。胶凝可通过使用促进聚合物交联在一起、由此增加流体粘度的交联剂实现或改善。更常见的交联聚合流体之一为硼交联的瓜尔胶。

压裂流体的采收可通过将流体的粘度降低到使得其可在地层流体的影响下从地层自然流动的低值来实现。交联的凝胶通常需要注入减粘剂以降低粘度或“破胶”。酶、氧化剂和酸为已知的聚合物减粘剂。酶在通常2.0-10.0范围的pH范围内有效，随着pH从pH 10.0向中性降低，酶活性增加。大多数常规硼交联压裂流体和破胶剂根据在周围温度和/或油层温度下的固定的高交联流体pH值设计。针对硼交联凝胶优化pH对于获得恰当交联稳定性和控制的酶破胶剂活性来说是重要的。

虽然在过去已经将聚合物用作压裂流体中的胶凝剂以支承或悬浮如所说明的固体粒子，但这类聚合物需要注入单独的破胶剂组合物以降低粘度。此外，即使在胶凝的流体被破胶之后，这类聚合物也趋于在支撑剂上留下涂层且也在裂缝面上留下脱氢聚合物的泥饼。所述涂层和/或所述泥饼可能妨碍支撑剂起作用。研究还表明，在某些聚合物胶凝的载体流体上存在的“鱼眼”和/或“微凝胶”将堵塞孔喉，导致了破损的漏泄并且造成地层损坏。

近来，已经发现水性钻井和处理流体可通过使用非聚合粘弹性表面活性剂(VES)胶凝或使其粘度增加。这些VES物质优于使用聚合物胶凝剂之处在于它们没有在地层面上留下泥饼，没有涂覆支撑剂或产生微凝胶或“鱼眼”且与聚合物有关的损坏地层的趋势降低。然而，对于基于非聚合VES的胶凝流体的内部破胶剂体系，即，使用在通过将允许凝胶粘度经1-4小时的相当短的时间或类似于常规交联聚合物流体系统常见的破胶时间以受控制速率降低的井底条件活化的并入或溶解在VES胶凝流体内的产物的破胶剂体系，研发取得了很少的进展。挑战在于VES胶凝流体不是由易于通过使用酶或氧化剂而降解的多糖聚合物组成，而是由缔合成粘性棒或蠕虫状胶束结构的表面活性剂组成。发现常规的酶和氧化剂对这类表面活性剂分子或其形成的粘性胶束结构不起作用且不会使其降解。然而，仍然需要提供使用将减弱VES胶凝流体的粘度的内部溶解的破胶剂产物的一些机理。

可能希望，可以设计减粘系统来减弱用粘弹性表面活性剂胶凝并由粘弹性表面活性剂组成的压裂或其它完井流体的粘度，且尤其是相对快速地减弱该粘度。

发明概述

因此，本发明的一个目的在于提供使粘弹性表面活性剂(VES)胶凝的水性处理流体减粘的方法。

本发明的另一目的在于提供使VES-表面活性剂基底流体相对快速地破胶的组合物和方法。

本发明的又一目的在于提供使用易于以相对低廉的浓度得到的材料使粘弹性表面活性剂胶凝的水性流体减粘的方法和VES流体组合物。

在实施本发明的这些及其它目的的过程中，以一种形式提供了使粘弹性表面活性剂(VES)胶凝的水性流体减粘的方法，其包括向用至少一种粘弹性表面活性剂胶凝的水性流体中加入有效降低所述胶凝的水性流体的粘度的量的组合物。所述组合物包括至少一种金属离子源。所述组合物的任选组分可包括但并不一定限于：还原剂源和/或螯合剂，或可为第二金属离子源。