[发明专利]石油和天然气刺激操作中的自由基捕获剂

说明书

发明领域

本发明涉及用于在压裂流体中使用的组合物、压裂流体组合物、及在石油和天然气回收中使用压裂流体以压裂地下构层的方法。

发明的背景

液压压裂和压裂酸化是常见地用于刺激从低渗透性的地下构层生产石油和天然气的技术。在这些处理中，在足够的压力下将压裂流体引入到该地下构层中，并且这些压裂流体具有足够的粘度以在构层中产生裂纹或裂缝，并且还使这些裂缝传播开进入到该构层中。这些压裂流体可含有携带的支撑剂，如沙或者烧结的铁铝氧石，这样该压裂流体渗入构层中或者从这些裂缝中回流出来，这些裂缝闭合时这些支撑剂将裂缝保持在一种开放的状态时用于增加的渗透性。

在使用某种压裂流体时，如高粘度的水凝胶、水-碳氢化合物乳液、或基于油的液体，这些压裂流体的高粘度应该在这些裂缝正在产生和传播时得到保持，还帮助将这些支撑剂输送到这些裂缝的最远达到范围。在已经将这些支撑剂捕获在这些裂缝中后，然而，所希望的是这些压裂流体的粘度迅速被降低以允许这些流体通过这些裂缝向回流动、在这些支撑剂的周围流动、并且流回到井眼之中。用来降低这些压裂流体粘度的化学品通常被称为“破乳剂”或“破乳剂流体”，并且它们被引入到裂缝中以对这些压裂流体起作用。但是，这些破乳剂可能是难以控制的。例如，当将这些破乳剂与该压裂流体一起引入时，它们可能在这些裂缝能够形成和/或这些支撑剂沉积之前就直接降低该压裂流体的粘度。因此，破乳剂可能会过早地或者不合时宜地破坏这些压裂流体。

发明概述

本发明的混合物和方法对压裂流体中聚合物的粘度进行控制，这是通过使用自由基清除剂或捕获剂来延迟或延缓聚合物的降解直至例如在某个温度特性或pH下的某些条件得到满足。因此，这些压裂流体的粘度可能被保持一定的时间段，并且一旦压裂完成，这些破乳剂就能够以一种可控的方法使这些压裂流体中的聚合物发生降解。本发明的多个方面包括在一种压裂流体中使用的组合物、压裂流体组合物、压裂流体的使用方法、以及压裂地下构层的方法。

根据本发明的一个实施方案，一种在形成地下裂缝时使用压裂流体的方法包括：当一种压裂流体中包含一种破乳剂时通过将至少一种自由基清除剂与该压裂流体进行结合而延迟一种聚合物在该压裂流体中的降解。

根据本发明的另一个实施方案，用于在一种压裂流体中使用的一种混合物包括一种自由基清除剂和一种破乳剂。

根据本发明的另一个实施方案，一种压裂流体混合物包括：一种支撑剂、一种水可溶的或水可膨胀的聚合物、一种自由基清除剂，一种破乳剂、以及一种水性液体。

根据本发明的另一个实施方案，一种在压裂操作中使用压裂流体的方法包括：将含一种支撑剂和一种聚合物的压裂流体引入一个地下构层中以形成至少一个裂缝。该支撑剂沉积在该裂缝中，并且随后，该压裂流体的粘度通过破乳剂而降低，其中通过将一种自由基清除剂加入该压裂流体中来延迟该聚合物的降解。<0}

根据本发明的另一个实施方案，一种压裂地下构层的方法包括：提供一种压裂流体，该压裂流体包含一种支撑剂、一种聚合物和一种破乳剂；并向压裂流体中加入一种自由基清除剂。该压裂流体被供应至一个地下构层的希望位置。该压裂流体被保持具有足够的粘度以形成至少一个裂缝。在某一特定的温度或时间下，允许该破乳剂开始降解该聚合物并使得压裂流体粘度降低。

附图简要说明

图1是粘度（厘泊）相对于时间（分钟）的曲线图

发明的详细描述

本发明的多个方面包括用于压裂流体中使用的组合物、压裂流体组合物、压裂流体的使用方法、以及用于形成地下构层的方法。

如在此使用的“压裂流体”或“压裂用流体”可以互换地使用以定义一种适合在压裂、砾石填充、酸化流体等等中使用的流体。具体地说，该压裂流体适合于在液压压裂操作中使用，用于提高了的石油和天然气回收。

如在此使用的，“破乳剂”、“破乳用流体”、“自由基破乳剂”、或者“自由基发生剂”可用于定义一种降低压裂流体粘度的化合物。这些破乳剂可以按任一合适方式来工作，例如，通过攻击这些交叉连接、劈开该聚合物链等来降解这些聚合物。

如在此使用的“粘度”在其原始的和常规的含义下被理解为流体内部阻力的测度（或者流体摩擦的测度）。本领域的普通技术人员应总体上理解的是，一种高粘度的流体比一种低粘度的液体是“更粘稠的”。本领域的普通技术人员往往可容易确定的是在该压裂流体的压裂及回收过程中该压裂流体的合适粘度。