[发明专利]用于压力控制和转向应用的超吸收性聚合物的用途

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月30日提交的美国专利申请号62/140105的权益，所述专利申请以引用的方式整体并入。

背景

本公开涉及用于压力控制和转向应用的超吸收性聚合物的用途。

水力压裂是用于产生与大面积的地下地层的高传导性连通的刺激过程。所述过程增加了地层内的有效井筒面积，以使得可加速截留的油或气产生。所述过程的效率通常通过由刺激处理产生的接触表面积的总量来测量。

在水力压裂期间，在超过目标储集岩的断裂压力的压力下泵送压裂流体，以便产生或扩大被井筒穿透的地下地层内的裂缝。一旦引发裂缝，就将含有化学试剂的流体的随后阶段以及支撑剂泵送到所产生的裂缝中。裂缝通常在泵送期间持续生长，并且支撑剂以用于撑开裂缝的可渗透填充层的形式保持在裂缝中。一旦处理完成，裂缝就闭合到支撑剂上。支撑剂将产生的裂缝保持开放，从而为烃和/或其他地层流体流入井筒提供高传导性途径。

为了提高烃的生产率，期望增加裂缝面积和裂缝复杂性。然而，在水力压裂作业期间，压裂流体倾向于流向裂缝或高渗透区，从而影响总裂缝面积和裂缝复杂性。因此，可能期望在处理地下地层的一部分的作业结束时添加转向剂，以使得试剂然后将减缓或停止进一步处理流体流入所述区域，从而将稍后注入的流体转向到其他目标区域。尽管本领域中的所有进展，仍然需要在水力压裂作业期间使流体转向的改进的方法。

此外，高渗透性地层、裂缝或枯竭储层也可具有过多的流体泄漏率。过多的流体泄漏可导致井筒压力的损失，这可能影响盘管作业，所述作业依赖于足够的井筒压力来在井内进行持续处理的同时维持至地面的循环。因此，还需要一种有效减少或消除在盘管作业期间的流体泄漏的方法。

简述

在一个实施方案中，一种水力压裂被井筒穿透的地下地层的方法包括：提供转向流体，所述转向流体包含载体流体、第一超吸收性聚合物和第二超吸性收聚合物，所述第二超吸收性聚合物具有与所述第一超吸收性聚合物不同的形状或组成或其组合；将所述转向流体注入所述地下地层中；并且在注入所述转向流体之后将压裂流体注入所述地层中，其中所述压裂流体的流动由所述第一超吸收性聚合物和所述第二超吸收性聚合物所阻碍，并且对所述第一超吸收性聚合物和所述第二超吸收性聚合物进行选择以使得包含所述第一超吸收性聚合物和所述第二超吸收性聚合物两者的所述转向流体与包含所述第一超吸收性聚合物或所述第二超吸收性聚合物而不是两者的参考转向流体相比具有改进的转向效率。

在另一个实施方案中，一种水力压裂被井筒穿透的地下地层的方法包括：提供转向流体，所述转向流体包含载体流体、超吸收性聚合物和粘度改性剂，所述粘度改性剂可有效在100S^-1的剪切速率下增加所述转向流体的粘度；将所述转向流体注入所述地下地层中；并且在注入所述转向流体之后将压裂流体注入所述地下地层中；其中所述压裂流体的流动由所述超吸收性聚合物所阻碍，并且所述转向流体与包含所述载体流体、所述超吸收性聚合物但不包含所述粘度改性剂的参考转向流体相比具有改进的转向效率。

在另一个实施方案中，一种处理井筒的方法包括使形成滤饼的组合物在所述井筒中循环，所述形成滤饼的组合物包含超吸收性聚合物和载体流体；在地层面处形成滤饼以减少或消除流体泄漏；执行井作业；并且破坏所述超吸收性聚合物并除去所述滤饼。

详述

本发明人已经发现，当转向流体包含至少两种具有不同形状或不同组成或两者的超吸收性聚合物时，所述转向流体可具有改进的转向效率。本发明人还已经发现，通过在低剪切条件下增加转向流体的粘度，可进一步改进流体转向效率。具体地说，包含超吸收性聚合物颗粒的转向流体的粘度可通过使所述超吸收性聚合物在颗粒表面处交联或者通过向所述转向流体添加低剂量的某些粘度调节聚合物来增加。

还已经发现，超吸收性聚合物可用于在地层面处形成暂时性滤饼，以减少或消除所述流体从井筒中泄漏出来。这将使得盘管作业能够在井内执行持续处理的同时维持至地面的循环。超吸收性聚合物稍后可用破坏剂破坏，以便使井筒返回至其原始状态。

如本文所用，超吸收性聚合物(SAP)是交联的、中性的、中和的或部分中和的聚合物，所述聚合物能够通过溶胀和形成凝胶或粘性材料而吸收大量的水性液体(如水、盐水、酸或碱)，并且将吸收的流体保持在一定的压力或温度下。超吸收性聚合物的溶胀可在含有所述超吸收性聚合物的流体穿透远场后通过地层条件如温度和pH触发。一旦超吸收性聚合物溶胀，它们就形成暂时性塞子，其使流体的流动转向至其他地方。