[发明专利]用于油气井增产的聚合物共混物

说明书

提出了用于压裂地下地层的组合物和方法。还提供了用于减少井处理流体中的摩擦相关损失的组合物和方法。一般而言，这些组合物包含含有一种或多种乙烯基膦酸(“VPA”)单体的共聚物。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2016年9月14日提交的美国临时申请序列号62/394,342的优先权的权益，将所述申请的全部披露内容通过援引方式并入本申请。

背景技术

水性处理流体可以用于各种地下处理。此类处理包括但不限于钻井操作、增产操作、以及完井操作。如在此所使用的，术语“处理(treatment)”或“处理(treating)”是指结合所需功能和/或出于所需目的使用流体的任何地下操作。该术语“处理(treatment)”或“处理(treating)”不暗示流体的任何具体作用。

粘性的胶凝的压裂流体通常用于被井筒穿透的地下区域(例如，含油或含气岩层)的水力压裂中以增加来自地下区域的烃类的生产。即，以一定的速率和压力将粘性的压裂流体泵送通过该井筒进入该地下区域，从而形成裂缝并且延伸到待增产的地下区域。压裂流体还将微粒支撑剂材料(例如，级配砂)携带到所形成的裂缝中。使支撑剂材料悬浮在粘性的压裂流体中，这样使得当粘性的压裂流体被破坏并且回收时该支撑剂材料沉积在这些裂缝中。支撑剂材料起防止裂缝闭合的作用，由此形成传导通道，所产生的流体可以通过这些传导通道流到井筒中。

利用水性处理流体的增产操作的实例是水力压裂。在一些例子中，与能够逃逸到地下地层中的流体相比，压裂处理涉及将无支撑剂的水性处理流体(称为前置液)更快地泵送到地层中，这样使得地层中的压力升高并且地层破裂，产生或增强一个或多个裂缝。增强裂缝包括扩大地层中预先存在的裂缝。一旦裂缝形成或增强，通常将支撑剂微粒置于裂缝中以形成支撑剂充填层，当释放液压时该支撑剂充填层可以防止裂缝闭合，形成传导通道，流体可以通过这些传导通道流到井筒中。

在将水性处理流体泵送到井筒的过程中，由于在呈湍流的水性处理流体与地层和/或布置在井筒内的管材(例如，管子、盘绕的管道等)之间的摩擦可能损失相当大量的能量。由于这些能量损失，额外的马力可能是必要的以实现所希望的处理。为减少这些能量损失，迄今为止已经将减摩聚合物包含在水性处理流体中。由于在呈湍流的水性处理流体与管材和/或地层之间的摩擦，减摩聚合物应该减小这些摩擦损失。

在水性处理流体中已经使用交联的瓜尔胶衍生物和其他聚合物体系超过30年。目前，通过使用浓度为约30-40磅/1000加仑的瓜尔胶衍生物(例如CMHPG)可以获得在高温(约275°F)下的良好交联性能。

然而，在地下处理方法中相对高的聚合物使用可能造成显著的地层损坏。而且，当在地面之上回收利用处理流体时，流体中高水平的高分子量聚合物可在地面之上流体回收利用操作(如末端颠倒)中导致絮凝。希望在压裂流体中使用尽可能少的聚合物，这样使得压裂作业的总成本较低、破裂之后较少的聚合物残留物残留在裂缝以及砂充填层中、并且使地层损坏最小化。本领域中需要允许提高用于地下区域的处理流体的效率的聚合物体系，以克服以上所描述的问题。

发明内容

本披露提供了用于压裂地下地层的方法，该方法包括在足以压裂地层的压力下将水性压裂流体注入到地下地层的至少一部分中的步骤，其中该压裂流体具有范围从约6至约11的pH并且包括交联剂以及含有一种或多种乙烯基膦酸单体的共聚物。

在一个实施例中，该共聚物进一步包含一种或多种丙烯酰胺单体。在另一个实施例中，该共聚物进一步包含一种或多种丙烯酸单体。在另一个实施例中，该压裂流体进一步包含一种或多种多糖。

在一个实施例中，该交联剂选自钛、锆以及硼交联剂。在另一个实施例中，该交联剂包含选自乳酸锆、三乙醇胺乳酸锆、三乙醇胺锆酸盐、碳酸锆、乙酰丙酮合锆、苹果酸锆、柠檬酸锆以及锆的多羟基络合物的锆交联剂。

在一个实施例中，该共聚物的重均分子量范围从约100,000道尔顿至约20,000,000道尔顿。