[发明专利]处理地层用的水基压裂液及其破胶方法

说明书

本发明涉及一种用可控制的释放封壳向压裂液提供破坏剂来进行压裂地层用的水基压裂液的破胶的方法，以及一种包含此种可控制的释放封壳的水基压裂液。

在钻井及后来从地层中采出诸如原油和天然气之类的流体的过程中，为了提高钻井操作的效率、为了增加从地层中采出流体的产量和/或终止或封掉一口非生产井，在井眼和/或地层中加入了各种物质。一般，这些处理剂都是在它们呈活性状态的情况下在地面加入，然后流入井筒或经过井筒进入地层。

例如，常常用一种处理剂来压裂一个地层，这种处理剂在技术上一般称做压裂液（一种液体如水，盐水等等），以便促进地层流体的采出。在压裂地层的过程中，压裂液以足够高的速度和压力注入地层以在地层中产生一条或多条裂缝和将地层中原已存在的裂缝加以扩张或延伸。这种流体可以含有一种支撑剂，例如砂或烧铝土，该支撑剂沉积在地层的裂缝中以保持地层裂缝张开。这种压裂流体也可以含有一种可以和地层中的酸溶性成分起反应的酸，通过反应造就和扩展流体从地层中流出的通道。

到目前为止，在水力压裂和酸化压裂中一般使用的压裂液是：高粘度凝胶水基压裂液，高粘度水/油乳化液，或气/水分散体泡沫。这些高粘度的流体具有必要的穿透能力以使压裂作业取得最大的效果，并且能使支撑剂（如果使用支撑剂的话）悬浮而不至于过多沉降。此外，与低粘度流体相比，高粘度流体能够使裂缝张开得更宽。

在高粘度水溶液或乳化液被泵入地层中并且形成了裂缝之后，一般要 求将凝胶体或乳化液转化为低粘度流体，从而使该流体能从地层中反排出来，并且使所需要的物质如原油或天然气能经过裂缝流入井筒。压裂液的这种粘度的降低通常称作“破胶”或“破乳”。通常，破胶或破乳是通过在所要求的时间向地层中加入降粘剂（一般叫作“破坏剂”）来实现的。不幸的是，上述技术常常不能达到足够高的破胶或破乳（也就是压裂液的粘度降低得不够），或者出现压裂液的过早的破坏。压裂液的过早破坏使其粘度在所要求的压裂作业终止之前便下降了，因而降低了作业的总效果。

人们曾建议过一种控制和/或延缓降粘剂或“破坏剂”的活性的方法，该方法是向地层中注入破坏剂的颗粒或小球，做成颗粒或小球的方法是将破坏剂与能水合的胶凝剂的和胶降解物质混合，然后将混合物成粒或成球。例如，可参阅，美国专利第4，202，795号。当这些颗粒或小球暴露于含水流体时，据称该胶凝剂就水合并在每一个小球的周围形成保护凝胶，这样就能防止破坏剂进入含水流体中，直到此保护凝胶被凝胶降解物质破坏为止。因此，至今人们声称破坏剂是可以有控制地向含水流体释放的。然而，业已发现制备这种小球所需的能水合的胶凝剂的量相当大，且该量要小心地加以控制。此外，释放小球所需的时间可能变化很大。

另一种延迟释放破坏剂的方法是由美国专利第4，506，734号介绍的，该方法是把降粘化学剂引入水力压裂液中，该化学剂是封在空心或多孔的可压碎的小珠中的。据称，当压裂液在地层中流过或向地层滤失时或者当反排压裂液时由于地层裂缝的闭合可使小珠压碎从而释放出小珠内的降粘剂。不幸的是，由地层闭合造成的应力会影响压碎的小珠的百分比，使很大百分比的小珠可能仍未被压碎，尤其当地层裂缝以低速闭合时更是如此。除此之外，大量的小珠可能会在所处理地层的某一个地区被压碎而在其它的区域中压碎的小珠则少得多。因此效能会不一致。

虽然上述方法看来似乎提供了向地层延迟释放破坏剂的方法，但人们仍要求能提供另一种在工业上更为实用的、能收到相同的或更好的效果的 方法。

因此，本发明的目的在于提供一种压裂地层用的水基压裂液的破胶方法，包括向地层注入可控制释放封壳，每一个封壳都含有一封闭的壳体将水基压裂液的破坏剂封闭在其中;封闭壳体足以被存在于地层中的流体或随可控制释放封壳一同注入地层的流体中一种流体渗透，这样当封壳暴露于流体中达足够长时间后壳体能够释放出破坏剂。

使用本发明的上述方法，大大改善了压裂液的破胶或破乳。特别是，不论其释放机理如何，所有的或基本上所有的可控制释放封壳都将在某一时间向地层释放其所含的破坏剂。因此，虽然设想到由于地层的闭合而在封壳上产生的应力可能（而且通常如此）使破坏剂释放，但释放破坏剂不需要地层闭合来压碎封壳。此外，即使这种压碎释放是主要释放机制，那些未被压碎的封壳仍然会向地层释放破坏剂。因此，本发明就完成了一种使用较少材料而收到更为一致的效果的方法。