[发明专利]包胶破胶剂、组合物及其使用方法

说明书

发明领域

本发明涉及包胶破胶剂(breaker)。具体而言，本发明涉及用可水解降解的物质包胶的破胶剂，组合物及其使用方法。

发明背景

地下层(subterranean formation)的水力压裂是一种在回收如石油产品物质时提高地下层渗透性的已知方法。这种方法将粘性液体(压裂液，通常为含水压裂液，最常见的是瓜耳胶)导入井眼，施加压力，引起压裂，流体中的支撑剂(proppants)(最常见的砂)保持裂缝开口。必须除去粘性液体，从这样开口的地下层获取油。为能快速除去压裂液，可使用化学试剂来降低或“破除”压裂液的粘度；这些化学试剂(最常用的是氧化剂，尤其是过硫酸盐)被称作“破胶剂”。在完成压裂操作之前，破胶剂与压裂液间的反应是不需要的。因此，最好是用聚合物包覆或涂布颗粒，延迟破胶剂的释放，从而延缓压裂液的破胶。

有许多物质可用来包覆用于压裂液的破胶剂。例如，美国专利4,506,734(Nolte)描述了一种在可破碎玻璃或陶瓷涂层中的破胶剂，可破碎玻璃或陶瓷涂层在导致压裂结束时碎裂。美国专利4,741,401(Walles等)揭示，最好采用空气悬浮涂布法，在固体破胶剂化学品上施用一种聚合物。Walles的聚合物中最典型的是聚烯烃和环氧乙烷的均聚物和共聚物。此专利描述了通过打破膜释放破胶剂，或通过结束地下层内压裂的力或通过水扩散到壳上的渗透压来释放破胶剂。美国专利5,164,099(Gupta等)中，通过界面聚合，在破胶剂化学品的固体颗粒上涂布聚合物。通常，这种聚合物是聚酰胺或交联的纤维素物质。此专利指出通过经胶囊膜扩散，从所述胶囊释放破胶剂。

美国专利5,591,700(Harris等)涉及涂布了表面活性剂的包胶破胶剂，这种表面活性剂在环境条件下为固体，在地下层的升高温度下可溶解。表面活性剂以干态混入。

2-氰基丙烯酸烷酯单体在弱碱存在下会立刻聚合，这类单体广泛用于药品工业中的包胶和颗粒涂层，主要达到药物递送的目的。例如，Kante等在(Int.J.Pharm.,1980,7,45.)中描述了使用聚(氰基丙烯酸丁酯)制备放线菌素D纳米型微粒的方法。

美国专利4,452,861(RCA Corporation)描述了使用聚合的氰基丙烯酸酯涂布发光的无机磷的方法。该方法涉及要求在各涂布阶段完全蒸发非水溶剂的五个步骤，以及要求洗涤涂布的颗粒的最后一个步骤。

发明概述

提供了一种用于降低压裂液粘度的包胶破胶剂。破胶剂密封在一可水解降解的聚合物涂层内。还描述了含这种包胶破胶剂的组合物及其使用方法。

附图简述

图1是在水中的包胶破胶剂组合物的两个小瓶的数字图象，一个小瓶内有本发明的包胶破胶剂，另一个小瓶内为涂布在不能水解降解的聚合物内的包胶破胶剂。两个小瓶没有加热。

图2是图1的小瓶加热后的数字图象。

图3是不含破胶剂、含未包胶的破胶剂或包胶破胶剂的各种瓜耳胶组合物的粘度/时间的关系图。

发明的详细描述

本发明的包胶破胶剂封闭在可水解降解的聚合物涂层内。“水解降解”指这种聚合物涂层可以和水反应，在适合于最终预定用途的时间和温度范围，使聚合物涂层主要化学断裂为非固体组分。较好的涂层在70℃，4小时内水解降解。由于能更好控制释放时间和易于处理，其涂层能水解降解的包胶破胶剂优于现有技术的破胶剂。由于破胶剂包封在能与水反应，而不是简单地溶解或分散在水中的物质内，可通过涂层与水的反应速度来控制释放。因为本发明的涂层通过与水反应能部分或完全降解，本发明可提供完全的破胶剂传递。

本发明的包胶破胶剂宜在环境温度下相对稳定。因此，在标准破胶试验中，室温(20-25℃)下，包胶破胶剂在5小时时降低粘度至不小于50％。然而，破胶剂在破胶操作的后期以受控方式释放。因此，较好的包胶破胶剂在第一预定时间，选自15分钟至12小时内，在70℃下降低粘度至不小于50％。这一时间可以使压裂操作在井下进行。在标准破胶试验中，包胶破胶剂在第二预定时间，选自15分钟至12小时内，在70℃下务必降低粘度至小于50％，这一情况发生在第一预定时间之后。较好的第一预定时间约为2-3小时，第二预定时间约为3-5小时。此外，在标准破胶试验中，在破胶剂未包胶的同类组合物发生粘度降低至小于50％之后的至少20分钟，包胶的破胶剂降低粘度至小于50％。较好的包胶破胶剂降低粘度的时间至少比未包胶破胶剂的同类组合物晚60分钟。