水力壓裂組合物、其制造和使用方法技術

本發明專利技術提供了一種水力壓裂組合物，所述水力壓裂組合物包含：呈膨脹狀態的超吸附性聚合物；安置在所述超吸附性聚合物中的多個支撐劑顆粒；井處理劑；和用于使所述超吸附性聚合物膨脹至所述膨脹狀態的流體。本發明專利技術提供了一種用井處理劑對井進行處理的方法，所述方法包括將包含所述井處理劑的水力壓裂組合物安置在井中。所述井處理劑可以是阻垢劑、示蹤劑、pH值緩沖劑或其組合。

Hydraulic fracturing compositions and methods of making and using the same

The present invention provides a composition of hydraulic fracturing, the hydraulic fracturing composition comprises: a swelling superabsorbent polymer state; arranging a plurality of proppant particles in the super absorbent polymers in wells; treatment agent; and for the fluid so that the superabsorbent polymer expansion to the expansion of the state. The present invention provides a method for treating a well with a well treating agent comprising placing a hydraulic fracturing composition containing the well treating agent in a well. The well treating agent can be a scale inhibitor, a tracer, a pH value buffer or a combination thereof.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】水力壓裂組合物、其制造和使用方法對相關申請的交叉引用本申請要求2014年12月15日提交的美國申請號14/570003的權益，所述美國申請以全文引用的方式并入本文中。
水力壓裂能提高來自地下地層的例如油和氣等理想流體的流量，并且涉及以足以在地下地層或區域中施加應力且伴隨在地下地層或區域中產生裂縫的速率和壓力將壓裂流體放置到地下地層或區域中。一些壓裂流體含有增粘劑或膠凝劑，例如在放置在地層中之前或之后不久便會破裂的多糖。除了產生裂縫以外，所述壓裂流體還將支撐劑輸送到裂縫中。所述支撐劑應該在水壓釋放后使所述裂縫保持張開。此外，所述支撐劑建立了傳導性通道，在這些通道中理想流體流動至鉆孔。由于所述支撐劑能提供比周圍巖石要高的傳導性，因此所述裂縫在烴類產生中具有更大的潛力。然而，一些壓裂流體在裂縫閉合之前便破裂，而且所述支撐劑與所述壓裂流體分離并沉降在裂縫的底部。在這種情況下，所述支撐劑沉降并集中在裂縫底部，并且因此損害裂縫的幾何結構和井生產力。因此，非常需要能提供相對較高的滲透性并且能提高來自斷裂地層的烴類產量的組合物和方法。概述在一個實施方案中，利用一種水力壓裂組合物克服了上述和其他缺陷，所述水力壓裂組合物包含：超吸附性聚合物，所述超吸附性聚合物呈膨脹狀態并且被構造為響應于破裂條件而破裂；多個支撐劑顆粒，所述多個支撐劑顆粒被安置在所述超吸附性聚合物中，隨后響應于使所述超吸附性聚合物破裂而從所述超吸附性聚合物釋放所述多個支撐劑顆粒；井處理劑，所述井處理劑包括阻垢劑、示蹤劑、緩沖劑或其組合；和流體，所述流體用于使所述超吸附性聚合物膨脹至所述膨脹狀態。在一個實施方案中，提供了一種在裂縫中安置多個支撐劑顆粒的方法，所述方法包括：在井下環境中安置水力壓裂組合物，所述水力壓裂組合物包含：超吸附性聚合物，所述超吸附性聚合物呈膨脹狀態并且被構造為響應于破裂條件而破裂，以便由使所述超吸附性聚合物破裂而形成分解聚合物；多個支撐劑顆粒，所述多個支撐劑顆粒被安置在所述超吸附性聚合物中，隨后響應于使所述超吸附性聚合物破裂而從所述超吸附性聚合物釋放所述多個支撐劑顆粒；井處理劑，所述井處理劑包括阻垢劑、示蹤劑、緩沖劑或其組合；和流體，所述流體用于使所述超吸附性聚合物膨脹至所述膨脹狀態；在井下環境中形成裂縫；將所述水力壓裂組合物安置在所述裂縫中；在形成所述裂縫之后，使所述超吸附性聚合物破裂；以及從所述超吸附性聚合物釋放所述多個支撐劑顆粒，以將所述多個支撐劑顆粒安置在所述裂縫中。附圖簡述以下描述無論如何都不應該被視為具限制性。參考附圖，相同元件帶相同編號：圖1示出了根據一個實施方案的安置在呈膨脹狀態的超吸附性聚合物中的支撐劑顆粒；圖2示出了根據一個實施方案的安置在呈膨脹狀態的超吸附性聚合物中的支撐劑顆粒；圖3示出了呈未膨脹狀態的超吸附性聚合物；圖4示出了分解聚合物和支撐劑顆粒；圖5示出了在破裂條件之前的安置在裂縫中的水力壓裂組合物；圖6示出了圖5的水力壓裂組合物對破裂條件的反應；圖7示出了在裂縫閉合之前的安置在裂縫中的流體和支撐劑顆粒；圖8示出了在裂縫閉合之前沉降的支撐劑顆粒對裂縫尺寸的影響；圖9示出了安置在瓜爾膠或超吸附性聚合物中的支撐劑顆粒在180℉下隨時間變化的函數；圖10示出了在180℉下向瓜爾膠或超吸附性聚合物中加入破裂劑；圖11示出了在注入水力壓裂組合物期間的裂縫單元；圖12示出了在向安置在裂縫單元中的水力壓裂組合物中注入水之后的裂縫單元；圖13示出了單獨SPP流體和與線性凝膠體系組合的SPP流體的粘度差異；圖14A和圖14B，統稱為圖14，示出了SPP和線性凝膠對泡沫壓裂流體的泡沫品質的影響；圖15示出了交替注入包含SPP、支撐劑顆粒、用于使SPP膨脹的流體的含支撐劑流體與包含水和潤滑劑的無支撐劑流體之后的裂縫單元；以及圖16示出了交替注入包含SPP流體的無支撐劑流體與包含水、潤滑劑和支撐劑顆粒的含支撐劑流體之后的裂縫單元。圖17示出了流體pH值對超吸附性聚合物的粘度的影響。詳細描述本文中以舉例而不是限制的方式呈現了一個或多個實施方案的詳細描述。已經發現，本文中所描述的水力壓裂組合物能在地層中產生裂縫，并且在不改變裂縫的幾何結構的情況下將支撐劑顆粒輸送到裂縫中，從而優化通過裂縫的烴傳輸和回收。支撐劑顆粒保持懸浮在水力壓裂組合物中而不沉降到裂縫底部，由此提高了井的產量。如圖1中所示，水力壓裂組合物10包括超吸附性聚合物12(例如，多個超吸附性聚合物顆粒12)、安置在超吸附性聚合物12中的多個支撐劑顆粒18和使超吸附性聚合物12膨脹至膨脹狀態的流體(未示出)。在膨脹狀態下，超吸附性聚合物12被構造為響應于破裂條件而破裂，并且由使超吸附性聚合物12破裂而形成分解聚合物。在超吸附性聚合物12破裂后，多個支撐劑顆粒18從超吸附性聚合物12釋放。超吸附性聚合物12包括多個聚合物鏈13，在超吸附性聚合物12的聚合物鏈13之間具有內部交聯14。在一個實施方案中，所述支撐劑顆粒18被包括在相鄰超吸附性聚合物顆粒12之間的空間22中。在一些實施方案中，支撐劑顆粒18被安置在空間22中，并且受到超吸附性聚合物顆粒12的顆粒內交聯26限制。設想流體圍繞超吸附性聚合物12的外部24、其內部空間22、在顆粒12內部或其組合。超吸附性聚合物12是交聯、中和或部分中和的聚合物，其能夠吸收大量水性液體，諸如水、鹽水、酸或堿，從而膨脹并且形成凝膠或粘性材料，并且在一定壓力或溫度下保留所吸收的流體。超吸附性聚合物具有內部交聯、表面交聯或其組合。超吸附性聚合物顆粒是超吸附性聚合物或超吸附性聚合物組合物的顆粒。首字母縮略詞SAP可以用于代替超吸附性聚合物、超吸附性聚合物組合物和本文中的顆粒或纖維(等)。SAP具有親水性網狀結構，所述親水性網狀結構可保留相對于SAP重量來說大量的水性液體。在一個實施方案中，本文中的SAP是當與水性流體接觸時與水反應或吸收水并且膨脹的多種有機聚合物。此類SAP的非限制性實例是多糖材料(例如，在干燥狀態下吸收并保留重量等于或大于其自身重量的水)、聚丙烯酸2-羥基乙酯、聚丙烯酸烷基酯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙酸乙烯酯。在一個實施方案中，SAP是丙烯酰胺與例如馬來酸酐、乙酸乙烯酯、環氧乙烷、乙二醇、丙烯腈或其組合的共聚物。SAP是例如由丙烯酰胺(AM)或丙烯酸和其鹽產生。在一個實施方案中，所述SAP是由非離子、陰離子、陽離子單體或其組合聚合而來。形成SAP的聚合反應可以通過自由基聚合、溶液聚合、凝膠聚合、乳液聚合、分散液聚合或懸浮液聚合來進行。此外，聚合反應可以在水相中、反相乳液中或反相懸浮液中進行。用于制造SAP的非離子單體的實例包括非離子單體，諸如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N-二(C1-C8烷基)丙烯酰胺(諸如N,N-二甲基丙烯酰胺)、乙烯醇、乙酸乙烯酯、烯丙醇、甲基丙烯酸羥基乙酯、丙烯腈和其衍生物。此類衍生物包括例如丙烯酰胺衍生物，具體來說被烷基取代的丙烯酰胺或者丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的被氨基烷基取代的衍生物，并且更具體來說丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N-甲基甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-環己基丙烯酰胺、N-苯甲基丙烯酰胺、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水力壓裂組合物，所述水力壓裂組合物包含：超吸附性聚合物，所述超吸附性聚合物呈膨脹狀態并且被構造為響應于破裂條件而破裂；多個支撐劑顆粒，所述多個支撐劑顆粒被安置在所述超吸附性聚合物中，隨后響應于使所述超吸附性聚合物破裂而從所述超吸附性聚合物釋放所述多個支撐劑顆粒；井處理劑，所述井處理劑包括阻垢劑、示蹤劑、pH值緩沖劑或其組合；和流體，所述流體用于使所述超吸附性聚合物膨脹至所述膨脹狀態。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.12.15 US 14/5700031.一種水力壓裂組合物，所述水力壓裂組合物包含：超吸附性聚合物，所述超吸附性聚合物呈膨脹狀態并且被構造為響應于破裂條件而破裂；多個支撐劑顆粒，所述多個支撐劑顆粒被安置在所述超吸附性聚合物中，隨后響應于使所述超吸附性聚合物破裂而從所述超吸附性聚合物釋放所述多個支撐劑顆粒；井處理劑，所述井處理劑包括阻垢劑、示蹤劑、pH值緩沖劑或其組合；和流體，所述流體用于使所述超吸附性聚合物膨脹至所述膨脹狀態。2.如權利要求1所述的水力壓裂組合物，其中所述超吸附性聚合物包含來源于丙烯酸酯、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、乙烯醇、糖、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、其衍生物或其組合的重復單元；并且其中所述超吸附性聚合物包含多個交聯。3.如權利要求1至2中任一項或多項所述的水力壓裂組合物，所述水力壓裂組合物包含以所述水力壓裂組合物的總重量計約0.001重量％至約5重量％的所述阻垢劑。4.如權利要求1至3中任一項或多項所述的水力壓裂組合物，其中所述阻垢劑包括含羧酸、磺酸或膦酸的化合物、含羧酸、磺酸或膦酸基團的聚合物，或其組合。5.如權利要求1至4中任一項或多項所述的水力壓裂組合物，其中所述阻垢劑包括氨基三亞甲基膦酸、1-羥基亞乙基-1,1-二膦酸、2-膦酰基丁烷-1,2,4-三甲酸、2-羥乙基-氨基-雙(亞甲基膦酸)、乙二胺四(亞甲基膦酸)、四亞甲基二胺四(亞甲基膦酸)、六亞甲基二胺四(亞甲基膦酸)、2-羥基膦酰基乙酸、二亞乙基三胺五(亞甲基膦酸)、雙(六亞甲基三胺五(亞甲基膦酸)、聚氨基聚醚亞甲基膦酸酯或其鹽、膦基聚羧酸鹽、聚丙烯酸、聚馬來酸、丙烯酸共聚物、磺酸酯聚丙烯酸酯共聚物、聚乙烯磺酸酯、羧甲基菊粉、聚天冬氨酸鹽或其組合。6.如權利要求1至5中任一項或多項所述的水力壓裂組合物，所述水力壓裂組合物包含以所述水力壓裂組合物的總重量計約0.001重量％至約10重量％的所述示蹤劑。7.如權利要求1至6中任一項或多項所述的水力壓裂組合物，其中所述示蹤劑包括氟化苯甲酸、全氟化烴、醇、酮、有機酸、鹵代化合物或...

【專利技術屬性】
技術研發人員：沈東，李雷鳴，周佳，孫宏，
申請(專利權)人：貝克休斯公司，
類型：發明
國別省市：美國,US