[发明专利]用于处理地下地层的乳液、处理流体和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年12月31日提交的美国临时申请第62/098,714号的优先权。

技术领域

本公开一般地涉及用于处理地下地层的乳液、处理流体和方法。

背景技术

在油井和气井的钻井、完井和刺激增产中，经常在高压和高流速下将井处理流体泵入井眼洞中，这会引起井眼周围的岩层断裂。在以高流速(几千GPM)通过管道泵送流体时，会产生明显量的摩擦阻力，因此需要很高的能量。

为了降低井处理流体与井眼衬里之间的摩擦，已经将降低摩擦压力的添加剂与处理流体混合并在泵送过程中将其添加，以便降低泵压。例如，一种用于从井眼穿透的地下区域刺激增产烃常用的井处理是水力压裂。水力压裂，也称为压裂(或压裂法(fracking))，用于在低渗透性储层中启动生产和在年久的生产油井中再刺激增产。在水力压裂中，在能够在周围岩层中有效引起裂缝的压力下将流体组合物注入井中。压裂用于打开地层中已经存在的裂缝以及产生新裂缝。

水溶性聚合物可用作井处理流体中的减摩剂(friction reducers)以改变流体的流变性能，从而将湍流最小化，由此在将流体泵送通过管道时防止由此引起的流体能量损失。这些类型的处理常称作“滑溜水处理或滑溜水压裂”。在一些情况中，水溶性减摩聚合物悬浮在油包水乳液中，其中在加入水性处理流体时，乳液必须反相从而将减摩聚合物释放到流体中。现场性能取决于乳液快速反相或破裂的能力。某些条件，例如高盐度盐水条件，会阻碍乳液破裂。特别地，高盐度盐水包括氯化钾、氯化钠、海水和包含钙或镁硬度物质的其他API碱性盐水，高盐度盐水干扰乳液聚合物的反相，从而乳液不能破裂或产生实现优良减摩所需的流变。

发明概述

本文公开了一种乳液，其包含：水；与水不混溶的液体；大于约10重量%的一种或多种聚合物；约0.1重量%至约5重量%的一种或多种乙氧基化胺化合物或者包含一种或多种反相表面活性剂和一种或多种乙氧基化胺化合物的反相表面活性剂组合物；和任选的至少约0.5%的一种或多种有机盐或无机盐。也提供了包含乳液的处理流体，以及用所述乳液或处理流体处理地下地层的方法。

通过参考对本公开的各个特征的以下具体描述和本公开中包含的实施例，可以更容易理解本公开。

附图简述

图1显示了与市售可得的乳液相比示例性乳液在5℃的马塞勒斯(Marcellus)盐水中的减摩曲线。

图2显示了在5℃的马塞勒斯盐水中，各种剂量的示例性乳液与市售可得的乳液相比实现的最大减摩和到达最大减摩的90%所需的时间。

图3显示了对示例性乳液和对比性乳液进行的粘度测量。

图4显示了在25℃的马塞勒斯盐水中，对示例性乳液和对比性乳液进行的振荡测量。

发明详述

本公开提供了含水处理流体和将它们用于含水盐水中的方法。示例性乳液、处理流体和方法可用于在含水盐水中提供快速和增强的聚合物反相，例如在恶劣的盐水条件中，例如马塞勒斯盐水。可在一定温度范围下，甚至在低温下，使用示例性乳液、处理流体和方法而不损失聚合物性能。在一些实施方案中，所述方法涉及通过将反相乳液反相从而在含水盐水中改善减摩，所述反相乳液包含一种或多种聚合物、乳化表面活性剂组合物、反相表面活性剂组合物和一种或多种有机或无机盐，所述反相表面活性剂组合物包含一种或多种乙氧基化胺化合物。

在示例性实施方案中，所述乳液、处理流体和方法可用于携带支撑剂进入裂缝，例如在压裂应用中。高分子量聚丙烯酰胺常作为减摩剂用于压裂应用中。通常，交联流体用于携带支撑剂进入裂缝，这典型地需要将额外的化学品(例如交联剂、缓冲剂和破坏剂)，结合到压裂流体中。在示例性实施方案中，所述乳液和处理流体可用于携带支撑剂，同时将交联流体典型地需要的其他化学品或添加剂的使用最小化。

在滑溜水压裂中，减摩剂的浓度较高，并且可以将维持裂隙处于打开状态以便使油/气回流所需的支撑剂携带到洞下。通过增加减摩剂的负载，可以使水滑溜。滑溜水压裂流体典型地具有低粘度，因此需要较高的注入流速以携带支撑剂。示例性乳液、处理流体和方法可用于滑溜水压裂应用中。有利地，示例性乳液和处理流体可用于高盐度盐水中，具有非常快的乳液反相、非常好的减摩并且在较高负载下具有好的支撑剂携带能力。

聚合物