[发明专利]处理含烃地层的压裂流体和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月30日提交的美国专利申请号62/140,105的权益，该申请以引用的方式整体并入本文中。

背景

本公开涉及处理含烃地层的压裂流体和方法，特别是含有超吸收性聚合物的压裂流体以及其在压裂应用中的用途。

水力压裂是一种用于与大面积的地下地层形成高传导性连通的刺激过程。该过程增加地层内的有效井筒区域，使得可加快夹带油或气的生产。该方法的效率通常是用由刺激处理产生的接触的表面积的总量来度量。

在水力压裂期间，在超过目标储集岩的断裂压力的压力下泵送压裂流体，以形成或扩大被井筒穿过的地下地层内的裂缝。在断裂开始后，将后续阶段的含有化学试剂以及支撑剂的流体泵送至所形成的裂缝中。在泵送期间裂缝通常继续生长，并且支撑剂以用以将裂缝撑开的可渗透填充物的形式保留在裂缝中。在处理完成后，裂缝闭拢至支撑剂上。支撑剂使所形成的裂缝保持打开，从而为烃类和/或其他地层流体流入井筒提供高度传导性通路。

可将压裂流体破碎至极小的粘度并且允许其在生产之前流回。对实际问题来说破碎的时间设定可为重要的。往往必须在初始粘度和破碎之后的最终粘度之间达到微妙的平衡。如果压裂流体破碎得太早，那么支撑剂会在完成压裂处理之前从压裂流体分离并且沉降至裂缝的底部。在这种情况下，裂缝的几何形状和井产能会被削弱。

尽管本领域中有所有的进步，但仍需要替代的组合物和方法来压裂含烃地层。如果此类组合物和方法具有改善的支撑剂运输能力，那么将是一个优点。如果可提供组合物和方法来控制破碎压裂流体的时间设定，那么将是另一个优点。

简述

在一个实施方案中，压裂被井穿过的地下地层的方法包括：形成压裂组合物，所述压裂组合物包含载体流体；以及超吸收性聚合物组分，所述超吸收性聚合物组分包含以下中的一种或多种：支撑剂与呈未水合形式的第一超吸收性聚合物的第一复合物，第一超吸收性聚合物至少部分嵌入支撑剂的空隙区域中；涂布的超吸收性聚合物；具有三维网络的超吸收性材料；或第二超吸收性聚合物与缓释破碎剂的第二复合物；以及将水力压裂组合物泵送至地下地层中以形成或扩大裂缝。

在另一实施方案中，压裂被井穿过的地下地层的方法包括：形成压裂组合物，所述压裂组合物包含载体流体；支撑剂；每一千加仑的压裂组合物约10磅至约100磅的超吸收性聚合物；以及每一千加仑的压裂组合物约1磅至约30磅或4至20磅的粘度改性剂，粘度改性剂包括以下中的一种或多种：尤坦胶(diutan)；淀粉-丙烯腈接枝聚合物水解产物；磺化聚苯乙烯；聚乙烯醇；聚乙烯吡略烷酮；或聚丙烯腈；以及将水力压裂组合物泵送至地下地层中以形成或扩大裂缝。

在另一实施方案中，压裂被井穿过的地下地层的方法包括：形成压裂组合物，所述压裂组合物包含载体流体；支撑剂；约30磅至约80磅的聚合物，所述聚合物包括以下中的一种或多种：魔芋葡甘露聚糖；淀粉-丙烯腈接枝聚合物水解产物；羧甲基纤维素；交联聚丙烯酸酯；磺化聚苯乙烯；水解聚丙烯酰胺；聚乙烯醇；聚乙酸乙烯酯；聚氧化乙烯；聚乙烯吡略烷酮；或聚丙烯腈。

在另一实施方案中，压裂被井穿过的地下地层的方法包括形成压裂组合物，所述压裂组合物包含载体流体、线性瓜尔胶、以在压裂操作期间有效减少流体损失的量存在的超吸收性聚合物、任选存在的针对线性瓜尔胶的交联剂；以及将水力压裂组合物泵送至地下地层中以形成或扩大裂缝。

压裂被井穿过的地下地层的方法包括：形成压裂组合物，所述压裂组合物包含载体流体、支撑剂、超吸收性聚合物、在大于约250°F的温度下在不存在任何活化剂的情况下有效破碎超吸收性聚合物的破碎剂、包含封装于封装剂内的活化剂的封装的活化剂，活化剂有效活化破碎剂，使得破碎剂或其衍生物在小于约200°F的温度下破碎超吸收性物质；将水力压裂组合物泵送至地下地层中以形成或扩大裂缝；允许活化剂从封装剂中扩散出来；以及破碎超吸收性聚合物。

压裂被井穿过的地下地层的方法包括：将第一压裂组合物注入地下地层，所述第一压裂组合物包含第一载体流体、支撑剂、超吸收性聚合物以及破碎剂和针对破碎剂的活化剂中的一种；将第二压裂组合物注入地下地层，第二压裂组合物包含第二载体流体以及第一压裂组合物中未包括的破碎剂或活化剂；并且在注射第二压裂组合物之后在小于约200°F的温度下破碎超吸收性聚合物。