專利名稱：用于增強(qiáng)包含粘彈性表面活性劑的處理流體的聚合添加劑以及使用方法
用于增強(qiáng)包含粘彈性表面活性劑的處理流體的聚合添加劑以及使用方法相關(guān)申請(qǐng)的引用
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及可用于處理地層(地下地層，subterranean formation)的方法和組成，且更具體地，涉及與粘彈性表面活性劑(viscoelastic surfactant) 一起使用的聚合添加劑、包含這樣的添加劑和粘弾性表面活性劑的流體、以及相關(guān)的使用方法。粘性化的處理流體可以用于各種的地下處理中。如本文中使用的,術(shù)語“處理”、或“處置”指的是利用流體結(jié)合期望的功能和/或用于期望的目的的任何地下作業(yè)。術(shù)語“處理”、或“處置”不意指由流體的任何特別作用。通常地下處理的實(shí)例包括，但不限于，鉆孔作業(yè)、預(yù)墊處理(pre-pad treatment)、破裂操作(fracturing operation)、穿孔作業(yè)、預(yù)沖處理(preflush treatment)、后沖處理(afierflush treatment)、沙碌控制處理(例如，石樂石充填)、酸化處理(例如，基質(zhì)酸化(matrix acidizing)或破裂酸化)、分流處理、加固處 理、以及井眼清潔處理(well bore clean-out treatment)。例如，在一些破裂處理中，通常將處理流體(例如壓裂液或“前置液(pad fluid)”)在用于在地層中產(chǎn)生或增強(qiáng)ー個(gè)或多個(gè)路徑或“破裂”的足夠的流壓下引入到穿過地層的井眼里。這些裂縫通常増加地層該部分的滲透性。流體可包含微粒，通常是指作為沉積在所得破裂中的“支撐劑微粒”。認(rèn)為支撐劑微粒幫助防止破裂在釋放流壓之后的完全封閉，形成流體穿過其可以流向滲透地層的井眼中的傳導(dǎo)性通道。處理流體還在沙礫控制處理如沙礫填充中使用。在“沙礫-填充”處理中，處理流體混懸微粒(通常稱作“沙礫微粒”)，然后這些微粒的至少一部分沉積在井眼中期望的區(qū)域里，例如靠近松散的或弱加固的地層區(qū)，以形成“沙礫填充”，其是在一起足夠緊密地填充的微粒的組，以便防止ー些材料通過沙礫填充。該“沙礫填充”可以尤其增強(qiáng)在地層中的沙礫控制和/或防止微粒從地層的松散部分(例如，支撐破裂)流入到井眼中。沙礫填充作業(yè)的ー種常見類型包括將沙礫控制屏置于井眼中，以及使用設(shè)計(jì)以防止地層沙礫通過的特定尺寸的沙礫微粒填充處于屏和井眼之間的環(huán)狀部。沙礫微粒起到尤其防止地層沙礫堵塞屏或與產(chǎn)生的烴遷移的作用，而屏起到尤其防止微粒進(jìn)入孔眼的作用。沙礫微粒還可以涂覆有一些類型的材料，包括樹脂、增粘劑等。一旦將沙礫基本上在適當(dāng)?shù)奈恢?，則可以減少處理流體的粘度以使其恢復(fù)。在一些情況中，破裂和沙礫填充處理結(jié)合入?yún)g一處理(通常稱作“ FRAC PAC ”作業(yè))中。在這樣的“ FRAC PAC ”作業(yè)中，處理通常利用在適當(dāng)位置的沙礫填充屏組件，使用通過套管與屏之間的環(huán)狀間隔泵送的水力壓裂處理而完成。在這種情況下，水力壓裂處理在無屏的條件下結(jié)束，在屏與套管之間產(chǎn)生環(huán)狀沙礫填充。在其他情況下，壓裂處理可以在安裝屏和設(shè)置沙礫填充之前進(jìn)行。在處理流體中維持足夠的粘性出于多種原因可能是重要的。粘性在鉆孔作業(yè)中是期望的，因?yàn)榫哂休^高粘度的處理流體尤其能夠更容易地運(yùn)輸固體，如鉆粉。在破裂處理中維持足夠的粘性對(duì)于微粒運(yùn)輸，以及以產(chǎn)生或增強(qiáng)破裂寬度是重要的。微粒運(yùn)輸在沙礫控制處理如沙礫填充中也是重要的。維持足夠的粘性對(duì)于控制和/或減少漏泄到地層中、提高在地層中使另外的流體轉(zhuǎn)向的能力、和/或通過減少在井眼中的摩擦來減少泵送需求來說可能是重要的。同吋，盡管維持處理流體足夠的粘性常常是期望的，但是還可以期望以使得粘性在特定時(shí)間下可能降低的方式維持處理流體的粘性，尤其用于來自地層的流體的后續(xù)恢復(fù)。為了提供期望的粘性，通常將聚合膠凝劑加入到處理流體中。術(shù)語“膠凝劑”在本文中被定義成包括能夠增加流體的粘性的任何物質(zhì)，例如，通過形成凝膠。通常使用的聚合膠凝劑的實(shí)例包括，但不限于瓜爾豆膠和其衍生物、纖維素衍生物、生物聚合物等。然而，聚合膠凝劑的使用可能是有問題的。例如，這些聚合膠凝劑在使用之后可能在地層中留下不期望的凝膠殘余物，其能夠影響滲透性。結(jié)果，可能需要昂貴的補(bǔ)救作業(yè)以清潔斷裂面和進(jìn)行支撐劑填充。已經(jīng)采用起起泡處理流體和基于乳液的處理流體以使殘留損害最小化，但是常常會(huì)產(chǎn)生増加的費(fèi)用和復(fù)雜性。為了與和聚合膠凝劑有關(guān)的感知的問題斗爭，已經(jīng)使用ー些表面活性劑作為膠凝齊U。很好地理解了，當(dāng)以高于臨界膠束濃度的濃度來與含水流體混合時(shí)，表面活性剤的分子(或離子)可能會(huì)聯(lián)合以形成膠束。術(shù)語“膠束”被定義成包括使表面活性劑分子的疏液(“溶劑-排斥”)部分和溶劑之間的接觸最小化的任何結(jié)構(gòu)，例如，通過將表面活性劑分子聚集成諸如球、圓柱體或片的結(jié)構(gòu)，其中疏液部分是在聚集結(jié)構(gòu)的內(nèi)部上，而親液(“溶剤-吸引”)部分在該結(jié)構(gòu)的外部上。這些膠束可能起到與其它目的一起穩(wěn)定乳液、破壞乳液、穩(wěn)定泡沫、改變表面的潤濕性、溶解ー些材料、和/或降低表面張カ的作用。在用作膠凝劑時(shí)，使用的表面活性劑的分子(或離子)聯(lián)合以形成特定膠束結(jié)構(gòu)的膠束(例如在本文中稱作“粘性化膠束”的棒狀、蠕蟲狀、泡狀等)，其在特定條件(例如濃度、流體的離子強(qiáng)度等)下能夠尤其賦予特定流體増加的粘性和/或形成凝膠。ー些粘性化膠束可以賦予流體増加的粘性，使得流體至少部分地由于其中包含的表面活性劑分子的聯(lián)合而表現(xiàn)出粘弾性行為(例如剪切稀化性質(zhì))。如本文中使用的，術(shù)語“粘弾性表面活性劑流體”指的是至少部分地由于其中所包含的表面活性劑分子的聯(lián)合以形成粘性化膠束而表現(xiàn)出或者能夠表現(xiàn)出粘彈性行為的流體。然而，表面活性劑用作膠凝劑在幾個(gè)方面中可能是有問題的。在一些應(yīng)用中，可能需要大量的粘弾性表面活性劑以賦予流體期望的流變性質(zhì)。某些粘彈性表面活性劑可能更少地可溶于某些流體中，其可能削弱那些表面活性劑形成粘性化膠束的能力。粘弾性表面活性劑流體在高溫和/或在高鹽濃度下也可能是不穩(wěn)定的，這尤其由于高鹽濃度“篩選出”粘性化膠束之間的靜電相互作用的傾向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及可用于處理地層的方法和組成，且更具體地說，涉及與粘弾性表面活性劑一起使用的聚合添加剤、包含這樣的添加劑和粘弾性表面活性劑的流體、以及相關(guān)的使用方法。在ー個(gè)方面，本發(fā)明提供了ー種方法，包括提供包括含水基礎(chǔ)流體(aqueousbase fluid)、粘彈性表面活性劑以及兩親性聚合物(amphiphilic polymer)的處理流體(treatment fluid),兩親性聚合物包含疏水組分和包括至少15個(gè)單體單元的親水組分；以及將處理流體引入到地層的至少一部分中。在另ー個(gè)方面，本發(fā)明提供了ー種方法，包括提供包括含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性剤、以及兩親性聚合物的處理流體，所述兩親性聚合物包含烷基こ氧基化物，其中處理流體不包含大量(充分量，基本量，substantial amount)的兩性離子表面活性劑；以及將處理流體引入到地層的至少一部分中。在另ー個(gè)方面，本發(fā)明提供了ー種方法，包括提供包括含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性剤、以及兩親性聚合物的處理流體，其中處理流體不包含大量的兩性離子表面活性齊U，且兩親性聚合物包含選自由烷基基團(tuán)、聚丁ニ烯基團(tuán)、聚異戊ニ烯基團(tuán)、聚苯こ烯基 團(tuán)、聚氧化苯こ烯基團(tuán)、它們的任何衍生物、以及它們的任意組合組成的組中的疏水組分，以及選自由聚氧化こ烯基團(tuán)、聚丙烯酸基團(tuán)、聚こ酸こ酯基團(tuán)、ニ甲基丙烯酰胺基團(tuán)、η-異丙基丙烯酰胺基團(tuán)(n-isopropylacrylamide group)、聚こ烯卩比咯燒酮基團(tuán)、聚こ烯亞胺基團(tuán)、它們的任何衍生物、以及它們的任意組合組成的組中的親水組分；以及將處理流體引入到地層的至少一部分中。在另ー個(gè)方面，本發(fā)明提供了ー種方法，包括提供含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性劑以及兩親性聚合物，兩親性聚合物包括疏水組分、和含有至少15個(gè)單體単元的親水組分；以及將含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性剤、以及兩親性聚合物混合在一起以形成處理流體。在另ー個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種處理流體，包括含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性劑、以及兩親性聚合物，兩親性聚合物包括疏水組分和含有至少15個(gè)單體単元的親水組分。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種地下處理添加劑(subterranean treatmentadditive),包括粘彈性表面活性劑；以及包括疏水組分和含有至少15個(gè)單體單元的親水組分的兩親性聚合物。在另ー個(gè)方面，發(fā)明提供了一種處理流體，包括含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性劑以及兩親性聚合物，兩親性聚合物包含烷基こ氧基化物，其中處理流體不包含大量的兩性離子表面活性剤。在另ー個(gè)方面，發(fā)明提供了包括含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性劑以及兩親性聚合物的處理流體，其中處理流體不包含大量的兩性離子表面活性剤，且兩親性聚合物包括選自由烷基基團(tuán)、聚丁ニ烯基團(tuán)、聚異戊ニ烯基團(tuán)、聚苯こ烯基團(tuán)、聚氧化苯こ烯基團(tuán)、它們的任何衍生物、以及它們的任意組合組成的組中的疏水組分；以及選自由聚氧化こ烯基團(tuán)、聚丙烯酸基團(tuán)、聚こ酸こ酯基團(tuán)、ニ甲基丙烯酰胺基團(tuán)、η-異丙基丙烯酰胺基團(tuán)、聚こ烯吡咯烷酮基團(tuán)、聚こ烯亞胺基團(tuán)、它們的任何衍生物、以及它們的任意組合組成的組中的親水組分。本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是容易顯而易見的。盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行許多改變，但是這樣的改變也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。


這些附圖示出了本發(fā)明ー些實(shí)施方式的某些方面，并且不應(yīng)當(dāng)用于限制或限定本發(fā)明。
圖1-8示出了關(guān)于特定的粘弾性表面活性劑流體的零剪切粘度的數(shù)據(jù)，包括本發(fā)明的處理流體的一些實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及可用于處理地層的方法和組成，且更具體地，涉及與粘弾性表面活性劑一起使用的聚合添加剤、包含這樣的添加劑和粘弾性表面活性劑的流體、以及相關(guān)的使用方法。本發(fā)明的流體和添加劑通常包含粘弾性表面活性劑和包含疏水組分和親水組分的兩親性聚合物。術(shù)語“粘弾性表面活性剤”在本文中被定義成包括至少部分地由于表面活性劑分子的聯(lián)合以形成粘性化膠束而賦予或能夠賦予流體粘彈性行為的任何表面活性剤。在本發(fā)明的許多潛在優(yōu)勢(shì)中，本發(fā)明的方法和組成可以尤其增強(qiáng)粘弾性表面活性劑流體的粘弾性、穩(wěn)定性、和/或其它流變性質(zhì)，特別是在高溫下和/或在鹽水或其它高鹽度條件(大于約0.5M)中。本發(fā)明的方法還可以增強(qiáng)ー些粘彈性表面活性劑在流體中的 可溶性，其可以增強(qiáng)得到的粘弾性表面活性劑流體的粘弾性、穩(wěn)定性、和/或其它流變性質(zhì)。此外，本發(fā)明的方法和組成在利用更低濃度的粘弾性表面活性劑時(shí)可以促進(jìn)在流體中達(dá)到期望的流變性質(zhì)。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的流體可進(jìn)ー步包含“瞬時(shí)聚合物網(wǎng)絡(luò)(transient polymer network) ”,其是指經(jīng)由例如物理交聯(lián)、范德華力、和/或靜電相互作用而形成聯(lián)合并且在流體內(nèi)賦予彈性和混懸性質(zhì)的一種或多種兩親性聚合物的分子間和分子內(nèi)聯(lián)合體系(即，網(wǎng)絡(luò))。可以認(rèn)為，在這樣的實(shí)施方式中，一種或多種兩親性聚合物的疏水組分可以變?yōu)楹喜⒌秸承曰z束中，因此可以用作一種類型的交聯(lián)劑。這些瞬時(shí)聚合物網(wǎng)絡(luò)、可以用于形成它們的聚合物以及它們可賦予的流變性質(zhì)可以在2009年8月31日提交的題目為 “Treatment Fluids Comprising Transient Polymer Networks” 的共同懸而未決的美國專利申請(qǐng)序列號(hào)12/551,334中進(jìn)ー步描述，出于所有目的將其全部內(nèi)容通過參考并入本文中。在本發(fā)明中使用的粘弾性表面活性劑可以包括本領(lǐng)域已知的任何粘弾性表面活性劑、它們的任何衍生物、或它們的任意組合。這些粘弾性表面活性劑性質(zhì)上可以是陽離子的、陰離子的、非離子的或兩性的。粘弾性表面活性劑可以包括任意數(shù)量的不同化合物，包括甲酯磺酸鹽類(methyl ester sulfonates)(例如，如在2005年2月15日提交的美國專利申請(qǐng)?zhí)?1/058，660、11/058，475、11/058，612、和11/058,611中所描述的，將其全部公開內(nèi)容通過參考并入本文中)、水解角蛋白(例如，如在美國專利號(hào)6，547，871中所描述的，將其相關(guān)公開內(nèi)容通過參考并入本文中)、磺基琥拍酸鹽(sulfosuccinates)、?；撬猁}、氧化胺、こ氧基化酰胺、烷氧基化脂肪酸、烷氧基化醇(例如月桂醇こ氧基化物、こ氧基化壬酚)、こ氧基化脂肪胺、こ氧基化烷基胺(例如，椰油烷基胺こ氧基化物)、甜菜堿、改性的甜菜堿、燒基酰胺甜菜堿(例如，椰油酰胺丙基甜菜堿(cocoamidopropyl betaine)、季銨化合物(例如，三甲基牛脂氯化銨(trimethyltal lowammonium chloride)、三甲基椰油氯化銨(椰油基三甲基氯化銨,trimethylcocoammonium chloride))、它們的衍生物以及它們的任意組合。術(shù)語“衍生物”在本文中被定義為包括由所列化合物之一制成的任何化合物，例如，通過用另外的原子或原子基團(tuán)替換所列化合物中的ー個(gè)原子、重排所列化合物中的兩個(gè)或更多個(gè)原子、離子化所列化合物、或產(chǎn)生所列化合物的鹽。
合適的粘弾性表面活性劑可以包括幾種不同化合物的混合物，包含但不限干烷基醚硫酸鹽的銨鹽、椰油酰胺丙基甜菜堿表面活性剤、椰油酰胺丙基ニ甲基氧化胺表面活性劑(cocoamidopropyl dimethylamine oxide surfactant)、氯化鈉、以及水的混合物；烷基醚硫酸鹽的銨鹽表面活性剤、椰油酰胺丙基羥基磺基甜菜堿表面活性剤、椰油酰胺丙基ニ甲基氧化胺表面活性剤、氯化鈉、以及水的混合物；こ氧基化醇醚硫酸鹽表面活性劑(ethoxylated alcohol ether sulfate surfactant)、燒基或烯酸胺丙基甜菜喊表面活性齊U、以及烷基或烯ニ甲基氧化胺表面活性劑的混合物；α -烯烴磺酸鹽表面活性劑和甜菜堿表面活性劑的水溶液；以及它們的組合。合適的こ氧基化醇醚硫酸鹽表面活性剤、烷基或烯酰胺丙基甜菜堿表面活性剤、以及烷 基或烯ニ甲基氧化胺物表面活性劑的混合物的實(shí)例描述在美國專利號(hào)6，063，738中，將其相關(guān)公開內(nèi)容通過參考并入本文中。合適的α-烯烴磺酸鹽表面活性劑和甜菜堿表面活性劑的水溶液的實(shí)例描述在美國專利號(hào)5，879，699中，將其相關(guān)公開內(nèi)容通過參考并入本文中。合適的粘弾性表面活性劑還可以包括“正負(fù)離子(catanionic) ”表面活性劑體系，其包括成對(duì)的帶相反電荷的表面活性剤，其用作彼此的抗衡離子(counterion)并且可以形成蠕蟲狀的膠束。這樣的正負(fù)離子表面活性劑體系的實(shí)例包括，但不限于油酸鈉(NaO)/辛基三甲基氯化銨(octyl trimethyIammoniumchloride) (C8TAC)體系、硬脂酰三甲基氯化銨(C18TAC) /辛酸鈉鹽(NaCap)體系、以及十六燒基三甲基甲苯橫酸銨(cetyl trimethylammonium tosylate, CTAT)/十二燒基苯橫酸鈉(SDBS)體系。適用于本發(fā)明的可商購的粘弾性表面活性劑的實(shí)例可以包括，但不限干，Mirataine BET-O 30 (可從Rhodia Inc. Cranbury獲得的油酰胺丙基甜菜堿表面活性劑，新澤西)、Aromox APA-T (可從Akzo Nobel Chemicals獲得的氧化胺表面活性劑,芝加哥，伊利諾斯州)、Ethoquad 0/12 PG (可從Akzo Nobel Chemicals獲得的脂肪胺こ氧基化物李表面活性劑(fatty amine ethoxylate quat surfactant),芝加哥，伊利諾斯州)、Ethomeen T/12 (可從Akzo Nobel Chemicals獲得的脂肪胺こ氧基化物表面活性劑,芝加哥，伊利諾斯州)、Ethomeen S/12 (可從Akzo Nobel Chemicals獲得的脂肪胺こ氧基化物表面活性劑,芝加哥,伊利諾斯州)、以及Rewoteric AM TEG (可從Degussa Corp.獲得的牛脂ニ羥こ基甜菜堿兩性表面活性剤，Parsippany，新澤西)。粘弾性表面活性劑應(yīng)當(dāng)以足以賦予流體期望的粘性(例如足夠的粘性以使流動(dòng)轉(zhuǎn)向、減少流體損耗、混懸微粒等)的量存在于本發(fā)明的流體中。在一些實(shí)施方式中，粘彈性表面活性劑可以按流體的重量計(jì)以在約O. 1%至約20%范圍內(nèi)的量存在于流體中。在一些實(shí)施方式中，粘弾性表面活性劑可以按流體的重量計(jì)以約O. 5%至約10%范圍內(nèi)的量存在。在一些實(shí)施方式中，粘弾性表面活性劑可以以按流體的重量計(jì)以約O. 5%至約3%范圍內(nèi)的量存在。本發(fā)明中使用的一種或多種兩親性聚合物可以包括各種本領(lǐng)域已知的包含疏水組分和親水組分的聚合物。例如，一種或多種兩親性聚合物可包括疏水組分，和包括至少15個(gè)單體單元的親水組分。在一些實(shí)施方式中，親水組分可能更大，例如，具有至少20個(gè)單體單元。在一些實(shí)施方式中，親水組分可能更大，例如，具有至少50個(gè)單體單元?？蛇m于使用的疏水組分的實(shí)例包括，但不限于烷基基團(tuán)、聚丁ニ烯、聚異戊ニ烯、聚苯こ烯、聚氧化苯こ烯、它們的任何衍生物、以及它們的任意組合?？蛇m于使用的親水組分的實(shí)例包括，但不限于聚氧化こ烯(PEO)、聚丙烯酸(PAA)、聚こ酸こ酷、ニ甲基丙烯酰胺(DMA)、η-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)、聚こ烯吡咯烷酮(PVP)、聚こ烯亞胺(PEI)、它們的任何衍生物、以及它們的任意組合。可適于使用的兩親性聚合物的實(shí)例包括，但不限于聚丁ニ烯-ΡΕΟ、聚苯こ烯-ΡΕΟ、聚苯こ烯-聚丙烯酸、聚氧化苯こ烯-ΡΕΟ、聚苯こ烯-聚こ酸こ酷、它們的任何衍生物、以及它們的任意組合?？蛇m合于本發(fā)明使用的兩親性聚合物的其它實(shí)例，包括包含基于下列中的一種或多種的單元的那些丙烯酰胺、こ烯醇、こ烯吡咯烷酮、こ烯吡啶、丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚こ烯醇、聚こ烯吡咯烷酮、聚 こ烯吡啶、聚丙烯酸酯、聚琥珀酸丁ニ醇酯、聚琥珀酸丁ニ醇酷-己ニ酸丁ニ醇酯共聚物(聚琥珀酸丁ニ醇酷-共-己ニ酸酷，polybutylene succinate-co-adipate)、聚輕基丁酸酯-戍酸酯(polyhydroxybutyrate-valerate)、聚輕丁-戍酸共聚物(聚輕基丁酸酷-共-戍酸酷，polyhydroxybutyrate-covalerat)、聚己酸內(nèi)酯、聚酯酰胺、聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯、磺化的聚對(duì)苯ニ甲酸こニ醇酯、聚氧化こ烯、聚こ烯、聚丙烯、脂肪族芳香族共聚多酯、聚丙烯酸、多糖(如葡聚糖或纖維素)、殼多糖、殼聚糖、蛋白質(zhì)、脂肪族聚酯、聚乳酸、聚(こ交酷)、聚(ε-己內(nèi)酷)、聚(輕基酯醚)(poly (hydroxy ester ether))、聚(輕基丁酸酷)、聚(酸酐)、聚碳酸酷、聚(原酸酷)、聚(氨基酸)、聚(氧化こ烯)、聚(氧化丙烯)、聚(膦腈)、聚酯酰胺、聚酰胺、聚苯こ烯、它們的任何衍生物、任何的共聚物、均聚物、或三聚物，以及它們的任意混合物。在一些實(shí)施方式中，兩親性聚合物可包含選自由丙烯酸羥こ酷、丙烯酰胺和甲基丙烯酸羥こ酯所組成的組中的化合物。在一些實(shí)施方式中，一種或多種兩親性聚合物可包含一種或多種烷基こ氧基化物。在一些實(shí)施方式中，烷基こ氧基化物可以包含烷基基團(tuán)、以及具有至少15個(gè)氧こ烯單元的こ氧基化物基團(tuán)。在一些實(shí)施方式中，親水組分可能更大，例如，具有至少20個(gè)氧こ烯単元。在一些實(shí)施方式中，親水組分可能更大，例如，具有至少50個(gè)氧こ烯單元。可適于在本發(fā)明中使用的這樣的兩親性聚合物的商購來源，包括但不限于，在商品名BRIJ 之下可用的ー些洗滌劑，如BRIJ -30 (包括聚こニ醇十二烷基醚)、BRIJ -35 (包括聚氧こニ醇十二烷基醚)、BRIJ -58(包括聚こニ醇十六烷基醚)、BRIJ -97(包括聚氧こ烯(10)油烯基醚)、BRIJ -98(包括聚氧こ烯(20)油烯基醚)、以及BRIJ -700(包括聚氧こ烯(100)十八烷基醚)。可適于在本發(fā)明中使用的這樣的兩親性聚合物的其他商購來源包括在商品名IGEPAL 之下可用的ー些洗滌劑。兩親性聚合物應(yīng)當(dāng)以足以賦予流體期望的粘性(例如足夠的粘性以使流動(dòng)轉(zhuǎn)向、減少流體損耗、混懸微粒等)的量存在于本發(fā)明的流體中。在一些實(shí)施方式中，兩親性聚合物可以基于粘弾性表面活性劑的量以在約Imol^至約5m0l%范圍內(nèi)的量存在于流體中。在一些實(shí)施方式中，兩親性聚合物可以基于粘弾性表面活性劑的量以在約lmol%至約3mol %范圍內(nèi)的量存在于流體中。在一些情況中，存在過量的兩親性聚合物可減少粘彈性表面活性劑流體的穩(wěn)定性(例如可減少流體的粘性)。本領(lǐng)域技術(shù)人員，在本發(fā)明公開內(nèi)容受益的情況下，會(huì)認(rèn)識(shí)到可在本發(fā)明特定應(yīng)用中產(chǎn)生這些效果的兩親性聚合物的量，并且確定什么時(shí)候應(yīng)該避免或采用它們。例如，本發(fā)明的一些實(shí)施方式可以包括，加入足夠量的兩親性聚合物，以便減少流體的粘性，包括其它目的，以允許流體漏泄到地層中。本發(fā)明的流體通常包括含水基礎(chǔ)流體。合適的含水基礎(chǔ)流體可以包括尤其是淡水、咸水(例如包括ー種或多種溶解于其中的鹽的水)、鹽水、海水、和/或它們的任意組合。通常，水可以來自任何來源，條件是其不包含可能不利地影響本發(fā)明的流體的穩(wěn)定性和/或性能的組分。在一些實(shí)施方式中，包括其它目的，能夠調(diào)節(jié)含水基礎(chǔ)流體的密度，以在本發(fā)明的流體中提供另外的顆粒運(yùn)輸和混懸，和/或促進(jìn)粘彈性表面活性劑溶解到含水基礎(chǔ)流體中。在一些實(shí)施方式中，包括其它目的，可調(diào)節(jié)含水基礎(chǔ)流體的PH (例如由緩沖液或其它pH調(diào)節(jié)劑)以減少流體的粘性(例如活化破碎劑(breaker)或其它添加劑)。在這些實(shí)施方式中，可以將PH調(diào)節(jié)至特定水平，其可以取決于，包括其它因素的一種或多種粘彈性表面活性劑的類型、兩親性聚合物、鹽、以及包含在流體中的其它添加剤。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在本發(fā)明公開內(nèi)容受益的情況下，會(huì)認(rèn)識(shí)到這樣的密度和/或PH調(diào)節(jié)什么時(shí)候是適當(dāng)?shù)?。用于本發(fā)明的方法的流體可選地可包含任意數(shù)量的另外的添加剤，包括但不限于，鹽、輔助表面活性劑(co-surfactant)、酸、另外的流體損耗控制添加劑、氣體、氮、ニ氧化碳、表面改性劑(surface modifying agent)、增粘劑(tackifying agent)、起泡劑、腐、蝕抑制劑、阻垢劑(scale inhibitor)、催化劑、粘土控制劑、抗微生物劑、減摩劑(frictionreducer)、消泡劑、橋聯(lián)劑(橋鍵形成劑，bridging agent)、分散劑、絮凝劑、H2S清除劑、CO2清除劑、氧清除劑、潤滑劑、增稠劑(viscosifier)、破碎劑、增重劑、相對(duì)滲透率改性劑(relative permeability modifier)、樹脂、微粒材料(例如支撐劑微粒)、潤濕劑、涂覆增強(qiáng)劑等。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的流體和添加劑可以不包含大量的兩性離子表面活性齊U。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明公開內(nèi)容受益的情況下，會(huì)認(rèn)識(shí)到可包含在本發(fā)明的流體中用于具體應(yīng)用的添加劑的類型。例如，本發(fā)明的流體可選地可包含一種或多種鹽。鹽可以是有機(jī)或無機(jī)的。合適的有機(jī)鹽的實(shí)例包括但不限于芳香族磺酸鹽和羧酸鹽(如對(duì)甲苯磺酸鹽、萘磺酸鹽)、羥基萘羧酸鹽(hydroxynaphthalene carboxylate)、水楊酸鹽、鄰苯ニ甲酸鹽、氯苯甲酸、水楊酸、苯ニ甲酸、5-羥基-I-萘甲酸、6-羥基-I-萘甲酸、7-羥基-I-萘甲酸、I-羥基-2-萘甲酸、3-羥基-2-萘甲酸、5-羥基-2-萘甲酸、7-羥基-2-萘甲酸、1，3-ニ羥基-2-萘甲酸、3，4- ニ氯苯甲酸鹽、三甲基銨鹽酸鹽和四甲基氯化銨。合適的無機(jī)鹽的實(shí)例包括水溶性鉀鹽、鈉鹽和銨鹽，(如氯化鈉、氯化鉀和氯化銨)、氯化鈣、溴化鈣、氯化鎂和鹵化鋅。包含適合在本發(fā)明中使用的鹽的粘弾性表面活性劑流體的實(shí)例描述在美國專利申請(qǐng)序列號(hào)10/800, 478中，將其相關(guān)公開內(nèi)容通過參考并入本文。在本發(fā)明的流體中還可以包含上面列出的鹽的任意組合?？蛇x的鹽可以以任何可實(shí)施的量存在。在一些實(shí)施方式中，鹽可以按流體的重量計(jì)以在約0. 1%至約30%范圍內(nèi)的量存在。在一些實(shí)施方式中，鹽可以按流體的重量計(jì)以在約0. 1%至約10%范圍內(nèi)的量存在。合適于本發(fā)明的特定應(yīng)用的鹽的ー種或多種類型和數(shù)量，可取決于各種因素，如存在于流體中的一種或多種粘彈性表面活性劑的類型、含水基礎(chǔ)流體的組成、流體的溫度和/或期望使用的區(qū)域等。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，含水基礎(chǔ)流體可包含已經(jīng)包含一定量的鹽的鹽水。在這些實(shí)施方式中，可能不期望另外的食鹽，或者可以期望在本發(fā)明的流體的制備和/或使用中將鹽從中去除或向鹽水中加入另外的鹽。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明公開內(nèi)容受益處的情況下，會(huì)認(rèn)識(shí)到什么時(shí)候在本發(fā)明的具體應(yīng)用中包含食鹽，以及包含的鹽的適當(dāng)類型和量。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法通常包括提供含水基礎(chǔ)流體、粘彈性表面活性劑和包含(a)含有烷基基團(tuán)的疏水組分和(b)包含具有至少20個(gè)氧こ烯單元的こ氧基化物的親水組分的兩親性聚合物；以及將含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性剤、以及兩親性聚合物混合在一起以形成本發(fā)明的流體。本發(fā)明的流體和/或其任何組分(例如兩親性聚合物)可以以適于本發(fā)明的具體應(yīng)用的任何形式提供。在一些實(shí)施方式中，粘弾性表面活性劑和/或兩親性聚合物可作為在使用流體之前和/或期間在任ー時(shí)刻混合或合并的液體和/或固體添加劑來提供。例如，在一些實(shí)施方式中，可以將兩親性聚合物加入到已經(jīng)存在于地層的一部分中的流體中。可以一起提供或合并本發(fā)明的流體的不同組分(例如在相同的添加劑或流體中)，或者可以將它們提供或合并到作為單獨(dú)的添加劑的流體中。在它們被單獨(dú)地提供或合并到流體中的情況下，可以同時(shí)提供或合并不同的組分，或者可以在提供或合并其它組分之前或之后，及時(shí)在某時(shí)刻提供或合井一些組分。本發(fā)明的流體和/或其任何組分可以在工作地段制備，或者它們可以在使用之前在エ廠或設(shè)施制備，且在使用之前可以儲(chǔ)存某些時(shí)間段。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明這些流體的制備，可在工作地段以特征為“在運(yùn)行中”實(shí)施的方法進(jìn)行。在本文中術(shù)語“在運(yùn)行中”用于包括組合兩種或更兩種組分的方法，其中將ー種要素的流動(dòng)流連續(xù)地引入到另一種組分的流動(dòng)流中，使得流被組合和混合同時(shí)繼續(xù)作為單個(gè)流(作為正在進(jìn)行的處理的一部分)而流動(dòng)。這樣的混合也被描述為“實(shí)吋”混合。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法包括提供包括含水基礎(chǔ)流體、粘彈性表面活性劑和包含(a)含有烷基基團(tuán)的疏水組分和(b)包含具有至少15個(gè)氧こ烯單元的こ氧基化物的親水組分的兩親性聚合物的處理流體；以及將處理流體引入到地層的至少一部分中。在這些方法中，處理流體(和/或其単獨(dú)的組分)可通過本領(lǐng)域已知的任何方式引到地層的一部分中。本發(fā)明的方法和處理流體，可以在其中可以使用流體的任何地下作業(yè)期間或在其準(zhǔn)備中使用。合適的地下作業(yè)可包括但不限干預(yù)沖處理、后沖處理、鉆孔作業(yè)、水力壓裂處理、沙礫控制處理(例如，礫石充填)、酸化處理(例如基質(zhì)酸化或壓裂酸化)、“壓裂-填充”處理、井眼清潔處理、以及其中本發(fā)明處理流體是可用的其他處理。例如，在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了包括含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性剤、包含(a)含有烷基基團(tuán)的疏水組分和(b)包含具有至少15個(gè)氧こ烯單元的こ氧基化物的親水組分的兩親性聚合物，并且在一些實(shí)施方式中，包含許多支撐劑微粒。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的處理流體可用于使地層破裂的方法中，其中本發(fā)明的處理流體在用于在地層中產(chǎn)生或增強(qiáng)ー個(gè)或多個(gè)裂縫、或“破裂”的足夠的流壓下或高于所述液壓引入到地層中。如本文中使用的術(shù)語，在地層中“增強(qiáng)”ー個(gè)或多個(gè)破裂被定義為包括在地層中ー個(gè)或多個(gè)天然或先前產(chǎn)生的破裂的延伸或擴(kuò)大。尤其是，這可以在地層中形成流體(例如油、氣體等)可以通過其流向滲透地層的井眼中的傳導(dǎo)性通道。為了有助于更好地理解本發(fā)明，給出了下面的一些實(shí)施方式的特定方面的實(shí)施例。要閱讀的下列實(shí)施例絕不應(yīng)當(dāng)限制或限定本發(fā)明的全部范圍。實(shí)施例實(shí)施例IA制備流體，所述流體包含十六烷基三甲基甲苯磺酸銨(CTAT)/十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)(重量比97 3)表面活性劑體系的按重量計(jì)I. 5%的水溶液，流體的零剪切粘度使、用Physica MCR501電流計(jì)(由Anton Paar GmbH制造)在70 °F和環(huán)境壓カ下測量。然后將一定量的兩親性聚合物(BRIJ-35或BRIJ-700)加入到該流體的3種不同樣品中，在相同條件下測量具有加入的聚合物的每種流體樣品的零剪切粘度。將加入到每種流體中的兩親性聚合物的類型和量(以表面活性劑體系的重量計(jì))、以及得到的粘度列出在表I中并示出在圖I中。表I
權(quán)利要求
1.ー種地下處理添加劑，包括 粘弾性表面活性劑M及 兩親性聚合物，所述兩親性聚合物包含 疏水組分，和 包含至少15個(gè)單體單元的親水組分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的添加剤，其中，所述兩親性聚合物包括含有至少15個(gè)氧こ烯単元的烷基こ氧基化物。
3.一種處理流體，包括 含水基礎(chǔ)流體；以及 根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的地下處理添加剤。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理流體，其中，所述含水基礎(chǔ)流體包含至少ー種鹽水。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的處理流體，其中，所述處理流體不包含大量的兩性離子表面活性剤。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的處理流體，其中，所述處理流體還包含至少ー種鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的處理流體，其中，所述兩親性聚合物以基于所述粘彈性表面活性劑的量約Imol%至約5mol%的量存在于所述處理流體中。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的處理流體，其中，所述粘彈性表面活性劑包含選自由下述組成的組中的至少ー種表面活性剤甲酷磺酸鹽、水解角蛋白、磺基琥珀酸鹽、?；撬猁}、氧化胺、こ氧基化酰胺、烷氧基化脂肪酸、烷氧基化醇、こ氧基化脂肪胺、こ氧基化烷基胺、甜菜堿、改性的甜菜堿、烷基酰胺甜菜堿、季銨化合物、它們的任何衍生物、以及它們的任意組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中任一項(xiàng)所述的處理流體，其中，所述粘彈性表面活性劑包含正負(fù)離子表面活性劑體系。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的處理流體，其中，所述粘彈性表面活性劑以按所述處理流體的重量計(jì)約O. 1%至約20%的量存在于所述處理流體中。
11.ー種形成在根據(jù)權(quán)利要求3至10任一項(xiàng)中所限定的處理流體的方法，包括將所述含水基礎(chǔ)流體、所述粘彈性表面活性剤、以及所述兩親性聚合物混合在一起以形成處理流體。
12.—種方法，包括將根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)中所限定的處理流體引入到地層的至少一部分中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，將所述處理流體引入到地層的至少一部分中包括在足以在所述地層的至少一部分中產(chǎn)生或增強(qiáng)ー個(gè)或多個(gè)裂縫或破裂的壓カ下或高于所述壓カ將所述處理流體引入到所述地層中。
14.ー種方法,包括 提供包括含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性剤、以及兩親性聚合物的處理流體，所述兩親性聚合物包含烷基こ氧基化物，其中所述處理流體不包含大量的兩性離子表面活性剤；以及 將所述處理流體引入到地層的至少一部分中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述烷基こ氧基化物包含至少15個(gè)氧こ烯單J Li ο
16.—種方法,包括 提供包括含水基礎(chǔ)流體、粘弾性表面活性剤、以及兩親性聚合物的處理流體，其中所述處理流體不包含大量的兩性離子表面活性剤，且所述兩親性聚合物包含 選自由烷基基團(tuán)、聚丁ニ烯基團(tuán)、聚異戊ニ烯基團(tuán)、聚苯こ烯基團(tuán)、聚氧化苯こ烯基團(tuán)、它們的任何衍生物、以及它們的任意組合組成的組中的疏水組分，和 選自由聚氧化こ烯基團(tuán)、聚丙烯酸基團(tuán)、聚こ酸こ酯基團(tuán)、ニ甲基丙烯酰胺基團(tuán)、η-異丙基丙烯酰胺基團(tuán)、聚こ烯吡咯烷酮基團(tuán)、聚こ烯亞胺基團(tuán)、它們的任何衍生物、以及它們的任意組合組成的組中的親水組分；以及 將所述處理流體引入到地層的至少一部分中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述親水組分包含至少15個(gè)單體単元。
18.根據(jù)權(quán)利要求14、15、16或17所述的方法，其中，所述含水基礎(chǔ)流體包含至少ー種鹽水。
全文摘要
提供了與粘彈性表面活性劑一起使用的聚合添加劑、包含這樣的添加劑和粘彈性表面活性劑的流體、以及相關(guān)的使用方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括提供包括含水基礎(chǔ)流體、粘彈性表面活性劑以及兩親性聚合物的處理流體，兩親性聚合物包含疏水組分和包括至少15個(gè)單體單元的親水組分；以及將處理流體引入到地層的至少一部分中。
文檔編號(hào)C09K8/12GK102666776SQ201080045743
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者瑞安·G·埃澤爾, 瑞安·范桑特恩 申請(qǐng)人:哈里伯頓能源服務(wù)公司