[發(fā)明專利]漿液組合物及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680034823.X
• 申請(qǐng)日: 2006-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101268150A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張克衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 川漢油田服務(wù)有限公司
• 主分類號(hào): C08L83/04
• 分類號(hào): C08L83/04;C07F7/08;C09K8/03
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 王達(dá)佐;韓克飛

發(fā)明背景

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水性漿液組合物以及制備這樣的組合物的方法。

現(xiàn)有技術(shù)的討論

在包括石油、管道、建筑與清潔工業(yè)等在內(nèi)的多種工業(yè)中普遍使 用或遇到水性顆粒漿液。漿液是通常包含顆粒與水性介質(zhì)的混合物并 在多種工業(yè)操作中起重要作用。例如，漿液用于將顆粒由一位置輸送 至不同距離處的另一位置，該輸送可以是在地面上，或者由地表至地 層或者由地層至地表。最常用的顆粒包括砂、陶瓷顆粒、碳酸鹽顆粒、 玻璃球、鋁土礦(氧化鋁)顆粒、樹(shù)脂包被的顆粒和煤顆粒。顆粒大小 通常為約10美國(guó)篩至約100美國(guó)篩，并且顆粒密度顯著高于水的密度。 例如，砂的密度是約2.6g/cm³，而水的密度是1g/cm³。砂是迄今最常 用的顆粒。

為了制備相對(duì)穩(wěn)定的漿液，必須在靜態(tài)或/和動(dòng)態(tài)條件下將顆粒在 液體介質(zhì)中懸浮較長(zhǎng)時(shí)間。常識(shí)告訴我們，液體介質(zhì)的粘度或粘彈性 必須足夠高才能懸浮顆粒。增加液體介質(zhì)的粘度或粘彈性的最常用方 法是通過(guò)向液體介質(zhì)中加入增粘劑，例如天然或合成聚合物或粘彈性 表面活性劑。通常共同使用聚合物與發(fā)泡劑以利用粘彈性和發(fā)泡性質(zhì)。 然而，在漿液中使用聚合物增加了成本并導(dǎo)致操作困難。在具體應(yīng)用 中，例如，在地層的水力壓裂中，由于大量的殘余物留在地層中，聚 合物在漿液中的使用阻礙油和氣的生產(chǎn)。對(duì)于粘彈性表面活性劑，盡 管它們與普通的聚合物相比殘余物較少，但其成本通常更高。在許多 其它應(yīng)用中，如礫石充填、完井和通過(guò)管道輸送砂，非常期望制備穩(wěn) 定的顆粒漿液而不使用增粘劑。

水力壓裂操作廣泛用于石油工業(yè)以促進(jìn)油和氣的生產(chǎn)。在水力壓 裂中，通過(guò)井筒在足以引發(fā)壓裂的壓力下將壓裂液注入至地層，這可 增加油和氣的生產(chǎn)。經(jīng)常將稱為支撐劑的顆粒懸浮在壓裂液中并作為 漿液輸送至斷裂處。支撐劑包括砂、陶瓷顆粒、鋁土礦顆粒、樹(shù)脂包 被的砂和其它工業(yè)中已知的顆粒。其中，砂是迄今最常用的支撐劑。

通常使用的壓裂液包括水基和烴基流體。在水基壓裂液中，通常 使用聚合物或粘彈性表面活性劑以增加流體的粘彈性。在大多數(shù)情況 下，流體的粘彈性對(duì)于輸送支撐劑深入地層是必需的。在壓裂處理的 最后階段，壓裂液回流至地表并將支撐劑留在斷裂處，形成支撐劑充 填以防止壓力釋放后斷裂處閉合。支撐劑充填的斷裂處提供高度傳導(dǎo) 性的通道，其允許油和/或氣更有效地滲入井筒。支撐劑充填的傳導(dǎo)性 在增產(chǎn)中起重要作用。已知來(lái)自壓裂液的聚合物殘余物會(huì)大大降低支 撐劑充填的傳導(dǎo)性。

與聚合物增粘劑相比，粘彈性表面活性劑對(duì)地層和支撐劑充填造 成的損害較小。然而，它們要昂貴得多。

因此，需要用于以低成本有效輸送支撐劑深入至地層，同時(shí)對(duì)地 層和支撐劑充填造成很小損害的組合物。支撐劑的粒徑、濃度、形狀 和充填模式也是決定傳導(dǎo)性的重要因素。盡管近年來(lái)進(jìn)行了廣泛的研 究，在使斷層中支撐劑充填的傳導(dǎo)性最大化方面取得的進(jìn)展有限。因 此，需要制備用于具有改善的傳導(dǎo)性的支撐劑的組合物。

壓裂處理后的支撐劑回流長(zhǎng)期困擾著石油工業(yè)。回流降低了斷裂 處中支撐劑的量，導(dǎo)致斷層傳導(dǎo)性降低。例如在美國(guó)專利第6,047,772 號(hào)中公開(kāi)的，已嘗試了多種方法以解決回流問(wèn)題。在一方法中，使用 樹(shù)脂以包被支撐劑并使之非常有粘性。這樣，支撐劑顆粒傾向于粘結(jié) 在一起，降低回流。該方法不僅昂貴，而且引入支撐劑充填的粘性樹(shù) 脂傾向于降低其傳導(dǎo)性。因此，需要用于制備漿液的組合物和方法， 所述漿液能夠形成耐支撐劑回流的穩(wěn)定的支撐劑充填，同時(shí)具有高傳 導(dǎo)性。

當(dāng)在地層鉆井以尋找油和氣時(shí)，通常使用水基鉆井液。在鉆井過(guò) 程中產(chǎn)生大量顆粒，稱為鉆屑。鉆屑具有從細(xì)粉到卵石的不同尺寸。 鉆井液通過(guò)井筒循環(huán)以就地用鉆屑制備漿液并將其輸送出井筒。在大 多數(shù)情況下，為了有效輸送鉆屑，向鉆井液中加入聚合物和粘土以增 加其粘度/粘彈性。然而，聚合物和粘土細(xì)粉能夠很容易滲入地層的孔 隙或細(xì)的斷裂處并顯著降低地層尤其是井筒附近的滲透性。降低的地 層滲透性阻礙油和/或氣的生產(chǎn)。因此，非常期望提供能夠用鉆屑就地 制備穩(wěn)定漿液并將其輸送出井筒而對(duì)地層造成較小損害的鉆井液。