[發明專利]處理含烴地層的壓裂流體和方法

在審

• 申請號: 201680016010.1
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN107429561A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: S·G·尼爾森;J·周;L·李
• 申請（專利權）人: 通用電氣(GE)貝克休斯有限責任公司
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;C09K8/12;C09K8/035;C09K8/70;C09K8/68;C09K8/34;C09K8/52
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司11280
• 代理人: 徐舒

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年3月30日提交的美國專利申請號62/140,105的權益，該申請以引用的方式整體并入本文中。

背景

本公開涉及處理含烴地層的壓裂流體和方法，特別是含有超吸收性聚合物的壓裂流體以及其在壓裂應用中的用途。

水力壓裂是一種用于與大面積的地下地層形成高傳導性連通的刺激過程。該過程增加地層內的有效井筒區域，使得可加快夾帶油或氣的生產。該方法的效率通常是用由刺激處理產生的接觸的表面積的總量來度量。

在水力壓裂期間，在超過目標儲集巖的斷裂壓力的壓力下泵送壓裂流體，以形成或擴大被井筒穿過的地下地層內的裂縫。在斷裂開始后，將后續階段的含有化學試劑以及支撐劑的流體泵送至所形成的裂縫中。在泵送期間裂縫通常繼續生長，并且支撐劑以用以將裂縫撐開的可滲透填充物的形式保留在裂縫中。在處理完成后，裂縫閉攏至支撐劑上。支撐劑使所形成的裂縫保持打開，從而為烴類和/或其他地層流體流入井筒提供高度傳導性通路。

可將壓裂流體破碎至極小的粘度并且允許其在生產之前流回。對實際問題來說破碎的時間設定可為重要的。往往必須在初始粘度和破碎之后的最終粘度之間達到微妙的平衡。如果壓裂流體破碎得太早，那么支撐劑會在完成壓裂處理之前從壓裂流體分離并且沉降至裂縫的底部。在這種情況下，裂縫的幾何形狀和井產能會被削弱。

盡管本領域中有所有的進步，但仍需要替代的組合物和方法來壓裂含烴地層。如果此類組合物和方法具有改善的支撐劑運輸能力，那么將是一個優點。如果可提供組合物和方法來控制破碎壓裂流體的時間設定，那么將是另一個優點。

簡述

在一個實施方案中，壓裂被井穿過的地下地層的方法包括：形成壓裂組合物，所述壓裂組合物包含載體流體；以及超吸收性聚合物組分，所述超吸收性聚合物組分包含以下中的一種或多種：支撐劑與呈未水合形式的第一超吸收性聚合物的第一復合物，第一超吸收性聚合物至少部分嵌入支撐劑的空隙區域中；涂布的超吸收性聚合物；具有三維網絡的超吸收性材料；或第二超吸收性聚合物與緩釋破碎劑的第二復合物；以及將水力壓裂組合物泵送至地下地層中以形成或擴大裂縫。

在另一實施方案中，壓裂被井穿過的地下地層的方法包括：形成壓裂組合物，所述壓裂組合物包含載體流體；支撐劑；每一千加侖的壓裂組合物約10磅至約100磅的超吸收性聚合物；以及每一千加侖的壓裂組合物約1磅至約30磅或4至20磅的粘度改性劑，粘度改性劑包括以下中的一種或多種：尤坦膠(diutan)；淀粉-丙烯腈接枝聚合物水解產物；磺化聚苯乙烯；聚乙烯醇；聚乙烯吡略烷酮；或聚丙烯腈；以及將水力壓裂組合物泵送至地下地層中以形成或擴大裂縫。

在另一實施方案中，壓裂被井穿過的地下地層的方法包括：形成壓裂組合物，所述壓裂組合物包含載體流體；支撐劑；約30磅至約80磅的聚合物，所述聚合物包括以下中的一種或多種：魔芋葡甘露聚糖；淀粉-丙烯腈接枝聚合物水解產物；羧甲基纖維素；交聯聚丙烯酸酯；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。

在另一實施方案中，壓裂被井穿過的地下地層的方法包括形成壓裂組合物，所述壓裂組合物包含載體流體、線性瓜爾膠、以在壓裂操作期間有效減少流體損失的量存在的超吸收性聚合物、任選存在的針對線性瓜爾膠的交聯劑；以及將水力壓裂組合物泵送至地下地層中以形成或擴大裂縫。

壓裂被井穿過的地下地層的方法包括：形成壓裂組合物，所述壓裂組合物包含載體流體、支撐劑、超吸收性聚合物、在大于約250°F的溫度下在不存在任何活化劑的情況下有效破碎超吸收性聚合物的破碎劑、包含封裝于封裝劑內的活化劑的封裝的活化劑，活化劑有效活化破碎劑，使得破碎劑或其衍生物在小于約200°F的溫度下破碎超吸收性物質；將水力壓裂組合物泵送至地下地層中以形成或擴大裂縫；允許活化劑從封裝劑中擴散出來；以及破碎超吸收性聚合物。

壓裂被井穿過的地下地層的方法包括：將第一壓裂組合物注入地下地層，所述第一壓裂組合物包含第一載體流體、支撐劑、超吸收性聚合物以及破碎劑和針對破碎劑的活化劑中的一種；將第二壓裂組合物注入地下地層，第二壓裂組合物包含第二載體流體以及第一壓裂組合物中未包括的破碎劑或活化劑；并且在注射第二壓裂組合物之后在小于約200°F的溫度下破碎超吸收性聚合物。