用于水力压裂的水溶性聚合物的分散体的制作方法
- 国知局
- 2024-08-02 17:11:04
本发明涉及用于水力压裂(hydraulic fracturing)的注入流体,其包括至少一种合成水溶性聚合物,所述流体是通过用盐水(brine)稀释所述聚合物的预先蒸馏的反相乳液(invert emulsion)而制备的分散体。本发明还涉及使用所述注入流体的非常规地下油气储层的水力压裂方法。
背景技术:
1、非常规地下储层中含有的石油(petroleum)(石油(oil)、碳氢化合物)和天然气(gas)的生产已经经历了数年的开发,为了经济地生产石油和天然气,需要在储层中打开裂缝。
2、在现有技术和本发明的其余描述中,被称为“非常规地下沉积物(deposit)”的沉积物被指定为需要特殊开采技术的沉积物,因为它们不以堆积的形式存在于多孔和可渗透的岩石中(见法国关于烃源岩(source rock hydrocarbons)的文章:les hydrocarburesde roche-mère en france rapport provisoire-cgiet n 2011-04-g-ministère de l’écologie,du développement durable,des transports et du logement-avril 2011)。对于非常规天然气,可以提及页岩气、煤层气或致密气。对于非常规石油,可以提及重油、页岩油或致密油。
3、非常规储层中含有的沉积物规模巨大且极为广阔,延伸到以前无法操作的区域,如含有烃源岩,例如页岩气、致密气和煤层气的区域。在美国,页岩气被广泛开采,目前占美国生产的全部天然气的46%,而1998年这一产量仅占28%。极为广阔的盆地以巴内特页岩、维尔-法耶特页岩、莫瑞页岩、马塞勒斯页岩、尤蒂卡页……的名字闻名。随着钻井技术的不断进步,致密储层的开采成为可能。
4、生产技术已经从垂直井有效地发展到水平井,减少了所需生产井的数量及其占地面积,并允许最佳地覆盖储层体积,以最大限度地回收天然气或石油。然而,渗透率不足以使碳氢化合物容易地从烃源岩向井迁移,从而阻止经济且大规模的天然气或石油生产。因此,有必要通过增产作业(stimulation operations),特别是通过对与井接触的岩石进行水力压裂,来增加渗透率和生产面。
5、水力压裂
6、水力压裂的目的是创造额外的渗透率,并产生更大的天然气或石油生产面。低渗透性、致密层的天然屏障和钻井过程中的密封作业强烈限制了产量。非常规储层中所含的天然气或石油在没有刺激的情况下不容易从岩石向井中迁移。
7、这些水平井水力压裂作业于1960年在阿巴拉契亚山脉开始,目前在美国进行的作业数量达数万次。
8、随着允许在更短的时间内进行作业并对结果进行精确分析的设备的使用,研究、储层建模、钻井、固井和增产技术变得越来越复杂。
9、水力压裂储层增产措施
10、这些作业需要在高压和非常强的流率下注入水,以获得垂直于生产井分布的裂缝。它们通常分几个步骤进行,以在水平井的整个长度上形成裂缝,从而允许覆盖储层的最大体积。
11、为了保持这些裂缝的开放,添加了支撑剂(例如,沙子、塑料材料或校准陶瓷),以防止这些裂缝闭合,并在注入中断后保持毛细现象。
12、由于支撑剂的低粘度,单独的水不足以获得支撑剂的有效放置位置。这限制了水将支撑剂保持在裂缝中适当位置的能力。为了应对该问题,已经开发出含有增粘化合物的压裂液(fracturing fluids)。
13、根据定义,如果一种化合物增加了其溶解的溶液的粘度,则称其为增粘(viscosifying)化合物。
14、除了具有增粘特性外,该化合物还必须具有特定的流变特性(rheologicalprofile)。该化合物必须能够有效地产生低粘度,从而在经历注入压裂液时产生的强剪切力时不妨碍含有支撑剂的流体的输送和泵送。一旦注入,当剪切力降低时,同一化合物必须能够产生足够的粘度,以支撑支撑剂,使其保持在裂缝内的适当位置。
15、压裂液通常包含聚合物,因此该聚合物必须赋予溶液剪切稀化性质,以在注入时(在高剪切下)获得相对较低的粘度,并且具有高粘度,从而当剪切力降低时能够将支撑剂保持在裂缝处的悬浮液中。
16、聚合物在溶液中的粘弹特性(viscoelastic properties)也需要考虑。这种粘弹特性及其在应用中的重要性在文件spe 147206(fracturing fluid comprised ofcomponents sourced solely from the food industry provides superior proppanttransport-david loveless,jeremy holtsclaw,rajesh saini,phil harris,and jefffleming,spe,halliburton)中通过静态或动态实验中的视觉观察,或通过流变学测量如粘性和弹性模量(g’和g”)的测量,或作为剪切函数的粘度的流变仪测量进行了描述。例如,弹性特性将有利于确保输送和裂缝的支撑。
17、因此,聚合物的选择并不显而易见,需要深入的流变学研究才能获得令人满意的结果。
18、在现有技术的水溶液的增粘化合物中,可以提及天然物质,如瓜尔胶及其衍生物,例如羟丙基瓜尔胶(hpg)或羧甲基羟丙基瓜尔胶(cmhpg);纤维素衍生物如羧甲基纤维素或羟乙基纤维素。这些化合物在专利us4033415、us3888312和us4801389中有特别的描述。在文件spe 152596(hydraulic fracturing 101:what every representative,environmentalist,regulator,reporter,investor,university researcher,neighborand engineer should know about estimating frac risk and improving fracperformance in unconventional gas and oil wells-george e.king,apachecorporation)中,详细讨论了压裂液性能的最新进展。
19、然而,这些天然物质,特别是瓜尔胶的衍生物,也可用于其他应用,如食品或纺织工业,非常规石油和天然气资源的蓬勃开采与这些其他应用竞争。这给这些产品的可用性带来了压力,并产生了与价格相关的问题。
20、衍生自石化工业的其他化合物可以具有增粘特性。可以列举合成聚合物。可选部分水解的聚(甲基)丙烯酰胺和聚(甲基)丙烯酸酯及其共聚物是特别已知的。这些聚合物借助其摩尔质量并通过链间离子排斥来形成粘度。这些聚合物在专利gb951147、us3727689、us3841402或us3938594中有描述。控制粘度的机制与流体动力学体积的增加有关,进一步与链内排斥、链间交错等有关。
21、然而,在存在强盐度或使用的高温的情况下,这些聚合物不会产生强烈的交织和排斥,转化为其粘度特性的强烈降低,特别是在经历泵送步骤的剪切之后。另外,这些聚合物通常不具有足够的粘弹特性以将支撑剂保持在裂缝内。这些聚合物的剂量必须增加到过高的水平,以获得支撑剂的悬浮性能。然而,必要的剂量水平在经济上是不可行的。
22、用于获得增粘特性的聚合物也可以有利地是减摩剂(friction reducers),允许在同等功率和管道直径下降低湍流介质中的压降并显著增加流率。
23、基于2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸和/或其盐的合成聚合物在水溶液中表现出感兴趣的减摩性质(friction reducing)。这些聚合物也因其抗剪切和热降解性而闻名,特别是在盐水溶液中。然而,获得基于2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸的非常高分子量的聚合物是困难的,更不用说这些聚合物在其分子量增加时表现出溶解性问题。然而,为了实现最佳减摩和强烈的粘度产生的现象,至关重要的是聚合物应该快速溶解,特别是在盐水溶液中,并且它应该具有非常高的分子量。
24、由于用于水力压裂的合成水溶性聚合物的物流、运输和供应的原因,这些聚合物的优选物理形式是粉末,因为这提供了更高重量百分比的活性物质。这些聚合物的粉末物理形式可以通过干燥、热干燥、喷雾干燥和滚筒干燥获得。然而,其溶液中的更换需要合适的设备,例如用于粉末的湿介质研磨单元,如聚合物切片单元(psu)。
25、聚合物的反相乳液也是令人感兴趣的,但它们需要严格优化的配方,以使其在水性介质中的反相(inversion)最快,并保证其稳定性(在储存和运输期间)(特别是在冷冻/解冻循环期间)。
技术实现思路
1、申请人已经发现并开发了一种用于水力压裂的注入流体,其允许获得高减摩和增粘效果。这种注入流体是水溶性聚合物分散体的形式,通过用盐水稀释之前蒸馏的反相聚合物乳液来制备。
2、令人惊讶的是,用盐水预先稀释蒸馏的聚合物乳液(聚合物分散体)允许其在盐水注入水中经历反相的能力显著增加(当注入地下地层时),这意味着有效地将聚合物放置在溶液中(快速且几乎完全)以最大限度地提高应用效果。
3、这种流体的碳足迹减少了,因为它是浓缩聚合物形式,这意味着除了使用它不需要特定的溶解设备这一事实之外,运输成本更低。
4、因此,本发明的第一方面涉及用于水力压裂的注入流体f,该注入流体包含至少一种重均分子量大于或等于100万道尔顿的合成水溶性聚合物p,所述流体由包括以下连续步骤的方法制备:
5、a)通过自由基聚合制备反相乳液e,该反相乳液包含15%至40%重量的聚合物p、20%至60%重量的水和至少一种烃基溶剂,百分比以相对于乳液e的重量的重量表示;
6、b)蒸馏反相乳液e以获得分散体d,该分散体包含40%至60%重量的聚合物p的颗粒、小于10%重量的水和至少一种烃基溶剂,百分比以相对于分散体d的重量的重量表示;
7、c)用1%至15%重量的包含20%至60%重量的盐的水溶液s稀释分散体d,百分比以相对于分散体d的重量的重量表示。
8、本发明的第二方面涉及一种使用本发明的注入流体f,水力压裂非常规地下油/气储层的方法。
9、本发明的第三方面涉及一种使用本发明的注入流体f,用于非常规地下油/气储层的水力压裂作业的使用注入流体f的减摩方法。
10、如本文所用,术语“水溶性聚合物”是指当在25℃以水中20g.l-1的浓度搅拌溶解4小时时,产生不含任何不溶性颗粒的水溶液的聚合物。
11、在本发明中,合成水溶性聚合物p的“重均分子量(weight average molecularweight)”通过测量特性粘度(intrinsic viscosity)来确定。特性粘度可以用本领域技术人员已知的方法测量,特别是可以使用图形方法从不同浓度的降低粘度值计算,其中降低粘度值被绘制(沿y轴)为浓度(在x轴上)的函数,并将曲线外推到零浓度。特性粘度值在y轴上读取,或使用最小二乘法读取。然后重均分子量可以用众所周知的mark-houwink等式测定:
12、[η]=k mα
13、[η]是通过测量溶液粘度的方法确定的聚合物的特性粘度,
14、k是经验常数,
15、m是聚合物的分子量,
16、α是mark-houwink系数,
17、α和k取决于特定的聚合物-溶剂体系。技术人员已知的表给出了根据聚合物-溶剂体系的α和k的值。
18、本发明的合成水溶性聚合物p的重均分子量有利地大于或等于100万道尔顿,更有利地的大于或等于150万道尔顿,且进一步有利地大于或等于200万道尔顿。它有利地低于或等于2000万道尔顿。优选地,本发明的合成水溶性聚合物p的重均分子量为100万道尔顿至2000万道尔顿,更有利地为150万道尔顿至2000万道尔顿,且进一步有利地为200万道尔顿至2000万道尔顿。
19、包含在获得流体f的方法的步骤a)中通过自由基聚合获得的合成水溶性聚合物p的反相乳液e含有:
20、亲水相,其包含至少一种水溶性结构化聚合物;
21、亲脂相;
22、至少一种乳化剂。
23、亲脂相可以是矿物油、植物油、合成油或这些油中的几种的混合物。矿物油的示例是包含脂族、环烷族、链烷烃、异链烷烃、环烷烃或萘基型饱和烃的矿物油。合成油的示例是氢化聚癸烯或氢化聚异丁烯,酯如硬脂酸辛酯或油酸丁酯。exxon的系列产品非常适合。
24、通常,反相乳液中亲水相与亲脂相的重量比优选为50:50至90:10。
25、在本发明中,术语“乳化剂(emulsifying agent)”指的是能够将水乳化于油中的试剂,而“反相剂”是能够将油乳化于水中的试剂。通常,认为反相剂是hlb值高于或等于10的表面活性剂,乳化剂是hlb严格低于10的表面活性剂。
26、化合物的亲水-亲脂平衡(hlb)是对其亲水或亲脂程度的测量,通过计算分子不同区域的值来确定,如griffin在1949年所述(griffin wc,classification of surface-active agents by hlb,journal of the society of cosmetic chemists,1949,1,pages311-326)。
27、在本发明中,我们采用了基于分子化学基团计算值的griffin方法。griffin分配0至20的无量纲数,以提供关于在水和油中溶解度的信息。hlb值为10的物质分布在两相之间,使得亲水基团(分子量mh)完全被水吸引,而疏水烃基(分子量mp)被吸附在非水相中。
28、其中亲水部分具有分子量mh的总分子量为m的物质的hlb值是:hlb=20(mh/m)
29、本发明的反相乳液e通过自由基聚合制备。将包含允许获得聚合物p的一种或多种单体的水溶液乳化于包含一种或多种乳化剂的油相中。然后通过加入自由基引发剂进行聚合。作为引发剂,可以提及氧化还原对,氧化剂中的氢过氧化枯烯、氢过氧化叔丁基酯或过硫酸盐,以及还原剂中的亚硫酸钠、偏亚硫酸氢钠和莫尔盐。也可以使用偶氮化合物,如2,2'-偶氮双(异丁腈)盐酸盐和2,2'-氮双(2-脒基丙烷)。
30、按照惯例,聚合通常在等温、绝热或受控温度下进行。也就是说,温度通常保持恒定,为10℃至60℃(等温),或者温度自然上升(绝热),在这种情况下,反应通常在低于10℃的温度下开始且最终温度通常高于50℃,或者,最后,控制温度的升高以获得等温曲线和绝热曲线之间的温度曲线(受控温度)。
31、聚合可以在低于大气压的压力下进行,可选地在允许一些水和烃溶剂从反应介质中蒸发并预浓缩乳液的条件下进行。
32、合成水溶性聚合物p优选衍生自单不饱和乙烯单体的聚合,所述单不饱和乙烯单体可以是非离子和/或阴离子和/或阳离子和/或两性离子的。这些单体优选如下:
33、-非离子单体,所述非离子单体选自包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n-烷基丙烯酰胺、n-烷基甲基丙烯酰胺、n,n-二烷基丙烯酰胺、n,n-二烷基甲基丙烯酰胺、丙烯酸的烷氧基酯、甲基丙烯酸的烷氧基酯、n-乙烯基吡啶、n-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸羟烷基酯、甲基丙烯酸羟烷基酯的组,
34、-阴离子单体,所述阴离子单体选自包括具有羧酸官能团的单体及其盐,包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸;具有磺酸官能团的单体及其盐,包括丙烯酰胺叔丁基磺酸(atbs)、烯丙基磺酸和甲基烯丙基磺酸及其盐;具有膦酸官能团的单体及其盐的组。
35、-阳离子单体,所述阳离子单体选自包括季铵化或盐化的丙烯酸二甲氨基乙酯(dmaea);季铵化或盐化的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(dmaema);二烯丙基二甲基氯化铵(dadmac);丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(aptac);甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵(maptac)的组,
36、-两性离子单体,所述两性离子单体选自包括磺基甜菜碱单体如磺丙基二甲基铵甲基丙烯酸乙酯、磺丙基二甲铵丙基甲基丙烯酰胺、磺丙基2-乙烯基吡啶鎓;磷酸酯甜菜碱(phosphobetaine)单体如磷酰乙基(phosphatoethyl)三甲基铵甲基丙烯酸乙酯;羧基甜菜碱单体的组。
37、可选地,水溶性聚合物p可包含至少一个lcst或ucst基团。
38、根据本领域技术人员的一般知识,显示lcst行为的基团对应于对于确定的浓度在水中具有溶解度的基团,该确定的浓度在一定温度以上且作为盐度的函数而改变。它是一种在加热时具有转变温度的基团,该转变温度定义了它与溶剂介质缺乏亲和力。缺乏与溶剂的亲和力转化为不透明或透明度损失,这可能是由于介质的沉淀、聚集、胶凝或增粘造成的。最低转变温度称为《lcst》(最低临界溶解温度)。对于显示lcst的基团的每个浓度,观察加热时的转变温度。它高于作为曲线的最低点的lcst。在该温度以下,(共)聚物可溶于水,在该温度以上,(共)聚物失去其在水中的溶解度。
39、根据本领域技术人员的一般知识,显示ucst行为的基团对应于对于确定的浓度在水中具有溶解度的基团,该确定的浓度在一定温度以下且作为盐度的函数而改变。它是一种在冷却时具有转变温度的基团,该转变温度定义了它与溶剂介质缺乏亲和力。缺乏与溶剂的亲和力转化为不透明或透明度损失,这可能是由于介质的沉淀、聚集、胶凝或增粘造成的。最高转变温度称为《ucst》(最高临界溶解温度)。对于显示ucst的基团的每个浓度,观察冷却时的转变温度。它高于作为曲线的最低点的lcst。在该温度以上,(共)聚物可溶于水,在该温度以下,(共)聚物失去其在水中的溶解度。
40、反相乳液e中的水溶性聚合物p可以是线性的或通过至少一种结构化剂结构化,所述结构化剂能够选自包括具有聚乙烯不饱和度(具有至少两种不饱和官能团),如乙烯基、烯丙基、丙烯酸和环氧基官能团的单体的组,作为示例,可以提及亚甲基双丙烯酰胺(mba)、二烯丙基胺、三烯丙基胺、四烯丙基氯化铵、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯,或大分子引发剂如聚过氧化物、聚偶氮化合物和链转移剂如聚硫醇聚合物或羟烷基丙烯酸酯、环氧乙烯基化合物。
41、水溶性聚合物p也可以使用受控自由基聚合技术(crp)或更特别是raft型(可逆加成-断裂链转移)结构化为反相乳液。
42、根据另一优选,水溶性聚合物p的反相乳液e可包含:
43、亲水相,其包含至少一种水溶性(共)聚物p,
44、亲脂相,
45、至少一种由至少一种式(i)单体组成的界面聚合物(interfacial polymer):
46、[化学式1]
47、
48、式(i),其中:
49、r1、r2、r3独立地选自由氢原子、甲基基团、羧酸酯基团和z-x组成的组,
50、z选自由c(=o)-o;c(=o)-nh;o-c(=o);nh-c(=o)-nh;nh-c(=o)-o和具有1至20个碳原子的碳链组成的组,所述碳链为饱和或不饱和、被取代或未被取代,可能包含一个或多个,优选1、2或3个,选自氮和氧的杂原子;
51、x是选自链烷醇酰胺、脱水山梨糖醇酯、乙氧基化脱水山梨糖醇酯、甘油酯和聚糖苷的基团;x包含优选具有6至24个碳原子的烃链,所述烃链为饱和或不饱和,直链、支链或环状,可选芳族。
52、在不希望受任何理论约束的情况下,通过聚合至少一种式(i)的单体而获得的界面聚合物在亲水相和亲脂相的界面处形成壳。
53、通常,亲水相在亲脂相中呈分散的微米液滴形式,有利地乳化。这些液滴的平均尺寸有利地为0.01μm至30μm,更有利地为0.05μm至3μm。因此,界面聚合物将其自身定位在每个液滴的亲水相和亲脂相之间的界面处。界面聚合物完全或部分地包封每个液滴。液滴的平均尺寸有利地利用激光测量装置使用本领域技术人员公知的常规技术来测量。malvern的mastersizer型设备可用于此目的。
54、有利地,与单体的总数相比,界面聚合物包含0.0001%至10%,更有利地0.0001%至5%,进而有利的0.0001%至1%数量的式(i)单体。
55、界面聚合物在形成亲水相的液滴周围形成壳。除了上述单体之外,界面聚合物可包括至少一种结构化剂。结构化剂有利地选自二胺二丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺;二、三或四羟基化合物的丙烯酸酯;二、三或四羟基化合物的甲基丙烯酸酯;优选通过偶氮基团分离的二乙烯基化合物;优选通过偶氮基团分离的二烯丙基化合物;二官能酸或三官能酸的乙烯基酯;二官能酸或三官能酸的烯丙基酯;亚甲基双丙烯酰胺;二烯丙基胺;三烯丙基胺;四烯丙基氯化铵;二乙烯基砜;聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和二甘醇二烯丙基醚。
56、优选地,反相乳液e包含0.5%至5.0%重量的至少一种乳化剂,百分比以相对于乳液e的重量的重量表示,所述至少一种乳化剂优选选自脱水山梨糖醇酯、聚乙氧基化脱水山梨糖醇酯、聚乙氧基化脂肪酸、聚乙氧基化脂肪醇、由聚(异丁烯基)琥珀酸或其酸酐与聚乙二醇之间的缩合产生的平均分子量在1000至3000道尔顿的聚酯、由羟基硬脂酸和聚乙二醇之间的缩合产生的平均分子量在2500至3500道尔顿的嵌段共聚物、乙氧基化脂肪胺、二烷醇酰胺的衍生物、甲基丙烯酸十八烷基酯的共聚物以及这些乳化剂的混合物。
57、在自由基聚合反应之前将该乳化剂加入亲脂相中。
58、可选地,天然或合成聚合物(特别在us10,647,908中描述)可以在获得流体f的方法的步骤a)的自由基聚合反应完成时加入。在天然聚合物中,实例为瓜尔胶及其衍生物,如羟丙基瓜尔胶(hpg)或羧甲基羟丙基瓜尔胶(cmhpg);纤维素衍生物如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素或羟丙基纤维素。有利地,与天然聚合物相比,聚合物p的含量占大多数,相对于聚合物p+天然聚合物总重量,优选聚合物p占50%至100%重量,更优选70%至100%,进一步优选90%至100%。
59、获得注入流体f的方法的步骤b)需要蒸馏反相乳液e以获得分散体d;因此,在蒸馏后,聚合物p呈颗粒(固体)的形式,包含40%至60%重量的聚合物p的颗粒、小于10%重量的水和至少一种烃基溶剂,百分比以相对于分散体d的重量的重量表示。蒸馏在减压下,优选在20mbar至250mbar的压力和10℃至110℃的温度下进行。
60、优选地,在本发明的注入流体中,聚合物p是颗粒(固体)的形式。
61、优选地,分散体d中的合成水溶性聚合物p的颗粒具有的平均尺寸为0.01μm至100μm,更优选0.1μm至5μm。在本发明中,平均尺寸是指颗粒的平均直径。颗粒尺寸的分析是使用技术人员已知的常规技术进行的。测量颗粒平均直径的设备示例是malvern instrument的mastersizer。
62、在完成蒸馏之后并且因此在获得本发明的注入流体f的方法的步骤c)之前,优选地,向分散体(d)中加入0.2%至10%重量的至少一种反相剂,百分比以相对于分散体d的重量的重量表示。反相剂优选选自具有4至10个乙氧基化物的乙氧基化壬基酚;优选包含具有12至25个碳原子的乙氧基化物/丙氧基化物的乙氧基化/丙氧基化醇;乙氧基化十三烷醇;聚乙氧基化脂肪酸、聚(乙氧基化/丙氧基化)脂肪醇;乙氧基化脱水山梨糖醇酯;聚乙氧基化脱水山梨糖醇月桂酸酯;聚乙氧基化蓖麻油;庚氧基乙基化月桂醇;聚乙氧基化脱水山梨糖醇单硬脂酸酯;烷基酚聚乙氧基化十六烷基醚;聚氧乙烯烷基芳基醚;n-十六烷基-n-乙基吗啉鎓乙基硫酸盐;十二烷基硫酸钠;脂肪醇与环氧乙烷的缩合产物;烷基酚和环氧乙烷的缩合产物;脂肪胺与5摩尔当量或更多摩尔当量的环氧乙烷的缩合产物;乙氧基化三苯乙烯基酚;环氧乙烷与用脂肪链部分酯化的多元醇的缩合物及其无水形式;胺氧化物;烷基聚葡糖苷;磷酸酯;烷基苯磺酸及其盐;水溶性表面活性剂聚合物;以及几种这些反相剂的混合物。
63、获得注入流体f的方法的步骤c)需要用1%至15%重量的含有20%至60%,优选25%至45%的盐的水溶液s稀释分散体d,百分比以相对于分散体d的重量的重量表示。溶液s优选是盐水溶液。
64、优选地,溶液s的至少一部分水取自乳液e的蒸馏物。
65、有利地,水溶液s的盐是碱金属盐或碱土金属盐,或铵盐,或有机盐,或这些盐的混合物。更优选地,盐选自氯化钠、硫酸铵、硫代硫酸铵、氯化铵、氯化胆碱、单糖盐或这些盐的混合物。
66、在获得流体f的方法的步骤c)之后,可以加入技术人员已知的其它化合物,如在文件spe 152596中引用的那些化合物,例如:
67、-杀生物剂,其用于防止细菌,特别是硫酸盐还原细菌的滋生,这种细菌能够形成粘性物质,减少流动表面积。例如,可以提及最常用的戊二醛,或甲醛或异噻唑啉酮;和/或
68、-氧气还原剂,如亚硫酸氢铵,用于防止注入管氧化和腐蚀对其他成分的破坏;和/或
69、-防腐添加剂,用于保护管道免受残余氧气的氧化,如n,n-二甲基甲酰胺;和/或
70、-润滑剂,如油蒸馏物;和/或
71、-铁的螯合剂,如柠檬酸、edta(乙二胺四乙酸)、膦酸酯;和/或
72、-除垢产品,如磷酸酯、膦酸酯、聚丙烯酸酯或乙二醇。
73、因此,本发明还涉及一种制备注入流体f的方法,该方法包括以下步骤:
74、a)通过自由基聚合制备反相乳液e,该反相乳液包含15%至40%重量的重均分子量大于或等于100万道尔顿的合成水溶性聚合物p、20%至60%重量的水和至少一种烃基溶剂,百分比以相对于乳液e的重量的重量表示;
75、b)蒸馏反相乳液e以获得分散体d,该分散体包含40%至60%重量的聚合物p的颗粒、小于10%重量的水和至少一种烃基溶剂;百分比以相对于分散体d的重量的重量表示,
76、c)用1%至15%重量的包含20%至60%重量的盐的水溶液s稀释分散体d,百分比以相对于分散体d的重量的重量表示。
77、该方法的步骤例如如上所述。
78、本发明的第二个方面还涉及一种用于非常规地下油/气储层的水力压裂的方法,该方法包括制备如前所述的注入流体f,置于盐水溶液中并将所述压裂液f注入地下地层。
79、注入在压力下进行,以产生沿生产井长度分布的裂缝。
80、在将其注入地下地层之前,将用本发明方法获得的注入流体f置于盐水溶液中,以在该盐水中获得0.01g/l至10g/l的聚合物浓度。
81、盐水是海水,或者它们可以有利地用单价和/或多价盐或其组合制备。
82、盐的示例包括但不限于钠、锂、钾、铝、铵、磷酸盐、硫酸盐、镁、钡、硝酸盐和其他无机盐及其混合物。
83、盐水优选地包含以下元素中的至少一种:氯化钠、氯化钙、溴化钠、溴化钙、氯化钡、氯化镁、溴化锌、甲酸钠和甲酸钾。
84、优选地,用于将注入流体f置于溶液中的盐水含有大于70 000ppm的盐,更优选大于100 000ppm的盐,优选地,盐水含有70 000ppm至350 000ppm的盐、进一步优选100000ppm至350 000ppm。
85、优选地,二价比r+=质量比:盐水中的二价盐/总盐大于或等于0.20,更优选r+≥0.25。
86、优选地,为了将注入流体f注入地下地层,在将流体置于盐水溶液中之前或之后添加至少一种支撑剂。
87、支撑剂可以选自但不限于沙子、陶瓷、铝土矿、玻璃珠和树脂浸渍的沙子。相对于用于水力压裂的注入流体f的总重量,以重量计它有利地占0.5%至40%,更优选1%至25%,进一步优选1.5%至20%。
88、可选地,在裂缝形成之前、期间或之后,将至少一种氧化化合物和/或至少一种表面活性剂化合物注入储层。
89、表面活性剂的注入可以润湿待去除的岩石,而氧化性化合物的注入会破坏共聚物。在这两种情况下,这种注入都可以使流体粘度恢复到接近水的粘度。
90、作为氧化化合物,可以提及漂白剂(次氯酸盐的水溶液)、过氧化氢、臭氧、氯胺、过硫酸盐、高锰酸盐或高氯酸盐。
91、一种或多种表面活性剂化合物的化学性质并不重要。它们可以是阴离子的、非离子的、两性的、两性离子的和/或阳离子的。优选地,本发明的一种或多种表面活性剂化合物携带阴离子电荷。
92、优选地,所用的表面活性剂化合物选自阴离子表面活性剂及其两性离子,其选自包括烷基硫酸酯、烷基醚硫酸酯、芳基烷基硫酸酯、芳基烷基醚硫酸酯、烷基磺酸酯、烷基醚磺酸酯、芳基烷基磺酸酯、芳基烷基醚磺酸酯、烷基磷酸酯、烷基醚磷酸酯、芳基烷基磷酸酯、芳基烷基醚磷酸酯、烷基膦酸酯、烷基醚膦酸酯、芳基烷基膦酸酯、芳基烷基醚膦酸酯、烷基羧酸酯、烷基醚羧酸酯、芳基烷基羧酸酯、芳基烷基醚羧酸酯、烷基聚醚、芳基烷基聚醚的衍生物的组。
93、烷基链定义6至24个碳原子的链,支链或非支链,具有或不具有几个重复单元,可选地可能包含一个或多个杂原子,例如o、n或s,优选1、2或3个杂原子。芳烷基链定义具有6至24个碳原子的链,支链或非支链,包含一个或多个芳环并且可选地可能包含一个或者多个杂原子,例如1、2或3个杂原子、优选o、n或s。
94、出于成本、稳定性和可用性的原因,最常用的一种或多种表面活性剂是碱金属或铵盐形式的磺酸盐或硫酸盐类型。
95、最后,本发明的最后一个方面涉及一种用于非常规地下油/气储层的水力压裂作业的减摩方法,该方法包括制备如前所述的流体f,置于盐水溶液中,并将所述压裂液注入地下地层。
96、当注入压裂液时,摩擦的减少可以减少或消除与摩擦相关的损失。
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