[发明专利]用于增强包含粘弹性表面活性剂的处理流体的聚合添加剂以及使用方法

说明书

相关申请的引用

背景技术

本发明涉及可用于处理地层(地下地层，subterranean formation)的方法和组成，且更具体地，涉及与粘弹性表面活性剂(viscoelastic surfactant)一起使用的聚合添加剂、包含这样的添加剂和粘弹性表面活性剂的流体、以及相关的使用方法。

粘性化的处理流体可以用于各种的地下处理中。如本文中使用的，术语“处理”、或“处置”指的是利用流体结合期望的功能和/或用于期望的目的的任何地下作业。术语“处理”、或“处置”不意指由流体的任何特别作用。通常地下处理的实例包括，但不限于，钻孔作业、预垫处理(pre-pad treatment)、破裂操作(fracturing operation)、穿孔作业、预冲处理(preflush treatment)、后冲处理(afierflush treatment)、沙砾控制处理(例如，砾石充填)、酸化处理(例如，基质酸化(matrix acidizing)或破裂酸化)、分流处理、加固处理、以及井眼清洁处理(well bore clean-out treatment)。例如，在一些破裂处理中，通常将处理流体(例如压裂液或“前置液(pad fluid)”)在用于在地层中产生或增强一个或多个路径或“破裂”的足够的流压下引入到穿过地层的井眼里。这些裂缝通常增加地层该部分的渗透性。流体可包含微粒，通常是指作为沉积在所得破裂中的“支撑剂微粒”。认为支撑剂微粒帮助防止破裂在释放流压之后的完全封闭，形成流体穿过其可以流向渗透地层的井眼中的传导性通道。

处理流体还在沙砾控制处理如沙砾填充中使用。在“沙砾-填充”处理中，处理流体混悬微粒(通常称作“沙砾微粒”)，然后这些微粒的至少一部分沉积在井眼中期望的区域里，例如靠近松散的或弱加固的地层区，以形成“沙砾填充”，其是在一起足够紧密地填充的微粒的组，以便防止一些材料通过沙砾填充。该“沙砾填充”可以尤其增强在地层中的沙砾控制和/或防止微粒从地层的松散部分(例如，支撑破裂)流入到井眼中。沙砾填充作业的一种常见类型包括将沙砾控制屏置于井眼中，以及使用设计以防止地层沙砾通过的特定尺寸的沙砾微粒填充处于屏和井眼之间的环状部。沙砾微粒起到尤其防止地层沙砾堵塞屏或与产生的烃迁移的作用，而屏起到尤其防止微粒进入孔眼的作用。沙砾微粒还可以涂覆有一些类型的材料，包括树脂、增粘剂等。一旦将沙砾基本上在适当的位置，则可以减少处理流体的粘度以使其恢复。在一些情况中，破裂和沙砾填充处理结合入单一处理(通常称作“FRAC PAC^TM”作业)中。在这样的“FRAC PAC^TM”作业中，处理通常利用在适当位置的沙砾填充屏组件，使用通过套管与屏之间的环状间隔泵送的水力压裂处理而完成。在这种情况下，水力压裂处理在无屏的条件下结束，在屏与套管之间产生环状沙砾填充。在其他情况下，压裂处理可以在安装屏和设置沙砾填充之前进行。

在处理流体中维持足够的粘性出于多种原因可能是重要的。粘性在钻孔作业中是期望的，因为具有较高粘度的处理流体尤其能够更容易地运输固体，如钻粉。在破裂处理中维持足够的粘性对于微粒运输，以及以产生或增强破裂宽度是重要的。微粒运输在沙砾控制处理如沙砾填充中也是重要的。维持足够的粘性对于控制和/或减少漏泄到地层中、提高在地层中使另外的流体转向的能力、和/或通过减少在井眼中的摩擦来减少泵送需求来说可能是重要的。同时，尽管维持处理流体足够的粘性常常是期望的，但是还可以期望以使得粘性在特定时间下可能降低的方式维持处理流体的粘性，尤其用于来自地层的流体的后续恢复。

为了提供期望的粘性，通常将聚合胶凝剂加入到处理流体中。术语“胶凝剂”在本文中被定义成包括能够增加流体的粘性的任何物质，例如，通过形成凝胶。通常使用的聚合胶凝剂的实例包括，但不限于瓜尔豆胶和其衍生物、纤维素衍生物、生物聚合物等。然而，聚合胶凝剂的使用可能是有问题的。例如，这些聚合胶凝剂在使用之后可能在地层中留下不期望的凝胶残余物，其能够影响渗透性。结果，可能需要昂贵的补救作业以清洁断裂面和进行支撑剂填充。已经采用起起泡处理流体和基于乳液的处理流体以使残留损害最小化，但是常常会产生增加的费用和复杂性。