CN101617017A - 用于降低包含定优胶的处理液的粘度的方法 - Google Patents

用于降低包含定优胶的处理液的粘度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供方法，包括以下方法，其包括：提供处理液，所述处理液包含基液和包括定优胶组分的胶凝剂；提供包括酸组分的破胶剂；使所述破胶剂与所述处理液相互作用；以及使所述处理液的粘度降低。在一些实施方案中，所述处理液可以包含基液、包括定优胶组分的胶凝剂，以及包括酸组分的破胶剂。在一些实施方案中，在足以产生或增强所述部分地层中的一个或多个裂缝的压力或高于该压力的情况下，将所述处理液引入到部分地层中。还提供其它方法。

Description

用于降低包含定优胶的处理液的粘度的方法
背景
本发明涉及用于工业、油田和/或地下作业的方法和组合物。更具体地，本发明涉及降低含有包括定优胶(diutan)组分的胶凝剂的处理液的粘度并且使用包括酸组分的破胶剂的方法。
处理液可以用于各种地下处理，包括但不限于、增产处理、消除损害、地层隔离、井眼清洗、除垢、污垢控制、钻井作业、注水泥、整合处理和控砂处理。处理液还可以用于各种管道处理。如本文中所用，术语“处理”是指协同所需的功能和或为了所需的目而使用流体的任何作业。术语“处理”不是指由流体或其任何特殊组分引起的任何特殊行为。
一种使用处理液的普通开采增产处理作业是水力压裂。水力压裂作业通常涉及在足够的液压下泵送处理液(例如，压裂液)到穿透地下地层的井眼中，以产生或增大地下地层中的一个或多个裂纹或“裂缝”。如在本文中使用的术语“增强”地下地层中的一个或多个“裂缝”，被定义为包括地下地层中的一个或多个天然或之前产生的裂缝的延长或扩大。处理液可以包含沉积在裂缝中的粒子，这样的粒子常被称为“支撑剂粒子”。支撑剂粒子尤其是可以在液压释放时，防止裂缝完全闭合，从而形成流体可以流入井眼的导流通道。支撑剂粒子也可以涂覆有某些类型的材料，包括树脂、增稠剂等，以提高通过它们所在的裂缝的导流能力(例如，流体流动)等。一旦产生至少一个裂缝并且支撑剂粒子基本上在适当的位置，就可以使处理液“破胶”(即，降低流体的粘度)，并且可以从地层中回收处理液。
处理液也用于控砂处理，例如砾石充填。在“砾石充填”处理中，处理液使粒子悬浮(通常称为“砾石粒子”)，并且将这些粒子的至少一部分沉积在井眼内的所需区域例如靠近未加固或弱加固的地层区，从而形成“砾石填料”，其是充分紧密地填充在一起以防止某些材料穿过砾石填料的粒子形成的聚集体。这种“砾石填料”尤其是可以增强地下地层中的砂控和/或防止粒子从地下地层的未加固区域(例如，被支撑的裂缝)流入井眼。一种普通类型的砾石充填作业包括：将控砂网放置在井眼中，以及，用其特定尺寸被设计为防止地层砂通过的砾石粒子填充在该控砂网和井眼之间的环形空间。砾石粒子尤其是起着防止地层砂堵塞网或者与开采的烃一起流动的作用，并且该网尤其是起着防止粒子进入井眼的作用。砾石粒子也可以涂覆有某些类型的材料，包括树脂、增稠剂等，以提高穿过它们所在的砾石填料的导流能力(例如，流体流动)等。一旦砾石填料基本上在适当的位置，就可以使处理液的粘度降低，从而允许其被回收。在一些情形下，压裂和砾石充填处理组合成单个处理(通称为“压裂填充TM”作业)。在这样的“压裂填充”作业中，通常使用在适当位置的砾石填料滤网组件(gravel packscreen assembly)完成处理，而水力压裂处理液被泵送至外壳与滤网之间的环形空间。在这种情形下，水力压裂处理液处于滤砂状态，从而在滤网和外壳之间形成环形砾石填料。在其它情形下，可以在安装滤网并且放置砾石填料之前进行压裂处理。
由于许多原因，保持这些处理液的足够粘度是重要的。为了粒子输送和/或产生或增大裂缝宽度，在压裂和控砂处理中保持足够的粘度是重要的。此外，保持足够的粘度可能在酸处理、摩擦降低并且控制和/或降低往地层中的滤失是重要的。此外，足够粘度的处理液可以用于将存在于地下地层中的液流(例如，地层液，其它处理液)分流到地层的其它部分，例如，通过用在低剪切速率下具有高粘度的流体侵入地层的更高渗透性部分。同时，尽管保持处理液的足够粘度是适宜的，但是还可能适宜的是在特定的时间尤其是对于在后面的从地层中回收流体的时间降低粘度。
为了提供所需的粘度，聚合物胶凝剂可以被加入到处理液中。常用聚合物胶凝剂的实例包括但不限于，生物聚合物、多糖如瓜尔胶及其衍生物，维生素衍生物、合成聚合物等。这些胶凝剂在水合并且在足够的浓度时，能够形成粘性溶液。当被用于制备水基增粘处理液时，将胶凝剂与水性流体组合，并且将胶凝剂的可溶解部分溶解于水性流体中，从而提高流体的粘度。为了进一步增加处理液的粘度，通常采用交联剂使胶凝剂分子“交联”。常规的交联剂通常包括金属配合物或者与至少两种聚合物分子相互作用以在它们之间形成“交联”的化合物。
在某个时间点，例如在增粘的处理液已经进行其所需作用之后，应当降低增粘的处理液的粘度。这通常称为“使凝胶破胶”或“使流体破胶”。这可以尤其是通过使交联的聚合物分子之间的交联可逆，使聚合物胶凝剂分子断裂，或者使聚合物分子之间的交联键断裂而进行。本文中的术语“破胶”的使用至少结合了所有这些机理。如本文中所用，术语“增粘的处理液”是指其粘度已经通过定优胶组分或任何其它手段得到增加的处理液。能够使包含交联的胶凝剂的增粘处理液破胶的某些破胶剂在本领域中是已知的。例如，包括溴酸钠、亚氯酸钠、过硫酸钠、过硫酸铵、次氯酸钠、次氯酸锂、过硼酸钠和其它氧化剂的破胶剂已经被用于降低包含交联聚合物的处理液的粘度。这些破胶剂的实例描述于Shuchart等的美国专利5,759,964和Walker等的5,413,178中，它们的相关内容通过引用结合在此。
尽管氧化剂可以对至少部分将包含定优胶组分的处理液的破胶有效，但是氧化破胶剂与定优胶的组合使用可能干扰地下地层恢复所需水平的渗透率的能力。这可能部分由于在处理液破胶之后残留在地层中的残余处理液或反应产物。特别是，据认为氧化剂可能基本上不降解或者相反地降低在地下地层中存在的定优胶产生的菌体。这些菌体被认为至少部分是造成降低渗透率的地层物理障碍的原因。另外，使用氧化剂使包含定优胶组分的处理液破胶可能在高于约200°F的温度下是有问题的，因为对于在所需的时长内例如在处理液传送支撑剂粒子到地层中的所需位置所必需的时长内悬浮支撑剂粒子的处理液，氧化破胶剂可能使该处理液过于快速地降解。特别是，被定优胶胶凝并且含有氧化破胶剂的处理液可能不能够使粒子充分地悬浮所需的时长，例如多于约2个小时。
发明概述
本发明涉及用于工业、油田和/或地下作业的方法和组合物。更具体地，本发明涉及降低包含胶凝剂的处理液的粘度以及使用包含酸组分的破胶剂的方法，所述胶凝剂包括定优胶组分。
在一个实施方案中，本发明提供一种方法，所述方法包括：提供处理液，所述处理液包含基液和包括定优胶组分的胶凝剂；提供包括酸组分的破胶剂；使所述破胶剂与所述处理液相互作用；以及使所述处理液的粘度降低。
在另一个实施方案中，本发明提供一种方法，所述方法包括：提供处理液，所述处理液包含基液、包括定优胶组分的胶凝剂以及包括酸组分的破胶剂；将所述处理液引入到至少一部分的地下地层中；以及，使所述处理液的粘度降低。
在又一个实施方案中，本发明提供一种方法，所述方法包括：提供处理液，所述处理液包含基液和包括定优胶组分的胶凝剂；提供包括酸组分的破胶剂；在足以在一部分的地下地层中产生或增强一个或多个裂缝的压力或高于该压力的情况下，将所述处理液引入到该部分地层中；使所述破胶剂与所述处理液相互作用；以及使所述处理液的粘度降低。
对于本领域普通技术人员，本发明的特征和优点将是容易明显的。尽管本领域普通技术人员可以进行许多变化，但是这些变化都在本发明的精神之内。
附图简述
这些附图说明了本发明的一些实施方案的某些方面，并且不应当被用于限制或者限定本发明。
图1显示了各种处理液的支撑剂悬浮数据，这些处理液包括本发明的处理液的某些实施方案。
图2显示了各种处理液的支撑剂悬浮数据，这些处理液包括本发明的处理液的某些实施方案。
图3显示了各种处理液的支撑剂悬浮数据，这些处理液包括本发明的处理液的某些实施方案。
图4说明了本发明的处理液的透射率性能。
优选实施方案描述
本发明涉及用于工业、油田和/或地下作业的方法和组合物。更具体地，本发明涉及降低包含包括定优胶组分的胶凝剂的处理液的粘度并且使用包括酸组分的破胶剂的方法。
尽管本发明的组合物和方法可以适用于各种地下地层处理，但是它们可以特别适用于处理包括高温的地下地层，如高于200°F的地下地层。本发明的多个优点之一在于它可以允许增粘的处理液的粘度的可控降低。在一些实施方案中，本发明的破胶剂可以能够在高于200°F的温度使包含定优胶组分的处理液破胶，同时在破胶剂接触处理液后提供所需的最低时间例如2小时的令人满意的支撑剂悬浮。此外，在一些实施方案中，当增粘的处理液破胶时，与常规的增粘的处理液相比，可以降低的残留物水平。
本发明的处理液通常包含基液、包括定优胶组分的胶凝剂和包括酸组分的破胶剂。备选地，在某些实施方案中，可以使本发明的处理液与不是处理液的组分的破胶剂相互作用。
适用于本发明方法的胶凝剂包括定优胶组分。如本文中所用的术语“定优胶组分”是指可以包含定优胶、澄清定优胶或这两种的组合的胶凝剂。通常，定优胶是可以通过sphingomonas的菌株的发酵而制备的多糖。定优胶也可以被称为多糖，这种多糖在某些文献中被称为S-657或S-8。已经阐明其结构在骨架中具有多聚己糖重复单元和四糖重复单元，包括葡萄糖和鼠李糖单元以及二-鼠李糖侧链。据认为其在水溶液和/或非水溶液中具有增稠、悬浮和稳定性能。定优胶结构的细节可以在Diltz等的文章，“使用还原-断裂方法定位在S-657中的O-乙酰基(Location of O-acetylGroups in S-657 Using the Reductive-Cleavage Method)”CARBOHYDRATERESEARCH，第331卷，第265-270页(2001)中找到，其全部内容通过引用结合在此。制备定优胶的细节可以在美国专利5,175,278中找到，其全部内容通过引用结合在此。
如本文中所用的术语“澄清定优胶”是指相对于非澄清的定优胶具有被改善的浊度和/或过滤性能的定优胶。在一些实施方案中，适宜的澄清的定优胶可以用酶等处理以出去残余的细胞结构比如细胞壁。在一些实施方案中，适宜的澄清定优胶可以由遗传改性或生物工程的细菌菌株或其它菌株制备，从而允许澄清定优胶具有被改善的功能性质，例如过滤性、浊度等。在一个实施方案中，澄清定优胶可以通过遗传工程或细菌的选择或化学处理的结果或定优胶衍生来改性。这样的改性的一个实例是氧化或水解定优胶的一部分的情况。适宜的澄清定优胶也可以以仅仅部分水解或在环境温度下不水解的形式存在。这种形式的澄清定优胶可以被化学改性、化学涂布、遗传改性或者由新的细菌菌株制备。
定优胶组分的适合来源是“GEOVIS XT”，其可商购自德克萨斯，休斯顿的Kelco Oil Field Group。另一种适合的定优胶组分来源是“FDP-S848-07”和“FDP-S849-07”，这两者均可购自Halliburton EnergyServices，Duncan，俄克拉荷马州。定优胶组分的其它适合来源的实例可以包括在美国专利5,175,278和美国专利申请2006/0121578，2006/0199201，2006/0166836，2006/0166837，以及2006/0178276中公开的那些，这些专利的相关内容通过引用结合在此。
包括定优胶的胶凝剂可以以适用于本发明的特定的处理液和/或用途的任何形式提供。在某些实施方案中，胶凝剂可以以混合或掺混到与本发明一起使用的处理液中的液体、凝胶、悬浮液和/或固体添加剂的形式提供。胶凝剂也可以以任何尺寸或形状的固体粒子形式存在。例如，尤其是可以使用更大尺寸的球形粒子，以形成与穿孔填充球类似的穿孔通道堵塞粒子。类似地，尤其是更小尺寸的粒子可以被用作降滤失控制材料，所述降滤失控制材料可以起着将天然裂缝或其它通道架桥的作用。胶凝剂应当以足以赋予处理液所需粘度(例如，足以分流、降低滤失、悬浮粒子，提供摩擦减小等的粘度)的量存在于适用于本发明的处理液中。更具体地，在一些实施方案中，在适用于本发明的处理液中所用的胶凝剂的量可以从约0.25磅/1000加仑的处理液(“lbs/Mgal”)变化至约200lbs/Mgal。在其它实施方案中，在适用于本发明的处理液中所含的胶凝剂的量可以从约30lbs/Mgal变化至约80lbs/Mgal。在另一个实施方案中，在适用于本发明的处理液中包含约60lbs/Mgal的胶凝剂。应当指出在井底温度为200°F以上的井眼中，70lbs/Mgal以上的胶凝剂可以有利地被用于适于本发明的处理液。在其中定优胶组分的量接近200lbs/Mgal的实施方案中，定优胶组分可以起着增加处理液的粘度的作用，使得处理液可以被用作分流、密封地层的滤失小段塞，或用作管道中的化学清管器。
在一些实施方案中，适用于本发明方法的胶凝剂可以包括澄清定优胶，其中在1cm光学池中的去离子水中浓度为0.1％的澄清定优胶对600纳米(“nm”)波长的透射率为至少约65％。在一些实施方案中，澄清定优胶可以具有至少约75％的透射率。在一些实施方案中，澄清定优胶可以具有至少约85％的透射率。获益于本公开的本领域普通技术人员应认识到任何特定的处理液的透射率还可以根据某些添加剂的添加、处理液的组成、定优胶组分的水合程度、温度、处理液的pH而变化。
在一些实施方案中，适用于本发明的方法的胶凝剂可以包括澄清定优胶，其中在1cm光学池中，在去离子水中浓度为0.1％的澄清定优胶对于350纳米(“nm”)波长具有至少约20％的透射率。在一些实施方案中，澄清定优胶具有至少约25％的透射率。在一些实施方案中，澄清定优胶具有至少约30％的透射率。在一些实施方案中，澄清定优胶具有至少约40％的透射率。在一些实施方案中，澄清定优胶具有至少约50％的透射率。在一些实施方案中，澄清定优胶具有至少约60％的透射率。在一些实施方案中，澄清定优胶具有至少约70％的透射率。在一些实施方案中，澄清定优胶具有至少约80％的透射率。在一些实施方案中，澄清定优胶具有至少约90％的透射率。获益于本公开的本领域普通技术人员应认识到任何特定的处理液的透射率还可以根据某些添加剂的添加、处理液的组成、定优胶组分的水合程度、温度、处理液的pH而变化。
在其它实施方案中，在使用40psi的差压和具有2.7μ孔径的11cmWhatman#50滤纸的Baroid压滤机上进行的过滤实验室测试中，适用于本发明的处理液在环境温度下于5分钟内的滤失可以大于约30g，所述处理液包含置于密度为11.5磅/加仑(ppg)的溴化钠盐水中的其量为42lbs/Mgal的澄清定优胶。在一些实施方案中，适用于本发明的包含澄清定优胶的处理液在5分钟内的滤失可以大于约35g。在一些实施方案中，适用于本发明的包含澄清定优胶的处理液在5分钟内的滤失可以大于约40g。在一些实施方案中，适用于本发明的包含澄清定优胶的处理液在5分钟内的滤失可以大于约45g。
在其它实施方案中，在使用40psi的差压和具有8μ孔径的11cmWhatman#2滤纸的Baroid压滤机上进行的过滤实验室测试中，适用于本发明的处理液在环境温度下于5分钟内的滤失可以大于约145g，所述处理液包含置于密度为11.5磅/加仑(ppg)的溴化钠盐水中的其量为42lbs/Mgal的澄清定优胶。在一些实施方案中，适用于本发明的包含澄清定优胶的处理液在5分钟内的滤失可以大于约150g。在一些实施方案中，适用于本发明的包含澄清定优胶的处理液在5分钟内的滤失可以大于约155g。在一些实施方案中，适用于本发明的包含澄清定优胶的处理液在5分钟内的滤失可以大于约160g。
在其它实施方案中，在使用40psi的差压和具有8μ孔径的11cmWhatman#2滤纸的Baroid压滤机上进行的过滤实验室测试中，适用于本发明的处理液在环境温度下于2.5分钟内的滤失可以大于约115g，所述处理液包含置于密度为11.5磅/加仑(ppg)的溴化钠盐水中的其量为42lbs/Mgal的澄清定优胶。在一些实施方案中，适用于本发明的包含澄清定优胶的处理液在2.5分钟内的滤失可以大于约120g。在一些实施方案中，适用于本发明的包含澄清定优胶的处理液在2.5分钟内的滤失可以大于约130g。在一些实施方案中，适用于本发明的包含澄清定优胶的处理液在2.5分钟内的滤失可以大于约140g。获益于本公开的本领域普通技术人员应认识到本发明的任何特定的处理液的过滤速率还可以根据某些添加剂的添加、处理液的组成、定优胶组分的水合程度、温度、处理液的pH而变化。
任选地，如果使用定优胶和胶凝剂产生适宜的结果，例如协同效应，则适用于本发明方法的处理液可以包含另外的胶凝剂。在一些实施方案中，定优胶可以与其它胶凝剂组合使用，使得定优胶仅仅在处理液已经进入地层时赋予其粘度，以在其它胶凝剂不再提供足够的粘度的高温下提供粘度。适合的另外的胶凝剂可以包括多糖和半乳甘露聚糖胶。根据应用，一种胶凝剂可以比另一种更适宜。获益于本公开的本领域普通技术人员基于例如所需的处理液粘度和井眼的井底温度(“BHT”)能够确定对于特定的应用是否应当包含另外的胶凝剂。
适用于本发明的破胶剂通常包含酸组分。酸组分可以以足以降低包含含定优胶组分的胶凝剂的处理液的粘度的量存在于处理液中。用于本发明的酸组分的量和组成可以取决于多个因素，包括地层的组成和/或温度、所用的胶凝剂的种类和/或量、在必要时使用的交联剂的种类和/或量、处理液的pH、使用处理液的地下地层所固有的物质的pH缓冲性等。如果关心反应时间，则保持其它所有因素恒定的情况下，通常处理液的粘度可能随着破胶剂中的酸组分的浓度增加(例如，随着pH降低)以更快的速率降低。
本发明的酸组分可以包括酸、酸生成化合物及它们的组合。可以适用于本发明的酸的实例包括但不限于有机酸、例如甲酸、乙酸、碳酸、柠檬酸、乙醇酸、乳酸、乙二胺四乙酸(“EDTA”)、羟乙基乙二胺三乙酸(“HEDTA”)、等；无机酸、例如盐酸、氢氟酸、对甲苯磺酸等；及它们的组合。
可以适用于本发明的酸生成化合物的实例包括但不限于，酯，脂族聚酯，还可以被称为原醚的原酸酯，还可以被称为聚(原醚)的聚(原酸酯)，聚(丙交酯)，聚(乙交酯)，聚(ε-己内酯)，聚(羟基丁酸酯)，聚(酸酐)，或它们的共聚物。衍生物和组合也可以是适合的。如本文中所用的术语“共聚物”，不限于两种聚合物的组合，而包括聚合物的任何组合例如三元共聚物等。其它适合的酸生成化合物包括：酯，包括但不限于，乙二醇单甲酸酯，乙二醇二甲酸酯，二甘醇二甲酸酯，甘油单甲酸酯，甘油二甲酸酯，甘油三甲酸酯，三甘醇二甲酸酯和季戊四醇甲酸酯。在美国专利6,877,563和7,021,383中可能公开了其它适合的材料，这两个专利的全部内容通过引用结合在此。
在酸生成化合物被用于破胶剂的那些实施方案中，酸生成化合物可以在井下以延迟方式产生酸。酸生成化合物可以与少量的反应性材料如无机酸，有机酸，酸酐等反应以降低pH，从而在需要时促进酸生成化合物的水解。酸生成化合物还可以在井下产生可能有利于作业的醇。另外，这些醇可以被用于至少部分地除去地层中的冷凝物封，或者移动或防止水封。这些醇还可以被用作水合抑制剂。这些醇的延迟生成在其它方面也可以是有利的。例如，这些醇在井下的生成可以导致能够在井下提供醇，而无需泵送它们的明显优点。这种情况可以是有利的，例如，在泵送醇可能有问题(例如，当环境具有高于醇的闪点的温度时或者当环境或当局管制不允许泵送这些醇)的某些区域，延迟生成可能是有利的。此外，这些生成的醇可以优先于标准醇，因为一些标准醇含有化学抑制剂，该化学抑制剂可能与井眼内的化学物质以造成问题的方式相互作用。此外，装运和储存标准可能存在问题。释放的特定醇可能取决于所用的酸生成化合物。例如，原甲酸三甲酯释放三分子甲醇和1分子甲酸；甲醇可用于抑制水合。
在优选的实施方案中，本发明的处理液可以包含pH-调节剂。pH-调节剂可以以足以保持和/或调节流体的pH的量存在于适用于本发明的处理液中。在一些实施方案中，pH-调节剂可以以足以保持和/或调节流体的pH至在约1至约5的范围内的pH的量存在。在其它实施方案中，pH-调节剂可以以足以保持和/或调节流体的pH至在约1至约4的范围内或在约2至约4的范围内的pH的量存在。通常，pH-调节剂可以尤其是起着影响胶凝剂的水解速率的作用。在一些实施方案中，pH-调节剂可以包含于处理液中，以尤其是调节处理液的pH至或者保持处理液的pH在下面的pH：平衡处理液的某些性能(例如悬浮支撑剂的能力)的持续时间以及破胶剂降低处理液的粘度的能力的pH，和/或，导致处理液的粘度降低以使得其不阻碍从地层中开采烃的pH。在某些实施方案中，pH-调节剂包括有机酸的盐如甲酸钠或甲酸钾，乙酸钠或乙酸钾，柠檬酸钠或柠檬酸钾，乙醇酸钠或乙醇酸钾，马来酸钠或马来酸钾，磷酸钠或磷酸钾，磷酸二氢钾，甲酸铯，上述这些的组合，上述这些的衍生物等。在一些实施方案中，pH-调节剂可以包括少量的强碱如NaOH，Na2CO3，以及Mg(OH)2。在其它实施方案中，pH-调节剂可以是本领域中已知能够保持破胶剂pH在有限的范围内的任何其它物质。获益于本公开的本领域普通技术人员应当辨认适用于所选择的应用的pH-调节剂及其量。
在本发明的某些实施方案中，破胶剂可以包括酸组分和“另外的破胶剂组分”的组合，另外的破胶剂组分在本文中是指在本领域中已知不负面影响破胶剂组合物的酸组分的任何其它破胶剂。适合的另外的破胶剂的实例包括但不限于，亚氯酸钠，溴酸钠，等。在本发明的某些实施方案中，破胶剂可以被配制，以保持非活性，直至它由于流体中的某些条件(例如，pH，温度等)和/或与一些其它物质接触等而活化。在一些实施方案中，破胶剂可能被涂层(例如，破胶剂可以穿过而缓慢扩散的多孔涂层，或在井下降解的可降解涂层)包覆而延迟，涂层延迟破胶剂的释放直至所需的时间或位置。
破胶剂可以以足以提供处理液的粘度的所需降低的量与本发明处理液相互作用。用于本发明的破胶剂的量和组成可以依赖于多个因素，包括地层的组成和/或温度、所用胶凝剂的种类和/或量、特定的地下地层处理、所需的流体破胶时间、在需要时所用的交联剂的种类和/或量、处理液的pH、破胶剂的pH等。在其中处理液具有悬浮其中的粒子的实施方案中，所用的破胶剂的量也可以取决于使用者需要处理液支撑粒子的时长。获益于本公开的本领域人员应辨认适用于本发明的特定用途的破胶剂的量和种类。
适用于本发明的基液包括水基流体和非水基流体。可以在适用于本发明的处理液中使用的适合的水基流体可以包括淡水、盐水、咸水(brine)、海水、或优选不与根据本发明使用的其它组分或者与地地下层发生负面作用的任何其它水性流体。水基流体优选以足以基本上使胶凝剂水合的量存在于适用于本发明的处理液中。可以在适用于本发明的处理液中使用的适合的非水基流体可以包括甘油、二醇、聚二醇、乙二醇、丙二醇、和二丙二醇甲醚。可以用于本发明的适合的非水基流体的其它实例公开于美国专利6,632,779中，其相关内容通过引用结合在此。在一些实施方案中，基液可以在处理液的约5体积％至99.99体积％的范围内的量存在于适用于本发明的处理液中。
在一些实施方案中，适用于处理液的基液可以起泡(例如，包含气体如氮或二氧化碳的液体)。如本文中所用的术语“起泡”也是指共混的流体。在某些实施方案中，可以适宜的是基液起泡，以尤其是降低例如在水敏感的地下地层中所需的基液的量，从而降低地下地层滤失，改善的流体的返排，和/或提供被增强的支撑剂悬浮。另外，在适用于本发明的处理液被用于分流的某些实施方案中，可以适宜的是处理液起泡。尽管各种气体可以用于将本发明处理液起泡，但是优选氮、二氧化碳和它们的混合物。在这些实施方案的实例中，气体可以以在处理液的约5体积％至98体积％的范围内的量，更优选以在处理液的约20体积％至约80体积％的范围内的量，存在于适用于本发明的处理液中。掺混到流体中的气体的量可以受到各个因素的影响，包括流体的粘度，和在特定应用中涉及的井头压力。适用于本发明的起泡液的一个实例是在美国专利申请序列11/506,703中公开的那些，其相关内同通过引用结合在此。
在需要时，适用于本发明的处理液也可以以乳液的形式使用。适合的乳液的实例将包含含胶凝剂的水基流体以及适合的烃，所述胶凝剂包括定优胶组分。在一些实施方案中，乳液可以包含约30％的水基流体和70％的适合的烃。在一些实施方案中，乳液的外相是含水的。在某些实施方案中，可以适宜的是使用乳液，尤其是以降低地下地层滤失，和/或提供被改善的支撑剂悬浮。在本发明方法中使用乳液的其它优点和益处对本领域普通技术人员是明显的。
在某些实施方案中，适用于本发明方法的处理液还可以任选地包含咸水、盐、pH控制添加剂、表面活性剂、破胶剂、杀菌剂、交联剂、滤失控制添加剂、稳定剂、螯合掩蔽剂(chelant)、污垢抑制剂、腐蚀抑制剂、水合抑制剂、粘土稳定剂、盐替代品(如氯化三甲铵)、相对渗透率改良剂(如HPT-1TM、可获自Halliburton Energy Services、Duncan、俄克拉荷马州)、硫化物清除剂、纤维、纳米粒子、上述这些的组合等。
在一些实施方案中，处理液可以包括咸水。适用于本发明的一些实施方案的咸水可以包括包含一价、二价、或三价阳离子的那些。一些二价或三价阳离子如镁、钙、铁和锆可以在某些浓度和某些pH水平引起不适宜的定优胶聚合物交联。如果使用含有浓度足够高而造成问题的这样的二价或三价阳离子的水源，则可以在使用该水之前，通过诸如反渗透的方法，或者通过提高水的pH以析出这样的盐，从而降低这些盐在水中的浓度，以除去这样的二价或三价盐。另一种方法是包括化学结合有问题离子的螯合剂，从而防止它们与定优胶的不适宜的相互作用。如本文中所用，术语“螯合剂”或“螯合掩蔽剂”也是指螯合剂等。适合的螯合掩蔽剂包括但不限于，柠檬酸或柠檬酸钠。其它螯合剂也是适合的。在使用的情况下，咸水可以具有任何重量。适合的咸水的实例包括溴化钙咸水、溴化锌咸水、氯化钙咸水、氯化钠咸水、溴化钠咸水、溴化钾咸水、氯化钾咸水、硝酸钠咸水、甲酸钠咸水、甲酸钾咸水、甲酸铯咸水、氯化镁咸水、上述的混合物等。所选择的咸水应当与地层相容，并应具有足够的密度，以提供适度的井控制。其它盐可以被加入到水源中，例如，从而提供咸水，以及所得到具有所需密度的处理液。优选的适合的咸水是海水。本发明的胶凝剂可以顺利地与海水一起使用。
处于多个目的，包括涉及处理液与地层和地层流体的相容性的原因，盐可以任选包含于本发明的处理液中。为了确定盐是否可以有利地用于相容性目的，可以进行相容性测试，以确定潜在的相容性问题。从这些测试中，获益于本公开的本领域普通技术人员能够确定盐是否将包含于适用于本发明的处理液中。适合的盐包括但不限于氯化钙、氯化钠、氯化镁、氯化钾、溴化钠、溴化钾、氯化铵、甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯、它们的混合物等。考虑到咸水的结晶温度，例如，随着温度下降盐从咸水中析出的温度，应当加入的盐的量应当是地层相容性如矿物粘土的稳定性所需的量。
在一些实施方案中，处理液可以任选地包含螯合剂。当加入到本发明处理液中时，螯合剂可以螯合可以存在于水性流体中的任何溶解的铁(或其它二价或三价阳离子)。这样的螯合可以防止这些离子使胶凝剂分子交联。这样的交联可能是有问题的，因为它尤其是可能引起过滤问题，注入问题，和/或引起恢复渗透率问题。可以将任何适合的螯合剂用于本发明。适合的螯合剂的实例包括但不限于，以来自Halliburton Energy Services公司，ofDuncan，俄克拉荷马州的“Fe-2TM”铁螯合剂的商品名商购的柠檬酸无水形式。适合的螯合剂的另一个实例是柠檬酸溶解于水中的溶液，其以商品名“Fe-2ATM”缓冲剂可商购自俄克拉荷马州的Duncan的Halliburton EnergyServices公司。可以适用于本发明的其它螯合剂包括特别是次氮基三乙酸(“NTA”)、任何形式的乙二胺四乙酸(“EDTA”)、羟乙基乙二胺三乙酸(“HEDTA”)、二羧甲基谷氨酸四钠盐(“GLDA”)、二亚乙基三胺五乙酸(“DTPA”)、丙二胺四乙酸(“PDTA”)、乙二胺二(邻羟基苯基乙)酸(“EDDHA”)、葡庚糖酸、葡萄糖酸、柠檬酸钠、膦酸、它们的盐、等。在一些实施方案中，螯合剂可以是钠盐或钾盐。通常，螯合剂可以存在的量足以防止胶凝剂分子被可能存在的任何游离铁(或任何其它二价或三价阳离子)交联。在一个实施方案中，螯合剂可以以处理液的约0.02％至约50.0重量％的量存在。在另一个实施方案中，螯合剂以处理液的约0.02％至约2.0重量％的量存在。获益于本公开的本领域普通技术人员将能够确定用于特定用途的螯合剂的适合浓度。
在一些实施方案中，处理液可以包含表面活性剂，从而例如提高本发明处理液与可能存在于井眼中的其它流体(如任何地层流体)的相容性。获益于本公开的本领域普通技术人员将能确定表面活性剂的种类以及所用的表面活性剂的合适浓度。适合的表面活性剂可以以液体或粉末形式使用。在使用的情况下，表面活性剂可以以足以防止与地层流体，其它处理液或井眼液的不相容性的量存在于处理液中。在使用液体表面活性剂的实施方案中，表面活性剂存在的量通常在处理液的约0.01％至约5.0体积％的范围内。在一个实施方案中，液体表面活性剂存在的量通常在处理液的约0.1％至约2.0体积％的范围内。在使用粉末状表面活性剂的实施方案中，表面活性剂存在的量可以在处理液的约0.001％至约0.5重量％的范围内。适合的表面活性剂的实例是可商购自俄克拉荷马州Duncan的HalliburtonEnergy Services公司的商品名为“LOSURF-259TM”非离子非乳化剂，“LOSURF-300TM”非离子表面活性剂，“LOSURF-357TM”非离子表面活性剂和“LOSURF-400TM”表面活性剂的非乳化剂。适合的表面活性剂的另一个实例是可购自俄克拉荷马州的Duncan的Halliburton Energy Services公司的商品名为“NEA-96MTM”表面活性剂的非乳化剂。
在一些实施方案中，表面活性剂可以是粘弹性表面活性剂。这些粘弹性表面活性剂的性质可以是阳离子、阴离子、非离子、两性或两性离子的。粘弹性表面活性剂可以包括任何数量的不同化合物，包括甲酯磺酸酯(例如，如美国专利申请2006/0180310，2006/0180309，2006/0183646和美国专利7,159,659中所述，这些专利申请的相关内容通过引用结合在此)，水解角蛋白(例如，如美国专利6,547,871所述，其相关内容通过引用结合在此)、磺基琥珀酸酯、牛脂酯、氧化胺类、乙氧基化的酰胺、烷氧基化的脂肪酸、烷氧基化的醇(例如、月桂醇乙氧化物、乙氧基化的壬基苯酚)、乙氧基化的脂肪胺、乙氧基化的烷基胺(例如、可可烷基胺乙氧化物(cocoalkylamine ethoxylate)、甜菜碱、改性的甜菜碱、烷基酰氨基甜菜碱(例如、可可酰氨基丙基甜菜碱(cocoamidopropyl betaine))、季铵化合物(例如、氯化三甲基牛脂铵、氯化三甲基可可铵(trimethylcocoammonium chloride))、它们的衍生物和它们的组合。
应当指出，在一些实施方案中，可以有利的是将表面活性剂加入到适用于本发明的处理液中，因而在流体被泵送至井下时帮助消除起泡的可能性。然而，在适宜将适用于本发明的处理液起泡的那些实施方案中，可以使用表面活性剂如HY-CLEAN(HC-2)TM表面活性悬浮剂或AQF-2TM添加剂，两者可获自俄克拉荷马州Duncan的Halliburton Energy Services公司。可以用于使本发明酸性处理液起泡和稳定的起泡剂的其它实例包括但不限于、甜菜碱、氧化胺类、甲酯磺酸酯、烷基酰氨基甜菜碱如可可酰氨基丙基甜菜碱、α-烯烃磺酸酯、氯化三甲基牛脂铵、C8至C22烷基乙氧基化硫酸酯和氯化三甲基可可铵。在特定用途中可以是或可以不是起泡剂的可获自Halliburton Energy Services的其它适合的表面活性剂包括：“19N”、“G-Sperse Dispersant”、“Howco-SudsTM”起泡剂，和“A-SperseTM”酸添加剂用分散助剂。其它适合的起泡剂和泡沫稳定剂也可以被包含，这对于获益于本公开的本领域普通技术人员是已知的。
在其它实施方案中，可以适宜的是使处理液被烃乳化，从而形成水相外部乳化。在这些实施方案中，使用乳化表面活性剂。适合的乳化表面活性剂的一个实例包括非离子表面活性剂如山梨聚糖酯。可获自俄克拉荷马州Duncan的Halliburton Energy Services的SEM-7TM乳化剂是另一种适合的表面活性剂的实例。如果使用表面活性剂，则通常基于体积为约0.1％至约3％的量是足够的。在一些实施方案中，可以将乳液混合，然后泵送。在其它实施方案中，可以泵送组分，然后在井下混合。
此外，在一些实施方案中，微乳液添加剂可以任选地包含于本发明处理液中。适合的微乳液添加剂的实例包括但不限于“Pen-88MTM”表面活性剂、“Pen-88HTTM”表面活性剂、“SSO-21E”表面活性剂、“SSO-21MWTM”表面活性剂、GasPerm 1000TM微乳液表面活性剂/溶剂添加剂，这些全部可商购自俄克拉荷马州的Duncan的Halliburton Energy Services公司。其它适合的微乳液添加剂是可商购自俄克拉荷马州CESI Chemical of Duncan的MA-845添加剂和MA-844添加剂；可商购自德克萨斯州的Aledo，FracTech Services的ShaleSurf 1000添加剂；以及美国专利申请2003/0166472中公开的那些，其相关内容通过引用结合在此。
在一些实施方案中，适用于本发明的处理液可以特别地含有杀菌剂，以保护地下地层以及处理液不受细菌侵蚀。例如，这些侵蚀可能产生问题，因为它们可能降低处理液的粘度，从而导致更差的性能，如更差的砂悬浮性能。在本领域中的任何已知的杀菌剂都是适合的。获益于本公开的本领域普通技术人员将能够对于给定的用途确定适合的杀菌剂以及这些杀菌剂的适当浓度。在使用时，这些杀菌剂以足以破坏可能存在的所有细菌的量存在。适合的杀菌剂的实例包括但不限于2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺，其以商品名“BE-3STM”生物杀灭剂可购自俄克拉荷马州的Duncan的Halliburton Energy Services公司；以及2-溴-2-硝基-1，3-丙二醇，其以商品名“BE-6TM”生物杀灭剂可购自俄克拉荷马州的Duncan的HalliburtonEnergy Services公司。在一个实施方案中，杀菌剂在处理液中存在的量在处理液的约0.001％至约1.0重量％的范围内。在某些实施方案中，当在本发明处理液中使用杀菌剂时，它们可以在加入胶凝剂之前被加入到处理液中。
适用于本发明的处理液任选地可以包含适合的交联剂，该交联剂将包含定优胶组分的胶凝剂交联。在更高的温度和/或在可能需要本发明的特定流体的砂悬浮性能为了特定用途而改变时，交联可以是适宜的。另外，当使用适用于本发明的处理液密封地层区域以防止来自井眼的流体的损失时，或者在被用作用于管道清除的清管器时，交联可以是有利的。适合的交联剂包括但不限于，硼衍生物及其盐；钾衍生物，包括但不限于，高碘酸钾；铁离子配合物和化合物；镁配合物和化合物；钙配合物和化合物，钡配合物和化合物，铜配合物和化合物，铝配合物和化合物，镉配合物和化合物，锌配合物和化合物，汞配合物和化合物，镍配合物和化合物，铅配合物和化合物，铬黄(铬)配合物和化合物，锆配合物和化合物；锑配合物和化合物；以及钛配合物和化合物。适合交联剂的另一个实例为在美国专利申请序列11/502,656中公开的那些，其相关内同通过引用结合在此。可以使用与胶凝剂相容的任何交联剂。获益于本公开的本领域普通技术人员应当认识到这些交联剂什么时候是适合的并且什么类型的特定交联剂是最适合的。
适用于本发明的处理液还可以包含适合的滤失控制剂。当适用于本发明的处理液在压裂用途或用于密封地层以防止来自井眼的流体侵入的流体中使用时，这样的滤失控制剂可以是特别有用的。与适用于本发明的处理液相容的任何滤失控制剂适用于本发明。实例包括但不限于，淀粉、硅石粉、气泡(增能的流体或泡沫)、苯甲酸、皂、树脂粒子，相对渗透率改良剂，可降解凝胶粒子，分散于流体中的柴油，和其它非混溶性流体。适合的降滤失控制添加剂的另一个实例是包含可降解材料的添加剂。可降解材料的适合实例包括多糖如葡聚糖或纤维素；甲壳质；壳聚糖；蛋白质；脂族聚酯；聚(丙交酯)；聚(乙交酯)；聚(乙交酯-共-丙交酯)；聚(ε-己内酯)；聚(3-羟基丁酸酯)；聚(3-羟基丁酸酯-共-羟基戊酸酯)；聚(酸酐)；脂族聚(碳酸酯)；聚(原酸酯)；聚(氨基酸)；聚(环氧乙烷)；聚(磷腈)；它们的衍生物；或它们的组合。
如果包含，则滤失添加剂可以以提供所需的滤失控制的量被加入到适用于本发明的处理液中。在一些实施方案中，可以以处理液的约5至约2000lbs/Mgal的量包含滤失添加剂。在一些实施方案中，可以以处理液的约10至约50lbs/Mgal的量包含滤失添加剂。对于一些液体添加剂如柴油，可以以约.01％至约20体积％的量包含这些液体添加剂；在一些实施方案中，可以以约1％至约10体积％的量包含这些液体添加剂。
在某些实施方案中，可以在适用于本发明的处理液中任选地包含稳定剂。如果所选择的处理液正经历粘度降低，特别有利的是包含稳定剂。稳定剂可以是有利的情形的一个实例是井眼的BHT本身足够使处理液破胶，而不使用破胶剂的情形。适合的稳定剂包括但不限于，硫代硫酸钠，甲醇和盐如甲酸盐和氯化钾。适合的稳定剂的另一个实例包括表面活性剂，如美国专利申请序列11/418,617中的那些，其相关内同通过引用结合在此。当本发明处理液在温度高于约200°F的地下地层中使用时，这样的稳定剂可以是有益的。如果包含的话，则稳定剂可以以处理液的约1至约50lbs/Mgal的量加入。在其它实施方案中，可以以处理液的约5至约20lbs/Mgal的量包含稳定剂。在所选择的稳定剂为盐的某些实施方案中，可以以处理液的约5lbs/Mgal至处理液的大致饱和的量包含稳定剂。在所选择的稳定剂为表面活性剂的某些实施方案中，可以以处理液的0.001％至约5.0％的量包含稳定剂。
例如，当适用于本发明的处理液与其中使用它的地层中的地层水特别不相容时，污垢抑制剂可以被加入到适用于本发明的处理液。这可以包括水溶性有机分子与含有羧酸，天冬氨酸，马来酸，磺酸，膦酸以及磷酸酯基团的共聚物，三元共聚物，接枝共聚物，和它们的衍生物。如本文中所用的术语“共聚物”不限于两种聚合物的组合，而包括聚合物的任何组合例如，三元共聚物等。这些化合物的实例包括脂族膦酸如二亚乙基三胺五(亚甲基磷酸酯)和聚合物种如聚乙烯基磺酸酯。污垢抑制剂可以处于游离酸的形式，但优选处于一价和多价阳离子盐的形式，如Na、K、Al、Fe、Ca、Mg、NH4。可以与其中使用它的处理液相容的任何污垢抑制剂适用于本发明。适合的污垢抑制剂的实例是Scalechek LP-55TM污垢抑制剂，其可商购自俄克拉荷马州的Duncan的Halliburton Energy Services。适合的污垢抑制剂的另一实例是LP-65TM污垢抑制剂，其可商购自俄克拉荷马州的Duncan的Halliburton Energy Services。如果使用，应当以有效地抑制污垢形成的量包含污垢抑制剂。按1000加仑的处理液计，可以用于适用于本发明的处理液的污垢抑制剂的适合量可以在约0.05至100加仑的范围内。
可以在本发明的某些实施方案中通过本领域中已知的任何手段提供处理液并且将其引入到地下地层中。在一些实施方案中，将处理液置于地下地层中包括：将处理液置于穿透地下地层的井眼中。处理液可以在作业位置制备，使用前在工厂或设施处制备，或者可以将处理液的某些组分(例如，基液和胶凝剂)在使用前预先混合，然后输送至作业位置。处理液的某些组分可以以“干混”的形式提供，与基液和/或其它组分在将处理液引入到地下地层中之前或过程中组合。在某些实施方案中，处理液可以置于地层中，这通过将处理液置于穿透部分地下地层的井眼中而进行。
在某些实施方案中，本发明的这些处理液的制备可以在作业位置以特征为“在流动中”进行的方法进行。术语“在流动中”在此用来包括将两种以上的组分组合的方法，其中一个组分的流动流被连续引入到另一个组分的流动流中，使得这些流合并并且混合，同时继续以单个流的形式流动作为去进行的处理的一部分。这种混合也可以被描述为“实时”混合。在本发明的一些实施方案中，定优胶胶凝剂可以在流动中混合到基液中。
在某些实施方案中，可以通过将处理液泵送至穿透部分地下地层的井眼中而将处理液引入到地下地层中。在某些实施方案(例如，压裂作业)中，处理液可以在足以产生或增强在一部分的地下地层中的一个或多个裂缝的压力或高于该压力的情况下被引入到地下地层。
在一些实施方案中，可以利用水力喷射工具(hydrajet tool)将适用于本发明方法的处理液置于地下地层中。水力喷射工具可以能够从在井眼下的流体流的速度和/或方向增加或改变进入地下地层的流体流的速度和/或方向。使用水力喷射工具的一个潜在的优点是可以在不使用机械或化学阻挡层的情况下，将流体沿着井眼引入在与感兴趣的特定区域相邻处并且定位于该感兴趣的特定区域。适合的水力喷射工具的一些实例描述于美国专利5,765,642，5,494,103和5,361,856，其相关内容通过引用结合在此。
在其中使用水力喷射工具的一些实施方案中，通过水力喷射工具引入的一种或多种流体在足以在地层中产生至少一个新的裂缝的压力下引入。在水力喷射作业在高压下进行的一个实例中，将具有至少一个射流形成喷嘴的水力喷射工具定位在将要压裂的地层附近，然后在足以在其中形成孔或狭缝的压力下通过喷嘴对地层喷射流体，从而通过孔内的驻点压力使地层压裂。因为射流必须在与入射流的方向大体上相反的方向上流出狭缝，因此它们在狭缝中被截留，并且在孔的端部产生较高的驻点压力。这种高驻点压力可能引起短距离延伸至地层中的微裂缝形成。微裂缝可以在地层被水力喷射的同时通过将往井眼泵送流体以提高施加在地层上的环境流体压力中而得到进一步延伸。在井眼中的这种流体将流入通过流体喷射产生的狭缝和裂缝中，并且如果在足够的速率和压力下引入到井眼中，可以被用于使裂缝从井眼往地层延伸另一段距离。
可以在实施本发明方法的过程中，单独或作为处理液的组分提供包括酸组分的破胶剂。例如，可以在包括酸组分的破胶剂经由穿透地层的井眼被泵送至部分地下地层时加入到处理液中，或者可以在将处理液置于地下地层中之后将包括酸组分的破胶剂置于地下地层中。在一些实施方案中，包含定优胶组分的处理液可以被用作“密封小段塞”即，将其它处理液从地下地层的某些区域分流。例如，包含定优胶组分的处理液可以形成物理阻挡层，从而防止随后引入的处理液渗透地下地层的某些区域。在处理液已经执行其所需的功能例如分流后的某个点，可以使本发明的破胶剂与处理液相互作用，使得处理液的粘度降低。
在其中在将处理液置于井眼中后将破胶剂置于井眼的某些实施方案中，可以在引入破胶剂之前使处理液增粘。在一些实施方案中，在将处理液引入到地下地层中之前或之中或之后，至少部分胶凝剂可以是或者成为交联的胶凝剂。例如，交联剂可以被配制成在将处理液引入到地下地层中之后的某个时间使胶凝剂交联。
通常在地下作业中使用的任何粒子如支撑剂和/或砾石可以用于本发明(例如，砂、砾石、铝土矿、陶瓷材料、玻璃材料、聚合物材料、木材、植物和蔬菜材料、坚果壳、胡桃壳、水泥、飞尘、纤维材料、复合粒子、空心球和/或多孔支撑剂)。应当理解，如在本公开使用的术语“粒子”包括所有已知的材料形状，包括基本上球形的材料、长方形、椭圆形、棒状、多边形材料(如立方形材料)，其混合物，等。在一些实施方案中，树脂和/或增粘剂包覆的粒子可以适用于本发明所适用的处理液。另外，还可以使用已经化学处理或涂覆的支撑剂。术语“涂覆”不意味着支撑剂粒子被树脂和/或增粘剂的任何特定程度的覆盖。适用于涂覆粒子的增粘剂的实例描述于美国专利5,853,048；5,833,000；5,582,249；5,775,425；5,787,986，7,131,491，其相关内容通过引用结合在此。适合的可商购的增稠剂的实例是俄克拉荷马州的Duncan的Halliburton Energy Services公司出售的“SAND WEDGE”产品。适用于涂覆粒子的树脂的实例描述于美国专利6,668,926；6,729,404；和6,962,200中。适合的可商购的树脂的实例是俄克拉荷马州的Duncan的Halliburton Energy Services公司出售的“EXPEDITE”产品。
在其中处理液包含粒子的一些实施方案中，处理液可以能够使其中所含粒子的至少一部分悬浮。可以在本领域中已知的需要将粒子置于地下地层中的任何方法中使用包含粒子的处理液。例如，尤其是可以使用包含粒子的本发明处理液，以支撑开地下地层中的一个或多个裂缝，和/或在该部分地下地层中或该部分地下地层的相邻处形成砾石填料。在其中适用于本发明的处理液包含粒子的实施方案中，破胶剂可以用于控制处理液的粘度。据认为破胶剂可以降低通过尤其是降低处理液的粘度来降低处理液保持粒子悬浮的能力。
可以在处理过程中的任何点例如，在地下地层的特定处理结束时使破胶剂至少部分地降低处理液的粘度，以促进从地层中回收流体。在某些实施方案中，可以降低处理液的粘度，并且可以回收处理液，以将其中的粒子沉积在至少部分地层和/或其中的一个或多个裂缝中。
本发明的方法可以用于涉及将处理液引入到地下地层中并且其中降低处理液的粘度的任何地下作业，包括但不限于压裂作业，包括压裂处理，如在美国专利申请序列11/506,703中所公开的那些，其相关内容通过引用结合在此；砾石充填作业；压裂-填充作业；井眼清除作业，等。在本发明的某些实施方案中，处理液可以被引入到部分地下地层中以产生“小段塞”，该“小段塞”能够将在形成小段塞之后的某点引入井眼的流体流(例如，其它处理液)分流到其它部分地层中。在这些实施方案中，则可以使破胶剂降低在地层孔内的流体的粘度，孔可以至少部分地储存穿过地下地层部分的流体流。
为了便于本发明的更好理解，给出一些实施方案的某些方面的下列实施例。下列实施例决不以任何方式限制或限定本发明的整个范围。
实施例
实施例1
为了说明尤其是具有各种包括酸组分的破胶剂的定优胶组分的破胶特性，进行下列粒子悬浮测试。制备四个处理液样品。通过将100mLAngolan合成海水与300mL的密度为11.5磅/加仑(ppg)的经过滤的溴化钠(“NaBr”)盐水混合而制备预混合物。为了制备样品3，将0.6g定优胶加入到200mL的预混合物，并且在Waring混合器中将混合物共混约20分钟。然后，加入1.0g的甲酸，并且将混合物共混约10-15分钟，从而导致包含定优胶的处理液，该定优胶的量为约25磅/1000加仑咸水，并且该处理液的pH为2，该pH为横跨两个浸没的电极的读数。为了制备样品4，将0.72g定优胶加入到200mL预混合物中，并且将混合物共混约20分钟。然后，加入1.0g的甲酸，并且将混合物共混约10-15分钟，从而产生含有约30磅/1000加仑咸水并且具有约2的pH读数的处理液。为了制备样品2，将0.1g的乙酸钠加入到100mL样品3中，用手摇晃以进行混合。如所制备的，样品2含有其量为约25磅/1000加仑咸水的定优胶并且具有约2.3的pH。为了制备样品1，将0.1g乙酸钠加入到100mL样品4中，用手摇晃以进行混合。如所制备的，样品1含有其量为30磅/1000加仑咸水的定优胶并且具有约2.3的pH。用于制备样品的定优胶是以GEOVIS XT的商品名从德克萨斯州，休斯顿的Kelco Oil Field Group购买的。
为了评价每一种样品悬浮支撑剂的能力，将35g可购自由德克萨斯的Carbo Ceramics of Irving生产的支撑剂的EconoPropTM(30/50目)加入到约50mL的每一种样品中。在制备支撑剂悬浮液之后，将每一种样品置于料筒中进行观察并且升温至200°F。之后，测量随时间悬浮在每一种样品中的支撑剂的体积。在图1中所示的支撑剂沉降数据表明，用定优胶胶凝剂增粘的处理液可以响应仅少量的破胶剂组合物而破胶，并且海水对本发明处理液可以没有负面影响。
实施例2
制备两种处理液样品。每一种样品包含35g的EconoPropTM(30/50目)，一种由位于德克萨斯的Irving的Carbo Ceramics生产的可商购支撑剂；其量为约40磅/1000加仑咸水的定优胶(按每体积处理液计为0.5重量％的定优胶)；以及，溴化钠咸水，其量为形成密度为11.5磅/加仑(ppg)的咸水的量。用于制备样品的水是俄克拉荷马州的Duncan所得到的自来水。用于制备样品的定优胶是以商品名GEOVIS XT从德克萨斯州的休斯顿的Kelco Oil Field Group购买的。首先，将定优胶与咸水在Waring混合器中混合，然后通过用手剧烈摇晃1分钟以将EconoProp掺混到定优胶溶液中。向样品5，加入按100mL溶液计为1.0g的乙酸以实现2.7的最终pH。向样品6，加入按100mL溶液计为1g的乙酸和按100mL溶液计为0.25g的乙酸钠，以实现3.3的最终pH。在制备后，将样品5的温度升高至220°F，并且样品6的温度升高至240°F。由于高温，将每一种样品放在被称为“压力观测器(pressure sight cell)”的特定料筒中，以观察悬浮在处理液中的支撑剂的高度。通常，压力观察器是被设计成经得起高压的黄铜制料筒并且配备有可以观察料筒的内含物的入口。典型地，压力观察器根据惯例被制成购买者的规格。
图2显示了在从将破胶剂加入到样品处理液中的时间起的400分钟内，悬浮在处理液中的支撑剂液面为低于悬浮在处理液中的支撑剂的原始高度的50％的液面。
实施例3
制备四种处理液样品。每一种样品包含35g的EconoPropTM(30/50目)，一种由位于德克萨斯州的Irving的Carbo Ceramics生产的可商购支撑剂；其量为约60磅/1000加仑咸水的定优胶(按每体积处理液计为0.75％的定优胶)；以及其量为形成密度为11.5磅/加仑(ppg)的咸水的溴化钠。用于制备样品的水是俄克拉荷马州的Duncan所得到的自来水。用于制备样品的定优胶是以商品名GEOVIS XT从德克萨斯州的休斯顿的Kelco OilField Group购买。首先，将定优胶与咸水在Waring混合器中混合，然后通过用手剧烈摇晃1分钟以将EconoProp掺混到定优胶溶液中。向样品7，9和10，加入按100mL溶液计为1.0g的乙酸。此外，分别向样品7，样品9和样品10中，加入按100mL溶液计为0.25g，0.5g和0.9g的乙酸钠。跨过两个电极的最终室温pH读数显示，样品7具有3.3的pH，样品9具有3.6的pH，而样品10具有3.8的pH。样品8中没有加入乙酸或乙酸钠，该样品具有约7.0的中性pH。在刚刚制备后，如实施例2中所述将每一种样品置于压力观测料筒中，并且将样品的温度升高至260°F观测。随时间悬浮在每一种样品中的支撑剂的体积。图3比较了悬浮在每一种样品处理液内的支撑剂的液面在从将破胶剂加入到样品处理液中的时间起的600分钟内的下降量。
实施例4
为了研究在用包含定优胶组分的处理液处理后地层恢复渗透率的能力，进行下列步骤。Aloxite的实验岩心由购自Filtros公司的氧化铝制备。为了测试实验岩心的最初渗透率，在多压-活塞Hassler套管中进行流动测试。其中所指的流动测试宽松地符合Eoff，Larry等的“作为用于水生产问题的选择性平面孔型体系的疏水改性的水溶性聚合物的开发(Development of a Hydrophobically Modified Water-Soluble Polymer as aSelective Bullhead System for Water-Production Problem)，Society ofPetroleum Engineers Paper No.80206”中所述的流动测试程序。预处理流动测试表明，实验岩心具有约1200毫达西(“mD”)的初始渗透率。用定优胶胶凝剂增粘的样品处理液是用(按1体积溴化钠咸水计为0.5重量％的定优胶)制备的。在样品中使用的定优胶以商品名GEOVIS XT购自德克萨斯的休斯顿的Kelco Oi。将每一种处理液样品与包含2％甲酸的破胶剂体系或包含0.75％VICON NFTM破胶剂(按重量计)和0.01％HT BREAKERTM(按重量计)的氧化破胶剂体系组合，后两者商购自俄克拉荷马州的Duncan的Halliburton Energy Services公司。合并的处理液-破胶剂的溶液然后流入实验岩心，并且整个体系的温度保持在200°F，同时使处理液-破胶剂溶液保持在实验岩心中约20小时(例如，破胶剂将处理液中的定优胶降解的足够时间)。然后，处理液-破胶剂溶液流出实验岩心。使标准咸水再次流入实验岩心以确定岩心的最终后处理渗透率。岩心的最终渗透率和初始渗透率用于计算在增粘的处理液破胶后由岩心恢复的渗透率的量。该测试的结果显示在表1中。更低的渗透率恢复可以表示尤其是岩心中残留更多的损害，例如，增粘的处理液引起的残留堵塞或阻塞越大。据认为与氧化破胶剂相比由酸性破胶剂所实现的更大的渗透率恢复是由于尤其是酸性破胶剂降解处理液中的细菌体的方式的差别所致，这是造成产生定优胶分子的原因。
表1
Figure G2008800046012D00241
实施例5
为了说明尤其是本发明适合的定优胶的透射率，进行下列过程。通过将0.2g纯定优胶粉末溶解在200mL去离子水中以制备三种样品溶液。样品11含有在200mL去离子水中的0.2g“FDP-S849-07”，一种可获自Halliburton Energy Services公司的澄清定优胶。样品12含有在200mL去离子水中的0.2g“FDP-S848-07”，一种可获自Halliburton Energy Services公司的澄清定优胶。样品13含有在200mL去离子水中的0.2g“GEOVISXT”，一种可获自Kelco Oil Field Group的非澄清定优胶。对于每一种样品溶液，将去离子水投入Waring混合器中，并且在以800至1,000转/分钟(“rpm”)下，将定优胶粉末缓慢地掺混到水中，历时约10秒。然后将每一种样品在混合器中在1,500rpm下，混合约1小时。在约1小时后，在室温下将每一种样品在台式离心机(bench top centrifuge)上以1,000rpm离心约15分钟，从而在测量透射率之前除去气泡。然后通过将样品置于波长在190-900nm之间的紫外可见光光谱仪(例如Agilent 8453，AgilentTechnologies Co.)的1cm厚的石英池(上面开口的紫外线石英池10mm，3.0ml容积))上，在室温下，获得每一种样品的透射率测量值。在空气池，而非空的池中测量背景光谱，从而使该光谱从样品光谱中被自动扣除。图4显示了本发明处理液的透射率性能。
因此，本发明适合获得所提及的目标和优点，以及其中所固有的那些。上面所公开的具体实施方案仅仅是说明性的，因为本发明可以修改并且不同地，但是对获益于其中的教导的本领域技术人的显而易见的等同方式地实施。此外，除下面的权利要求中所述的以外，并没有意图对其中所示的结构或设计的细节进行限制。因此，明显的是上面所公开的具体说明性实施方案可以改变或修改，并且所有这些变化被认为在本发明的范围和精神内。具体地，本文所公开的每一个值的范围(其形式为“约a至约b”或等价地，“约a至b”，或等价地，“约a-b”)应理解为是指各个值范围的幂集(所有子集的集合)，并且阐述包括在更宽的值范围内的每一个范围。此外，在权利要求中的术语具有其简单、普通的含义，除非专利权人有另外明确地和清楚地定义。

Claims (19)

1.一种方法，所述方法包括：
提供处理液，所述处理液包含基液和胶凝剂，所述胶凝剂包括定优胶组分；
提供包括酸组分的破胶剂；
使所述处理液与所述破胶剂接触；
使所述破胶剂与所述处理液相互作用；以及
使所述处理液的粘度降低。
2.权利要求1所述的方法，其中所述定优胶组分选自：定优胶、澄清定优胶和它们的组合。
3.权利要求1所述的方法，其中所述定优胶组分是澄清定优胶，所述澄清定优胶在1cm光学池中、在去离子水中的0.1％的浓度下对600nm波长的透射率为至少约65％。
4.权利要求1所述的方法，其中所述酸组分选自：酸、酸生成化合物以及它们的组合。
5.权利要求1所述的方法，其中所述酸组分包括选自由以下各项组成的组中的酸：甲酸、乙酸、碳酸、柠檬酸、乙醇酸、乳酸、乙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、盐酸、氢氟酸、对甲苯磺酸、以及它们的组合。
6.权利要求1所述的方法，其中所述酸组分包括选自由以下各项组成的组中的酸生成化合物：酯、脂族聚酯、原酸酯、聚(原酸酯)、聚(丙交酯)、聚(乙交酯)、聚(ε-己内酯)、聚(羟基丁酸酯)、聚(酸酐)、乙二醇单甲酸酯、乙二醇二甲酸酯、二甘醇二甲酸酯、甘油单甲酸酯、甘油二甲酸酯、甘油三甲酸酯、三甘醇二甲酸酯、以及季戊四醇的甲酸酯、它们的共聚物、它们的衍生物、和它们的组合。
7.权利要求1所述的方法，其中所述破胶剂还包括pH-调节剂。
8.权利要求7所述的方法，其中所述pH-调节剂选自：甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠、乙酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙醇酸钠、乙醇酸钾、马来酸钠、马来酸钾、磷酸钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、甲酸铯、它们的组合、和它们的衍生物。
权权利要求7所述的方法，其中所述pH-调节剂以足以将所述流体的pH保持或调节至在约1至约5的范围内的pH的量存在。
10.一种方法，所述方法包括：
提供处理液，所述处理液包含：
基液；
包括定优胶组分的胶凝剂；以及
包括酸组分的破胶剂；
将所述处理液引入到至少一部分的地下地层；以及
通过所述破胶剂与所述胶凝剂的相互作用，使所述处理液的粘度降低。
11.权利要求10所述的方法，其中所述定优胶组分选自：定优胶、澄清定优胶以及它们的组合。
12.权利要求10所述的方法，其中所述胶凝剂以在约0.25lbs/Mgal至约200lbs/Mgal的范围内的量存在于所述处理液中。
13.权利要求10所述的方法，其中所述酸组分选自：酸、酸生成化合物、以及它们的组合。
14.权利要求10所述的方法，其中所述酸组分包括选自由以下各项组成的组中的酸：甲酸、乙酸、碳酸、柠檬酸、乙醇酸、乳酸、乙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、盐酸、氢氟酸、对甲苯磺酸以及它们的组合。
15.权利要求10所述的方法，其中所述酸组分包括选自由以下各项组成的组中的酸生成化合物：酯、脂族聚酯、原酸酯、聚(原酸酯)、聚(丙交酯、聚(乙交酯)、聚(ε-己内酯)、聚(羟基丁酸酯)、聚(酸酐)、乙二醇单甲酸酯、乙二醇二甲酸酯、二甘醇二甲酸酯、甘油单甲酸酯、甘油二甲酸酯、甘油三甲酸酯、三甘醇二甲酸酯以及季戊四醇的甲酸酯、它们的共聚物、它们的衍生物和它们的组合。
16.权利要求10所述的方法，其中所述处理液还包含pH-调节剂，所述pH-调节剂选自：甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠、乙酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙醇酸钠、乙醇酸钾、马来酸钠、马来酸钾、磷酸钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、甲酸铯、它们的组合和它们的衍生物。
17.一种使部分地下地层增产的方法，所述方法包括：
提供处理液，所述处理液包含基液和胶凝剂，所述胶凝剂包括定优胶组分；
提供包括酸组分的破胶剂；
在足以产生或增强所述部分地下地层中的一个或多个裂缝的压力或高于该压力的情况下，将所述处理液引入到所述部分地下地层中；
使所述破胶剂与所述处理液相互作用；以及
使所述处理液的粘度降低。
18.权利要求16所述的方法，其中所述定优胶组分选自：定优胶、澄清定优胶和它们的组合。
19.权利要求16所述的方法，其中所述酸组分选自：酸、酸生成化合物以及它们的组合。
20.权利要求16所述的方法，其中所述处理液还包含pH-调节剂，所述pH-调节剂选自：甲酸钠、甲酸钾、乙酸钠、乙酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙醇酸钠、乙醇酸钾、马来酸钠、马来酸钾、磷酸钠、磷酸钾、磷酸二氢钾、甲酸铯、它们的组合和它们的衍生物。
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