CN106062306A - 再利用水力压裂中未处理的产出水的方法 - Google Patents
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Abstract
这里的实施例涉及一种形成流体的方法，包括：控制水的pH，其中，控制后的pH为4.0到7.5：将包括瓜尔胶的聚合物引入所述水中以形成流体；将包括第四族金属锆的交联剂引入所述流体；以及观察所述流体的粘度，其中，所述粘度在引入交联剂的第一个半小时内在100s‑1下至少为80cP。在某些实施例中，所述水收集自油田服务水处理设施、水塘或者卡车。这里的实施例涉及一种形成流体的方法，包括：分析水的pH，其中，所述水包括300ppm或更大的盐度；控制所述水的pH，其中，控制后的pH为4.5到8.0；将聚合物引入水中以形成流体；将交联剂引入所述流体；以及观察粘度，其中，所述粘度在引入交联剂后的第一个半小时内在100s‑1下至少为80cP。
Description
优先权
本申请要求享有2014年1月24日提交的美国临时专利申请序列号为61/931,269，名称为“再利用水力压裂中未处理的产出水的方法”的优先权。上述申请通过引用被结合于此。
技术领域
这里的实施例涉及一种水力压裂被井眼穿入的地下地层的方法。长的水平井眼中的多级压裂尤其受益于这些方法。
背景技术
水力压裂使用加压流体压裂地下地层。这些流体根据具体的物理特性定制以扩展位于被井眼穿入的地层中一个或多个裂缝并且运送支撑剂进入形成的裂缝中以支撑所述裂缝张开以便于油气流动，所述支撑剂通常为沙子。它们通常在水中制作而成，在水中水的物理特性被改变并且受到多种化学产物的控制。这些流体物理特性通常包括粘度，对剪切应力的响应，以及温度依赖特性。这种流体定制通常需要作为流体开发的一个关键开始步骤的精细化学分析。形成任何水力压裂流体都是基于化学，材料科学，机械精巧装置，以及资源可用性的技术。在世界的多个地区中，开发有效的，低成本的流体化学成分具有显著的竞争优势。
过去，压裂流体的发展从淡水开始，或者当无法使用淡水时，对水进行处理以降低高度溶解的固体成分以控制pH值并且去除多种杂质。细菌，真菌，藻类，可溶固体，以及高盐度在实际中都是无可避免的水杂质，被用于压裂流体之前需要进行昂贵的水处理。当低成本，本地的淡水不可用时，需要花费高价从远方进口输入。尤其当随着水资源变得越来越受管控时，需要一种使用更加容易获得，较为不干净的，并且通常在本地可以获得的水的方法。同样也需要一种使用相对低价的，已经用在油田服务产业中的日用化学药品的有效的，可靠的方法。考虑与经济问题相关的因素包括：
·与市政或者农业用每bbl几便士的价格相比，淡水的价格通常为$2到$6/bbl。
·油田作业后的处理费用通常为$3到$11/bbl。
·存在与淡水稀缺性相关的社会压力。
压裂主要以两种形式完成：滑溜水，使用减摩剂获得高速率(通过支撑剂悬浮差的湍流运送支撑剂)，并且胶凝压裂，使用粘性胶凝剂悬浮支撑剂并且获得裂缝宽度(运送自支撑剂悬浮良好的粘性)。凝胶中的所述胶凝剂通常是植物多聚糖(例如，瓜儿胶，纤维素)。有时候，胶凝剂在使用前被化学衍生(例如，HEC，CMHPG)。通常，所述凝胶通过无机物种(例如，硼，锆，钛)进行交联，其在单独的聚合物股之间形成化学键以显著提高粘性。工业上当前使用的最常见的胶凝液包括采用硼酸盐交联的pH值大于7的瓜儿胶。产出水对硼酸盐交联瓜儿胶提出了几个要求，并且主要的服务公司已经发表了许多与混合水的最低限度可接受水标准相关的公开声明。在产出水中形成耐久性硼酸盐交联瓜儿胶凝胶的主要障碍起因于：
·瓜儿胶易于与外来的硼发生早交联
·由于存在Ca，Mg而造成凝胶的高温不稳定性。
·Ca&Mg的氢氧化物和稳定高pH值的缓冲剂之间的竞争
·在压裂操作中当不同的PW源滚动通过定位的处理流时在任何的这些浓缩物和/或在所述混合水的pH中的波动。
·尤其是对于锆基系统来说，硅和磷酸盐通常是一个问题。三个主要的服务公司每家都公开列举出他们对用于硼酸盐交联瓜儿胶的混合水所要求的水质标准。
美国的水再利用处于上升趋势(来自2011年的数据)
表1.地层的水再利用
注意到Marcellus中的压裂操作几乎完全使用滑溜水压裂进行，其中降低水的阻力的化学系统的简单性使得高盐分产出水的再利用变得相对较为容易。Marcellus中的水质非常咸，报告显示的盐度为160,000到280,000ppm总溶解固体量(TDS)。根据本地和国家规定，经营者在不同压力下以控制压裂中淡水的使用并且负责地处理它们累积的产出水。举例来说，淡水花费经营者$2到$6/bbl并且处理花费$3到$11/bbl。在最近两年，随着从气井(多数使用基于滑溜水的流体进行增产)过渡到油和凝液井(多数使用基于凝胶的流体增产或者部分的滑溜水由部分的凝胶代替的“混合”处理)，已经明确的是我们需要学习如何在高并且无法预测盐度的水中制备胶凝液。产出水的盐度在整个美国差别巨大(图1中的许多样本在采样前被经营者用淡水稀释或者“削减”为2:1或者3：1)。图1是几个盆地的总溶解固体量的统计图。昂贵的CMHPG聚合物被某些服务提供商所采用，这些服务提供商使用昂贵的传统和新技术过度地处理水，例如：
·pH摆动以沉淀Ca和Mg，随后进行过滤和再修复。
·溶解的空气絮凝法
·电凝法
·声波降解法
·臭氧分解
·UV处理
提供的这些技术中很多都产生蚀屑流。一些是无效的。所有的技术方法都很昂贵并且在井场位置或者至少在某些点上在处理流中需要额外的设备。资金花费可能特别高。对油田经营者来说期望的是使用较低成本的聚合物来胶凝水的系统，所述系统除了将其实物交付到井场外不需要处理。当存在与他们的原生水累积和处理，他们的淡水再利用，或者二者都相关的任何监管审查，社会压力，管理职责，或者社会许可问题时，这尤其是真实的。
发明内容
这里的实施例涉及一种形成流体的方法，包括：控制水的pH，其中，控制后的pH为4.0到7.5：将包括瓜尔胶的聚合物引入所述水中以形成流体；将包括第四族金属锆的交联剂引入所述流体；以及观察所述流体的粘度，其中，所述粘度在引入交联剂的第一个半小时内在100s-1下至少为80cP。在某些实施例中，所述水收集自油田服务水处理设施、水塘或者卡车。这里的实施例涉及一种形成流体的方法，包括：分析水的pH，其中，所述水包括300ppm或更大的盐度；控制所述水的pH，其中，控制后的pH为4.5到8.0；将聚合物引入水中以形成流体；将交联剂引入所述流体；以及观察粘度，其中，所述粘度在引入交联剂后的第一个半小时内在100s-1下至少为80cP。
附图说明
图1为几个盆地中每个页岩的总体溶解固体的统计图。
图2为一个实施例的过程的流程图。
图3为交联温度作为Lip温度的函数的标绘图。
图4为对于不同的交联剂浓度来说，温度和粘度作为时间的函数的曲线图。
图5为对于不同的交联剂浓度来说，温度和粘度作为时间的函数的曲线图。
图6为对于自来水和产出水来说，粘度和时间作为时间的函数的曲线图。
图7为对于瓜儿胶基流体来说，剪切速率和粘度作为时间的函数的曲线图。
图8为对于瓜儿胶基流体来说，剪切速率和粘度作为时间的函数的曲线图。
图9为对于瓜儿胶基流体来说，剪切速率和粘度作为时间的函数的曲线图。
图10为对于CMHPG基流体来说，剪切速率和粘度作为时间的函数的曲线图。
图11为对于具有45lb/Mgal CMHPG的流体来说，粘度，剪切速率和温度作为时间的函数的曲线图，其中所述CMHPG具有1.0gpt的锆酸盐交联剂A。
图12为对于具有45lb/Mgal CMHPG的流体来说，粘度，剪切速率和温度作为时间的函数的曲线图，其中所述CMHPG具有1.0gpt的锆酸盐交联剂A&0.4gpt乙酸溶液。
图13为对于多个级来说，每种支撑剂浓度的处理压力和泥浆速率作为总的泥浆的函数的曲线图。
图14为对于三种具有不同的总体溶解固体浓度的流体来说，粘度和温度作为时间的函数的曲线图。
图15为对于两种具有250,000TDS的流体来说，粘度和温度作为时间的函数的曲线图。
图16为对于两种具有43,000TDS的流体来说，粘度和温度作为时间的函数的曲线图。
图17为对于两种具有43,000TDS的流体来说，粘度和温度作为时间的函数的曲线图。
图18为对于两种处于不同温度的流体来说，粘度和温度作为时间的函数的曲线图。
图19为对于两种处于不同温度的流体来说，粘度作为时间的函数的曲线图。
图20为对于两种具有144,000TDS的流体来说，粘度和温度作为时间的函数的曲线图。
图21为对于两种具有144,000TDS的流体来说，粘度和温度作为时间的函数的曲线图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及一种水力压裂井的方法。更具体地，这里的实施例能将在几乎任意盐度的未处理和未稀释的产出(即，回流和/或原生)水中配制成的胶凝压裂流体应用于长水平方向的多级压裂中。由于这些条件过去包含有期望的但是却非常困难的挑战，本领域技术人员可以认识到经历部分处理和/或部分稀释但仍然保持高于可接受的盐度的产出水可以通过本发明的应用有效地应用于水力压裂操作。这里，我们主要使用标准的未衍生的瓜儿胶作为产出水中的胶凝剂。交联剂为锆酸盐。某些实施例使用锆酸盐配位化合物。某些实施例可以使用第4族金属，包括锆、钛或者铪。在某些情况下，它们可以包括铝。混合水被pH校正成使瓜儿胶合适水化(低于7以抑制外来的硼)，并且交联发生在低pH值下。我们还证明我们可以可靠地将这种类型的迟滞锆酸盐流体配置到长水平井的多个区域上。
水
产出水(PW)可以是原生水(深层含水层的产物，通常为“水侵”)，或者回流(返回的压裂流体，后注)，或者其可以是这些水的混合物。在某些实施例中，所述水可以包括农田径流，城市废水，或者是已经被最低限度处理过的工业废水。
在某些实施例中，所述水可能具有钙，镁，硼，铁，硅，以及溶解固体的各种组合，其浓度比过去使用的用于压裂流体的水的高。所述水的盐度高于在过去已经被用于压裂流体的水中观察到的盐度。所述水的初始pH是表明所述水包含多种杂质的另一种指示，其可以高于或者低于传统的被用于压裂流体的水的。硼的浓度可以是10到700ppm或者更高，铁含量可以是10到150ppm或者更高，并且钙和镁的总浓度可以是800到24,000ppm或者更高。硅浓度可以是15到200ppm或更高，并且所述总溶解固体可以高达340,000ppm或者更高。所述总溶解固体含量在某些实施例中可从200,000ppm变化到425,000ppm。某些实施例可使用来自多种源的水的混合物。某些实施例可使用用于一个完整压裂施工的一种水源。某些实施例可用淡水或者具有较少不期望成分的水稀释原生水。某些实施例可在使用之前混合来自上述的各种源的水。某些实施例可以相继地使用几种不同的水。
PW在水力压裂中再利用具有如下优势：
·在完井/生产中“闭环”的吸引力，其中来自于附近的一个或多个生产地层的水通过在相同的总体区域中的相同或不同的井眼返回到那些层中作为在新的完井或者重复压裂或者修补处理中运送支撑剂的载体。
·物流-在熟稻田中，原生水比淡水更近以用于填充完井。
·地层相互作用-原生水可以被看作已经依据渗透效应进行了“优化”。淡水通常从井中返回时与被注入时相比处于盐分更高的状态并且体积较低，表明某些截留或者溶解。
水力压裂过去完成了三项活动：[1]将包含作为支撑剂的悬浮颗粒物质的流体注入到地层中；[2]确保来自所述地层和支撑剂填充层的该流体的一些或者全部可以被储层流体取代；以及[3]开采所述井。这三项活动通常被称作处理，破裂，以及回流。
当压裂被正确完成时，实现了在处理过程中在井眼和暴露的地层面之间产生传导通路的目的。在常规的地层中，最初的目的是避免钻探引发的损坏。很快人们注意到通过抵达更大的表面积对提高有效的井眼半径具有非常大的益处，并且由此提高了压裂体积和表面积，超过了避免在附近井眼中避免损坏所需要的大小。非常规以及低渗透率地层完全依赖于巨大的水力压裂体积以有效并且经济地生产，这需要巨大的流体体积，增加处理添加剂的量，并且增加支撑剂的量。通常，所述流体大多数为具有少量包含某些添加剂以增强支撑剂运送的水。有两种通用的用于运送的方法：湍流和增粘。在湍流中，由于高雷诺数和高局部流速，因此泵速被保持的尽可能高以加强运送支撑剂进入扩展中的裂缝中。在增粘中，根据斯托克斯定律，所述流体的粘度被增强以使得夹带的支撑剂颗粒的沉降速率被降低，并且所述支撑剂被悬浮直到所述流体被截断。E&P工业概括地称这两种方法为滑溜水(由最小的管道摩擦所提供的高速率)以及交联胶凝(增粘剂，例如瓜尔胶及其衍生物在溶液中化学交联在一起以形成粘度非常高的延长交联聚合物网络)。
对于一个井来说，选取的增长流体体积是关键的决定，对开采具有直接的影响。滑溜水作业通常比交联作业大得多，并且也有将滑溜水的远场与交联凝胶的界限清晰的支撑剂填充层组合到一起的“混合”方法。在任意一种方法中，相对于过去常规资源中的工作实践，非常规的处理需要非常大的处理体积。现代的多级水平井可能需要许多个独立的级，并且在批量钻井中，可具有许多不同的水平截面(“横向”)与所述相同的钻井现场成对向。这些因素均会导致页岩和低渗透率岩石进行增产时所需要的水的体积增加，结果导致现代的井完井时，每侧都需要几百万加仑的水。
所述水自身可以根据其中存在的溶解物质进行分类。水质常见的集合测量方法为包含在水中并且通常以质量的百万分之一表示的“总溶解固体量”(TDS)，溶解物质的干重，有机和无机物。这种测量方法通常通过定量水分析计算得出，但是也可以直接通过蒸发测量得出以及从密度或导电率测量结果中推断得出。水可以根据它们在盐度提升等级中的盐含量进行归类-功能性定义“可饮用”在世界的不同区域里由各种政府机构进行管理。盐水通常的等级为：淡水-从零ppm到10,000ppm(如美国40 CFR Sec 144.3所定义的)-后面将更清晰在等级中，“淡”指的是水源而不是水质。这种水不同于地下水，它驻留在地球表面下方的多孔岩石地层中。可饮用-在美国，如美国环保局安全饮用水法案(US EPA Safe WaterDrinking act)所定义的(在1974年12月16日，EPA Pub.L.93-523；42 U.S.C.§300f etseq.中所定义的)，是淡水的一个子集。通常建议为0到500ppm TDS，但是在某些参考资料中，高达1000ppm也是可以接受的。
盐水-包括有不同量的盐的天然水源水。这些水根据“地质调查局供水文件1365”(Geological Survey Water Supply Paper 1365，这是常用的规范基准)由Winslow和Kister(USGS,1956)细分成多个子集：
轻微盐度-1000到3000ppm
中等盐度-3000到10,000ppm
重度盐度-10,000到35,000ppm
盐水>35,000ppm
注意到海水通常处于“重度盐度”和“盐水”之间，而“微咸”指的是盐度小于35,000的味道差的盐水(例如，已经被稀释的海水，随着其停滞或者流动而吸收了矿物质的地表水)。地下水则相反，不同的含水层(包含大多数与岩石接触的水的地层)之间TDS以及成分变化巨大。产出水为存在于井中与油和气的开采相伴生的地下水。某些时候也被称作“原生水”，尽管在某些情况下(例如，测井解释)地质学家保留该术语用于指代束缚于地层内的多孔的水。其可以是“回流”的一个组成部分，尽管回流的准确描述很难懂-在通常的情况下，在压裂操作中，淡水被注入，当所述井进行开采时，通常可以观察到少于35％的注入液返回到地面，并且所述水被认为比起初始被注入时盐度更大。这意味着注入的淡水与原生水混合和/或随着其在回流之前溶解与其解除的矿物质而变成含盐分的水。因此，根据化学分析很难区分返回的注入水和初始回流的原生水，因此这两种效果不容易被分清。
来自给定的油或气作业的产出水落入“表征的盐度范围”。来自鹰潭页岩地区(Eagle Ford shale)的产出水的盐分仅仅大概为19,000ppm，很有可能适用于农业使用。来自二叠纪盆地(Permian Basin)的产出水显示出根据其起源地层不同变化非常大，从80,000到220,000ppm TDS。巴肯和马塞勒斯页岩(Bakken and Marcellus shale)的产出水非常咸，盐度中间值远高于200,000ppm TDS。例如，对马塞勒斯产出水的综述最近发表在环境工程科学(Environmental Engineering Science)(Vol.31,No.9,pgs 514-524(2014)，Abualfaraj,Gurian,and Olson)上。通过总结35,000个样本，可以建立表征范围。表2包括这些作业的中间离子含量。
表2.页岩地层的化学成分
注意：Marcellus样本主要是由淡水处理得到的回流。来自所述区域的单独样本的Median盐度高得多，达到320,000ppm TDS。(2)由主要的油田服务公司发布公开可以获得的极限的综述。
水质直接影响被用于控制粘度和/或管道摩擦的化学添加剂的有效性。在滑溜水压裂的情况下，降阻剂是主要的功能性添加剂，可以运送支撑剂，聚合物的化学性的改变已经能够形成几种能够高度耐盐的降阻剂。在交联凝胶的情况下，交联聚合物系统的化学性复杂得多。行业标准的硼酸盐交联瓜儿胶系统的物理化学性位于推荐的公布的混合水铁极限之下并且被许多油田服务公司(表1最右边的栏)广泛地使用。这些极限引发对碱性，pH，总盐度，以及钙/镁水平的注意，因为这些水特性能够显著地损害交联凝胶流体的质量。钙和镁的氢氧化物沉淀物pH值为9.25或者更高，生成有害固体并且干扰用于运送优质的交联凝胶并且确保一个阶段根据设计的情况完成的pH的控制。碱性同样凭借缓冲影响pH控制。钙和镁离子随着它们的碱金属氢氧化物，[M(OH)2](H2O)x的pH值上升到pH9.25以上，开始沉淀。这些沉淀过程隔离了氢氧化物离子，所述氢氧化物离子明确地影响真实流体的pH值，这一点可以立即被任何本领域技术人员所接受。所述盐本身随着温度变化可以反过来溶解，由此随着流体温度在通过井眼并且到达地层的过程中升高，其对总氢氧化物浓度的影响(以及，由此对pH值的影响)是复杂的。这些过程发生的准确时间是难以预测的。一旦pH值升高，混合水中的硼作用为外来交联剂。过多的硼可能使所述系统过度交联，导致含水胶凝剂与混合水完全分离，完全失去粘度，以及无效的沙子运输。在这些标准下的产出水转换成可接受的混合水由此需要某些水处理的组合来去除硬度和/或硼，并且采用淡水进行稀释。
已经建议一些耐盐系统使用衍生的瓜儿胶聚合物(例如，羟丙基瓜儿胶，羧甲基瓜儿胶，或者羧甲基羟丙基瓜儿胶)以及交替无硼酸盐交联剂(例如，参见SPE 94320,SPE151819,SPE 163824,以及SPE 167175)。这些实例中的某些仍然需要用淡水稀释，并且没有一个采用未衍生的瓜儿胶。真正的基于瓜儿胶的耐盐交联凝胶为压裂流体提供了一种可行的选择。
聚合物
瓜儿胶体是油田服务行业可以得到的一种商品。也被称作未衍生瓜儿胶，其相对较贵。某些实施方案会使用CPMHG,HPG，或者其它改性瓜儿胶，但是由于化学衍生过程及后续的可能导致某些瓜儿胶损失的纯化步骤的成本导致它们都会提高完井的成本。其它的实施方案可以使用瓜儿胶和其它聚合物的混合物。所述聚合物的浓度可以介于1.2g/L到7.2g/L之间(分别为10ppt和60ppt)。
一个实施例中的水合性聚合物为高分子重量水溶性多聚糖，其包含可以形成具有释放金属的复合物的顺式羟基和/或羧基。非限制性的，有用的多聚糖的分子重量为约20,000到约3,000,000。半乳糖甘露聚糖是多聚糖的一种实施形式，具有用于此处目的的相邻顺式羟基。术语半乳糖甘露聚糖在各方面指的都是由各种胚乳种子衍生得到的天然多聚糖。它们主要包括D-甘露糖和D-半乳糖单元。它们通常具有相似的物理特性，例如可溶于水以形成粘稠溶液，其通常可以通过加入无机盐，例如硼砂，从而被胶凝(交联)。某些出产包含半乳糖甘露聚糖胶体的种子的植物的实例包括塔拉(tara)，金合欢(huisache)，槐豆(locust bean)，假紫荆(palo verde)，凤凰木(flame tree)，瓜儿豆植物(guar beanplant)，皂荚树(honey locust)，苜蓿(lucerne)，肯塔基州咖啡豆(Kentucky coffeebean)，日本槐树(Japanese pagoda tree)，靛蓝属植物(indigo)，jenna，rattlehox，三叶草(clover)，葫芦巴籽(fenugreek seed)，以及大豆壳(soy bean hull)。所述胶体以方便的颗粒形式提供。这些多聚糖中，瓜儿胶及其衍生物是优选的。这些包括瓜儿胶体，羧甲基瓜儿胶，羟乙基瓜儿胶，羧甲基羟乙基瓜儿胶，羟丙基瓜儿胶(HPG)，羧甲基羟丙基瓜儿胶(CMHPG)，瓜儿胶羟烷基氯化胺，及其组合物。作为多聚糖，瓜儿胶体是一种包含具有半乳糖分支的甘露糖主链的支化共聚物。
杂多糖，例如迪特(diutan)，黄原胶，具有任意其他聚合物的迪特混合物，以及硬葡聚糖，可以被用作可水合的聚合物。合成聚合物，例如但是不限于，聚丙烯酰胺和聚丙烯酸酯聚合物以及共聚物通常被用于高温场合。合适的可用于增稠某些流体的粘滞弹性表面活性剂包括阳离子表面活性剂，阴离子表面活性剂，两性离子表面活性剂，两性表面活性剂，非离子表面活性剂，及其组合。
可水合聚合物可以以任意合适的浓度存在。在其不同的实施例中，存在的所述液态可水合聚合物的量可从约1.2到小于约7.2g/L(10到60磅每千加仑或者ppt)，或者从约15到小于约40磅每千加仑，从约1.8g/L(15ppt)到约4.2g/L(35ppt)，1.8g/L(15ppt)到约3g/L(25ppt)，或者甚至从约2g/L(17ppt)到约2.6g/L(22ppt)。总体来说，所述液态可水合聚合物的量从约1.2g/L(10ppt)到小于约6g/L(50ppt)，其中液态聚合物的下限小于约1.2,1.32,1.44,1.56,1.68,1.8,1.92,2.04,2.16或者2.18g/L(10,11,12,13,14,15,16,17,18,or 19ppt)，并且上限小于约7.2g/L(60ppt)，不大于7.07,6.47,5.87,5.27,4.67,4.07,3.6,3.47,3.36,3.24,3.12,3,2.88,2.76,2.64,2.52,或者2.4g/L(59,54,49,44,39,34,30,29,28,27,26,25,24,23,22,21,或者20ppt)。在某些实施例中，所述聚合物的量可以约为2.4g/L(20ppt)。
交联剂
包含交联剂的锆通常被用于交联pH为7.0或者更高的压裂流体，但是在这里，故意在低pH下配制所述流体。这里的实施例使用包括复合有或者配制有乳酸盐，三乙醇胺，碳酸盐，碳酸氢盐，谷氨酸，或者其任意组合物的锆盐。
钛和铪基交联剂与锆一样将被用在这里描述的实施例中。第四族金属交联剂的浓度为8到1000ppm，在某些实施例中为20到2400ppm。在某些实施例中，所述交联剂复合物中金属的浓度为10-100ppm。
已经确定的是特定的含氮和/或磷的羧酸以及衍生物可以形成具有金属的复合物。各个实施例中的所述金属可以是四族金属，例如Zr和Ti。锆(IV)被发现是一种有效的形成应用于交联剂配制中的具有不同阿尔法或者贝塔氨基酸并且具有阿尔法和贝塔羟基酸，膦酸及其衍生物的复合物的金属。这些组分在一个实施例中从不同的阿尔法或贝塔氨基磷酸，膦酰基羧酸，盐及其衍生物中选择。
在所述复合物中金属与配位体的摩尔比从1:1到1:10。优选地，金属与配位体的摩尔比从1:1到1:6。更具体地，所述金属与配位体的摩尔比从1:1到1:4。这些复合物，包括其混合物，可以被用于交联所述水合性聚合物。对于给定的聚合物来说，通过金属-氨基酸或者金属-膦酸复合物进行交联的温度明显大于通过已经被用作缓释剂的仅仅采用配位体，例如链烷醇胺，类似于三乙醇胺，或者阿尔法羟基羧酸盐，类似于乳酸形成的金属复合物进行交联的温度。
后面的有机酸和它们对应的加成盐代表可以被用于高温交联剂配制的配位体的非限制性实例：丙氨酸，精氨酸，天冬酰胺，天冬氨酸，半胱氨酸，谷氨酸，谷氨酰胺，甘氨酸，组氨酸，异亮氨酸，亮氨酸，赖氨酸，蛋氨酸，苯基丙氨酸，脯氨酸，色氨酸，酪氨酸，缬氨酸，肉碱，鸟氨酸，牛磺酸，瓜氨酸，谷胱甘肽，羟脯氨酸，以及类似物。后面的有机酸以及它们的盐被发现可以用作高温交联剂配制的配位体：D,L-谷氨酸，L-谷氨酸，D-谷氨酸，D,L-天冬氨酸，D-天冬氨酸，L-天冬氨酸，β-丙氨酸，D,L-丙氨酸，D-丙氨酸，L-丙氨酸，以及膦酰乙酸。
pH控制剂
pH控制剂可包括试剂等级或者更差的质量源或者是盐酸，乙酸，强氧化钠，碳酸氢钠，甲酸，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，磷酸三钾，二乙酸钠，硫酸，硫酸氢钠，苯二甲酸氢钾，以及作用为使溶液的酸度或碱度维持在选定值附近的相关的电解质。所述pH剂的特性和浓度基于目标pH值，所述流体的成分，所述pH剂的成本和可得性，和/或最终的流体特性目标进行选择。
可以采用缓冲剂来缓冲所述压裂流体，即，可以添加适度量的强碱或酸而不会引起压裂流体的pH值发生任何大的变化。在不同的实施例中，所述缓冲剂是如下成分的组合：弱酸和所述弱酸的盐；具有正盐的酸盐；或者两种酸盐。合适的缓冲剂的非限制性实例为：NaH2PO4-NaHPO4；钠碳酸钠碳酸氢钠；钠碳酸氢钠，二乙酸钠；以及类似物。通过将缓冲剂添加到氢氧离子生成材料中，所提供的压裂流体对于本地水源中宽范围的pH值以及位于地层中的酸性物质以及类似物的影响表现得比较稳定。在典型的实施例中，所述pH控制剂为所采用的多聚糖的重量的约百分之0.6到约百分之40。
氢氧离子释放剂的非限制性实例包括在所述压裂流体中提供目标pH值以提高硼酸盐离子形成并且与多聚糖和多元醇交联的任何可溶或部分可溶的强氧化物或者碳酸盐。优选的为碱金属氢氧化物，例如，氢氧化钠，以及碳酸盐。其它可以接受的材料为氢氧化钙，氢氧化镁，氢氧化铋，氢氧化铅，氢氧化镍，氢氧化钡，氢氧化锶，等等。在高于79℃(175℉)的温度下，当氢氧化镁被用作氢氧离子释放剂时，氟化钾(KF)可以被用于防止MgO(氧化镁)沉淀。在一个实施例中所使用的所述氢氧离子释放剂的量足够在所述压裂流体中产生至少约8.0，至少8.5，至少约9.5，以及位于约9.5到约12之间的pH值。
流体的具体实施形式还可以包括有机氨基成分。有机氨基成分的实例包括四乙基五胺(TEPA)，三亚乙基四胺，五乙二胺(pentaethylenhexamine)，三羟乙基胺(TEA)，或者其任意混合物。当所述有机氨基成分为TEPA时，某些实施形式是有益的。有机氨基例如可以被用于调节(升高)pH。当有机氨基成分被用在流体中时，它们基于总液相重量以约0.01重量百分比到约2.0重量百分比的量被包含。优选地，当被使用时，所述有机氨基成分基于总液相重量以约0.05重量百分比到约1.0重量百分比的量被包含。
当用于任意的压裂流体时，根据具体的实施例选择附加的添加剂。表面活性剂和粘土控制添加剂对于某些实施例来说是有益的。在某些实施例中，水本身也具有粘土稳定特性。对于某些实施例来说，可以选择抗乳化剂。在某些实施例中，需要抗菌剂。在某些实施例中，可以使用阻垢剂，磷基或者非磷基。非磷基阻垢剂优于磷基。在某些实施例中，可以使用氧化或者酶催化破坏剂以降低流体粘性。
包括聚合物和交联剂的所述组分相关的其它信息可以在美国专利号7786050找到，其通过引用被整体结合于此。
过程考虑
为了形成这里描述的压裂流体，需要发生几个过程活动。化学品添加和流体特性测量的顺序可以类似于下面所描述的或者可以根据包括可用的测量工具和测量设备以及化学品可用性在内的现场条件作出修改。在某些实施例中，所述水源的pH可以调节。所述聚合物被水合，添加交联剂，并且可以在不同的步骤引入附加的添加剂。当使用与本说明书中不一致的水，例如在上面的背景技术中列出的水时，分析所述水并且制备所述流体成分是合适的。为了提供可靠的在现场检测低pH流体的方法，开发了一种测试矩阵由此可以提取压裂流体的测量特性并且与获得的流变学数据相关联。这种关联使得现场人员可以在现场执行标准的测量并且通过仅仅改变一个变量，通常为交联剂浓度或pH，就可以解决流体的问题。实验室测量后面的数据：
·pH
·Lip温度(流体开始建立粘性)
·交联温度(流体完全被交联，高粘性)
·根据HPHT流变仪的性能，为所述流体分配通过或不合格。
在某些实施例中，还要测量水硬度并且通过引入水软化剂进行修正。这个测试的目的是给现场人员一个改变水质的快速调整途径。
一个实施例的过程如下。
确定硼的浓度
·调整烧碱以获取期望的pH；如果需要过量的烧碱或者如果形成大块的不可溶氢氧化物，使用水软化剂。
·如果硼浓度<100ppm并且硬度合格，考虑使用具有外加的少量多元醇缓迟剂的缓迟硼酸盐交联系统以避免表面交联，所述缓迟剂例如是山梨醇，甘露醇，葡萄酸盐，等等。
·如果硬度合格，调节烧碱以获得硼酸盐系统所期望的pH，如果需要过量的烧碱，考虑使用低pH系统或者水软化剂。
·如果温度为270华氏度或者更低并且有高浓度的硼，考虑调整基液的pH到6并且选取不使用硼作为活性交联剂的交联流体系统。
·如果温度为270华氏度或者更低并且有高浓度的钙和镁，考虑调整基液的pH到6并且选取不使用硼作为活性交联剂的交联流体系统。
·如果pH位于合适的范围但是水合作用不够，降低pH到6，如果水合作用仍然不够，执行细菌分析。
·如果存在大量的细菌但是TDS小于50-60k，对于低于240℉ BHST的井来说，考虑选择基于羧甲基纤维素胶凝剂的交联系统。
后面的图表显示出对不同流体所执行的一组测试结果
在上面的图表中，测试来自不同罐的水的pH，Lip温度，和交联温度。Lip和交联温度在将交联剂加入到线性凝胶中之后进行测量。改变交联剂浓度直到获得合格。合格被定义为满足客户对HPHT流变仪中流体性能的期望。绘制XL温度与Lip温度对比的曲线图。这两种测试很容易在现场执行。在该曲线图中，具有生成合格流体的Lip温度和xl温度的流体通过将它们封闭在绿色的“合格”窗口中而对其进行标记。原则上说，现场工程师可以采纳所述曲线图，测试所述流体的lip/xl温度，并且如果其落在所述窗口内，工程师可以确信所述流体按照设计的所执行。如果所述流体落在所述窗口外，他们可以确定所述流体是否过渡交联或者交联不足并且仅对交联剂浓度作出合适的改动。在某些实施例中，水的总体溶剂固体含量为7％重量比或者更高并且在某些实施例中，所述水的总体溶解固体含量为42％重量比或者更低。在某些实施例中，盐度为500到400,000ppm并且在某些实施例中，盐度为70,000ppm到360,000ppm。
为了图示该过程的实施例，图2是流程图。开始，测量pH和其它特征，例如总体溶解固体量，钙，镁，和硼浓度。调整pH位于4.5到7.0,5.0到6.0，或者4.5到8.0之间，或者其它目标值也是合适的。测试瓜尔胶水合的时间以确定其短于4分钟。执行井底温度检查。测量水硬度。将缓迟剂添加到所述流体中。引入氢氧化钠或者其它pH控制剂。在某些实施例中，在井眼500码以内形成所述流体并且观察所述粘度。
图3提供交联温度作为lip温度的函数的曲线图。中心部分显示何时成功的流体成分已经被选择出。图4绘制出不同交联剂浓度的温度和测量粘度作为时间的函数的曲线图以支持图3的分析。图5是另一个地层的另外一个不同交联剂浓度的温度和粘度作为时间的函数的曲线图，同样使用图3的分析。当交联剂复合物中金属的浓度位于10-100ppm时，某些实施例可能是受益的。在某些实施例中，地层的井底压力可能达到900psi或更高，或者温度为100℉或更高，或者二者同时都有。
接着，我们将交联瓜尔胶与淡水和低pH产出水中的锆复合物进行对比。图6为对于自来水和产出水来说，粘度和时间作为时间的函数的曲线图。瓜儿胶体(4.8g)溶解在1升的自来水中。添加0.8ml的乙酸以促进完全水合，使得水合凝胶的pH约为5.5。在水合所述聚合物约30分钟后，添加3ml的市场可买到的锆-乳酸交联剂，使得流体中最终的锆含量约为30ppm并且流体的pH位于5.4-5.6的范围内。最终的凝胶在Chandler 5500流变仪上以100s-1的剪切速率在低加热率下移动以观察渐进的交联。
瓜尔胶体(4.8g)溶解在1升的产出水中，其中具有～36％重量比的溶解盐。添加2ml的乙酸以促进合适水合，使得水合凝胶的pH约为5.5。在水合所述聚合物约30分钟后，添加3ml的市场可买到的锆-乳酸交联剂，使得流体中最终的锆含量约为30ppm并且流体的pH位于5.4-5.6的范围内。最终的凝胶在Chandler 5500流变仪上以100s-1的剪切速率在低加热率下移动以观察渐进的交联。
在两个案例中使用相同的加热曲线。由产出水制备的凝胶与在淡水中制备的相同流体配方相比具有更高的初始粘度以及高得多的最终粘度(完全交联)。
实例1
在该实例中，使用电凝法过程预处理现场水样本以修复影响生成的交联凝胶质量的钙和镁离子的活性。过去的信息显示出井的几何形状和井底210℉的静态温度应该更适于使用与大致120ppm的硼在pH为10到11下进行交联，同时不会缓迟开始的交联粘度的25lbs/Mgal的油田瓜尔胶。其它表面活性添加剂的目的在于控制界面张力并且乳化剂稳定性问题同样作为标准工作实践的问题被包括在内。
实验方法/工序
水分析
使用Mettler Toledo密度计测量比重，对稀释的水进行校准。使用MettlerToledo pH计测量水的pH，使用标准缓冲溶液新鲜地校准。通过重量分析来确定总体溶解固体。通过电感耦合的等离子(ICP)光谱确定阳离子分析。
水合作用测试(Fann35)
R1-B1转子/摆锤组合在300rpm(511sec-1)下被用于所有的实验。
HPHT测试(Chandler 5550)：使用瓜儿胶及衍生物的流体的协议。
1.R1-B5转子/摆锤组合被用于所有实验。
2.使用来自所述水合作用测试的凝胶样本，所述线性凝胶被运送进入干净的瓦林搅拌机中并且调节所述搅拌机轴速度以产生涡旋。
3.在添加交联添加剂后，接着混合所述混合物不超过30秒。
4.所述混合物接着被运送到所述HPHT粘度计。
5.对于每个BHST设计HPHT测试。剪切斜面计划基于API RP 39。
结果和讨论
综合水分析：
所述水样本被送入三个瓶子里；所述样本是干净的并且看起来没有包含任何悬浮固体。所述三个样本的密度和pH值在表1中示出。水分析的结果按照三个瓶子的平均值在表2中示出。在测试后，所述三个样本在先导流体测试前全部混合到一起。
线性凝胶混合：
初始的测试包括将线性流体与标准干燥油田瓜儿胶混合。当加入所述瓜儿胶时，发生钙和镁的沉淀和/或快速的脱水收缩。所述线性凝胶的4分钟粘度为1cP。15％的HCl被添加到这种凝胶中，使pH到达5.6。12分钟后，粘度为20cP。样本水的整个批次接着使用15％的HCl将pH调整为5.8。必须添加大约6gpt的所述15％的HCl意味着在7pH区域中具有强缓冲效果。在调节pH后，在4分钟内没有遇到任何问题完成80％的水合作用。
表1.接收到的十二个样本的水特性
| 样本编号 | 初始 | pH | SG |
| 1 | 瓶1 | 7.01 | 1.15 |
| 2 | 瓶2 | 7.00 | 1.151 |
| 3 | 瓶3 | 7.00 | 1.15 |
表2.水分析
| 分析物/特性 | 通过电凝法处理的水(ppm) |
| 钠 | 68012 |
| 钙 | 14208 |
| 钾 | 4971 |
| 铁 | 未探测到 |
| 镁 | 677 |
| 硼 | 357 |
| 硅 | 未探测到 |
| 铝 | 未探测到 |
| 锰 | 未探测到 |
| pH | 7.00 |
| SG | 1.15 |
| TDS | 257000 |
HPHT测试(Chandler 5550)：
考虑到水源中硼的量，并结合钙和镁的量，任何的硼酸盐交联系统在操作上都是不切实际的，即可能需要不少于30ppt的小多元醇迟滞剂和20gpt的30％氢氧化钠溶液。即使使用了过量的化学品，所述pH控制因子以及由此形成的流体稳定性具有非常窄的容差；pH的小幅升高会导致表面交联和快速脱水收缩。在硼对性能具有显著影响的情况下，优选的是流体系统能够在低pH下运行。为此，对建议的25lb/Mgal交联瓜尔胶凝胶流体进行了基线测试(图7)；然而，后面所有的测试都尝试优化锆交联瓜尔胶(图8和图9)和锆交联CMHPG(图10)系统。考虑到有限的样本水量，重点放在了瓜尔胶系统上而不是成本更高的衍生CMHPG上。图7为基于其它附近完井的历史数据对硼酸盐交联的、具有表面活性剂的25lb/Mgal瓜尔胶凝胶进行的基线测试。图8提供交联pH为5.9的锆酸盐交联瓜尔胶凝胶的流变学分析。图9为具有表面活性剂和27ppm的水软化剂、交联pH为5.8的锆交联瓜尔胶凝胶的曲线图。图10为具有表面活性剂的、交联pH为3.8的锆酸盐交联CMHPG凝胶的曲线图。
结论
1.水本身包含大量的硼。pH在7.2之上，对于瓜尔胶来说，硼是一种良好的交联剂，但是采用这种水制备的硼酸盐交联瓜尔胶流体的井底稳定性特别差。不稳定很大程度归因于高浓度硼发生的脱水收缩。使用迟滞剂对所述硼进行化学控制是可能的但是操作上有风险并且潜在地造成成本昂贵。如果使用硼酸盐交联瓜尔胶以及某种基础活化剂设计溶液，所述系统对水pH和硼含量的任何变化都会非常敏感。
2.所述水不允许在不调节pH的情况下进行线性凝胶水合。即使所述水的pH为7，高水平的多价阳离子仍然干扰水合作用。在水合前，需要采用HCl“预处理”所述预处理水。显示在所述7pH区域中具有大量的缓冲，由此需要6gpt的15％的HCl快速地运行进入被用于制备所述线性瓜尔胶凝胶的水合单元的隔间1中。
3.与锆交联的基于CMHPG的压裂流体同样也是可行的选择。它们需要使用CMHPG，可分散在水介质中的锆交联剂，以及控制流体pH的方法。这些流体对高浓度硼具有非常高的容忍性并且如果流体pH被维持在5或以下，钙和镁的影响也较小。
实例2
在该实例中，盐度非常高的现场水样本没有进行任何的处理，并且水分析表明当没有采用约十倍的淡水进行稀释时，这种水不适于用作硼酸盐交联瓜尔胶系统的混合水。总的盐度接近于260,000ppm，具有大量的钙，镁和硼。同样，现场数据显示井的几何形状和220℉的井底静态温度应该更适于基于与约120ppm的硼在pH为10.5到11.6的情况下采用迟滞交联剂进行交联的25lbs/Mgal油田瓜尔胶而使用迟滞交联瓜尔胶凝胶以确保低的泵送压力。同样还包括用于控制界面张力和乳化液稳定性问题的其它表面添加剂。
工序
水分析：
使用Mettler Toledo密度计测量比重，对稀释的水进行校准。使用FisherScientific AccuMet XL 15 pH计测量水的pH，使用标准缓冲溶液新鲜地校准。通过重量分析来确定总体溶解固体。通过离子色谱法(IC)确定阴离子和阳离子分析。通过感应耦合等离子(ICP)光谱确定阳离子分析。
水合测试(Fann35)：
R1-B转子/摆锤组合在300rpm(511sec-1)下被用于所有的实验。
HPHT测试(Chandler 5550)：使用瓜儿胶及衍生物的流体的协议
1.R1-B5转子/摆锤组合被用于所有实验。
2.使用来自所述水合作用测试的凝胶样本，所述线性凝胶被运送进入干净的瓦林搅拌机中并且调节所述搅拌机轴速度以产生涡旋。
3.在添加交联添加剂后，接着混合所述混合物不超过30秒。
4.所述混合物接着被运送到所述HPHT粘度计。
5.对于每个BHST设计HPHT测试。剪切斜面计划基于API RP 39。
结果和讨论
综合水分析：
接收到的水样本1-9为不透明的并且是橙棕色的，具有可见的固体存在；接收到的样本10-12为无色并且干净的。十二个样本的密度和pH值在表6中示出。样本1-9和10-12的密度和pH，并且是自洽的且显示出最小的变化，由此为了搅拌流体假设样本1-9全部接近于相同。样本10-12的密度和pH是自洽的并且显示出最小的变化，由此为了进行淡水测试，假设样本10-12都是相同的。水分析的结果在表7中示出。产出水包含350ppm的硼以及大于14,000ppm的二价阳离子。
表6.接收到的十二个样本的水特性
| 样本编号 | 初始 | pH | SG |
| 1 | 委托人的产出水 | 5.37 | 1.154 |
| 2 | 委托人的产出水 | 5.45 | 1.1534 |
| 3 | 委托人的产出水 | 5.47 | 1.1519 |
| 4 | 委托人的产出水 | 5.41 | 1.1542 |
| 5 | 委托人的产出水 | 5.4 | 1.1539 |
| 6 | 委托人的产出水 | 5.41 | 1.1541 |
| 7 | 委托人的产出水 | 5.39 | 1.1539 |
| 8 | 委托人的产出水 | 5.41 | 1.1537 |
| 9 | 委托人的产出水 | 5.41 | 1.1539 |
| 10 | 委托人的淡水源C | 7.58 | 1.0008 |
| 11 | 委托人的淡水源C | 7.81 | 1.0009 |
| 12 | 委托人的淡水源T | 7.99 | 1.0009 |
表7.水分析
HPHT测试(Chandler 5550)：
对几种流体系统进行了评估，包括迟滞的硼酸盐交联瓜尔胶和粘弹性的表面活性剂胶凝剂压裂流体。这些系统中没有一个显示出在BHST下具有可接受的凝胶强度。
基于混合水中高浓度的硼而选取锆酸盐交联CMHPG流体系统。后面的流体配方在230℉的BHST下在Chandler 5550上进行测试。
1.具有1.0gpt的锆酸盐交联剂A的45lb/Mgal CMHPG(图11)
2.具有1.0gpt的锆酸盐交联剂A&0.4gpt乙酸溶液的45lb/Mgal CMHPG(图12)
a.在加入所述交联剂前，采用L400将所述线性凝胶的pH调节到3.8。
图11提供了对于具有45lb/Mgal CMHPG的流体来说，粘度，剪切速率，以及温度作为时间的函数的曲线图，其中所述45lb/Mgal CMHPG具有1.0gpt的TEA复合的锆酸盐；图12提供了具有1.0gpt的锆酸盐交联剂&0.4gpt的乙酸溶液的45lb/Mgal的流变学。
结论
1.水本身包含大量的硼。pH在7.2之上，对于瓜尔胶来说，硼是一种良好的交联剂，但是采用这种水制备的硼酸盐交联瓜尔胶流体的井底稳定性特别差。不稳定很大程度归因于高浓度硼发生的脱水收缩。使用迟滞剂对所述硼进行化学控制是可能的但是非常贵(>70lbs/Mgal小多元醇迟滞剂)。如果使用硼酸盐交联瓜尔胶以及某种基础活化剂设计溶液，所述系统对水pH和硼含量的任何变化都会非常敏感。
2.羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG，一种衍生的瓜尔胶)在产出水中无需稀释就可以可靠地水合。一种相关的同时使用硼酸盐和锆酸盐交联剂的“双交联剂系统”不合格，因为其需要高的pH处理以控制高pH下的动能，可用的硼酸盐太多并且流体稳定性很差。低pH锆交联CMHPG流体给出可接受的结果，但是每个成功的配方需要使用45lbs/Mgal的胶凝剂并且保持低pH。对于一个实例来说，采用乙酸L400调节pH。所述系统被大幅度迟滞。
图13为每支撑剂浓度的处理压力和浆液速率作为总的多级浆液的函数的曲线图。该曲线图将硼交联与锆交联进行对比。显示出当使用包含交联剂的锆时，支撑剂浓度和压力被维持不变。
图14为对于三种具有不同总体溶解固体浓度的流体来说，粘度和温度作为时间的函数的曲线图。混合水来自于Marcellus,Permian,以及Duvernay地层。对于110,000,210,000，以及320,000TDS来说，观察到的粘度是有效的。此外，盐度最高的水具有粘性最高的流体。图15为对于具有250,000TDS的两种流体来说，粘度和温度作为时间的函数的曲线图，其显示出当水在处理过程中从不同存储护岸或罐体流动时，模拟的井下粘度对水质中的运行变量的稳定性。
图16和17示出这里的实施例在低TDS下是有效的并且如果需要，提高交联剂浓度对增加粘度是有效的。图18,19,20和21为对于生产混合水的不同地层来说，处于典型温度下的流体的粘度和温度作为时间的函数的曲线图。这些图的对比显示出对于不同的TDS和不同的温度来说，使用这里描述的实施例的流体随着时间的变化是有效的，很好地适用于水力压裂中。
Claims (31)
1.一种形成流体的方法，包括：
控制水的pH，其中，控制后的所述pH为4.0到7.5；
将包括瓜尔胶的聚合物导入所述水中以形成流体；
将包括第四族金属的交联剂引入所述流体；以及
观察所述流体的粘度，其中，在引入所述交联剂后的半个小时内所述粘度在100s-1下至少为80cP。
2.权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述流体引入被井眼穿入的地下地层。
3.权利要求1所述的方法，其中，所述水包括从被井眼穿入的地下地层收集的水，其中，所述井眼生产碳氢化合物。
4.权利要求1所述的方法，其中，所述水包括从油田服务水处理设施、水塘或者卡车收集的水。
5.权利要求1所述的方法，进一步包括：响应于观察所述流体的粘度引入额外的交联剂。
6.权利要求1所述的方法，其中，观察粘度包括：对比所述流体在引入交联剂之前和之后的温度。
7.权利要求1所述的方法，其中，观察粘度包括：使用HPHT流变仪。
8.权利要求1所述的方法，其中，观察粘度进一步包括：添加交联剂以控制所述粘度。
9.权利要求1所述的方法，其中，所述流体形成和观察粘度发生在井眼的500码之内。
10.权利要求1所述的方法，其中，分析水进一步包括：测量盐度、溶解固体含量、金属成分或者它们的组合。
11.权利要求1所述的方法，其中，所述交联剂包括锆乳酸、锆三乙醇胺、锆谷氨酸或它们的任意组合。
12.权利要求1所述的方法，其中，所述流体在900psi或更大的井底压力下或者100℉或更大的温度下或者二者同时满足的情况下被引入穿入地下地层的井眼中。
13.权利要求1所述的方法，其中，所述流体被引入长度为1000米或更长的穿入地下地层的井眼中。
14.权利要求1所述的方法，其中，控制pH包括引入pH控制剂。
15.权利要求14所述的方法，其中，所述pH控制剂为氢氧化钠、乙酸、盐酸或它们的组合。
16.一种形成流体的方法，包括：
分析水的pH，其中，所述水包括300ppm或更大的盐度；
控制所述水的pH，其中，控制后的pH为4.5到8.0；
将聚合物引入所述水中以形成流体；
将交联剂引入所述流体；以及
观察粘度，其中，在引入交联剂后的第一个半小时内所述粘度在100s-1下至少为80cP。
17.权利要求16所述的方法，其中，所述聚合物为瓜尔胶、HPG、CMPHG或者它们的组合。
18.权利要求17所述的方法，其中，所述交联剂包括锆。
19.权利要求18所述的方法，其中，所述交联剂包括锆乳酸、锆三乙醇胺、锆谷氨酸或它们的任意组合。
20.权利要求16所述的方法，其中，控制后的pH为5.0到6.0。
21.权利要求16所述的方法，其中，所述水的总溶解固体含量为7％或更多。
22.权利要求16所述的方法，其中，所述水的总溶解固体含量按重量计为42％或更少。
23.权利要求16所述的方法，其中，交联剂复合物中的金属浓度为10-100ppm。
24.权利要求23所述的方法，其中，所述聚合物为瓜尔胶，所述交联剂包括锆。
25.权利要求16所述的方法，其中，所述流体形成和观察粘度发生在井眼的500码以内。
26.权利要求16所述的方法，其中，所述盐度为500到400,000ppm。
27.权利要求16所述的方法，其中，所述盐度为70,000到360,000ppm。
28.权利要求16所述的方法，其中，观察粘度包括对比所述流体在引入交联剂之前和之后的温度。
29.权利要求28所述的方法，其中，引入交联剂之前的lip温度是周围环境温度至160℉，在引入交联剂后是周围环境温度至200℉。
30.权利要求16所述的方法，其中，观察粘度包括：使用HPHT流变仪。
31.权利要求16所述的方法，其中，观察粘度进一步包括：添加交联剂以控制所述粘度。
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