CN106133111A - 使用硼酸化的半乳甘露聚糖胶重复压裂的方法 - Google Patents

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Abstract

包含硼酸化的半乳甘露聚糖的井处理流体可用于隔离具有多个生产区域的井中的生产区域。该流体在关注的生产区域中含有机械层位封隔体系的井的处理中是尤其有用的。该流体以基本非水合的形式泵入井中。因此井处理流体在优先密封或封堵地层中的生产区域中是高度有效的，原因在于可以控制该流体的延迟水合达至多数小时。密封物可以降解并且通过向井中引入降粘剂而重复压裂生产区域。

Description

使用硼酸化的半乳甘露聚糖胶重复压裂的方法
技术领域
本发明涉及包含硼酸化的半乳甘露聚糖胶的井处理流体作为临时密封物以在井眼的层段之间实现层位封隔以及作为水泥的替代品的用途。本发明进一步涉及重复压裂地下地层的方法，其中所述临时密封物通过将该临时密封物暴露于降粘剂而从井中移除。
背景技术
通常，经井穿过的地下地层具有多个不同的关注的区域或地层。在从井中生产流体的过程中，通常期望仅仅与关注的区域或地层建立连通从而使得增产处理不会不经意地流入非生产性区域或关注减弱的区域。随着井的寿命以及井的生产力下降，选择性增产(例如通过水力压裂和酸增产)变得显著。
通常，选择性增产通过一种或多种射孔枪而完成，其中射孔枪在钢缆或软管上运送至井中并且相邻于关注的区域和/或地下地层放置，并随后选择性引燃以对区域和/或地层射孔。然后通过钢缆将射孔枪重新放置于另一关注的区域或地层，并且随后对关注的区域或地层选择性射孔。重复此程序直至所有关注的区域和/或地层被射孔；随后通过钢缆将射孔枪取回至地面。当期望压裂时，随后将压裂流体泵入井中，泵入压力超过区域和/或地层将要压裂的压力。为了防止压裂流体流入具有更大孔隙度和/或更低压力的区域，首先将机械设备诸如跨式封隔器、或塞子或砂填充设置于刚压裂的区域与待压裂的区域之间的井中，以隔离增产区域以避免进一步接触压裂流体。重复此程序直至所有关注的区域被射孔和压裂。
一旦完成完井操作，每个塞子均须从井中钻出来或以其它方式移除以允许流体通过井产出至表面。有必要下入和起出井眼以对多个区域的每一个射孔和增产，以及使用这些塞子以隔离先前处理过的区域和/或地层而避免进一步处理流体接触，均是耗时且昂贵的。
已经报道了多种用于实行井眼的层段之间层位封隔的方法和组件，当完成多个关注的区域时，其不取决于射孔设备移入井中或者从井中移出。与此同时，这些方法和组件将井眼的选择性目标生产层段与非生产层段隔离。
最近，报道了使用隔离组件来提供层位封隔和允许在多个层段井眼中选择性处理生产(或先前生产层段)。例如，美国专利No.6386288公开了一种机械层位封隔体系，其可以提供在套管柱(胶结(cement)至井眼)的外面以允许独立于其它层段完成地层层段并且增产和/或处理。按此方式，可对所选择的地下地层层段进行增产和/或处理。该组件可包括位于射孔枪组件之间的挡板阀组件的使用。
进一步地参见美国专利No.7575062，其公开了包含绕包屏蔽套筒和位于衬套中的多个膨胀式封隔器的隔离组件以及在衬套中用于改变开口控制井眼中流体的工具。
层位封隔组件是昂贵的。当用水泥浆保持在适当位置时，仅能通过破坏或毁坏这些组件而将其从井眼中移除。进一步需要在井眼中将套管保持在适当位置的可替代的方法。
另外，已经探寻用于将套管固定至井眼的替代方法。传统地，水泥浆用于胶结井管和套管于井眼上。通常浆料向下泵入管道或套管的内部并且通过井眼和套管外部之间的环形空间堵塞管道或套管的外面。随后允许水泥浆凝固并硬化以保持套管在适当的位置。传统水泥浆是不期望与层位封隔组件一起使用的，因为为了从井中移除，有必要破坏或毁坏层位封隔组件。
还寻找了重复压裂具有多个不同的生产区域的选择性增产地层的方法的替代方案。当井中生产区域可能不被充分压裂时，常常期望重复压裂。这通常导致生产区域的不充分生产。即使地层被充分压裂，生产区域可不再以充分水平生产。经过一段延长的时间，从先前压裂过的水平井眼中的生产可降低至最低阈值水平以下。一种增加烃产出的技术为在地下地层中添加新的裂缝。
发明内容
这里描述的井处理流体在完井的过程中提供了隔离并且可在后作业回流的过程中或之后被移除。因此，这里定义的井处理流体能够在后压裂生产后几乎不损害地层的表面。
井处理流体包含硼酸化的半乳甘露聚糖胶、交联剂和优选的破坏剂。硼酸化的半乳甘露聚糖在用交联剂固化或硬化之前包含硼酸根离子。硼酸化的聚半乳甘露聚糖可以在水中未水合以粉末或烃浆料的形式被泵入穿过地层的井中。
优选半乳甘露聚糖为瓜尔胶及其衍生物，例如羧甲基醚衍生物和羟烷基醚衍生物。此外，未衍生的瓜尔胶也是优选的。
井处理流体的水合可通过调节pH和/或交联剂例如热延迟交联剂而控制。因此，可以延迟井处理流体的水合直至流体到达井下关注的地。因此，可以有效设置井处理流体用于优先密封或封堵地层中的生产区域，原因在于流体的延迟水合可以控制达至多数小时。
流体在处理具有多个生产区域的地层中是尤其有用的。通常，待处理的井在关注的区域中包含层位封隔体系。处理流体可用于垂直井和非垂直井中。在这种情况下，可对井射孔并随后在不用任何水泥的情况下进行压裂。
因此，在公开的一个实施例中，提供了提高经井穿过的地层的生产力的方法，其中未水合的硼酸化的半乳甘露聚糖胶和交联剂被泵入井中。未水合的硼酸化的半乳甘露聚糖胶在交联或固化前包含硼酸根离子。
在另一个实施例中，提供了提高经具有多个生产区域的井穿过的含烃地层的生产力的方法。在此方法中，未水合的硼酸化的半乳甘露聚糖胶和交联剂被引入井的预先确定的生产区域附近；硼酸根离子在交联前被并入未水合的硼酸化的半乳甘露聚糖胶中。预先确定的生产区域通过硬化井处理流体与井的其它区域隔离。随后对隔离的预先确定的生产区域射孔。然后通过向井的射孔的预先确定的生产区域中以足以压裂射孔的预先确定的生产区域的压力引入压裂流体，水力压裂射孔的预先确定的生产区域。
在另一个实施例中，公开了提高经由含有套管和多个生产区域的胶结的垂直井穿过的含烃地层的生产力的方法。在此实施例中，对井的生产区域射孔。随后通过以足以压裂射孔的生产区域的压力向射孔的生产区域中引入压裂流体来对射孔的生产区域水力压裂。然后向压裂的射孔的生产区域上方的套管中引入含有硼酸化的半乳甘露聚糖胶和交联剂的井处理流体；在交联前硼酸化的半乳甘露聚糖胶含有并入的硼酸根离子。随后硬化处理流体。
在另一个实施例中，提供提高含烃的地下地层的生产力的方法。在此方法中，含有未水合的硼酸化的瓜尔胶和交联剂的井处理流体被引入井眼壁与置于井眼中的管柱之间的环形空间中。管柱中放置有层位封隔组件。未水合的硼酸化的瓜尔胶在交联之前含有并入的硼酸根离子。随后硬化井处理流体并且隔离在地层中的生产区域。然后在层位封隔组件中对隔离的生产区域射孔。通过以足以压裂隔离的生产区域的压力向该区域中引入压裂流体来对隔离的生产区域水力压裂。
在公开的另一个实施例中，公开了提高经非垂直井穿过的含烃的地下地层的生产力的方法。在此实施例中，向井中引入第一封隔器。层位封隔组件单元被引入与第一封隔器相邻的井中。然后向井中引入第二封隔器直到由层位封隔组件单元限定的区域被第一封隔器和第二封隔器限定。随后向井中引入未水合的硼酸化的瓜尔胶和交联剂。然后硬化未水合的硼酸化的瓜尔胶。在硬化前，未水合的硼酸化的瓜尔胶含有硼酸根离子。由第一封隔器和第二封隔器限定的区域随后与井的其它区域密封隔离。然后通过以足以压裂隔离区域的压力向该区域中引入压裂流体来对隔离区域水力压裂。这些步骤可以在井的另一区域中重复。
在公开的另一个实施例中，提供了重复压裂经井穿过的地下地层的方法。在此方法中，向井中泵入降粘剂。临时胶凝密封物的粘度随后减小。临时胶凝密封物是未水合的硼酸化的半乳甘露聚糖胶和交联剂的产物。以不足以在地下地层中产生或扩大裂缝的压力向井中泵入降粘剂。然后以足以在井中预先确定的生产区域中产生或扩大裂缝的压力向井中泵入压裂流体。
另一个实施例中公开了重复压裂经井穿过的地下地层的方法，其中先前压裂的生产区域通过临时封堵凝胶与井中的另一区域隔离。临时封堵凝胶衍生自硼酸化的半乳甘露聚糖胶。以不足以在地下地层中产生或扩大裂缝的压力向井中泵入降粘剂。临时封堵凝胶的粘度降低。先前压裂的生产区域可随后通过以足以产生或扩大裂缝的压力向先前压裂的生产区域引入压裂流体而重复压裂。包含未水合的半乳甘露聚糖胶的井处理流体随后引入重复压裂的生产区域的上方。随后通过硬化井处理流体隔离重复压裂区域。
在另一个实施例中，提供了提高经具有多个生产区域的井穿过的含烃地层的生产力的方法。在此方法中，向井中先前压裂的生产区域中泵入包含降粘剂的井处理流体。先前压裂的生产区域与井的第二生产区域通过衍生自硼酸化的半乳甘露聚糖胶的临时封堵凝胶而隔离。临时封堵剂的粘度可随后降低并且从井中移除临时封堵剂。然后可通过向井中以足以引发或扩大裂缝的压力泵入压裂流体而重复压裂先前压裂的生产区域。可随后向井中泵入包含硼酸化的半乳甘露聚糖胶的井处理流体。然后通过硬化包含硼酸化的半乳甘露聚糖胶的井处理流体将重复压裂的生产区域与井中的另一生产区域隔离。
附图说明
为了更充分地理解本发明具体实施方式所提及的附图，提供每个附图的简要说明，其中：
图1表明井处理流体在包括层位封隔体系的水平井中的应用。
图2表明不同的pH水平对凝胶水合开始的影响。
图3表明延缓剂对凝胶水合开始的影响。
图4表明不同的pH水平与延缓剂对凝胶水合开始的影响。
图5表明不同的pH水平与延缓剂对凝胶水合开始的影响。
图6表明用于隔离凝胶在低剪切条件下保持高粘度的能力。
图7表明实施例中所用的测试条件。
具体实施方式
这里所描述的用于井处理流体的硼酸化的半乳甘露聚糖胶为在交联或硬化前具有并入的硼酸根离子的半乳甘露聚糖胶。这些硼酸化的半乳甘露聚糖胶公开于美国专利No.3808195中，在此以参考文献引入。硼酸化的聚半乳甘露聚糖可通过将半乳甘露聚糖引入含有硼酸根离子的材料中，即可向反应中贡献硼酸根离子的材料中而制备。
未水合的硼酸化的半乳甘露聚糖胶可以以粉末或以在水中的浆料或添加至水中的矿物油中的浆料的形式泵入。通常，泵入地层的硼酸化的半乳甘露聚糖的量在约100磅/千加仑水(ppt)至约1000ppt之间，优选约250ppt至约750ppt之间。当使用烃浆料时，浆料中的硼酸化的半乳甘露聚糖的量在约3磅/加仑烃至5磅/加仑烃之间。
优选用于本发明的半乳甘露聚糖为瓜尔胶及其衍生物，包括天然或未衍生化的瓜尔胶、酶处理的瓜尔胶(通过用半乳糖苷酶、甘露糖苷酶，或另一酶处理天然瓜尔胶得到)以及衍生化的瓜尔胶。聚半乳甘露聚糖的衍生物包括水溶性衍生物，例如羧基烷基醚，例如羧甲基醚衍生物，羟烷基醚衍生物，例如聚半乳甘露聚糖的羟乙基醚和羟丙基醚，聚半乳甘露聚糖的氨基甲酰乙基醚；阳离子聚半乳甘露聚糖和解聚的聚半乳甘露聚糖。
另外，合适的衍生化的瓜尔胶是通过用化学品处理天然的瓜尔胶以引入羧基、羟烷基、硫酸根基团、磷酸根基团等而制备的那些。优选的或为羟烷基化瓜尔胶(例如羟丙基瓜尔胶、羟乙基瓜尔胶、羟丁基瓜尔胶)，或为改性的羟烷基化瓜尔胶，例如羧基化瓜尔胶，例如羧基烷基化瓜尔胶，例如羧甲基瓜尔胶以及羧基化烷基化羟烷基瓜尔胶，例如羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHPG)，包括分子量在约100万至约300万之间的那些。这些瓜尔胶衍生物的羧基含量可以用取代度(“DS”)表示并且范围在约0.08至约0.18之间以及羟丙基含量可以用摩尔取代(MS)(定义为每摩尔葡糖酐的羟烷基的摩尔数)表示并且范围在约0.2至约0.6之间。
通常，硼酸化的半乳甘露聚糖通过以下来制备：在含有硼酸根离子的材料的碱性水溶液中浸泡聚半乳甘露聚糖，允许聚半乳甘露聚糖吸收所有溶液并且随后研磨并干燥聚半乳甘露聚糖。碱性水溶液中的水量大约等于聚半乳甘露聚糖的量。溶液用碱金属或碱土金属氢氧化物而制备为碱性的。碱金属或碱土金属氢氧化物在溶液中的浓度为约0.3％重量至0.5％重量，基于聚半乳甘露聚糖的重量。在聚半乳甘露聚糖被吸收后，对其研磨并在通常约150℃至约250℃的温度下干燥至未处理的聚半乳甘露聚糖的原始湿度水平，通常包含约9％重量至12％重量的水。制备硼酸化的聚半乳甘露聚糖及其衍生物的进一步的方法示于美国专利No.3808195中。
优选作为含有硼酸根离子的材料是硼酸根阴离子的碱金属、碱土金属和胺盐。硼酸根阴离子包括四硼酸根、偏硼酸根和过硼酸根阴离子。假设半乳甘露聚糖单元的分子量为200，取代基团在反应混合物中为0.1摩尔至3摩尔比，产生至少0.1的摩尔取代度。摩尔取代度是每摩尔的聚半乳甘露聚糖胶的脱水己糖单元所取代的取代基的平均数。硼酸根离子浓度以硼砂Na2B4O7·10H2O表示。
由硼酸根离子与聚半乳甘露聚糖胶反应制得的硼酸化的瓜尔胶可分散于水中，并且表现出有限的被交联的能力，当聚半乳甘露聚糖是水合的和所得溶胶的pH为碱性。通常，聚半乳甘露聚糖在与未处理的聚合物相同的pH水平下分散于水中。由于硼酸化的聚半乳甘露聚糖的水合速率在接近中性或酸性pH的条件下是最大的，硼酸化的聚半乳甘露聚糖在更高的pH值下不会水合。因为井处理流体以至多仅最好部分水合泵入地层，它具有低粘度，其最小化摩擦阻力，和允许井处理流体例如以低泵入速率或利用挠性管设置。
通过例如用pH调节剂调节pH，以及随后交联硼酸化的聚半乳甘露聚糖(优选用另外的交联剂)来控制水合，可以在期望的温度下控制并保持井处理流体的粘度。合适的pH调节剂包括苏打灰、氢氧化钾、氢氧化钠和碱土金属及碱金属(alkaline and alkali)碳酸盐和重碳酸盐，可以用于维持期望的pH。通常硬化井处理流体的期望的pH为大于8.0，更优选大于9.0。
因此，井处理流体在优先密封或封堵地层中的生产区域是高度有效的，原因在于流体的延迟水合可以通过用于瓜尔胶或瓜尔胶衍生物的硼酸根的量以及体系的pH而控制达至多数小时。例如，当不再期望区域的被动隔离时，可通常通过使用pH或温度控制的破坏剂使流体粘度下降。通过调节pH至高度碱性条件，硼酸化的聚半乳甘露聚糖的交联可进一步延迟至高温，例如至多120°F；并且常常至高达350°F。
因此，尽管可以使用其它交联剂，本发明流体中使用的交联剂通常为延迟交联剂(为了延缓聚半乳甘露聚糖的水合)。在许多例子中，在形成具有足够粘度用作密封剂的凝胶之前，水合可以控制达至多24至36小时。
特别是在高温下，交联剂为硼砂。除了硼砂以外，可以使用其它释放硼酸根离子的化合物以及包含至少一种过渡金属离子或碱土金属离子的有机金属离子或有机络合金属离子及其混合物。
可以使用的释放硼酸根离子的化合物包括，例如在组合物中提供硼酸根离子的任意硼化合物，例如硼酸，碱金属硼酸盐，诸如二硼酸钠，四硼酸钾，四硼酸钠(硼砂)，五硼酸盐等以及碱土金属和锌金属(alkaline and zinc mental)硼酸盐。这些释放硼酸根离子的化合物公开于美国专利No.3058909和美国专利No.3974077，在此以参考文献引入。另外，这些释放硼酸根离子的化合物包括硼的氧化物(例如选自H3BO3和B2O3)以及聚合的硼酸盐化合物。合适的聚合的硼酸盐化合物的例子为硼酸与碱金属硼酸盐的聚合物，其可以从美国加利福尼亚州的Borax of Valencia以商标名POLYBOR获得。可以进一步使用任意的引用的释放硼酸根离子的化合物的混合物。这些硼酸根释放剂通常需要碱性pH(例如8.0至12)以发生交联。
进一步优选的交联剂为反应物，例如有机金属化合物和有机络合金属化合物，其能提供IV锆离子，例如乳酸锆、三乙醇胺乳酸锆、碳酸锆、乙酰丙酮锆和二异丙基胺乳酸锆；以及可提供IV钛离子的化合物，例如乳酸钛胺、三乙醇胺钛，和乙酰丙酮钛。Zr(IV)和Ti(IV)可进一步以离子或含氧离子的形式直接加入组合物中。
这些含有+4价态的钛或锆的有机金属交联剂和有机络合金属交联剂包含公开在英国专利No.2108122中的那些，在此以参考文献引入，其可通过在基本无水条件下锆四烷氧化物与烷醇胺反应制得。还描述了其它锆和钛交联剂，例如在美国专利No.3888312；美国专利No.3301723；美国专利No.4460751；美国专利No.4477360；欧洲专利No.92755和美国专利No.4780223中，所有这些在此以参考文献引入。这些含有+4氧化价态的钛或锆的有机金属交联剂和有机络合金属交联剂包含一个或多个烷醇胺配体，例如乙醇胺(单乙醇胺、双乙醇胺或三乙醇胺)配体，例如双(三乙醇胺)双(异丙基)钛(IV)。此外，化合物可以以无机氧化物的形式提供，例如二氧化锆或二氧化钛。这些交联剂通常在约6至约13的pH范围内使用。
可以进一步使用任意合适的交联金属离子、含有金属的物质，或这些离子和物质的混合物。在一个优选的实施例中，用于本发明隔热组合物中的交联剂是能够给组合物提供Zn(II)、钙、镁、铝、Fe(II)和Fe(III)的反应物。这些可以以离子的形式或以多价金属化合物诸如氢氧化物和氯化物(从中可以释放离子)的形式直接用于组合物中。
正如所示的，通过将含有适合的金属的化合物或金属离子本身溶解至溶液中，可提供交联离子或物质。交联剂的浓度取决于因素诸如聚合物浓度和环形空间中的温度并且通常范围在约5ppm至约2000ppm之间，优选约100ppm至约900ppm。本发明的一个重要优点为使用较高水平的交联金属离子或包含金属的物质，进而确保改进的交联。
含有硼酸化的半乳甘露聚糖胶的井处理流体在处理其中已知存在多个生产区域的地层中具有特别的适用性。例如，在特定地层中，例如页岩，可以期望在多个级在6至40个级之间压裂地层。井处理流体可作为封隔体系达数小时至几天。处理流体可用于垂直井和非垂直井中，最显著的是水平井。
井处理流体用作被动化学环形封隔体系以隔离用于增产的关注的区域具有特别的适用性。流体可以引入具有套管衬里的井中或开孔中。
当用于连接机械层位封隔体系时，这里定义的井处理流体具有特别的适用性。在这些方法中，通常期望在不用任何水泥的情况下对隔离的区域射孔和压裂。
如图1所示，穿过地层12并且具有表层套管15以及中间管柱20的水平井10安装有管道25和机械层位封隔组件30。向井眼中引入井处理流体27并将其填充管道25和套管15之间的空间。一旦流体硬化，对期望位置的管柱20射孔以及随后对地层12水力压裂，其中产生裂缝40。完成压裂后，通过与破坏剂的相互作用破坏流体的粘度。从井中移除流体后，中间管柱20、管道25和机械层位封隔组件30可进一步从井中移除。
在另一个实施例中，具有多个生产区域的井的生产区域可被首先射孔。随后以足以压裂射孔的生产区域的压力向射孔的生产区域中引入压裂流体。这里定义的井处理流体可随后被引入压裂的射孔的生产区域。射孔的生产区域可随后通过硬化井处理流体而隔离。若希望，井的另一个生产区域可以被射孔并且重复该过程。该程序通常在第一区域的射孔前通过将垂直井胶结至环形空间而完成。此外，一个或多个生产区域可包含前述的层位封隔组件。
在本发明的另一个实施例中，这里所述的井处理流体可以被引入包括多个生产区域的井的预先确定的生产区域。随后硬化预先确定的生产区域中的流体，从而将预先确定的生产区域与井的另一区域隔离。由于关注的区域与其它区域密封，随后对该区域射孔，对区域水力压裂。
井处理流体可进一步用于还使用机械设备例如封隔器、塞子或砂堵的方法中。首先将这些机械设备设置于井的待压裂的区域和相邻区域之间的井中。该方法用于非垂直井中更实用。层位封隔组件单元可存在于一个或多个待压裂的区域中，所述区域由两个含有层位封隔组件单元的封隔器所限定。这里定义的井处理流体可随后被引入井中。井处理流体一旦硬化，第一和第二封隔器之间的区域相对于井中的其它区域密封开。随后对密封区域压裂。此过程随后可被重复连续的时间以压裂井中的其它区域。在井处理流体的限定流体的凝胶破坏后，可从井中移除任意层位封隔体系。
伴随着增产后提供有效的层位封隔，井处理流体进一步最小化天然裂缝的胶结。当在井眼中使用传统水泥时，在地层的钻井和/或射孔之后水泥进入天然裂缝是常见的。这导致天然裂缝的阻塞。作为水泥的替代品，这里定义的井处理流体可以替代水泥使用或除了水泥以外使用。
在这些例子中，含有硼酸化的半乳甘露聚糖的浆料的流体可引入井眼壁与置于井眼中的管柱之间的井的环空中。在一个优选的实施例中，在管柱中放置层位封隔组件。在这些例子中，流体硬化后，可随后对层位封隔组件中的隔离的生产区域射孔。层位封隔组件可以是多间隔的压裂处理层位封隔组件，如那些现有技术中已知的，包括公开在美国专利No.6386288中的组件类型。随后以足以压裂隔离的生产区域的压力对井进行水力压裂。在这些例子中，井可以是非垂直井。
在一个可选实施例中，井仅包含软管和不含套管。机械封隔组件与软管连接。
流体提供被动层位封隔，这是因为硼酸化的半乳甘露聚糖可通过凝胶的破坏而从井中移除。因此流体可用来代替机械封隔器。因此这里描述的被动层位封隔方法提供了环形隔离，与传统的水泥类似，但是不破坏地层。因此，在一个优选的操作模式中，通过交联的凝胶提供的环形隔离体系在后回流作业操作过程中离开井，使地层压裂对于后压裂生产几乎没有损害。
这里定义的井处理流体在其中可最终期望重复压裂地层的那些应用中是特别有效的。包含硼酸化的半乳甘露聚糖胶的密封物可被破坏并且通过向井中引入降粘剂而从井中移除硼酸化的半乳甘露聚糖胶。降粘剂至少部分降解胶凝的硼酸化的半乳甘露聚糖胶，且硼酸化的半乳甘露聚糖胶的粘度变小并因此可从井中移除。这样，用这里定义的硼酸化的半乳甘露聚糖胶将地层中的压裂的生产区域与另一区域隔离的密封物可从井中移除，使得先前封隔的生产区域可再次进行压裂操作。
以不足以产生或扩大地层中的裂缝的压力向井中泵入含有降粘剂的流体。因此，在密封物降解(并且优选硼酸化的半乳甘露聚糖胶被从井中移除)后，以足以产生或扩大地层中的裂缝的压力下向井中泵入压裂流体。以这种方式，地层中的先前压裂的生产区域可被水力压裂。
通常，通过向井的预先确定的生产区域泵入压裂流体而再次压裂地层，所述井的预先确定的生产区域被先前压裂或者试图被压裂并且包含多个生产区域。因此，例如，通过水力隔离第一位置与来自第一位置的多区域井眼井口的一部分，多区域井眼的地层的位置可被重复压裂，所述第一位置被先前水力压裂至少一次，并且水力重复压裂第一位置。重复压裂地层后，含有未水合的半乳甘露聚糖胶的井处理流体可以按这里描述的那样引入井中并且通过硬化井处理流体隔离重复压裂的区域。
应当理解的是，重复压裂方法可由多个重复压裂操作组成，其中向井中引入含有降粘剂的流体并且将相对于地层中的另一区域封堵生产区域的临时密封物移除，对地层压裂，向井中引入包含硼酸化的半乳甘露聚糖胶的流体并且硬化以将重复压裂的生产区域与地层中的其它生产区域隔离，以及随后重复该过程。
合适的降粘剂包括适合于赋予硼酸化的半乳甘露聚糖胶流体粘度降低特性的任意材料。合适的材料的例子包括但不限于氧化剂(例如溴酸钠)、胺、酸、酸盐、酸产生材料、酶破坏剂、包封的破坏剂等及其组合。降粘剂促进井处理流体中的硼酸化的半乳甘露聚糖胶降解，由此降解的流体可从地下地层移除至井表面。
合适的酸包括盐酸、甲酸或氨基磺酸以及酸盐，例如硫酸氢钠。
合适的氧化剂包括碱土金属过氧化物和金属过氧化物(例如过氧化镁、过氧化钙和过氧化锌)，有机过氧化物，次氯酸盐漂白剂，过硫酸盐(原样使用或包封使用)，例如过硫酸铵、过硫酸钠、过二硫酸胺和过硫酸钾，铬盐、溴酸钠、高氯酸钠、过硼酸钠、过硼酸镁、过硼酸钙等。
还可以使用能够将交联的凝胶的骨架破坏成单糖和二糖片段的酶破坏剂，例如半乳甘露聚糖酶。
以足以至少部分降解硼酸化的半乳甘露聚糖胶的量向井中引入降粘剂，使得隔离先前压裂的生产区域的临时密封物被移除。
接下来的例子用于说明本发明的一些实施例。本文的权利要求范围内的其它实施方案从本文陈述的说明书考虑，对本领域技术人员是显而易见的。说明书与实施例被意欲仅仅是示例性的，本发明的范围和精神由所附的权利要求表示。
除非另有说明，实施例中所列的所有百分比均以重量单位给出。
实施例
在下面的实施例中使用如下材料：
聚合物指的是硼酸化的瓜尔胶，可从Baker Hughes Incorporated以GW-26商业获得。
硼砂作为延迟水合添加剂(也作为交联剂)使用。
GBW-25，破坏剂，是溴酸钠，可从Baker Hughes Incorporated商业获得。
使用Chandler高压高温(HPHT)5550粘度计测量粘度。
实施例1.使用粘度测量测试了不同水平pH对凝胶水合开始的影响。结果如图2所示。在每次测试运行中，使用100ppt在水中的聚合物产生凝胶。该浆料的pH为8.84。使用氢氧化钠溶液(在水中10％重量)增加pH至9.5、9.75和10.1的值。将浆料负载于粘度计中并且以100sec-1的剪切速率测定粘度。粘度计的温度在两小时内从70°F上升至250°F并且随后在250°F下保持恒定再1小时。图2表示了pH以以下方式影响粘度：
a. 大于9.75的pH导致凝胶完全不会水合并且变得粘稠；
b. pH为9.5时，凝胶的粘度在60-65分钟后开始增加，但是粘度存在时间短；并且
c. pH为8.84时，凝胶的粘度在30分钟后开始增加，非常类似于其在室温下自来水中的性能。
图2进一步表示了水合的开始时间可以通过pH控制。
实施例2。使用上面的程序，考察了在保持pH为9.5时，添加硼砂作为延迟剂的影响。结果如图3所示。对每次运行，使用100ppt在水中的聚合物并且用氢氧化钠溶液调节pH以产生凝胶。以聚合物的1％重量、2％重量、3％重量加入硼砂作为延迟剂。将浆料负载于粘度计中并且以100sec-1的剪切速率测定粘度。粘度计的温度在两小时内从70°F上升至250°F并且随后在250°F下保持恒定再1小时。结果表明硼砂自身(没有任何pH调节)没有延迟水合，但是当结合pH从8.84增加至9.5时，在降低水合速率上具有显著的不同。具体地：
a. 天然pH为8.84的凝胶和占聚合物2％重量的硼砂的对照运行在水合方面没有表现出不同；
b. 调整pH为9.5的凝胶和占聚合物1％重量的硼砂延迟水合至约80分钟；
c. 调整pH为9.5的凝胶和占聚合物2％重量的硼砂延迟水合至约120分钟；并且
d. 调整pH为9.5的凝胶和占聚合物3％重量的硼砂延迟水合开始至约100分钟，完全水合延迟至140分钟。
为了进一步说明，图3还包括了实施例1中pH调节至9.5的凝胶。清楚地表明延迟剂的加入和pH增加至9.5使得更好地控制水合开始的时间。
实施例3.考察了pH和延迟剂对水合时间的影响并且结果如图4所示。对于每次测试运行，使用100ppt在水中的聚合物产生凝胶。该浆料的pH为8.84。通过添加醋酸以获得更低的pH值，直到获得8.5和8.75的pH值。通过添加氢氧化钠溶液(在水中10％重量)以获得更高的pH值，pH值为9和9.2。将浆料负载于粘度计中并且以100sec-1的剪切速率测定粘度。粘度计的温度在30分钟内从70°F上升至100°F并且随后在100°F下保持恒定再90分钟。在一些运行中，硼砂作为延迟剂加入。结果表明水合时间可以随着pH变化而变化。具体地：
a. 天然pH为8.84的凝胶和占聚合物3％重量的硼砂在水合方面没有表现出不同；
b. 不具有延迟剂并且调节pH至9.2的凝胶以及具有1％延迟剂、pH为8.75的凝胶没有表现出显著的水合；以及
c. 不具有延迟剂并且pH调节至9.0的凝胶；不具有延迟剂并且pH调节至8.75的凝胶；以及具有1％延迟剂并且pH调节至8.5的凝胶均表现出水合延迟；但是水合的开始从25至52分钟(其中粘度开始增加并且达到最终最小1000cP粘度)变化。
实施例4.使用上面的程序，考察了pH和延迟剂两者对水合时间的影响。对于每次测试运行，使用100ppt在水中的聚合物产生凝胶。该浆料的pH为8.84。使用氢氧化钠溶液(在水中10％重量)增加pH至9和9.25。将浆料负载于粘度计中并且以100sec-1的剪切速率测定粘度。粘度计的温度在30分钟内从70°F上升至150°F并且随后在150°F下保持恒定再90分钟。结果表明水合时间可以随着延迟剂浓度和pH变化而变化。具体地，水合开始时间从35分钟至90分钟变化，具有比实施例3所示的更大的变化。
实施例5.使用上面的程序，进一步考察了上面实施例(3％硼砂，pH为9.65)的优化结果以确定能否达到用于隔离的高粘度。结果如图6所示。对于此测试，使用500ppt在水中的聚合物，10％氢氧化钠溶液调节pH以及用硼砂作为延迟剂以产生凝胶。将浆料负载于粘度计中并且以100sec-1的剪切速率测定粘度。粘度计的温度在两小时内从70°F上升至250°F并且随后在250°F下保持恒定再6小时。在该测试中，在最初两小时的升温后，恒定的剪切速率从100see-1减小至0.1sec-1(为了模拟放置临时封堵凝胶后的静态条件)。结果表明在低剪切条件下，结果为超过一百万cP的粘度。
实施例6.通过使用两种高压流体损失单元(长约八英寸且直径约两英寸)，其中一个水平放置且一个垂直放置，测定了凝胶泵入水平位置以及保持在不同压力下的能力。这些单元位置如图7所示。包含临时封堵凝胶的水平单元50在单元的末端70具有带槽的插入物60a或＜1md陶瓷芯60b。带槽的插入物模拟具有射孔的地层。陶瓷芯模拟没有射孔的地层。除非实施例另有说明，默认是带槽的插入物。当需要时，使用千斤顶65升高或降低水平单元至期望的角度。软管75连接垂直单元55的底部与水平单元50的侧面。软管75模拟井眼的跟部。加热器放置在水平单元周围以加热和控制温度。温度升高用于升高水平单元中凝胶的温度。凝胶从垂直单元55以自来水中浆料的形式经过软管泵入水平单元中并加压至100psi。在凝胶泵入水平单元50后并且允许在交联凝胶的温度下停留两小时，用染色的自来水填充垂直单元55。随后向垂直单元的顶部施加额外压力并且从垂直井到水平井的失水体积用作隔离的度量。此外，还测量了通过带槽的插入物挤出的凝胶的量。
实施例7。实施例7说明了本发明的井处理流体作为封堵剂一定时间在一定压力下(与不具有射孔的地层完全一样)的能力。测试程序产生了实施例5中使用的凝胶组合物(500ppt聚合物和水与占聚合物的3％重量的硼砂，添加10％氢氧化钠溶液缓冲至pH为9.65)。方案与实施例6相同，除了使用＜1MD陶瓷芯以外。从垂直单元向水平单元中泵入凝胶并且允许在100psi下加热至250F达两小时以交联凝胶。用染色的自来水填充垂直单元。随后对垂直单元的顶部施加额外压力至500psi达一个小时。在最初时间后没有水穿过，表现出良好的隔离。单元在500psi压力下过夜关闭并且在第二天早上再次打开。再次，没有水穿过。再次以100psi的增量将压力增加至1000psi。在进行下一个水平前，每个压力保持5分钟以观察任何水穿过。在1000psi的压差下，监测单元6小时而没有任何水穿过。再次在该温度和压力条件下关闭单元过夜。第二天早晨打开单元并且在1000psi下观察整整24小时而没有任何水穿过。该实施例表明凝胶具有作为封堵剂的能力。
实施例8.实施例8说明了在具有射孔的地层中将增产流体泵送通过封堵凝胶的能力。测试程序产生实施例5中使用的凝胶组合物(500ppt聚合物和水，具有占聚合物的3％重量的硼砂，添加10％氢氧化钠溶液缓冲至pH为9.65)。方案与实施例6相同，其中带槽的插入物模拟射孔。从垂直单元向水平单元中泵入凝胶并且允许在100psi下加热至250F达两小时以交联凝胶。用染色的自来水填充垂直单元。当压力增加时，在125psi下有水穿过——水通道产生通过凝胶包中央附近的凝胶。该实施例说明增产流体可以成功地泵送通过封堵凝胶至具有射孔的地层。
实施例9.设计了一系列测试以评价如何破坏凝胶，一旦当其作为封堵剂使用结束时。结果如表1和2所示。这些测试以各种浓度使用了两种不同的破坏剂。测试程序产生实施例5中使用的凝胶组合物(500ppt聚合物和水，具有占聚合物的3％重量的硼砂，添加10％氢氧化钠溶液缓冲至pH为9.65)。表1和2中描述的破坏剂加入到凝胶中。随后将400mL的凝胶置于前面描述的水平流体损失单元并且在1000psi下加热至所示的温度。周期性打开单元以观察凝胶是否破坏。表1表示使用了GBW-25作为破坏剂的结果，以及表2表示了使用破坏剂High Perm CRB(包封的过硫酸铵)的结果。
表1-GBW-25作为破坏剂
表2-High Perm CRB作为破坏剂
这些结果表明凝胶可以被破坏并且破坏时间是不同的，为本发明提供了更多的灵活性。
从前文可知，可以观察到，不脱离本发明的新颖概念的实质精神和范围的情况下，可以进行多种变型和调整。

Claims (20)

1.一种重复压裂经井穿过的地下地层的方法，所述方法包括：
(a)向井中泵入降粘剂并且降低临时胶凝密封物的粘度，所述临时胶凝密封物隔离井中的压裂的生产区域，其中所述临时胶凝密封物是未水合的硼酸化的半乳甘露聚糖胶与交联剂的产物，并且进一步地，其中降粘剂以不足以在地下地层中产生或扩大裂缝的压力泵入井中；并且
(b)以足以在井中预先确定的生产区域中产生或扩大裂缝的压力向井中泵入压裂流体。
2.权利要求1的方法，进一步包括：
(c)向井的预先确定的生产区域附近的井中泵入包含未水合的硼酸化的半乳甘露聚糖胶的井处理流体；
(d)通过硬化步骤(c)的井处理流体将预先确定的生产区域与井的另一区域隔离。
3.权利要求2的方法，其中步骤(a)至(d)至少重复一次。
4.权利要求2的方法，其中步骤(c)的预先确定的生产区域为隔离的压裂的生产区域。
5.权利要求1的方法，其中井为垂直井。
6.权利要求1的方法，其中降粘剂是酸。
7.权利要求6的方法，其中酸选自由盐酸、甲酸、氨基磺酸及其混合物组成的组。
8.权利要求1的方法，其中降粘剂是氧化破坏剂或酶破坏剂或它们的组合。
9.权利要求8的方法，其中降粘剂选自由碱土金属过氧化物、金属过氧化物、有机过氧化物、次氯酸盐漂白剂、过硫酸盐、铬盐、溴酸钠、高氯酸钠、过硼酸钠、过硼酸镁、过硼酸钙和半乳甘露聚糖酶以及它们的混合物组成的组。
10.权利要求1的方法，其中地下地层为页岩。
11.权利要求1的方法，其中井为水平井。
12.一种压裂经井穿过的地下地层的方法，该井具有通过衍生自硼酸化的半乳甘露聚糖胶的临时封堵凝胶而与井的另一区域隔离的先前压裂的生产区域，该方法包括：
(a)向井中泵入降粘剂并降低临时封堵凝胶的粘度，其中降粘剂以不足以在地下地层中产生或扩大裂缝的压力泵入井中；并且
(b)通过向先前压裂的生产区域中以足以产生或扩大裂缝的压力引入压裂流体，对先前压裂的生产区域水力压裂而重复压裂先前压裂的生产区域；
(c)向步骤(b)中的重复压裂的生产区域上方引入包含末水合的半乳甘露聚糖胶的井处理流体；并且
(d)通过硬化井处理流体隔离所述重复压裂区。
13.权利要求12的方法，进一步包括在井的一个或多个生产区域重复步骤(a)至(d)。
14.权利要求12的方法，其中井是垂直井。
15.权利要求12的方法，其中降粘剂为酸。
16.权利要求12的方法，其中降粘剂是氧化破坏剂或酶破坏剂或它们的组合。
17.权利要求1的方法，其中井是垂直井。
18.一种提高经具有多个生产区域的井穿过的含烃地层的生产力的方法，所述方法包括：
(a)向井中的先前压裂的生产区域中泵入包含降粘剂的井处理流体，其中先前压裂的生产区域与井的第二生产区域通过衍生自硼酸化的半乳甘露聚糖胶的临时封堵凝胶隔离；
(b)降低临时封堵剂的粘度并从井中移除临时封堵剂；
(c)以足以在地下地层中引发或扩大裂缝的压力向井中泵入压裂流体并且重复压裂先前压裂的生产区域；并且
(d)向井流体中泵入包含硼酸化的半乳甘露聚糖胶的井处理流体；以及
(e)通过硬化包含硼酸化的半乳甘露聚糖胶的井处理流体隔离所述重复压裂的生产区域。
19.权利要求18的方法，其中降粘剂是酸或破坏剂或它们的组合。
20.权利要求18的方法，其中地下地层为页岩地层。
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