CN109312217A - 低磷和无磷胶凝烃井处理流体 - Google Patents

低磷和无磷胶凝烃井处理流体 Download PDF

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Abstract

胶凝流体包含可胶凝有机溶剂、铝交联化合物和互溶剂。所述胶凝流体可通过以下方式来制备：将铝交联化合物和第一体积的可胶凝有机溶剂组合以形成预溶剂化混合物；使所述预溶剂化混合物胶凝以形成预溶剂化凝胶；将所述预溶剂化凝胶与配制物流体组合以形成可胶凝混合物，所述配制物流体包括第二体积的所述可胶凝有机溶剂；以及使所述可胶凝混合物胶凝以形成所述胶凝流体。

Description

低磷和无磷胶凝烃井处理流体
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年6月13日提交的美国临时申请第62/349,269号的优先权益。
技术领域
本公开大体上涉及胶凝烃流体、制造胶凝烃流体的方法，以及在井眼处理中使用胶凝烃流体的方法。
背景技术
胶凝烃用于水力压裂以减轻与水和泡沫体系相关联的问题。压裂流体被水力地注入到穿透地下地层的井眼中。压裂流体通过高压抵靠地层而推进，从而迫使地层断裂和压裂。通过水基压裂流体，裂缝面附近的高含水饱和度可降低流体对油气的相对渗透率，因此降低了总烃产量。水可诱发例如粘土膨胀、粘土运移、结垢和乳液堵塞的问题。水基压裂流体通过在裂缝壁上沉积厚聚合物滤饼而降低了传导性并造成了损害。胶凝油处理流体，也被称为胶凝烃处理流体，通常与水敏性地层相容并且不会造成先前所提到的操作问题。因此，胶凝油流体可将对裂缝传导性的削弱减到最小，同时具有低固体含量，并且可携带高达约18磅每加仑(lb/gal)的支撑剂。
现代胶凝油流体体系通常包含作为胶凝剂的烷基磷酸酯，以及作为交联剂的铁(例如Fe+3)化合物或铝(Al+3)化合物。例如，在胶凝油流体中，磷酸酯可与铁化合物交联，从而形成了限制流体中的烃分子的移动性的三维网络。因此，可形成烃凝胶。
即使如此，通常用于胶凝油流体中的烷基磷酸酯也会在处理从使用胶凝油所压裂的地层中产生的油的炼油厂的蒸馏塔中增加污垢。
发明内容
一直需要减少胶凝流体体系中使用的磷酸酯的量，同时维持适合用于例如等于或大于250℉的高温下的井处理的粘度。本公开涉及胶凝流体、制造胶凝流体的方法，以及使用胶凝流体处理地下地层的方法。
根据一些实施例，一种胶凝流体包含：可胶凝有机溶剂，例如柴油或原油；以胶凝流体的总重量计是0.1重量％到20重量％的链烷酸铝交联化合物；以及以胶凝流体的总重量计是0.1重量％到5重量％的互溶剂，其增加了链烷酸铝交联化合物在可胶凝有机溶剂中的溶剂化速率。
根据实施例，制备胶凝流体的方法包含：将铝交联化合物和第一体积的可胶凝有机溶剂组合以形成预溶剂化混合物；使预溶剂化混合物胶凝以形成预溶剂化凝胶；将预溶剂化凝胶与配制物流体组合以形成可胶凝混合物，配制物流体包括第二体积的可胶凝有机溶剂；以及使可胶凝混合物胶凝以形成胶凝流体。
根据实施例，用于处理地下地层的方法包含形成如先前所描述的胶凝流体，并且然后将胶凝流体引入到地下地层中，并且然后允许胶凝流体接触地层。
附图说明
图1是粘度(τ)和温度随时间(时间(t)，以分钟计)而变的曲线图，评估用8加仑每千加仑(gpt；1gpt等于1毫升每升(mL/L)的EG-2和8gpt的EA-3的柴油制备的胶凝烃流体在250华氏度(℉)下的粘度。
图2是粘度(τ)和温度(T)随时间(时间(t)，以分钟计)而变的曲线图，评估根据本公开的实施例的胶凝烃流体在250℉下的粘度，所述胶凝烃流体含有2gpt的EG-2、2gpt的EA-3和2.4重量％的辛酸铝的柴油。
图3是粘度(τ)和温度随时间(时间(t)，以分钟计)而变的曲线图，评估根据本公开的实施例的胶凝烃流体在250℉下的粘度，所述胶凝烃流体在柴油中含有总共1.7％的辛酸铝：0.5重量％的预溶剂化辛酸铝和1.2％的干燥辛酸铝。
图4是粘度(τ)和温度随时间(时间(t)，以分钟计)而变的曲线图，评估根据本公开的实施例的胶凝烃流体在250℉下的粘度，所述胶凝烃流体在柴油中含有总共1.7％的辛酸铝：1.2重量％的预溶剂化辛酸铝和0.5％的干燥辛酸铝。
图5是粘度(τ)和温度随时间(时间(t)，以分钟计)而变的曲线图，评估根据本公开的实施例的胶凝烃流体在250℉下的粘度，所述胶凝烃流体在柴油中含有1.8％的预溶剂化辛酸铝和1％的乙醇溶剂。
具体实施方式
现在将描述本申请的具体实施例。应理解，公开可以不同的形式来体现，并且不应被认作限于本公开中所阐述的实施例。更确切地，提供这些实施例是为了使本公开将透彻且完整，并且这些实施例将向本领域技术人员充分地传达主题的范围。提供以下定义以帮助本领域技术人员理解本公开的具体实施方式。
除非另有定义，否则本公开中所使用的所有技术和科学术语都具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。具体实施方式中所使用的术语仅用于描述特定实施例，且并不旨在为限制性的。如本说明书和所附权利要求书中所使用，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一(a/an)”和“所述”旨在同样包含复数形式。
如本公开中所使用，术语“压裂”是指在井眼周围的岩层中破坏地质层组并且产生裂缝的工艺和方法，例如通过在极高压力下泵送流体。这增加了烃储层的生产率。许多用于压裂的常规技术在本领域中是已知的。
如本公开中所使用，“水”包含去离子水、蒸馏水、微咸水、盐水、淡水、泉水、自来水、矿泉水，或基本上不含化学杂质的水。术语“水”还包含“采出水”，例如在压裂期间获得的水，即使采出水可能含有例如油的化学杂质。术语“采出水”意指从压裂井眼中回收的水，而无论所述水是否最初存在于注入到井眼中的压裂流体中。同样，“采出油”意指从压裂井眼中回收的油，而无论所述油是否最初存在于注入到井眼中的压裂流体中。
在本公开中，除了另有明确指出的情况以外，重量百分比都是以组合物的总重量计，并且被表示为“重量百分比”或“重量％”。
单位“gpt”是加仑每千加仑(X gpt等于X mL/L)。更具体地说，在胶凝流体的背景下，单位“gpt”是指数加仑的胶凝流体组分每千加仑的被添加所述组分的有机溶剂。
本公开的实施例涉及胶凝配制物、制造胶凝配制物的方法，以及使用胶凝配制物处理地下地层的方法，例如用于承载油、气或油气的地下地层的压裂处理。现在将描述胶凝有机基流体配制物的实施例。随后将描述用于制造胶凝流体的方法的实施例。
根据实施例的胶凝流体包含：可胶凝有机溶剂，例如柴油或原油；铝交联化合物；以及互溶剂。在一些实施例中，胶凝流体可包含以胶凝有机基流体配制物的总重量计是0.1重量％到20重量％的链烷酸铝交联化合物。在一些实施例中，胶凝流体可包含以胶凝有机基流体配制物的总重量计是0.1重量％到5％重量的互溶剂，其增加了链烷酸铝交联化合物在可胶凝有机溶剂中的溶剂化速率。
可胶凝有机溶剂可以是能够在与交联剂化合物组合时形成交联凝胶的任何有机溶剂。例如，可胶凝有机溶剂可以是能够形成用于液压破碎操作的交联凝胶的任何溶剂组合物。此类可胶凝有机溶剂的非限制性具体实例包含：柴油；原油；煤油；石蜡油；精炼油；矿物油；页岩油；非常规油；致密油；液化天然气(LNG)；受污染的、用过的或回收利用的烃；植物油；动物油；或其组合。胶凝流体的性能还取决于用于制备所述流体的液态烃载体的性质。低质量的烃可能会显著地损害用其制造的胶凝流体的性能。
在一些实施例中，铝交联化合物可包含链烷酸铝。例如，链烷酸铝包含具有1到40个碳原子、1到20个碳原子、5到20个碳原子或5到10个碳原子的烷基的三羧酸烷基铝盐。链烷酸铝的烷基可以是饱和、直链或支链烃链。链烷酸铝的非限制性实例是辛酸铝、也被称为辛酸铝(“辛酸铝(Al octoate)”)的三(2-乙基己酸)铝，或其它羧酸铝。胶凝流体可含有以胶凝流体的总重量计是0.1重量％到20重量％、0.1重量％到10重量％或0.1重量％到5重量％的链烷酸铝交联化合物。
胶凝流体任选地可进一步包含至少一种互溶剂。互溶剂可以是增加链烷酸铝交联化合物在可胶凝有机溶剂中的溶剂化速率的任何溶剂，特别是当组合胶凝流体的成分时。合适的互溶剂包含与通常包含在用于液压破碎操作的烃凝胶中的其它油田溶剂可混溶的溶剂。互溶剂的实例包含具有至少一个烷氧基、二醇官能基或三醇官能基的溶剂。烷氧基溶剂的实例包含但不限于甲醇、乙醇、丙醇和丁醇。乙二醇化合物包含二元醇或二醇。二醇的实例包含乙二醇、丁二醇、二甘醇、甘油、丙二醇、四甲撑二醇、四亚甲基乙二醇、丙撑二醇和乙二醇醚。乙二醇醚的实例包含乙二醇的烷基醚、丙二醇的烷基醚、乙二醇单丁基醚(EGMBE)、丙二醇正丁基醚、二甘醇氧基双(2-丙醇)、三甘醇单甲基醚和其组合。在一些实施例中，胶凝流体可含有互溶剂，并且互溶剂包含2-丁氧基乙醇。在胶凝流体含有互溶剂的实施例中，胶凝流体可含有以胶凝流体的总重量计是例如0.1重量％到5重量％、0.1％到4％、0.1％到3％、0.1％到2％或0.1到1％的互溶剂。作为说明性实例，根据一些实施例的胶凝流体可含有以胶凝流体的总重量计是例如0.1重量％到5重量％、0.1％到4％、0.1％到3％、0.1到2％或0.1到1％的2-丁氧基乙醇。
根据实施例的胶凝流体可进一步包含支撑剂材料。支撑剂的选择涉及到由经济和实际考虑所赋予的许多折衷。用于选择支撑剂类型、尺寸和浓度的准则是基于所需的无量纲传导性。此类支撑剂可包含：天然或合成材料(包含但不限于玻璃珠、陶瓷珠、沙砾、砾石和铝土矿)；涂布材料；或含有化学品的材料。胶凝流体中可包含多于一种支撑剂。合适的支撑剂可包含树脂涂布的或预固化的树脂涂布粒子，其限制条件是，树脂和任何其它可能从涂层中释放或与本公开的胶凝流体的其它化学品接触的化学品与所释放的化学品相容。
可将额外添加剂结合到根据实施例的胶凝流体中以增加粘度或增强胶凝强度。根据实施例的胶凝有机基流体可进一步包含一种或多种添加剂，例如表面活性剂、盐(例如氯化钾)、消泡剂、阻垢剂、阻蚀剂、降滤失剂、杀菌剂或其组合。破坏剂(breaker)的目的是“破坏”或减弱压裂流体的粘度，使得在清理期间更易于从裂缝回收此流体。额外添加剂可包含但不限于：聚电解质，例如聚阳离子和聚阴离子；两性离子聚合物，例如两性离子聚丙烯酰胺；以及共聚物和其它表面活性剂。
在一些实施例中，胶凝流体还可包含破坏剂材料。破坏剂材料可以是封装的破坏剂。在其它实施例中，胶凝流体可包含选自由以下组成的群组的破坏剂：氧化破坏剂、酶、pH调节剂、金属螯合剂、金属络合物、聚合物水解增强剂，和胶束干扰物质。胶凝流体中可包含适合于降低胶凝流体的粘度的任何破坏剂材料，例如煅烧氧化镁和四亚乙基五胺。破坏剂可以是固体或液体。破坏剂可以是封装的。破坏剂可包含延迟破坏剂或浸渍破坏剂。可用于造成乳液不稳定的碱性pH调节剂的实例包含：碱金属氢氧化物、碱金属氧化物、碱金属磷酸盐、碱金属碳酸盐和碱金属碳酸氢盐，例如碳酸钠或碳酸氢铵；碱土金属氧化物、碱土金属磷酸盐和碱土金属碳酸盐，例如氢氧化铵、碳酸铵和碳酸氢铵；碱金属硅酸盐和碱前体，例如脲和被取代的脲、氰酸盐、烷基胺和某些链烷醇胺、季铵盐、铵盐，以及弱酸盐和强碱的盐等等。
根据前述任何实施例的胶凝流体可用于通过将胶凝流体引入到地下地层中来处理地下地层。另外，可通过任何合适的液压破碎技术而使用根据前述任何实施例的胶凝流体来处理地下地层。
现在已描述了根据各种实施例的胶凝流体，现在将描述用于制备胶凝流体的方法。根据实施例，用于制备胶凝流体的方法可包含：将铝交联化合物和第一体积的可胶凝有机溶剂组合以形成预溶剂化混合物；使预溶剂化混合物胶凝以形成预溶剂化凝胶；将预溶剂化凝胶与配制物流体组合以形成可胶凝混合物，配制物流体包含第二体积的可胶凝有机溶剂；以及使可胶凝混合物胶凝以形成胶凝流体。在此类方法中，铝交联剂化合物的至少一部分经历预溶剂化过程。
用于制备胶凝流体的方法包含将铝交联化合物和第一体积的可胶凝有机溶剂组合以形成预溶剂化混合物。先前已关于胶凝流体的实施例描述了铝交联化合物和可胶凝有机溶剂。将铝交联化合物与第一体积的可胶凝有机溶剂组合可使用合适形状和尺寸的容器以容纳所需体积的胶凝流体来实现。所述容器可包含混合装置以用于搅拌或混合通过将可胶凝有机溶剂和铝交联化合物组合而形成的预溶剂化混合物。在一些实施例中，第一体积的可胶凝有机溶剂表示量为如下所述的量的可胶凝有机溶剂：旨在存在于所制备的胶凝流体中的可胶凝有机溶剂的总体积的10体积％到75体积％，或10体积％到60体积％，或10体积％到50体积％，10体积％到25体积％，25体积％到50体积％，或25体积％到75体积％。
溶剂化是溶剂的分子与溶质的分子或离子的吸引和联结的过程，并且更通常被称为溶解溶质。随着离子在溶剂中溶解，离子会散开并被溶剂分子包围。在制备根据实施例的胶凝流体期间，可混合例如铝交联化合物、磷酸酯或其它添加剂的成分直到其完全溶解。
在添加可胶凝流体配制物所需要的全部量的可胶凝有机溶剂之前将铝交联化合物与第一体积的可胶凝有机溶剂组合会在最终胶凝流体配制物的所有成分充分地组合之前实现铝交联化合物的预溶剂化。当向可胶凝有机溶剂添加以干粉形式的例如辛酸铝的铝交联化合物时，所得混合物在100/s的剪切速率下在室温下测量时可具有低粘度，例如约1厘泊(cP)。如果不应用加热或扩展混合以辅助溶剂化，那么以干粉形式的例如辛酸铝的铝交联化合物在室温下也可能会在柴油中展现差溶解性。此外，当添加总计达0.1重量％到20重量％的胶凝流体时，如果不使用显著的加热过程以辅助溶剂化，那么例如辛酸铝的铝交联化合物可能会需要长达一整天才能在可胶凝有机溶剂中完全溶解。
特别当溶剂是例如柴油或原油的有机溶剂时，加热溶剂以溶解溶质可能是不实际的，这是因为有机溶剂可能是高度易燃的。因此，为了减轻低粘度和差溶解性，可使以粉末形式的例如辛酸铝粉末的铝交联化合物在如先前所描述的可胶凝有机溶剂中预溶剂化。在一些实施例中，当完全胶凝流体配制物的所有成分组合而没有预溶剂化时需要一整天的溶剂化过程对于预溶剂化混合物中存在的较小体积的材料可能仅需要3分钟到20分钟。
在一些实施例中，用于制备胶凝流体的方法可包含向第一体积的有机溶剂添加互溶剂。如先前所描述，互溶剂可以是增加铝交联化合物在可胶凝有机溶剂中的溶剂化速率的任何有机化合物。因此，当互溶剂是第一体积的有机溶剂的组分，使得可胶凝有机溶剂、铝交联化合物和互溶剂以单种混合物存在时，可增加铝交联化合物在可胶凝有机溶剂中的溶剂化速率。因此，实施例可包含：向第一体积的有机溶剂添加互溶剂，互溶剂是选自乙二醇、乙二醇醚或其组合；添加乙二醇、丙二醇、乙二醇的烷基醚、丙二醇的烷基醚或其组合；或添加乙二醇、丙二醇、乙二醇单丁基醚、2-丁氧基乙醇、丙二醇正丁基醚、二甘醇丁基醚、乙二醇单乙酸酯、丁基卡必醇、三甘醇单乙基醚、1,1'-氧基双(2-丙醇)、三甘醇单甲基醚或其组合。另外的实施例可包含向第一体积的有机溶剂添加2-丁氧基乙醇作为互溶剂，单独地或与一种或多种额外互溶剂组合。
应理解，在预溶剂化阶段期间添加一种或多种互溶剂可产生含有互溶剂的胶凝流体。因此，在一些实施例中，根据用于制备胶凝流体的方法的实施例制备的胶凝流体可含有例如以胶凝流体的总重量计是0.1重量％到5重量％的互溶剂。
用于制备胶凝流体的方法包含使预溶剂化混合物胶凝以形成预溶剂化凝胶。使预溶剂化混合物胶凝可包含已知为适合于使可胶凝有机溶剂和交联化合物的混合物胶凝的任何技术。例如，可通过例如剧烈搅拌、涡旋或加热使预溶剂化混合物胶凝以形成预溶剂化凝胶材料。例如，使预溶剂化混合物胶凝可包含与可胶凝有机溶剂在室温下以高速掺合或涡旋预溶剂化混合物不到一分钟。例如，可以足以产生旋涡的速率搅拌预溶剂化混合物，并且然后加热直到旋涡消失，从而产生胶凝流体稠度。因为旨在最终胶凝流体中的全部量的仅一小部分可胶凝有机溶剂被加热，所以预溶剂化混合物的胶凝为进行此类掺合、涡旋或加热步骤所需要的能量基本上少于全部体积的所有成分经受相同过程时所需要的能量。
用于制备胶凝流体的方法包含将预溶剂化凝胶与配制物流体组合以形成可胶凝混合物。在形成预溶剂化凝胶之后，可将预溶剂化凝胶与旨在成为完全胶凝流体配制物的部分的其余成分组合。其余成分可含在例如单种配制物流体中，或可以任何所需的顺序添加。配制物流体含有第二体积的可胶凝有机溶剂。第二体积的可胶凝有机溶剂可以是与第一体积的可胶凝有机溶剂中存在的可胶凝有机溶剂相同的可胶凝有机溶剂，或可以是任何其它合适的可胶凝有机溶剂或溶剂混合物。配制物流体可仅含有第二体积的可胶凝有机溶剂，或可含有旨在存在于最终胶凝流体中的额外成分，其在制备预溶剂化混合物时未添加到第一体积的可胶凝有机溶剂。将预溶剂化凝胶与配制物流体组合可通过向配制物流体添加预溶剂化凝胶或通过向预溶剂化凝胶添加配制物流体来实现。
根据一些实施例，与预溶剂化凝胶组合的配制物流体可包含一种或多种额外成分或凝胶形成化合物，例如磷酸酯、铁(III)交联化合物、额外铝交联化合物或其组合。因此，用于制备胶凝流体的方法可进一步包含：在使可胶凝混合物胶凝之前，向配制物流体或可胶凝混合物添加至少一种额外凝胶形成化合物。至少一种额外凝胶形成化合物可选自磷酸酯、铁(III)交联化合物、铝交联化合物或其组合。在一些实施例中，额外铝交联化合物可包含未溶剂化铝交联化合物。例如，用于制备胶凝流体的方法可进一步包含：在使可胶凝混合物胶凝之前，向可胶凝混合物添加未溶剂化链烷酸铝。
在非限制性的说明性实施例中，向可胶凝混合物添加额外凝胶形成化合物可包含例如：向可胶凝混合物添加以可胶凝混合物的总重量计是0.1重量％到20重量％的磷酸酯；向可胶凝混合物添加以可胶凝混合物的总重量计是0.1重量％到20重量％的铁(III)交联化合物；向可胶凝混合物添加以可胶凝混合物的总重量计是0.1重量％到20重量％的铝交联化合物；或向可胶凝混合物添加所叙述的量的至少两种额外凝胶形成化合物。
通过此类向可胶凝混合物添加额外凝胶形成化合物，最终胶凝流体可能不含磷酸酯，或例如0.1到20重量％的磷酸酯。同样，最终胶凝流体可能不含铁(III)交联化合物，或例如0.1到20重量％的铁(III)交联化合物。同样，最终胶凝流体可含有除了先前以预溶剂化形式包含的铝交联化合物之外的铝交联化合物，或例如除了先前以预溶剂化形式包含的铝交联化合物之外的0.1重量％到20重量％的铝交联化合物。如先前所描述，大量的磷酸酯可能会在精炼机中造成污垢。根据本公开的实施例的胶凝流体可在胶凝流体中具有50％到小于100％的磷酸酯，仍可维持高温下用于油井眼处理所需要的粘度。可与可胶凝混合物组合的铁(III)交联化合物的实例包含硫酸铁或氯化铁。市售的铁(III)交联化合物，EA-3交联溶液，是由美国南卡罗来纳州格林维尔(Greenville,South Carolina,U.S.A)的EthoxChemicals,Inc.出售。
用于制备胶凝流体的方法可包含使可胶凝混合物胶凝以形成胶凝流体。在最终胶凝流体被制成胶凝状状态之前，可胶凝混合物可表示旨在存在于可胶凝流体中的所有成分的混合物。在实施例中，使可胶凝混合物胶凝可包含已知为适合于使可胶凝有机溶剂和交联化合物的混合物胶凝的任何技术。例如，使可胶凝混合物胶凝可包含加热可胶凝混合物直到形成预溶剂化凝胶，或混合可胶凝混合物直到形成预溶剂化凝胶，或加热和混合可胶凝混合物直到形成预溶剂化凝胶。
根据前述任何实施例的方法制备的胶凝流体可用于通过将如此制备的胶凝流体引入到地下地层中来处理地下地层。另外，可通过任何合适的液压破碎技术而使用根据前述任何实施例的方法制备的胶凝流体来处理地下地层。
实例
比较实例
作为将根据本公开的实施例的低磷和无磷胶凝流体与具有显著较大量的磷的胶凝流体进行比较的基础，制备胶凝流体以在柴油溶剂中含有8gpt EG-2磷酸酯和8gpt EA-3(铁(III)交联剂化合物)。在100每秒(100s-1)的剪切速率下用Grace M5600测量比较胶凝流体的粘度。在图1中提供比较胶凝流体的粘度和温度随时间而变的情况。最大粘度是在250华氏度(℉)下约250cP(在100·s-1剪切速率下)，并且最终粘度是在250℉下约200cP(在100·s-1剪切速率下)。
实例1
制备磷降低的胶凝流体，其含有2gpt EG-2磷酸酯和2gpt EA-3铁(III)交联剂。与比较实例中的胶凝流体相比，胶凝流体仅含有约25％的磷。向柴油添加这些化合物，同时足够剧烈地掺合柴油以最初形成旋涡。旋涡在室温下在约10秒内快速地闭合。然后向掺合器添加约2.4重量％的辛酸铝粉末，同时掺合混合物。
在100·s-1的剪切速率下用Grace M5600测量根据此实例1的胶凝流体的粘度。在图2中提供根据此实例1的胶凝流体的粘度和温度随时间而变的情况。最大粘度是在250℉下约280cP(在100·s-1剪切速率下)，并且最终粘度是在250℉约280cP(在100·s-1剪切速率下)。与比较实例的胶凝流体相比，根据此实例1的含低磷酸盐的胶凝流体具有较大的粘度最大值，同时在比较实例中含有量为25％的磷酸酯。
实例2
制备额外胶凝流体以进一步降低磷含量并增强初始流体粘度。在不加热和/或扩展混合的情况下，当前所使用的辛酸铝(Al)粉末在室温下在柴油中产生低粘度(在100·s-1剪切速率下约1cP)。为了减轻所述问题，通过加热在柴油中使辛酸铝粉末“预溶剂化”，从而形成类凝胶材料。在使辛酸铝预溶剂化之前进行所有测量。此实例的胶凝流体含有约0.5重量％的预溶剂化辛酸铝，并且是通过溶解约25g柴油中预溶解的0.5g，然后在掺合时添加额外75g柴油来制备。然后添加额外1.2重量％(1.2g)的辛酸铝粉末，同时继续掺合约10到20分钟。总的来说，胶凝流体含有以胶凝流体中的柴油的重量计是1.7重量％的辛酸铝和0重量％的磷酸酯。
在100·s-1的剪切速率下用Grace M5600测量根据实例2的流体的粘度。在图3中提供根据此实例2的胶凝流体的粘度和温度随时间而变的情况。初始粘度是在250℉下约32cP(在100·s-1剪切速率下)，并且最终粘度是在250℉下约800cP(在100·s-1剪切速率下)。
总之，此实例2的无磷胶凝流体体系是分两步来制备。第一，使胶凝剂(辛酸铝粉末)的部分预溶剂化。第二，将其余的胶凝剂和预溶剂化胶凝剂添加在一起并在主要是柴油的烃溶剂中溶剂化。
实例3
为了进一步增强初始粘度，制备另一种胶凝流体。为了制备此实例3的胶凝流体，通过使1.2g辛酸铝在约50g柴油中预溶剂化，然后在掺合时向预溶剂化混合物添加额外50g柴油来制备含有1.2重量％的“预溶剂化”辛酸铝的类凝胶材料。然后添加额外0.5％(0.5g)的辛酸铝粉末，同时继续掺合。总的来说，胶凝流体含有1.7％的辛酸铝和0％的磷酸酯。在100·s-1的剪切速率下用Grace M5600测量实例3中的流体的粘度。在图4中提供根据此实例3的胶凝流体的粘度和温度随时间而变的情况。初始粘度在250℉下进一步提高到约109cP(在100·s-1剪切速率下)，并且最大粘度是1300cP，而最终粘度是在250℉下约680cP(在100·s-1剪切速率下)。
同样，此无磷胶凝流体体系是分两步来制备。第一，使胶凝剂(辛酸铝粉末)的部分预溶剂化。第二，将其余的胶凝剂和预溶剂化胶凝剂添加在一起并在烃中溶剂化。
实例4
为了增强初始胶凝流体粘度并简化实际操作中的混合程序，制备另一种新胶凝流体。为了制备胶凝流体，通过向100g柴油添加3.6g辛酸铝，随后立即添加2重量％(2g)2-丁氧基乙醇作为互溶剂来制备3.6重量％的辛酸铝粉末。互溶剂显著地加速了辛酸铝粉末的溶剂化。在充分溶剂化后，就向掺合器添加相同量的柴油(100g)并混合。因此，最终胶凝流体含有1.8重量％的辛酸铝和1％的2-丁氧基乙醇。
在100·s-1的剪切速率下用Grace M5600测量实例4中的流体的粘度。在图5中提供根据此实例4的胶凝流体的粘度和温度随时间而变的情况。初始粘度(最低点)提高到约57cP(在100·s-1剪切速率下)，最终粘度是在250℉下约300cP(在100·s-1剪切速率下)，并且最大粘度是在250℉下约1350cP(在100·s-1剪切速率下)。
根据实例2和3制备的胶凝流体都是通过两步法(使铝交联化合物预溶剂化和胶凝，然后添加其余的可胶凝有机溶剂和交联化合物)制造的双化合物配制物。根据实例4的胶凝流体与根据实例2和3的胶凝流体略有不同，这是由于在使铝交联化合物预溶剂化时添加了互溶剂。为了制备根据实例4的胶凝流体，使辛酸铝在第一体积的可胶凝有机溶剂中溶解或溶剂化，并添加是互溶剂的2-丁氧基乙醇以形成预溶剂化混合物，然后使预溶剂化混合物胶凝。
在不旨在受理论束缚的情况下，据信，实例4的胶凝流体中较高浓度的互溶剂可能已进一步加速了辛酸铝胶凝剂的溶剂化，但可能会在测试温度下损害胶凝流体粘度。据信，在溶剂化速度(和表面温度下的相关初始流体粘度)和250℉的测试温度下的流体粘度之间可能存在权衡。当在涉及预溶剂化的制备期间将有机溶剂体积(在此实施例中是柴油)降低到50％时，有效互溶剂剂量加倍到2％，从而引起快速溶剂化。当最终添加全部量的溶剂时，在测试温度下流体粘度不受影响，这是因为互溶剂浓度减少回到原始的1％。尽管实例4的胶凝流体的最终粘度小于实例1-3的胶凝流体的最终粘度，但实例4中的胶凝流体具有合意的特性。
实例2和3的胶凝流体，分别如图3和图4中的其粘度数据所反映，在250℉下具有最大粘度，其与在实例4的胶凝流体中观测的最大粘度相当。然而，这些实例中的实例2和3的胶凝流体的粘度未减少到从实例4的胶凝流体观测的程度。值得注意的是，实例2、3和4的胶凝流体不含磷酸酯。与比较实例中所描述的胶凝流体相比，实例2、3和4的胶凝流体的粘度最大值几乎比比较实例的胶凝流体的最大粘度大2到3倍。
对于本领域技术人员来说显而易见，在不脱离所要求的主题的精神和范围的情况下，可对所描述的实施例进行各种修改和变化。因此，本说明书旨在涵盖各种所描述的实施例的修改和变化，其限制条件是，此类修改和变化在所附权利要求书和其等效物的范围内。

Claims (29)

1.一种制备胶凝流体的方法，所述方法包括：
将铝交联化合物和第一体积的可胶凝有机溶剂组合以形成预溶剂化混合物；
使所述预溶剂化混合物胶凝以形成预溶剂化凝胶；
将所述预溶剂化凝胶与配制物流体组合以形成可胶凝混合物，所述配制物流体包括第二体积的所述可胶凝有机溶剂；以及
使所述可胶凝混合物胶凝以形成所述胶凝流体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝交联化合物包括链烷酸铝。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述链烷酸铝包括辛酸铝。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝交联化合物是辛酸铝。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中所述可胶凝有机溶剂是与所述铝交联化合物形成交联凝胶的烃液。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述可胶凝有机溶剂是选自柴油、原油、煤油、石蜡油、精炼油、矿物油、页岩油、非常规油、致密油、液化天然气、植物油、动物油或其组合。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其进一步包括向所述第一体积的所述有机溶剂添加互溶剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述互溶剂是增加所述铝交联化合物在所述可胶凝有机溶剂中的溶剂化速率的有机化合物。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述互溶剂是选自乙二醇、乙二醇醚或其组合。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述互溶剂是选自乙二醇、丙二醇、乙二醇的烷基醚、丙二醇的烷基醚或其组合。
11.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述互溶剂是选自乙二醇、丙二醇、乙二醇单丁基醚、2-丁氧基乙醇、丙二醇正丁基醚、二甘醇丁基醚、乙二醇单乙酸酯、丁基卡必醇、三甘醇单乙基醚、1,1'-氧基双(2-丙醇)、三甘醇单甲基醚或其组合。
12.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述互溶剂包括2-丁氧基乙醇。
13.根据权利要求1到12中任一项所述的方法，其中使所述预溶剂化混合物胶凝包括使所述链烷酸铝化合物在所述预溶剂化混合物中溶剂化。
14.根据权利要求13所述的方法，其中使所述可胶凝混合物胶凝包括加热所述可胶凝混合物直到形成所述预溶剂化凝胶，或混合所述可胶凝混合物直到形成所述预溶剂化凝胶，或加热和混合所述可胶凝混合物直到形成所述预溶剂化凝胶。
15.根据权利要求13所述的方法，其中使所述链烷酸铝化合物在所述预溶剂化混合物中溶剂化包括加热所述预溶剂化混合物直到形成所述胶凝流体，或混合所述预溶剂化混合物直到形成所述胶凝流体，或加热和混合所述预溶剂化混合物直到形成所述胶凝流体。
16.根据权利要求1到15中任一项所述的方法，其中所述配制物流体进一步包括磷酸酯、铁(III)交联化合物、铝交联化合物或其组合。
17.根据权利要求1到14中任一项所述的方法，其进一步包括：在使所述可胶凝混合物胶凝之前，向所述配制物流体或所述可胶凝混合物添加至少一种额外凝胶形成化合物，所述至少一种额外凝胶形成化合物是选自磷酸酯、铁(III)交联化合物、铝交联化合物或其组合。
18.根据权利要求17所述的方法，其中向所述可胶凝混合物添加额外凝胶形成化合物包括：
在所述可胶凝混合物中添加0.1到20重量％的所述可胶凝有机溶剂的所述磷酸酯；或
在所述可胶凝混合物中添加0.1到20重量％的所述可胶凝有机溶剂的所述铁(Ⅲ)交联化合物；或
在所述可胶凝混合物中添加0.1到20重量％的所述可胶凝有机溶剂的所述铝交联化合物；或
其组合。
19.根据权利要求1到18中任一项所述的方法，其进一步包括在使所述可胶凝混合物胶凝之前向所述可胶凝混合物添加未溶剂化链烷酸铝。
20.根据权利要求1到19中任一项所述的方法，其中所述胶凝流体包括以所述胶凝流体的总重量计是0.1重量％到20重量％的链烷酸铝。
21.一种处理地下地层的方法，所述方法包括：
将根据权利要求1到20中任一项所述的方法制备的胶凝流体引入到所述地下地层中。
22.一种胶凝流体，包括：
可胶凝有机溶剂；
以所述胶凝流体的总重量计是0.1重量％到20重量％的链烷酸铝交联化合物；以及
以所述胶凝流体的总重量计是0.1重量％到5重量％的互溶剂，其增加了所述链烷酸铝交联化合物在所述可胶凝有机溶剂中的溶剂化速率。
23.根据权利要求22所述的胶凝流体，其中所述可胶凝有机溶剂是选自柴油、原油、煤油、石蜡油、精炼油、矿物油、页岩油、非常规油、致密油、液化天然气、植物油、动物油或其组合。
24.根据权利要求22或23所述的胶凝流体，其中所述互溶剂是选自乙二醇、乙二醇醚或其组合。
25.根据权利要求22或23所述的胶凝流体，其中所述互溶剂是选自乙二醇、丙二醇、乙二醇的烷基醚、丙二醇的烷基醚或其组合。
26.根据权利要求22或23所述的胶凝流体，其中所述互溶剂是选自乙二醇、丙二醇、乙二醇单丁基醚、2-丁氧基乙醇、丙二醇正丁基醚、二甘醇丁基醚、乙二醇单乙酸酯、丁基卡必醇、三甘醇单乙基醚、1,1'-氧基双(2-丙醇)、三甘醇单甲基醚或其组合。
27.根据权利要求22或23所述的胶凝流体，其中所述互溶剂包括2-丁氧基乙醇。
28.根据权利要求22到27中任一项所述的胶凝流体，其中所述链烷酸铝交联化合物是辛酸铝。
29.一种处理地下地层的方法，所述方法包括：
将根据权利要求22到28中任一项所述的胶凝流体引入到所述地下地层中。
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