JPS63270786A - フラクチャリング流体スラリー濃厚物および使用法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、フラクチャリング流体スラリー濃厚物および
このようなスラリー濃厚物を地下層のハイドロリックフ
ラクチャリング用フラクチャリング流体を供給する連続
法で使用する方法に関する。

より詳細には、本発明は、沈殿防止剤および界面活性剤
との組み合わせで疎水性溶媒に分散された重合体を含む
重合体スラリーの用途に関する。

従来技術の説明 高粘度フラクチャリング流体は、しばしば仕事サイトで
水または他の水性流体と混合する乾燥添加剤を使用して
処方する。このような商業的混合法は、固有の問題、特
に離れたサイトまたは大容量が必要とされる時に固有の
問題を包含することが既知である。例えば、乾燥添加剤
を水と混合する特殊な装置が必要とされ、化学ダスチン
グ、一様ではない混合、混合時のゲルの塊状化、長期の
調製時間、混合時間などの問題が包含される。多量の乾
燥化学薬品の混合および物理的取扱は、大変な人力を必
要とし、連続混合を必要とする時には、乾燥化学薬品の
正確で効率良い取扱は、極めて困難である。また、バッ
チ混合応用に関しては、仕事遅れの生起は、タンクボト
ムおよびタンク浄化前処理のコストと関連づけられる問
題のため、予混合ゲルの劣化およびそれらの潜在的損失
並びに化学薬品損失を生ずることがある。

発明の概要 本発明は、安定なポンプ給送可能な高濃度重合体スラリ
ーを利用するフラクチャリング流体濃厚　　　　物を提
供する。適当なｐＨで水と混合する時に所望の重合体配
合量を配送するのに十分な容量の本発明に係るフラクチ
ャリング流体濃厚物は、容易に分散し、水和し、大容量
の高粘度処理流体を調製するであろう。それゆえ、本発
明に係る組成物および使用法は、通常のフラクチャリン
グ流体のバッチ加工と関連づけられる前記問題の多くを
回避する。フラクチャリング流体濃厚物は、バッチ混合
法と連続混合法との両方に応用できると考えられる。

このように、本発明は、 （ａ）疎水性溶媒約４０〜約７０重量部、（ｂ）水和性
重合体約６０〜約３０重量部、（ｃ）沈殿防止剤約０．
５〜約３．０重量部、および （ｄ）界面活性剤約０．２〜約５．０重量部を含むこと
を特徴とするフラクチャリング流体濃厚物を提供する。

本発明に係る地下層のハイドロリックフラクチャリング
用フラクチャリング流体の製法は、（ａ）（ｉ）疎水性
溶媒約４０〜約７０重量部、（ｉｉ）水和性重合体約６
０〜約３０重量部、（ｉｌｌ）沈殿防止剤約０．５〜約
３．０重量部、（ｉｖ）界面活性剛的０．２〜約５．０
重量部を含むフラクチャリング流体濃厚物を調製し、（
ｂ）前記フラクチャリング流体濃厚物を有効量の水と混
合し、このようにして水和性重合体の水和時に高粘度フ
ラクチャリング流体を調製する工程を有している。

本発明の１つの特に好ましい態様においては、水和性重
合体はヒドロキシプロピルグアーであり、沈殿防止剤は
親有機性粘土であり、一方、界面活性剤はエトキシ化ノ
ニルフェノール、エチレンオキシドプロピレンオキシド
共重合体などの非イオン界面活性剤である。好ましくは
、これらの物質は、疎水性流体ベースに分散前に乾燥粉
末を混合するか別法で重合体混合前に沈殿防止剤および
界面活性剤を疎水性溶媒ベースに加えることによってデ
ィーゼル（ｄｌｅｓｅｌ）　Ｎｏ、２などの疎水性溶媒
に懸濁分散する。

本発明の目的は、水または水性ブラインとの混合時に高
粘度フラクチャリング流体を調製するであろうフラクチ
ャリング流体スラリー濃厚物を提供することにある。本
発明の更に他の目的は、少なくとも３０重置火を超え約
６０重量％までの重合体配合量によって特徴づけられる
ようなフラクチャリング流体スラリー濃厚物を提供する
ことにある。重合体スラリー濃厚物が高度に安定であり
、坑井サイトで長期の貯蔵を与え、かつ迅速に水和可能
であり、坑井サイトで所望の高粘度フラグチャリング流
体の連続調製を再度与えることは、本発明のなお更に他
の目的である。重合体スラリー濃厚物および得られる高
粘度フラクチャリング流体が他の通常のフラクチャリン
グ流体添加剤と相溶性であることは、本発明の追加の目
的である。

これらの目的および存在の達成および追加の目的の達成
は、明細書の完全な読み取り時に明らかになるであろう
。

好ましい態様の説明 本発明に係るフラクチャリング流体濃厚物およびその使
用法は、安定なポンプ給送可能な高濃度重合体スラリー
を包含する。スラリーは、４種の必要成分、即ち、水和
性重合体、疎水性溶媒ベース、沈殿防止剤、および界面
活性剤から調製する。

本発明に係る高濃度なる用語は、３０％を超え典型的に
は６０％に近づ＜＠量水率のフラクチャリング流体濃厚
物の重合体配合量を意味する。本発明の目的でポンプ給
送可能ななる用語は、広い温度範囲にわたってフラクチ
ャリング流体濃厚物の有意な粘度増大の欠如を意味する
。安定なる用語は、長期間、典型的には１週間以上最小
の重合体分離しか示さず、かつ重合体充填（ｐａｃｋＩ
ｎｇ　）を示さない本発明に係るフラクチγリング流体
濃厚物を意味する。

本発明は、単一の説明または理論に依存するとは考えら
れず、かつそれゆえ提案された説明が不当に限定すると
は考えられないが、安定なポンプ給送可能な高濃度重合
体スラリーの操作性は、疎水性流体に分散された水和性
重合体を包含すると考えることができる。

それゆえ、水性媒体中で疎水性環境の粘度増大を固有に
生ずるであろう親水性水和性重合体分散液は、最小の粘
度上昇を生ずる。従って、本発明に係るフラクチャリン
グ流体濃厚物は、容易にポンプ給送可能のままであり、
水、水性ブラインなどとの混合時にのみ粘度を増大する
。沈殿防止剤は、重合体を重合体の有意な沈降または分
離なしに疎水性流体内で高分散懸濁状態に維持するため
に存在する。このことは、疎水性流体中での沈殿防止剤
のチキソトロピー挙動によって達成される。

界面活性剤は、沈殿防止剤を濡らして疎水性溶媒に分散
させるため、かつ最終の高粘度フラクチャリング流体を
調製する時に濃厚物を水相に混和する際に炭化水素を重
合体粒子から除去するために必要である。

本発明に係る疎水性溶媒または溶媒ベースは、一般に、
沈殿防止剤、界面活性剤および水和性重合体の分散液（
重合体の水和速度は遅延される）を溶解および／または
懸濁するであろういかなる流体でもあることができる。

それゆえ、疎水性溶媒ベースは、技術上一般に既知の不
揮発性脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素およびそれらの
混合物のいずれかからなる群から選ぶことができる。そ
れらの例としては、限定せずに、灯油；鉱油；原油；原
油蒸留物：植物油；シリコーン油；ハロゲン化溶媒；エ
ステルアルコール；炭素数６〜１２の第一級、第二級お
よび第三級アルコール；グリコールエーテル、１０００
よりも高い重量のポリプロピレングリコールなどのグリ
コール；動物油；およびテレピンが挙げられる。好まし
くは、ディーゼル燃料が、疎水性溶媒ベースとして使用
される。

本発明に係る水和性重合体は、水和時に粘度を生ずる（
即ち、粘度上昇を生ずる）一般に技術上既知の本質上い
かなる重合体または重合体の混合物でもある。このよう
に、本発明で有用な重合体の例としては、限定せずに、
水溶性天然または合成重合体、例えば、多糖類および関
連高分子物質、例えば、グアー、ヒドロキシプロピルグ
アー（ＨＰＧ）、カルボキシメチルヒドロキシプロピル
グアー、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース
、他のセルロース系材料およびセルロース系誘導体、ポ
リアクリルアミド、および同様の生体高分子およびそれ
らの混合物が挙げられ得る。

好ましくは、本発明で使用すべき水和性重合体は、ＨＰ
Ｇである。

本発明で使用する沈殿防止剤は、一般に、疎水性溶媒ベ
ース用チキソトロピー剤であることができる。この例と
しては、限定せずに、親有機性粘土、ヒドロキシアルキ
ルセルロース、ヒドロキシアルキル−アルキルセルロー
ス、微細メツシュヒユームドシリカ、それらの混合物な
どが挙げられる。

好ましくは、本発明で使用すべき沈殿防止剤は、商品名
ベントン（ＢＥＮＴＯＮＥ　）　Ｓ　Ｄ　−１で販売さ
れている市販の物質などの高分散性親有機性粘土である
。沈殿防止剤は、濃厚物中に約０．５〜約３．０重量％
の量で存在すべきである。この範囲の下限未満の濃度に
おいては、望ましくない重合体沈降が観察されるであろ
うし、一方、範囲よりも高い濃度は、ポンプ給送不能な
スラリーを生ずるであろう。最も好ましい沈殿防止剤濃
度は、濃厚物の約１．０〜約１．５重量％である。

本発明で有用な界面活性剤または分散剤は、一般に、沈
殿防止剤を濡らして疎水性溶媒に分散させることができ
るとともに水を導入して重合体の水和を可能にする際に
炭化水素を重合体粒子から取り除くことができるいかな
る物質でもある。それゆえ、この例としては、限定せず
に、エトキシ化ノニルフェノール、重合されたプロピレ
ンオキシドおよび／またはエチレンオキシドを有するア
ルキルオキシ化アルコール、プロピレンオキシドとエチ
レンオキシドなどとの他の共重合体、グリコールエーテ
ル、それらの各種の誘導体および混合つが挙げられる。

界面活性剤は、好ましくは、濃厚物の約０．２〜約５．
０重量％の濃度で使用するエトキシ化ノニルフェノール
である。界面活性剤を下限未満の濃度で使用することは
、重合体充填を生ずる。

本発明を更に説明するために、本発明に係る新規組成物
および関連法の各種の態様および特徴を実証する下記例
を提示する。

例１ 本発明に係る典型的フラクチャリング流体濃厚物を例示
するために、下記成分を使用して次の通りのスラリーを
調製した。

成分　　　　　　　　　　　　　量／スラリー１０００
ガロン　　重量％ディーゼルＮα２　　　　　　　６３
ｏガロン　　　　　　　　　４８．４親有機性粘土　　
　　　　　　　１００ボンド　　　　　　　　　　１．
１エトキシ化ノニルフエノール　　　　５ガロン　　　
　　　　　　　０．５ヒドロキシプロピルグアー　　４
５００ポンド　　　　　　　　　５０．　０最初に、デ
ィーゼルに２を適当なタンクに入れ、エトキシ化ノニル
フェノール界面活性剤を温和な攪拌下に加えた。次いで
、親有機性粘土沈殿防止剤を、分散し縮性化するのに十
分な剪断の更なる攪拌下に加えた。次いで、ヒドロキシ
ブ口ビルグアー重合体をゆっくりと加え、均一なスラリ
ーが生ずるまで混合した。

次いで、Ｎｏ、１バネ、標準ボブおよび回転子を有する
モデル３５ファン粘度計を１１００ｒｐで室温において
使用して、得られたフラグチャリング流体濃厚物の水和
速度を測定した。零時間において、濃厚物を濃厚物９ガ
ロン／水１０００ガロンに対応する希釈度〔これは重合
体約４０ポンド（約１８．１ｋｇ）／水１０００ガロン
に等しい〕において水で希釈した。使用した水相は、フ
マル酸を使用してｐＨ約６．０に調節された塩化カリウ
ム１重量％を含有する脱イオン水を包含した。

見掛は密度を時間の関数として測定し、フラグチャリン
グ流体濃厚物の水和速度を代表する下記表Ｉに提示する
。

表１ 時間（分）　　　　　　　　１２３５１０見掛は粘度（
ｃｐ）　　　３８　５２　６７　７３　７３濃厚物の安
定性を評価するためには、前記フラグチャリング流体濃
厚物の一部分を２５℃で２８日間貯蔵した。沈降、充填
および攪拌に対する応答を周期的に観察した。得られた
観察を表■に提示する。

表■ 時間（日）　沈降　充填　再懸濁に必要な攪拌初期　　
　　なし　なし　なし ０．５　　　なし　　　　なし １　　　　なし　　　　なし ２　　　１％　　　　非常に最小 ４　　　２％　　　　非常に最小 ７　　　２％　　　　最小 １４　　　３％　なし　最小 ２８　　　５％　１％　中位 ２８日貯蔵期間後、濃厚物の水和速度を前記方法で再度
測定した。得られたデータを表■に提示する。

表■ 時間（分）　　　　　　　　１２３５１０見掛は粘度（
ｃｐ）　　　８５　５１　６５　７３　７３前記例■か
ら、５０重量％の比較的高い重合体配合量でディーゼル
＆２に懸濁されたヒドロキシプロピルグアーからなり、
かつ沈殿防止剤／界面活性剤として親有機性粘土および
エトキシ化ノニルフェノールを使用したフラクチャリン
グ流体スラリー濃厚物は、有機酸の使用によって６に調
節されたｐＨを有する１％ＫＣＩブラインに混和する時
に容易に分散し、迅速に水和すると結論づけることがで
きる。更に、スラリー濃厚物は、数週間ｎ１定した期間
にわたって極めて安定であり、水和速度を変えずに重合
体の沈降および充填を逆転するのに中位の攪拌のみを必
要とすると結論づけられる。

例■ フラグチャリング流体濃厚物を調製した後本発明に係る
高粘度フラクチャリング流体を調製する方法を実証し評
価するために、合計９０バレルのスラリー化フラクチャ
リング流体濃厚物を攪拌４５バレルタンク中で下記の２
種の方法によって調製した。各４５バレルのバッチにお
いては、次の通りの異なる混合順序を使用して、例Ｉに
記載のような成分処方物を使用した。

方法Ａ １、ディーゼルＮｏ、２（ｉｉ２０ガロン）をタンク（
清浄で乾燥）に装入する。

２、低速のパドル回転を使用して、エトキシ化ノニルフ
ェノール９ガロンおよび親有機性粘土１８０ポンド（約
８１．６ｋｇ）を加える。

３、ハツチを閉じる。高速のパドルで３０分間攪拌する
。

４、パドルを低速に減速する。ヒドロキシプロピルグア
ー８０００ボンド（約３６２９ｋｇ）を加える。

５ｏハツチを閉じる。中速度で１０分間攪拌する。

６、試料を採集する 方法Ｂ １、ディーゼルＮｏ、２（ｉｉ２０ガロン）をタンク（
清浄で乾燥）に装入する。

２、低速のパドル回転を使用して、ＨＰＧと親有機性粘
土と界面活性剤との乾燥ブレンド８０００ボンド（約３
６２９ｋｇ）を加える。

３、ハツチを閉じる。高速のパドルで４０分間攪拌する
。

４、攪拌機を停止し、試料を採集する。

次いで、静的懸濁液安定性の観察を２８の方法、Ａおよ
びＢによって調製されたバッチ４５バレルの各々につい
て行った。得られたデータを表■に提示する。

表■ 方法Ａ　　方法Ｂ 混合時間（分）　　　　４０　　　４０゛遊離油、２４
ｈｒ　　　　２．　１％　１．９％沈降、２Ｊｈｒ　　
　　　なし　　　なし充填、２Ａｈｒ　　　　　なし　
　　なし得られたフラクチャリング流体の粘度降伏およ
びスラリー粘度およびコンシスチンシーを含めた追加の
観察は、２種の方法によって調製されたスラリーの取扱
特性および性能が本質上同じであることを示した。

例■ フラクチャリング流体スラリー濃厚物のフィールド試験
をテキサス州ザパタカウンティにある坑井で行った。試
験は、例Ｉの成分ブレンドを使用して、重合体と沈殿防
止剤と界面活性剤との予ブレンドを使用した例■の方法
Ｂと同様のスラリー化フラクチャリング流体濃厚物４５
バレルを処方することを包含した。フラクチャリング流
体スラリー濃厚物を使用して高粘度フラクチャリング流
体６０００バレルを連続的に混合した。その後、架橋し
てハイドロリックフラクチャリング処理を行うのに使用
したゲル化流体を調製した。処理は、プロバント（ｐｒ
ｏｐｐａｎｔ）　１．４ＭＭボンドを地層に入れて成功
裡に完了した。

前記のことに鑑みて、本発明と従来技術との間の差およ
び本発明の利益および利点は、多くかつ有意であるとみ
なされる。例えば、本発明は、注加性／ポンプ給送可能
な多糖重合体スラリーが約６０重量％までの重合体濃度
で達成される点で従来技術とは異なる。更に、本発明は
、疎水性溶媒の使用が多糖重合体の水和を抑制する必要
を排除する点で従来技術とは異なる。更に、本発明の利
点は、油田条件下で長期間高度に安定であり、最小の沈
降および充填しか示さない（これらの両方とも中攪拌に
よって容易に逆転される）重合体濃厚物の調製を包含す
る。また、重合体スラリー濃厚物は、容易に分散し、か
つ個々にＨＰＧまたは他の多糖重合体の水和よりも優れ
た速度で水和する。また、本発明に係る重合体スラリー
濃厚物は、より少ない消費マンアワーでよりコンシスチ
ンシーのゲルを調製し、一方、ブレンドおよびフラクチ
ャリング流体を調製するための爾後水和は、坑井サイト
での位置で行うことができる。更に、本発明に係る重合
体スラリー濃厚物の使用は、前記位置の多量の乾燥重合
体を取り扱うことと関連づけられる問題または危険を回
避または軽減する。

そして、サイト遅延または中断と関連づけられるフラク
チャリング流体の損失または劣化は、事実上排除される
。

本発明を成る詳細度で説明したが、本発明は、例示の目
的でここに記載の態様には限定されないが、各エレメン
トに権利を与える均等物の十分な範囲を含めて特許請求
の範囲の範囲によってのみ限定されるべきであることが
理解されるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）疎水性溶媒約４０〜約７０重量部、（ｂ）水
   和性重合体約６０〜約３０重量部、（ｃ）沈殿防止剤約
   ０．５〜約３．０重量部、および （ｄ）界面活性剤約０．２〜約５．０重量部を含むこと
   を特徴とするフラクチャリング流体濃厚物。 ２、前記疎水性溶媒が約４５〜約５５重量部存在し、前
   記水和性重合体が約５５〜約４５重量部存在する、請求
   項１に記載のフラクチャリング流体濃厚物。 ３、前記水和性重合体が、グアー、ヒドロキシプロピル
   グアー、カルボキシメチルヒドロキシプロピルグアー、
   カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、ポリア
   クリルアミドまたはそれらの誘導体および混合物からな
   る群から選ばれる、請求項２に記載のフラクチャリング
   濃厚物。 ４、前記水和性重合体が、ヒドロキシプロピルグアーで
   ある、請求項２に記載のフラクチャリング流体濃厚物。 ５、前記界面活性剤が、エトキシ化ノニルフェノールま
   たはエチレンオキシドプロピレンオキシド共重合体であ
   る、請求項４に記載のフラクチャリング流体濃厚物。 ６、（ａ）（ｉ）疎水性溶媒、 （ｉｉ）沈殿防止剤、および （ｉｉｉ）界面活性剤 からなる担体流体１重量部毎と （ｂ）約０．３重量部を超え約１．５重量部までの水和
   性重合体 を含むことを特徴とするフラクチャリング流体濃厚物。 ７、前記沈殿防止剤が親有機性粘土であり、前記水和性
   重合体がヒドロキシプロピルグアーである、請求項６に
   記載のフラクチャリング流体濃厚物。 ８、（ａ）（ｉ）疎水性溶媒約４０〜約７０重量部、 （ｉｉ）水和性重合体約６０〜約３０重量部、（ｉｉｉ
   ）沈殿防止剤約０．５〜約３．０重量部、および （ｉｖ）界面活性剤約０．２〜約５．０重量部を含むフ
   ラクチャリング流体濃厚物を調製し、（ｂ）前記フラク
   チャリング流体濃厚物を有効量の水と混合し、このよう
   にして水和性重合体の水和時に高粘度フラクチャリング
   流体を調製する工程を有する地下層のハイドロリックフ
   ラクチャリング用フラクチャリング流体の製法。 ９、前記のフラクチャリング流体濃厚物を調製すること
   が、 （ａ）前記沈殿防止剤、界面活性剤および水和性重合体
   を乾燥粉末ブレンドとして予めブレンドし、（ｂ）その
   後、前記乾燥粉末ブレンドを前記疎水性溶媒ベースに混
   和する 工程を更に含む、請求項８に記載のフラクチャリング流
   体の製法。 １０、前記のフラクチャリング流体濃厚物を調製するこ
   とが、 （ａ）前記沈殿防止剤および前記界面活性剤を前記疎水
   性溶媒ベースに混和し、 （ｂ）その後、前記水和性重合体を前記疎水性溶媒ベー
   スと沈殿防止剤と界面活性剤との前記混合物に混和する 工程を更に含む、請求項８に記載のフラクチャリング流
   体の製法。