TW201700713A - 有色有機過氧化物組成物和用於破膠水力壓裂用流體之方法 - Google Patents
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Abstract
在壓裂流體中使用的破膠劑組成物包含至少一種有機過氧化物(例如，三級丁基氫過氧化物)、至少一種染料(例如，FD&C染料)、和至少一種醇(例如，丙二醇)。在壓裂流體中使用的促進劑組成物包含至少一種促進劑(例如，硫代硫酸鈉)、至少一種染料(例如，FD&C染料)。根據某些實施方式，該染料增加了促進劑和/或有機過氧化物的效率，這樣使得降低了該水性處理流體的破膠時間和峰值黏度。
Description
本發明涉及有色破膠(breaking)組成物和在採油和采氣中使用該等破膠組成物來壓裂地下岩層的方法。
水力壓裂係通常用於刺激從低滲透性的地下地質岩層生產石油和天然氣的技術。該方法藉由鑽探滲入岩層中並且提供了用於烴的充分不受阻礙的流動路徑以達到表面的井孔進行。在此類處理中，在足夠的壓力下將水性處理流體(也稱為壓裂用流體)引入到地下岩層中，並且該等流體具有足夠的黏度以在岩層中產生裂縫並且使該等裂縫傳播開進入到該岩層中。該等水性處理流體可含有夾帶的支撐劑，如砂或者燒結的鐵鋁氧石，這樣使得當該水性處理流體滲入岩層中，該等裂縫接近該等支撐劑從而將裂縫保持處於開放的狀態用於增加的滲透性。
在使用某些水性處理流體時，該等流體的高黏度應該在該等裂縫正在產生和傳播時得到保持，以便幫助將該等支撐劑輸送到裂縫的最遠達到範圍。在已經將該等支撐劑捕獲入該等裂縫中後，然而，所希望的是該水性處理流體的黏度迅速被降低以允許該流體通過該等裂縫向回流
動、在該等支撐劑的周圍流動並且流回到井眼之中。用於降低壓裂用流體的黏度的組成物通常被稱為“破膠劑”或破膠劑流體。可將破膠劑從外部加入到裂縫中，即，與壓裂用流體分開。可替代地，可將內部破膠劑結合到初始壓裂用流體中。
破膠劑先前已經包括降解壓裂用流體的聚合凝膠結構的氧化劑、酸、和酶。可將“促進劑”或促進劑組成物加入到水性處理流體中以促進或加速膠凝劑的降解。
美國專利案號3,922,173係針對當使用三級丁基氫過氧化物作為破膠劑時用於產生含水凝膠的黏度的受控減小的方法。
美國專利案號5,447,199係針對具有約1g/100g或更小的水溶解度的包含有機過氧化物的破膠劑。
美國專利案號8,383,557係針對呈油-水乳液形式的破膠劑組成物。
美國公開案號2008/0202758係針對包括有機過氧化物和含有機溶劑的稀釋劑的破膠劑組成物。
美國公開案號2011/0247821係針對包含氧化組分和酯組分的破膠劑組成物。
美國公開案號2013/0324445係針對微乳液或奈米乳液的破膠劑組成物。
過氧化物組成物先前已經包括有色組分：美國專利案號3,181,991係針對有顏色的過氧化物組成物；以及美國公開案號2003/0027903係針對有色過氧化物和聚酯配製物。
使用破膠劑的常見問題係它們經常難以控制。例如，在該等支撐劑沈積之後持續一段延長的時間，該等破膠劑可能沒有開始降低水性處理流體的黏度。因此，該等破膠劑可能不能足夠快速地使水性處理流體破膠以滿足需要。控制黏度降低的時機在地下處理操作(如流體壓裂)中是非常令人希望的。
而且，一直難以開發保持顏色穩定的有色有機過氧化物組成物，因為在一段短的時間之後染料經常顯著褪色或從溶液中沈澱出。因此，對於持續一段較長的時間係顏色穩定的有色有機過氧化物組成物仍然存在需要。
本發明提供了水性處理流體(也稱為“壓裂用流體(fracturing fluid)”、“壓裂流體(fracture fluid)”或“高黏度含水凝膠”)，由此藉由引入至少一種染料，例如像FD&C染料(例如，FD&C藍#1和/或FD&C紅#40和/或FD&C紅#3和/或FD&C黃#6)出乎意料地並且有利地降低了使水性處理流體破膠所花費的時間量。在本發明的一個實施方式中，該染料被包括在包含至少一種有機過氧化物的破膠劑組成物中。
先前一直難以開發保持顏色穩定的有色有機過氧化物組成物，因為在一段短的時間之後染料經常顯著褪色或從溶液中沈澱出。因此，對於持續一段較長的時間係顏色穩定的有色有機過氧化物組成物仍然存在需要。在有機過氧化物組成物中包含有色染料使得該組成物更容易可識別(以區分該組成物與其他組成物，或以允許在工作現場快速識別洩漏的或溢出的材料)。添加的顏色還提供了視覺輔助以說明操作者確認充足的流動和該組成物與其他組分的均勻混合，並且允許操作者容易地確定在裝運物
(tote)或容器中的液體的水平。有色溶液還可提供性能益處包括減少的破膠時間、相等的破膠時間但在較低溫度下、以及相對於它們的無色的對應物在破膠前端的改進的黏度控制。
在本發明的另一個實施方式中，該染料被包括在包含至少一種促進劑的組成物中。可將“促進劑”加入到水性處理流體中以促進或加速膠凝劑的降解。
在本發明的一個方面中，將染料結合到水性處理流體中縮短了過氧化物降解該聚合物所花費的時間量。在本發明的另一個方面中，將染料結合到水性處理流體中降低了在過氧化物降解該聚合物之前該水性處理流體的峰值黏度。
本發明的實施方式涉及在水性處理流體中使用的破膠劑組成物，該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種有機過氧化物(例如，三級丁基氫過氧化物)，至少一種染料(例如，FD&C染料)，至少一種醇(例如，丙二醇)，以及視情況水。
該破膠劑組成物可以視情況包含至少一種促進劑。根據具體實施方式，與不包含任何染料的破膠劑組成物相比，該破膠劑組成物降低了“破膠時間”和/或該水性處理流體的峰值黏度。
本發明的實施方式還涉及水性處理流體，該水性處理流體包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：
水；至少一種膠凝劑；至少一種交聯劑；以及破膠劑組成物，該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種有機過氧化物、至少一種染料、以及至少一種醇。
本發明的實施方式還涉及在水性處理流體中使用的促進劑組成物，該促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種促進劑(例如，硫代硫酸鈉)，以及至少一種染料(例如，FD&C染料)。
根據具體實施方式，將該促進劑組成物與破膠劑組成物結合以便促進或加速在該水性處理流體中該膠凝劑的降解。
本發明的實施方式還涉及在水性處理流體中使用的促進劑組成物，該促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種促進劑(例如，硫代硫酸鈉)，至少一種染料(例如，FD&C染料)，以及至少一種醇。
根據具體實施方式，將該促進劑組成物與破膠劑組成物結合以便促進或加速在該水性處理流體中該膠凝劑的降解，其中該醇出乎意料
地防止再復原(rehealing)。
根據某些實施方式，該染料增加了促進劑和/或有機過氧化物的效率，使得降低了該水性處理流體的破膠時間和/或峰值黏度。
本發明的實施方式還涉及水性處理流體，該水性處理流體包含：水；至少一種膠凝劑；至少一種交聯劑；破膠劑組成物，該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種有機過氧化物、視情況至少一種染料、以及視情況至少一種醇；以及促進劑組成物，該促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種促進劑和至少一種染料。
本發明的實施方式還涉及水性處理流體，該水性處理流體包含：水；至少一種膠凝劑；一種或多種視情況的表面活性劑；破膠劑組成物，該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種有機過氧化物、視情況至少一種染料、以及視情
況至少一種醇；以及促進劑組成物，該促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種促進劑和至少一種染料，其中該水性處理流體不包含任何交聯劑。
本發明的實施方式還涉及用於減少水性處理流體的破膠時間的方法，所述方法包括以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：將本發明的破膠劑組成物與該水性處理流體組合。也可以將本發明的促進劑組成物添加到該水性處理流體中。
本發明的實施方式還涉及用於壓裂地下岩層之方法，該方法包括以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：在壓裂條件下將水性處理流體、破膠劑組成物、以及視情況的促進劑組成物注入到該地下岩層中，其中該水性處理流體包含膠凝劑和交聯劑，其中該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種過氧化物、至少一種染料、以及至少一種醇，並且其中該視情況的促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種促進劑和至少一種視情況的染料。
本發明的實施方式還涉及用於壓裂地下岩層之方法，該方法包括以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：在壓裂條件下將水性處理流體、破膠劑組成物、以及促進劑組成物注入到該地下岩層中，
其中該水性處理流體包含膠凝劑和交聯劑，其中該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種過氧化物、至少一種視情況的染料、以及至少一種視情況的醇，並且其中該視情況的促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種促進劑和至少一種染料。
“水性處理流體”或“壓裂用流體”或“壓裂流體”在此可互換地用於指以下的流體，該流體適合於在壓裂、礫石充填、和/或酸化流體、以及類似物中使用。具體地，該水性處理流體適合於在用於採油和采氣的水力壓裂操作中使用，包括水力壓裂法。
“破膠劑”、“破膠組成物”、或“破膠流體”在此用於指降低水性處理流體的黏度的組成物。最寬泛地，破膠劑可以按任何適合的方式起作用，例如，藉由攻擊交聯處、分裂聚合物鏈或諸如此類來降解水性處理流體中的膠凝劑(也稱為增稠聚合物)，或藉由其他機制，包括針對特定的破膠劑、破膠組成物、或破膠流體的機制。在本領域中已知的不同增稠聚合物可以在本發明的實踐中使用。
如在此使用的，“黏度”具有其通常含義：流體內部阻力的量度(或者流體摩擦的量度)。具有較高黏度的流體係比具有較低黏度的流體“更稠的”。熟習該項技術者可容易確定在水性處理流體的壓裂和回收過程中的該水性處理流體的合適黏度。
如在此所用，“破膠”該水性處理流體係指降低該水性處理流體的黏度。破膠典型地由於該水性處理流體中的聚合物的降解、破壞或分解而發生。
在廣義的術語中，如在此使用的，“破膠溫度”係指在約90℉與約500℉之間、或在約90℉與300℉之間、或在約100℉與約280℉之間、或在約170℉與約230℉之間、或在約180℉與約250℉之間、或在約200℉與約240℉之間。
如在此使用的，“破膠時間”係在加入有機過氧化物之後水性處理流體的黏度被降低至小於100cps、較佳的是小於50cps、或小於30cps、或小於10cps所花費的時間量，即，破膠時間係從將有機過氧化物加入到水性處理流體中的時間到該水性處理流體的黏度達到小於100cps、或小於50cps、或小於30cps、或小於10cps的時間測量的。
如在此使用的，“峰值黏度”係指在水性處理流體的所有組分(包括膠凝劑和交聯劑)已經被添加並且溫度已經升高至90℉-300℉之後該水性處理流體達到的最高黏度。
如在此所用，“室溫”係指約20℃至約30℃(約68℉至約86℉)，更較佳的是約25℃(約77℉)。
如在此使用的，除非另有說明，該等組成物的成分或組分的值係以每種成分在該組成物中的重量百分比或按重量計的百分比來表示的。
如在此所用的，“完全顏色穩定的”係指組成物的顏色經過一段指定的時間(例如，經過1個月或3個月)對於肉眼沒有明顯改變。“基本上顏色穩定的”係指組成物的顏色經過一段指定的時間(例如，經過1個月或3個月)對於肉眼輕微改變，即，該顏色輕微地改變或輕微地褪色。藉由獲取溶液的光學光譜並且然後計算在一個或多個波長下的光的透射強度(例如透射百分比)，或藉由計算本領域中已知的顏色和亮度參數(例如，CIELAB 1976顏色空間參數L*、a*、b*和/或E*)，可以更定量地確定顏色。
在壓裂已經在高溫下完成後，高度黏性的水性處理流體需要藉由破膠劑降解以允許天然氣或石油從由支撐劑支撐打開的壓裂的岩石中流出。使用破膠劑的常見問題係它們可能難以控制。例如，在該等支撐劑沈積之後持續一段延長的時間，該等破膠劑可能沒有開始降低水性處理流體的黏度。因此，該等破膠劑可能不能足夠快速地使水性處理流體破膠。對於能夠使用戶在地下處理操作過程中更有效地降低水性處理流體的黏度的破膠劑存在需要。
本發明的一個方面涉及在水性處理流體中使用的破膠劑組成物，該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種有機過氧化物、至少一種染料，以及至少一種醇。
本發明的另一個方面涉及在水性處理流體中使用的促進劑組成物，該促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種促進劑和至少一種染料。
根據具體實施方式，將破膠劑組成物和促進劑組成物二者都加入水性處理流體中。在這種情況下，破膠劑組成物和促進劑組成物之一亦或二者包含至少一種染料。因此，根據某些實施方式，染料不包括在破膠劑組成物中，但包括在結合有破膠劑組成物的促進劑組成物中。根據另外的實施方式，該至少一種染料包括在破膠劑組成物和促進劑組成物二者中。
包括在本發明的破膠劑組成物和促進劑組成物中的該一種或多種染料較佳的是在寬範圍的溫度下持續延長的時間段係穩定的(即，它們不呈現出顯著的顏色改變，如藉由組成物的視覺檢查確定的)。例如，該一種或多種染料較佳的是在-30℉與90℉之間、或在-10℉與90℉之間的溫度下在該等組成物中是穩定的。該一種或多種染料還較佳的是持續至少三個月、更較佳的是至少四個月或五個月、最較佳的是至少六個月在該等組成物中是穩定的。還較佳的是該一種或多種染料與該破膠劑組成物或促進劑組成物的組分係相容的使得它們不會降低該等組成物的效力。
根據具體實施方式，本發明的破膠劑組成物和促進劑組成物較佳的是表現出以下特徵中的一個或多個：
(1)根據具體實施方式，本發明的有色破膠劑組成物和有色促進劑組成物沒有呈現出可見的固體沈澱(如藉由肉眼觀察到的)。例如，在組成物製備後至少一個月、至少三個月、至少六個月、至少九個月、或至少十二個月之後該有色破膠劑組成物和有色促進劑組成物沒有呈現出可見的固體沈澱。
(2)根據具體實施方式，包括在本發明的有色破膠劑組成物和有色促進劑組成物中的該一種或多種有機過氧化物保持穩定並且隨時間不呈現大量的分解。例如，在一段時間後該一種或多種過氧化物與除了不包括一種或多種染料外相同的破膠劑組成物或促進劑組成物相比呈現出較少的分解。
(3)根據具體實施方式，在本發明的破膠劑組成物或促進劑組成物中包含一種或多種染料並不降低該促進劑的活性水平。以另一種方式陳述，該一種或多種染料並不妨礙促進劑促進或加速膠凝劑的降解的能力。
(4)根據具體實施方式，本發明的有色破膠劑組成物和有色促進劑組成物呈現出高水平的顏色穩定性，使得經過一段時間該顏色保持相同、或基本上相同。例如，經過至少一個月、至少三個月、至少六個月、至少九個月、或至少十二個月的一段時間之後該破膠劑組成物和促進劑組成物可呈現出小於5%、小於10%、小於15%、小於20%、小於25%、小於30%、小於35%、小於35%、或小於40%的顏色改變。較佳的是，顏色改變係根據以下分光光度技術測量。相對於時間和溫度的顏色保留的定量測量可以藉由使用由珀金埃爾默公司(Perkin Elmer)製造的光譜儀，UV/VIS Lambda 950進行。將液體有色材料的樣品放置在玻璃比色杯中。還將空的、空白的
比色杯放置在參比室以抵消玻璃在%透射測量中的影響。在這一點有色溶液的%光透射係使用從300nm至800nm的波長測量的。顏色座標係從該等透射光譜使用ASTM方法E 308-01計算的。在該等計算中使用的光譜三色刺激值係CIE 1964(10°)觀察值。使用的光源係D65光源、並且顏色值係在L*a*b*色標中相對於主要代表自然日光的標準D65光源的光%透射對比波長光譜計算的。CIE標準光源D65係由國際照明委員會(International Commission on Illumination)定義的通常使用的標準光源。D65大致對應於西歐/北歐的正午太陽，因此它也被稱為自然日光光源。所得到的%透射值相對於以奈米(nm)計的波長的原始數據值然後被用於計算L*、a*和b*和/或△E的CIELAB 1976顏色空間參數。還有可能簡單繪製出%透射值相對於波長。液相色譜或滴定還可以用於監測溶液中隨時間的過氧化物或活性氧水平。
在水性處理流體的黏度維持在相對高的水平持續一定的時間段以便在地下岩層中進行所希望的量的壓裂和/或在裂縫中沈積支撐劑之後，該破膠劑組成物使該水性處理流體“破膠”，例如，藉由降解壓裂用流體中的聚合物(或“膠凝劑”)，較佳的是在90℉-300℉的破膠溫度下。根據具體實施方式，將染料結合到水性處理流體中縮短了過氧化物降解該聚合物所花費的時間量。根據另外的實施方式，將染料結合到水性處理流體中降低了在過氧化物降解該聚合物之前該水性處理流體的峰值黏度。該染料還能夠使用戶明顯地確定該破膠劑組成物的特性(identity)。
本發明的破膠劑組成物的另外的出乎意料的優點係它們可以防止在溫度降低(例如，至室溫)之後水性處理流體的再復原。根據較佳的實施方式，在該水性處理流體的溫度降低至低於破膠溫度的溫度之後
(例如，在溫度降低了10℉、或20℉、或30℉、或40℉、或50℉、或60℉、或70℉、或80℉、或90℉、或100℉、或110℉、或120℉、或130℉、或140℉、或150℉、或160℉、或170℉、或180℉、或190℉、或200℉、或更多，低於破膠溫度之後)，本發明的破膠劑組成物能夠維持“破膠的”水性處理流體的降低黏度持續一段時間，這樣使得沒有觀察到再復原，或觀察到僅部分再復原。
如在此使用的，“再復原的量”係指在水性處理已被破膠並且溫度已經降至低於破膠溫度之後(例如，在溫度已經降低到室溫之後)水性處理恢復的破膠前黏度的百分比。根據具體實施方式，該破膠劑組成物使該水性處理流體在室溫下維持約0.2cP至約10cP的相同的“破膠後”黏度持續一段時間(例如，持續至少10分鐘、至少30分鐘、至少一個小時、至少三個小時、至少六個小時、至少十二個小時、或至少24個小時)。這意味著該破膠劑組成物可以完全防止發生任何再復原使得持續此時間段沒有觀察到再復原。根據其他實施方式，該破膠劑組成物實質上防止該水性處理流體的再復原(即，觀察到僅“部分再復原”)，這意味著在該水性處理流體中觀察到的再復原的量為約0.1%至約60%、或約0.1%至約50%、或約0.1%至約40%、約0.1%至約30%、約0.1%至約20%、或約0.1%至約15%、或約0.1%至約10%、或約0.1%至約5%，或約0.1%至約1%。
可以選擇和控制在該破膠劑組成物中的一種或多種過氧化物的濃度以便給予特定的井下壓裂操作或情況所希望的“破膠”特徵和分佈。具體地，該過氧化物係以當水性處理流體具有在90℉至300℉之間的“破膠溫度”時有效減少該水性處理流體的黏度的量存在。該等水性處理流體可以被配製為使得在本發明的不同實施方式中，在從約90℉至約300℉、或從
約100℉至約280℉、或從約170℉至約230℉、或從約180℉至約250℉、或從約200℉至約240℉的範圍內表現出該水性處理流體黏度的破膠。根據具體實施方式，該水性處理流體在被該破膠劑組成物破膠之前具有在約1,000厘泊(cP)至約3,500cP範圍內的(“破膠前”)黏度。破膠在90℉-300℉的範圍內(例如，在100℉-280℉、或170℉-230℃、或180℉-250℉、或200℉-240℉的範圍內)的“破膠溫度”下發生。在該破膠劑組成物已經引起該水性處理流體具有黏性的降低之後，破膠導致在40秒-1下(恒定剪切速率)約零cP至約250cP、或約0.1cP至約250cP、或零cP至約125cP、或約0.1cP至約125cP、或零cP至約75cP、或約0.1cP至約75cP、或零cP至約10cP、或約0.1cP至約10cP，或約0.2cP至約10cP的該水性處理流體的降低的“破膠後”黏度。黏度較佳的是根據API RP39(“測量交聯水基壓裂流體的黏性特性之推薦作法(Recommended Practices on Measuring the Viscous Properties of a Cross-Linked Water-Based Fracturing Fluid)”，API推薦作法(API Recommended Practice)39，第3版，1998年5月)測定，將其藉由引用結合在此。
在該破膠劑組成物中的該一種或多種過氧化物可以包括任何有效用於降低該水性處理流體的黏度的過氧化物。該一種或多種過氧化物可以是過氧化氫、或無機過氧化物、或有機過氧化物、或其共混物。在本發明的一個方面中，該過氧化物係室溫穩定的有機過氧化物(即，當儲存在25℃下在不存在除惰性溶劑以外的物質時不展現出顯著降解或分解的有機過氧化物)。在另一個方面中，該過氧化物係水溶性的。該過氧化物可以具有在室溫和壓力下大於1g/100g水的水溶解度。例如，該過氧化物可以具有在室溫和壓力下在3g/100g水與18g/100g水之間、或在5g/100g水與18g/100g水之間、或在5g/100g水與10g/100g水之間、或在3g/100g水與10
g/100g水之間、或在3g/100g水與5g/100g水之間的水溶解度。溶解度可藉由使用如由Arthur Vogel在沃格爾定量化學分析教科書(Vogel’s Textbook of Quantitative Chemical Analysis)，第5版，§10.110，384-87，朗文科技出版社(Longman Scientific & Technical)1989中描述的碘量滴定測量。該過氧化物在室溫下可以是既是水溶性的又是穩定的。
根據具體實施方式，該破膠劑組成物包括在水中的在0.1%至98%之間、較佳的是0.1%至20%、更較佳的是在0.1%至15%之間、並且甚至更較佳的是1%和10%的過氧化物。例如，該破膠劑組成物可以包括在水中的在2%與10%之間的過氧化物、或在2%與8%之間的過氧化物、或在3%與8%之間的過氧化物、或在4%與8%之間的過氧化物、或在4%與7%之間的過氧化物、或約5%的過氧化物。
合適的過氧化物包括，例如，二醯基過氧化物、過氧化酯、單過氧化碳酸酯、過氧化縮酮、氫過氧化物(包括烷基氫過氧化物和芳基氫過氧化物)、過氧化二碳酸酯、酮過氧化物、內過氧化物、以及二烷基過氧化物。可以利用不同過氧化物的組合，包括不同有機過氧化物的組合。
適合的過氧化酯可以包括，但不限於：二三級丁基二過氧化鄰苯二甲酸酯；二三級戊基二過氧化鄰苯二甲酸酯；三級丁基過氧化苯甲酸酯；三級戊基過氧化苯甲酸酯；三級丁基過氧化乙酸酯；三級戊基過氧化乙酸酯；2,5-二(苯甲醯基過氧)-2,5-二甲基己烷；三級丁基過氧化馬來酸酯；三級戊基過氧化馬來酸酯；三級丁基過氧化-2-乙基己酸酯；三級丁基過氧化異丁酸酯；三級戊基過氧化異丁酸酯；二(三級丁基過氧基)富馬酸酯；三級丁基過氧化(2-乙基丁酸酯)；三級丁基過氧化-2-乙基己酸酯；三級戊基過氧化-2-乙基己酸酯；2,5-二(2-乙基己醯基過氧基)-2,5-二甲基己烷；
三級丁基過氧化3,5,5-三甲基己酸酯；三級戊基過氧化3,5,5-三甲基己酸酯；1,1-二甲基-3-羥基-丁基過氧基-2-乙基己酸酯；三級丁基過氧基-3-羧基丙酸酯；三級戊基過氧基-3-羧基丙酸酯；3-羥基-1,1-二甲基丁基2-乙基-過氧化己酸酯；以及它們的組合。
合適的單過氧化碳酸酯可以包括，例如：OO-三級丁基-O-(異丙基)單過氧化碳酸酯；OO-三級戊基-O-(異丙基)單過氧化碳酸酯；OO-三級丁基-O-(2-乙基己基)單過氧化碳酸酯；OO-三級戊基-O-(2-乙基己基)單過氧化碳酸酯；聚醚聚(OO-三級丁基單過氧化碳酸酯)；OO-三級丁基-O-聚己內酯單過氧化碳酸酯；2,5-二甲基-2,5-雙(異丙氧基羰基-過氧基)己烷；2,5-二甲基-2,5-雙(異丙氧基羰基-過氧基)己炔-3；以及它們的組合。
合適的過氧化縮酮可以包括，例如：1,1-二(三級丁基過氧)-3,3,5-三甲基環己烷；1-三級戊基過氧基-1-甲氧基環己烷；1-三級丁基過氧基-1-甲氧基環己烷；1,1-二(三級丁基過氧)環己烷；1,1-二(三級戊基過氧)環己烷；正丁基-4,4-二(三級丁基過氧基)戊酸酯；4,4-雙(三級丁基過氧)戊酸；乙基-3,3-二(三級戊基過氧基)丁酸酯；乙基-3,3-二(三級丁基過氧基)丁酸酯；乙基-3,3-二(三級丁基過氧基)丁酸酯；2,2-二(三級丁基過氧)丁烷；2,2-二(三級戊基過氧)丁烷；2,2-二(三級丁基過氧)丙烷；2,2-二(三級戊基過氧)丙烷；2,2-二(三級丁基過氧)4-甲基戊烷；2,2-雙(4,4-二[三級戊基過氧]環己基)丙烷；以及它們的組合。
合適的二醯基過氧化物可以包括，例如：二癸醯基過氧化物；二月桂醯基過氧化物；二苯甲醯基過氧化物；二(甲基苯甲醯基)過氧化物；2,4-二氯苯甲醯基過氧化物；以及它們的組合。
合適的酮過氧化物可以包括，例如：2,4-戊二酮過氧化物；
甲基乙基酮過氧化物；甲基異丁基酮過氧化物；以及它們的混合物。
合適的氫過氧化物可包括，例如：2,5-二氫過氧-2,5-二甲基己烷；異丙苯氫過氧化物；三級丁基氫過氧化物；三級戊基氫過氧化物；三級辛基氫過氧化物；過氧化氫(H2O2)；1,1,3,3-四甲基丁基氫過氧化物；對甲烷氫過氧化物；二異丙苯一氫過氧化物；二異丙苯二氫過氧化物；以及它們的組合。
合適的過氧化二碳酸酯可包括，例如：二(4-三級丁基環己基)過氧化二碳酸酯；二(環己基)過氧化二碳酸酯；二(2-苯氧基乙基)過氧化二碳酸酯；二肉豆蔻基過氧化二碳酸酯；聯十六烷基過氧化二碳酸酯；以及它們的組合。
合適的二烷基過氧化物可包括，例如：二異丙苯基過氧化物；異丙烯基異丙苯基異丙苯基過氧化物；異丙基異丙苯基異丙苯基過氧化物；間/對-二三級丁基過氧二異丙基苯(a,a'-雙(三級丁基過氧)二異丙基苯)；三級丁基過氧異丙基苯(三級丁基異丙苯基過氧化物)；間-異丙醇異丙苯基三級丁基過氧化物(三級丁基3-異丙醇異丙苯基過氧化物)；三級丁基-3-異丙烯基異丙苯基過氧化物(間-異丙烯基異丙苯基三級丁基過氧化物)；三級丁基-4-異丙烯基異丙苯基過氧化物；三級丁基-3-異丙基異丙苯基過氧化物；間/對-乙醯基異丙苯基三級丁基過氧化物；2,4-二烯丙氧基-6-三級丁基過氧化物-1,3,5-三；3,3,5,7,7-五甲基-1,2,4-三氧雜環庚烷(例如，TRIGONOX® 311)；3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三過氧壬烷(例如，TRIGONOX® 301)；二-三級丁基過氧化物；2-甲氧基-2-三級丁基過氧丙烷；二-三級戊基過氧化物；2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己烷；2,5-二甲基-2,5-二(三級戊基過氧基)己烷；2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己炔
-3；1,3-二甲基-3(三級丁基過氧基)丁基N-[1-{3-(1-甲基乙烯基)苯基}1-甲基乙基]胺基甲酸酯；4-(三級戊基過氧基)-4-甲基-2-戊醇；4-(三級丁基過氧基)-4-甲基-2-戊醇；3-(三級丁基過氧基)-3-甲基-2-戊酮；4-甲基-4-(三級丁基過氧)-2-戊酮(例如，LUPEROX® 120)；1-甲氧基-1-三級丁基過氧環己烷；2,4,6-三(三級丁基過氧)三；三級丁基-1,1,3,3-四甲基丁基過氧化物；3-甲基-3-(三級丁基過氧)-2-丁醇(例如，LUPEROX® 240)；3-甲基-3-(三級戊基過氧)-2-丁醇(例如，LUPEROX® 540)；以及它們的組合。
根據具體實施方式，本發明的破膠劑組成物中的過氧化物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：三級丁基氫過氧化物。根據該等實施方式，該破膠劑組成物可以包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：水和三級丁基氫過氧化物。
在一些較佳的實施方式中，該至少一種有機過氧化物係選自下組，該組由以下各項組成：2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己烷；異丙苯氫過氧化物；1,1-二(三級丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷；二異丙苯氫過氧化物；二-三級丁基過氧化物；二-三級戊基過氧化物；2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己炔-3；三級丁基異丙苯基過氧化物；三級丁基過苯甲酸酯；以及OO-(三級丁基)-O-(2-乙基己基)單過氧化碳酸酯及其混合物。
包括在本發明的破膠劑組成物中的該一種或多種染料較佳的是有機的，並且還較佳的是不含金屬的(例如，它們不包括鐵)。例如，該等染料較佳的是不包括在美國專利案號3,181,991中列出的任何染料(例如，氧化鐵紅、氧化鐵黑、氧化鐵黃、鉻橙、酞菁以及亞鐵氰化鐵)。該等染料還較佳的是不包括蒽醌衍生物或吡唑啉酮衍生物。
根據具體實施方式，該等染料係D&C染料(被美國食品與藥
品管理局(U.S.Food and Drug Administration)批准的在藥物和化妝品中使用的染料)，更較佳的是FD&C染料(被美國食品與藥品管理局批准的在食品、藥物和化妝品中使用的染料)。
可以在本發明的破膠劑組成物中使用的合適的染料的非限制性實例包括FD&C藍#1、FD&C紅#3、FD&C紅#40、FD&C黃#6，紫色色調(Purple Shade)、葡萄色調(Grape Shade)、藍色液體(Blue Liquid)以及紫色液體(Purple Liquid)。該等染料係可商購的；例如，從柔亞公司(ROHA)或Abbey Color。
如在此所用，FD&C藍#1係乙基-[4-[[4-[乙基-[(3-磺苯基)甲基]胺基]苯基]-(2-磺苯基)亞甲基]-1-環己-2,5-二烯亞基(dienylidene)]-[(3-磺苯基)甲基]氨鎓，如下所示：
FD&C藍#1在本領域中還被稱為“亮藍FCF(Brilliant Blue FCF)”，並且較佳的是呈粉末形式。
如在此所用，FD&C紅#3係2-(6-羥基-2,4,5,7-四碘-3-氧代-二苯并哌喃-9-基)苯甲酸，如下所示：
FD&C紅#3在本領域中還被稱為“赤蘚紅(erythrosine)”，並且較佳的是呈粉末形式。
如在此所用，FD&C紅#40係6-羥基-5-((2-甲氧基-5-甲基-4-磺苯基)偶氮)-2-萘磺酸二鈉，如下所示：
FD&C紅#40在本領域中還被稱為“誘惑紅(Allura Red)”，並且較佳的是呈粉末形式。
如在此所用，FD&C黃#6係6-羥基-5-[(4-磺苯基)偶氮]-2-萘磺酸二鈉，如下所示：
FD&C黃#6在本領域中還被稱為“日落黃(Sunset Yellow)”，
並且較佳的是呈粉末形式。
根據具體實施方式，包括在本發明的破膠劑組成物中的該一種或多種染料係選自由以下各項組成之群組：FD&C藍#1、FD&C紅#3、FD&C紅#40、FD&C黃#6及其混合物。根據具體實施方式，包括在本發明的破膠劑組成物中的該一種或多種染料視情況包括一種或多種防腐劑(例如，苯甲酸鈉和/或檸檬酸)。
如在此所用，“紫色色調”包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：FD&C藍#1和FD&C紅#3二者。“紫色色調”較佳的是呈粉末形式。
“葡萄色調”包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：FD&C藍#1和FD&C紅#40二者(例如，約75wt%紅#40和約25wt%藍#1)。“葡萄色調”較佳的是呈粉末形式。
“藍色液體”包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：在水中的FD&C藍#1和至少一種防腐劑(例如，苯甲酸鈉和/或檸檬酸)。根據具體實施方式，“藍色液體”包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：在水中的FD&C藍#1、苯甲酸鈉和檸檬酸。
“紫色液體”包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：在水中的FD&C藍#1、FD&C紅#40和至少一種防腐劑(例如，苯甲酸鈉和/或檸檬酸)。根據具體實施方式，“紫色液體”包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：在水中的FD&C藍#1、FD&C紅#40、苯甲酸鈉和檸檬酸。
根據具體實施方式，該破膠劑組成物中的該一種或多種染料
包含選自下組的染料、基本上由選自下組的染料組成、或由選自下組的染料組成，該組由以下各項組成：FD&C藍#1、FD&C紅#40、以及它們的組合。
根據具體實施方式，該一種或多種染料包含一個或多個磺酸鹽官能團，其中該一個或多個磺酸鹽官能團可附接至一個芳環。
根據替代性實施方式，該一種或多種染料係水溶性陰離子染料。
根據具體實施方式，該破膠劑組成物包含至少一種染料，該染料的量係在約0.001wt%與約2wt%之間、或在約0.005wt%與約2wt%之間、或在約0.01wt%與約2wt%之間、或在約0.1wt%與約2wt%之間、或在約0.5wt%與約2wt%之間、或在約0.005wt%與約1wt%之間、或在約0.01wt%與約1wt%之間、或在約0.1wt%與約1wt%之間、或在約0.5wt%與約1wt%之間。
用於在本發明的破膠劑組成物中使用的合適的醇可以包括，例如，二醇和/或丁醇和/或三元醇(例如，丙三醇)和/或單糖和/或二糖。在本發明的一個方面中，該醇係水溶性的。該醇可以是單醇(每分子含有一個羥基)和/或三元醇(例如，丙三醇)和/或多元醇(每分子含有兩個或更多個羥基)，例如二醇。根據具體實施方式，該破膠劑組成物不包括乙二醇。
根據具體實施方式，該破膠劑組成物包括在水中的在0.01%與40%之間的一種或多種醇、或在0.01%與30%之間的一種或多種醇、或在0.1%與15%之間的一種或多種醇、或在0.01%與5%之間的一種或多種醇、或
在0.1%與5%之間的一種或多種醇、或在0.1%與3%之間的一種或多種醇、或在0.5%與5%之間的一種或多種醇、或在0.5%與3%之間的一種或多種醇、或在0.5%與2%之間的一種或多種醇、或在0.5%與1.5%之間的一種或多種醇、或在0.5%與1%之間的一種或多種醇、或約1%的一種或多種醇、或約0.95%的一種或多種醇。根據另外的實施方式，該破膠劑組成物包括相對於該一種或多種過氧化物在5%與30%之間的一種或多種醇，或相對於該一種或多種過氧化物在10%與30%之間、或在10%與25%之間、或在15%與25%之間、或在15%與20%之間、或在20%與30%之間、或在20%與25%之間。
根據具體實施方式，包括在該破膠劑組成物中的該一種或多種醇係選自由以下各項組成之群組：二醇、丁醇、三醇、單糖、二糖及其組合。可替代地，該一種或多種醇包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：丙二醇和/或一種或多種丁醇(例如，三級丁醇)。根據該等實施方式，該破膠劑組成物可以包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：水；至少一種過氧化物(例如，三級丁基氫過氧化物)；以及至少一種選自下組的醇，該組由以下各項組成：丙二醇、丁醇(例如，三級丁醇)、及其組合。
根據具體實施方式，該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：水(例如，以約85%至約98%、約88%至約95%或約92%至約96%的量)，至少一種過氧化物(例如，以約1%至約10%的量)，至少一種醇(例如，以約0.01%至約5%的量)，以及至少一種染料(例如，以約0.001wt%和約2wt%的量)。
根據具體實施方式，該破膠劑組成物不是呈水包油或油包水乳液的形式，即，該破膠劑組成物係呈非乳化的形式。例如，在某些實施方式中該破膠劑組成物不是微乳液或奈米乳液。
本發明的另一個方面涉及已經與破膠劑組成物結合的水性處理流體。根據具體實施方式，該水性處理流體包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：水；膠凝劑；交聯劑；以及在此所述的破膠劑組成物的任何實施方式，例如，破膠劑組成物，該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種有機過氧化物、至少一種染料、以及至少一種醇。根據具體實施方式，與不包含任何染料的破膠劑組成物相比，該破膠劑組成物降低了“破膠時間”和/或該水性處理流體的峰值黏度。
在本發明的不同實施方式中，該破膠劑組成物係以約0.05GPT(加侖每千)至約10GPT的過氧化物、約0.1GPT至約5GPT的過氧化物、或約0.2GPT至約2GPT的過氧化物、或約1.0GPT的過氧化物的量包括在該水性處理流體中。
該水性處理流體包括至少一種膠凝劑，即，能夠作為增黏劑起作用來增稠該水性處理流體的聚合物。適合的膠凝劑總體上具有大分子量並且增加該水性處理流體的黏度以便有助於裂縫的形成以及向該等裂縫中輸送支撐劑。可以選擇和控制在該水性處理流體中的一種或多種膠凝劑
的濃度以便賦予該流體對於特定最終用途應用所希望或需要的黏度和其他流變特徵。在本發明的不同實施方式中，例如，該一種或多種膠凝劑係以約5GPT至約15GPT的一種或多種膠凝劑、或約6GPT至約14GPT的一種或多種膠凝劑、或約8GPT至約12GPT的一種或多種膠凝劑、或約10GPT的一種或多種膠凝劑的量包括在該水性處理流體中。
合適的膠凝劑包括能水合的多糖、聚丙烯醯胺、聚丙烯醯胺共聚物、聚乳酸、以及聚乙烯醇。能水合的多糖可包括半乳甘露聚糖膠及其衍生物、葡甘露聚糖膠及其衍生物、和纖維素衍生物。此類化合物的實例為：瓜爾膠、刺槐豆膠、梧桐膠、羧甲基瓜爾膠鈉、羥乙基瓜爾膠、羧甲基羥乙基瓜爾膠鈉、羥丙基瓜爾膠、羧甲基羥甲基纖維素鈉、羧甲基-羥乙基纖維素鈉、羧甲基瓜爾膠(CMG)、羧甲基羥丙基瓜爾膠(CMHPG)、以及羥乙基纖維素。
在一個實施方式中，該膠凝劑係選自由以下各項組成之群組：多糖、多糖衍生物、聚丙烯酸酯、聚丙烯醯胺、丙烯醯胺甲基丙烷硫酸共聚物、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯基吡咯啶酮、馬來酸酐甲基乙烯基醚聚合物、以及聚環氧乙烷。在本發明的示例性實施方式中，該水性處理流體中的膠凝劑可包括官能化的瓜爾膠衍生物、瓜爾膠、以及它們的組合。可以使用任何合適的膠凝劑，不論水溶性的或水不溶性的。然而，在示例性實施方式中，該膠凝劑係水溶性的或水可溶脹的。可使用單一的膠凝劑或可在該水性處理流體中使用膠凝劑的組合。例如，瓜爾膠類型(水溶性)和聚丙烯醯胺類型(抗水的)聚合物可以組合使用。任意適合比例的聚合物可用於實現需要的黏度。
交聯劑或其他添加劑還可包括在該水性處理流體中以增加
黏度。對於增加在壓裂用流體中使用的膠凝劑的黏度有用的交聯劑係本領域中眾所周知的(例如硼酸鹽、鋯、鋁、鈦、以及鉻的有機金屬交聯劑)。在本發明的一個實施方式中，該膠凝劑係與至少一種選自下組的交聯劑交聯的多糖，該組由以下各項組成：硼酸鹽、鋯、鋁、鈦、以及鉻的有機金屬交聯劑。例如，瓜爾膠或衍生的瓜爾膠聚合物可與或者硼酸鹽(硼酸)或者鋯化合物或兩者進行交聯。該交聯劑可以具有或可以不具有時間延遲交聯能力。例如，該交聯劑可以是潛在交聯劑，該潛在交聯劑僅當暴露於某些條件，例如，升高的溫度時被活化。較佳的交聯劑包括硼酸鹽和鋯酸鹽交聯劑。在本發明的不同實施方式中，該交聯劑係以約0.5GPT至約10GPT的膠凝劑、或約1GPT至約8GPT的膠凝劑、或約1GPT至約5GPT的膠凝劑、或約2GPT至約4GPT的膠凝劑、或約3GPT的膠凝劑的量包括在該水性處理流體中。
根據具體實施方式，該水性處理流體還包括至少一種pH調節劑，如一種或多種酸、鹼、緩衝劑等。根據具體實施方式，該pH調節劑包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：氫氧化鈉(例如，25%NaOH在水中)。根據另外的實施方式，該一種或多種pH調節劑包括高pH緩衝液(例如，具有大於7的pH的緩衝液)。該一種或多種pH調節劑較佳的是以在添加交聯劑之前有效實現該水性處理流體的pH係大於7並且小於13、更較佳的是約9至約12、甚至更較佳的是約9.5至約11的量包括在內(例如，當該水性處理流體包含水、瓜爾膠增稠聚合物、和硼酸鹽交聯劑時，如以下實例1描述的)。根據替代實施方式，該水性處理流體的pH在添加交聯劑之前是在約4與約5之間(例如，當該水性處理流體包含水、羧甲基羥丙基瓜爾膠、和鋯交聯劑時)。例如，該pH調節劑能夠以約0.05GPT至約10GPT、約0.1GPT至約5GPT、或約0.2GPT至約2GPT、或約1GPT至約2GPT、或約1.5
GPT的量包括在該水性處理流體中。
該水性處理流體可以包括一種或多種支撐劑。該等支撐劑或該等支撐試劑係由該水性處理流體攜帶並且沈積在藉由水力壓裂產生的裂縫中，這樣使得它們可以保持該等所支撐的裂縫打開。一旦該壓裂用流體被回收，該支撐劑保持在已產生的裂縫中以防止裂縫的閉合並且形成由井孔延伸至該岩層的通道。可以使用任何適合的一種或多種支撐劑，例如砂、合成陶瓷支撐劑、或樹脂/聚合物塗覆的支撐劑，如本領域中熟知的。
該水性處理流體可以包括一種或多種如在此描述的“促進劑”(例如，硫代硫酸鈉)以促進或加速膠凝劑的降解。典型地，該水性處理流體將被配製為在本發明的不同實施方式中包含從約0.001%至約10%、約0.002%至約5%、約0.005%至約2.5%、或約0.01%至約1.5%的總促進劑。可替代地，該水性處理流體可以包含約0.1GPT至約8GPT、或約1GPT至約6GPT、或約2GPT至約5GPT的促進劑。
本發明的另一個方面涉及用於減少水性處理流體的破膠時間的方法，所述方法包括以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：將本發明的破膠劑組成物(以及視情況本發明的促進劑組成物)與該水性處理流體組合。該破膠劑組成物較佳的是在90℉-300℉(例如，100℉至280℉或180℉至250℉)的溫度下降低該水性處理流體的黏度。在此描述的破膠劑組成物和水性處理流體的任何實施方式可以根據本方法使用(例如，水性處理流體，該水性處理流體包含膠凝劑和交聯劑，以及破膠組成物，該破膠組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種有機過氧化物、至少一種醇、和至少一種染料)。
根據具體實施方式，該破膠劑組成物完全防止發生任何再復
原並且持續該時間段沒有觀察到再復原。根據其他實施方式，該破膠劑組成物實質上防止該水性處理流體的再復原(即，在該水性處理流體中觀察到的再復原的量為約0.1%至約20%、或約0.1%至約15%、或約0.1%至約10%、或約0.1%至約5%、或約0.1%至約1%)。
本發明的另一個實施方式涉及在水性處理流體中使用的促進劑組成物，該促進劑組成物包含至少一種促進劑和至少一種染料。
合適的促進劑可以包括任何硫代硫酸鹽，其中硫代硫酸鹽對應於陰離子化學物種S2O3 2-。合適的促進劑還包括任何亞硫酸鹽，其中亞硫酸鹽對應於陰離子化學物種SO3 2-，以及任何亞硫酸氫鹽，其中亞硫酸氫鹽對應於陰離子化學物種HSO3 -。異抗壞血酸的鹽也適合用作促進劑。也可以使用不同類型的這類促進劑的組合。在本發明的一個方面中，該促進劑係水溶性的。與促進劑的陰離子相關的一種或多種陽離子可以是，例如，銨，鹼金屬陽離子如鈉或鉀陽離子，鹼土金屬陽離子如鈣陽離子，金屬陽離子如銀、鐵、銅、鈷、錳、釩以及類似物，以及它們的組合。在本發明中有用的具體硫代硫酸鹽的示例性實例包括，但不限於，硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、硫代硫酸銨、硫代硫酸銀、硫代硫酸鐵、硫代硫酸銅、硫代硫酸鈷、硫代硫酸鈣、硫代硫酸錳、硫代硫酸釩、以及它們的組合。亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉和異抗壞血酸鈉也適合用作本發明中的促進劑。硫代硫酸鈉係較佳的。該促進劑可以，例如，作為常規的固體鹽，作為聚合物封裝的/塗覆的(擇時釋放(time-release))固體鹽或作為濃縮的鹽水溶液結合到該水性處理流體中。
可以選擇和控制促進劑(諸如硫代硫酸鹽)在該水性處理流
體中的濃度以便獲得相對於過氧化物所希望的促進水平。在本發明的一個方面中，一定量的促進劑(諸如硫代硫酸鹽)存在於該水性處理流體中，與不存在這樣的促進劑時由該水性處理流體展現的破膠溫度相比，該量的促進劑對於降低該水性處理流體的破膠溫度係有效的。根據本發明在水性處理流體中結合一種或多種促進劑因此可以有效地延伸或擴展破膠劑組成物的有用的工作溫度範圍。在本發明的另一個方面中，一定量的促進劑(諸如硫代硫酸鹽)存在於該水性處理流體中，與不存在這樣的促進劑時由該水性處理流體展現的破膠時間相比，該量的促進劑對於降低該水性處理流體的破膠時間係有效的。
根據具體實施方式，該至少一種促進劑係以在約0.5wt%和約40wt%之間、或在約2wt%和約35wt%之間、或在約5wt%和約35wt%之間、或在約10wt%和約30wt%之間的量包括在該促進劑組成物中。
包括在本發明的促進劑組成物中的該一種或多種染料較佳的是有機的，並且還較佳的是不含金屬的(例如，它們不包括鐵)。例如，該等染料較佳的是不包括在美國專利案號3,181,991中列出的任何染料(例如，氧化鐵紅、氧化鐵黑、氧化鐵黃、鉻橙、酞菁以及亞鐵氰化鐵)。該等染料還較佳的是不包括蒽醌衍生物或吡唑啉酮衍生物。
根據具體實施方式，該等染料係D&C染料(被美國食品與藥品管理局(U.S.Food and Drug Administration)批准的在藥物和化妝品中使用的染料)，更較佳的是FD&C染料(被美國食品與藥品管理局批准的在食品、藥物和化妝品中使用的染料)。
可以在本發明的促進劑組成物中使用的合適的染料的非限制性實例包括FD&C藍#1、FD&C紅#3、FD&C紅#40、FD&C黃#6，紫色色
調(Purple Shade)、葡萄色調(Grape Shade)、藍色液體(Blue Liquid)以及紫色液體(Purple Liquid)。該等染料係可商購的；例如，從柔亞公司(ROHA)或Abbey Color。
根據具體實施方式，包括在本發明的促進劑組成物中的該一種或多種染料係選自由以下各項組成之群組：FD&C藍#1、FD&C紅#3、FD&C紅#40、FD&C黃#6及其混合物。根據具體實施方式，包括在本發明的促進劑組成物中的該一種或多種染料視情況包括一種或多種防腐劑(例如，苯甲酸鈉和/或檸檬酸)。
根據具體實施方式，該促進劑組成物中的該一種或多種染料包含選自下組的染料、基本上由選自下組的染料組成、或由選自下組的染料組成，該組由以下各項組成：FD&C藍#1、FD&C紅#40、以及它們的組合。
根據具體實施方式，該一種或多種染料包含一個或多個磺酸鹽官能團，其中該一個或多個磺酸鹽官能團可附接至一個芳環。
根據替代性實施方式，該一種或多種染料係水溶性陰離子染料。
根據具體實施方式，該促進劑組成物包含至少一種染料，該染料的量係在約0.001wt%與約2wt%之間、或在約0.005wt%與約2wt%之間、或在約0.01wt%與約2wt%之間、或在約0.1wt%與約2wt%之間、或在約0.5wt%與約2wt%之間、或在約0.005wt%與約1wt%之間、或在約0.01wt%與約1wt%之間、或在約0.1wt%與約1wt%之間、或在約0.5wt%與約1wt%之間。
該促進劑組成物可以視情況包含至少一種醇。用於在本發明的促進劑組成物中使用的合適的醇可以包括，例如，二醇和/或丁醇和/或三元醇(例如，丙三醇)和/或單糖和/或二糖。在本發明的一個方面中，該醇係水溶性的。該醇可以是單醇(每分子含有一個羥基)和/或三元醇(例如，丙三醇)和/或多元醇(每分子含有兩個或更多個羥基)，例如二醇。根據具體實施方式，該破膠劑組成物不包括乙二醇。
根據具體實施方式，該促進劑組成物包括在水中的在0.01%與5%之間的一種或多種醇、或在0.1%與5%之間的一種或多種醇、或在0.1%與3%之間的一種或多種醇、或在0.5%與5%之間的一種或多種醇、或在0.5%與3%之間的一種或多種醇、或在0.5%與2%之間的一種或多種醇、或在0.5%與1.5%之間的一種或多種醇、或在0.5%與1%之間的一種或多種醇、或約1%的一種或多種醇、或約0.95%的一種或多種醇。
根據具體實施方式，該促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：水(例如，以約60%至約99%、85%至約98%、約88%至約95%或約92%至約96%的量)，至少一種促進劑(例如，以約0.5wt%至約40wt%的量)，至少一種染料(例如，以約0.001wt%和約2wt%的量)，以及至少一種視情況的醇(例如，以約0.01wt%至約30wt%的量)。
根據具體實施方式，將本發明的促進劑組成物與破膠劑組成物結合以便促進或加速在該水性處理流體中該膠凝劑的降解。破膠劑組成物和促進劑組成物之一亦或二者包含至少一種染料。不受任何理論的束
縛，據信該染料增加了該促進劑的效率，使得當該促進劑組成物與該破膠劑組成物組合時，該水性處理流體的“破膠時間”和/或峰值黏度被降低。
根據具體實施方式，水性處理流體包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：水；至少一種膠凝劑；至少一種交聯劑；破膠劑組成物，該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種有機過氧化物、視情況至少一種染料、以及視情況至少一種醇；以及促進劑組成物，該促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種促進劑、至少一種染料以及至少一種視情況的醇。
本發明的另一個方面涉及用於壓裂地下岩層的方法，該方法包括以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：在壓裂條件下將水性處理流體、破膠劑組成物、以及視情況的促進劑組成物注入到該地下岩層中，其中該水性處理流體包含膠凝劑和交聯劑，其中該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種過氧化物、至少一種染料、以及至少一種醇，並且其中該視情況的促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種促進劑、至少一種視情況的染料以及至少一種視情
況的醇。
本發明的另一個方面涉及用於壓裂地下岩層之方法，該方法包括以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：在壓裂條件下將水性處理流體、破膠劑組成物、以及促進劑組成物注入到該地下岩層中，其中該水性處理流體包含膠凝劑和交聯劑，其中該破膠劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種過氧化物、至少一種視情況的染料、以及至少一種視情況的醇，並且其中該視情況的促進劑組成物包含以下項、主要由以下項組成、或由以下項組成：至少一種促進劑、至少一種視情況的染料以及至少一種視情況的醇。
該水性處理流體、破膠劑組成物和促進劑組成物可以同時(例如，在注入之前將它們結合)，或單獨地(例如，將該水性處理流體注入岩層中，緊接著該破膠劑組成物和促進劑組成物)注入。將該水性處理流體供應到地下岩層中的所希望的位置並且將該水性處理流體保持具有足夠的黏度以形成至少一個裂縫。允許該破膠劑組成物在90℉-300℉(例如，100℉至280℉或180℉至250℉)的溫度下降解該膠凝劑並且降低該水性處理流體的黏度。在溫度降低(例如，至室溫)之後，該破膠劑組成物較佳的是使該水性處理流體能夠保持其降低的黏度。在此描述的破膠劑組成物和水性處理流體的任何實施方式可以根據本方法使用。
在此所描述的實施方式旨在作為本發明的示例而非對其的
限制。熟習該項技術者將理解的是，在不脫離本揭露的範圍的情況下可以做出對於本揭露的實施方式以及實例的修改。
以上描述了使用術語“包括(comprising)”以及其變體的本發明的實施方式。然而，諸位發明人的意圖在於，在不脫離本發明的範圍的情況下，在此所描述的實施方式的任一者中術語“包括(comprising)”可以被“由...組成(consisting of)”以及“主要由...組成(consisting essentially of)”代替。除非另外說明，在此提供的所有值包括高達值以及包含所給的起點和終點。
以下實例進一步說明本發明的實施方式並且被解釋為對本發明的說明而非對其的限制。
實例
如以下實例1和2描述的製備水性處理流體。黏度係根據API RP 39(“測量交聯水基壓裂流體的黏性特性的推薦作法(Recommended Practices on Measuring the Viscous Properties of a Cross-Linked Water-Based Fracturing Fluid)”，API推薦作法(API Recommended Practice)39，第3版，1998年5月)測量，除了剪切速率係40s-1並且流體的體積係52mL。除非另外指出，評估破膠時間的黏度相對於時間實驗係在190℉下進行。
將500mL的水放入大廣口玻璃瓶中。將頂置式攪拌器開啟並設定在730RPM。將5.0mL的瓜爾膠增黏劑加入到500mL水中。這等於10GPT(10加侖的瓜爾膠增黏劑流體/一千加侖水)。將增稠聚合物漿料加入到水中並且允許混合10分鐘。存在4#的純瓜爾膠聚合物/加侖的增黏劑流體，
所以這係40#瓜爾膠/M加侖水流體。注：M=千。然後添加1.5GPT高pH緩衝液並且藉由添加25%NaOH使pH達到10.5。這係40#瓜爾膠流體的鹼性製劑，之後加入有機過氧化物破膠劑或其他添加劑，例如硫代硫酸鈉，以及硼酸鹽交聯劑。在這一實施方式中，此溶液係“起始流體”。一旦將各種試驗添加劑，例如，破膠劑、硫代硫酸鹽、交聯劑添加劑結合到起始流體中，將最終均勻流體的一部分添加到Grace 5600流變儀中並且使用40倒秒的剪切速率在190℉下獲得黏度相對於時間的曲線。
在實例#1中，將無色的(對照)30%硫代硫酸鈉溶液的性能與本發明的有色溶液關於在190℉下的破膠時間性能相比較。
該無色的對照實例使用1.0GPT的無色的30%硫代硫酸鈉和0.95%丙二醇在水中，添加至pH調節的聚合物溶液(以上描述的起始流體)中。然後將3.0GPT的延遲硼酸鹽交聯劑CL-610加入並且允許在730rpm下混合持續1分鐘。然後將在水中1.0GPT的無色的5wt%三級丁基氫過氧化物加入並且允許在730rpm下混合持續1分鐘。將這種最終對照溶液在Grace上進行試驗。所得的黏度相對於時間的曲線圖在圖1、圖2和圖3中提供並且被標記為“無色的對照”。
參見圖1；將1.0GPT的30%硫代硫酸鈉、0.02%葡萄色調USDB06186和0.95%丙二醇在水中加入到該起始流體中。然後將3.0GPT的延遲硼酸鹽交聯劑CL-610加入並且允許混合持續1分鐘。然後將在水中1.0GPT的無色的5wt%三級丁基氫過氧化物加入並且允許在730rpm下混合持續1分鐘。這種最終溶液，被稱作“葡萄色調”，在Grace 5600上進行試驗。在使用之前，Grace 5600同心圓柱體流變儀必須開啟並升溫持續30分鐘。然後將52mL的壓裂流體添加到Grace 5600樣品杯中並且然後將B5浮子降入
該樣品杯中並且根據出版手冊組裝單元。Grace流變儀破膠試驗在190℉和400磅/平方英吋下使用40s-1的剪切速率進行。將使用葡萄色調組成物的流體黏度相對比時間的曲線圖與其中可以在圖1中找到的兩個曲線的“無色的對照”相比較。
出乎意料地發現本發明的葡萄色調組成物提供了相對於該無色的對照配製物，在190℉下的更有效(更快)的破膠時間。該“無色的對照”提供了72分鐘的至10cp黏度的時間。相比之下，該葡萄色調組成物提供了在僅36分鐘內10cp流體。參見圖1。因此，本發明的葡萄色調組成物提供了與該無色的對照相比50%的破膠時間的改進。
參見圖2；將在水中1.0GPT的30%硫代硫酸鈉、0.04% FD&C紅# 40和0.95%丙二醇加入到該起始流體中。然後將3.0GPT的延遲硼酸鹽交聯劑CL-610加入並且允許混合持續1分鐘。然後將在水中1.0GPT的無色的5wt%三級丁基氫過氧化物加入並且允許在730rpm下混合持續1分鐘。這種溶液，被稱作“FD&C紅# 40”，在Grace 5600上進行試驗。在使用之前，Grace 5600同心圓柱體流變儀必須開啟並升溫持續30分鐘。然後將52mL的壓裂流體添加到Grace 5600樣品杯中並且然後將B5浮子降入該樣品杯中並且根據出版手冊組裝單元。Grace流變儀破膠試驗係在190℉和400磅/平方英吋下使用40s-1的剪切速率進行。將使用FD&C紅# 40組成物的流體黏度相對於時間的曲線圖與其中可以在圖2中找到的兩個曲線的“無色的對照”相比較。
出乎意料地發現本發明的FD&C紅# 40流體組成物提供了相對於該無色的對照配製物，在190℉下的更有效(更快)的破膠時間。該“無色的對照”提供了72分鐘的至10cp黏度的時間。相比之下，該“FD&C紅# 40”組成物提供了在僅36分鐘內10cp流體。參見圖2。因此，本發明的紅色的組
成物提供了與該無色的對照相比50%的破膠時間的改進。
參見圖3；將1.0GPT的30%硫代硫酸鈉、0.04% FD&C藍#1和0.95%丙二醇在水中加入到該起始流體中。然後將3.0GPT的延遲硼酸鹽交聯劑CL-610加入並且允許混合持續1分鐘。然後將在水中1.0GPT的無色的5wt%三級丁基氫過氧化物加入並且允許在730rpm下混合持續1分鐘。這種最終溶液，被稱作“FD&C藍#1”，在Grace 5600上進行試驗。在使用之前，Grace 5600同心圓柱體流變儀必須開啟並升溫持續30分鐘。然後將52mL的壓裂流體添加到Grace 5600樣品杯中並且然後將B5浮子降入該樣品杯中並且根據出版手冊組裝單元。Grace 5600流變儀破膠試驗係在190℉和400磅/平方英吋下使用40s-1的剪切速率進行。將使用FD&C藍#1組成物的流體黏度相對於時間的曲線圖與其中可以在圖3中找到的兩個曲線的“無色的對照”相比較。
出乎意料地發現本發明的FD&C藍#1流體組成物提供了相對於該無色的對照配製物，在190℉下的更有效(更快)的破膠時間。該“無色的對照”提供了72分鐘的至10cp黏度的時間。相比之下，該“FD&C藍#1”組成物提供了在僅32分鐘內10cp流體。參見圖3。因此，本發明的藍色的組成物提供了與該無色的對照相比50%的破膠時間的改進。
有機過氧化物組成物用不同量的FD&C藍#1、FD&C紅#40、以及丙二醇測試。包括在每個樣品中的有機過氧化物係在水中的5%三級丁基氫過氧化物(TBH)。然後將醇加入到水性有機過氧化物溶液中，並且將得到的溶液在環境溫度下混合；然後將染料加入到該混合物中並且將該溶液在環境溫度下混合。將有色過氧化物溶液的樣品放置在溫度受控烘箱
中，並且以有規律的間隔從烘箱中移出並目視檢查和/或藉由UV-Vis光譜使用以下分光光度技術分析。相對於時間和溫度的顏色保留性的定量測量使用由珀金埃爾默公司製造的光譜儀，UV/VIS Lambda 950進行；序號950N8012403。將液體有色材料的樣品放置在為此目的設計的玻璃比色杯中。還將空的、空白的比色杯放置在參比室內以抵消玻璃在%透射測量中的影響。就這一點有色溶液的%光透射係使用從300nm至800nm的波長測量的。顏色座標係從該等透射光譜使用ASTM方法E 308-01計算的。在該等計算中使用的光譜三色刺激值係CIE 1964(10°)觀察值。使用的光源係D65光源、並且顏色值係在L*a*b*色標相對於基本上代表自然日光的標準D65光源的光%透射對比波長光譜計算的。CIE標準光源D65係由國際照明委員會(International Commission on Illumination)定義的通常使用的標準光源。D65大致對應於西歐/北歐的正午太陽，因此它也被稱為自然日光光源。所得到的%透射值相對於以奈米(nm)計的波長的原始數據值然後被用於計算L*、a*和b*和/或△E的CIELAB 1976顏色空間參數。還有可能繪製出%透射值相對於波長。液相色譜或滴定還可以用於監測溶液中隨時間的過氧化物或活性氧水平。
樣品1含有在水中的5% TBH、0.04% FD&C藍#1、和1.0%丙二醇。在50℃下5個月之後，樣品#1沒有呈現肉眼可見的顏色改變(即，它係完全顏色穩定的)。
樣品#2含有在水中的5% TBH、0.04% FD&C藍#1、和0.5%丙二醇。在50℃下5個月之後，樣品#2僅呈現從藍色到紫色的輕微顏色改變(即，它係基本上顏色穩定的)。
樣品#3含有在水中的5% TBH、0.02% FD&C藍#1、和0.5%丙
二醇。樣品#4含有在水中的5% TBH、0.02% FD&C紅#40、和0.5%丙二醇。在35℃下一個月之後樣品#3和#4二者均呈現輕微顏色減弱(即，它們係基本上顏色穩定的)，並且在43℃下一個月之後大部分顏色褪色。
樣品#5含有在水中的5% TBH、0.04% FD&C藍#1、和0.75%丙二醇。樣品#6含有在水中的5% TBH、0.04% FD&C紅#40、和0.75%丙二醇。在35℃和43.3℃二者下三個月之後樣品#5和#6二者均呈現強的顏色穩定性(沒有觀察到顏色改變-它們係完全顏色穩定的)。基於該等結果，隨時間推移呈現出最高顏色穩定性的有機過氧化物組成物係包括0.04%染料負載和0.75%丙二醇的那些。
在這個實例中，根據在實例1中列出的程序藉由將3.125mL的瓜爾膠增稠流體加入到500mL水中製備25#瓜爾膠/毫伽壓裂流體(代替5毫升來製備先前的40#瓜爾膠流體)。在此，進行了關於在Grace 5600中在170℃和40秒-1剪切速率和400磅/平方英吋下在使用0.25GPT葡萄和0.4GPT紅的組合完全使該流體破膠之後再復原對壓裂流體的影響的觀察。
使用在實例1中提供的程序加入以下有色流體。將0.25GPT的30%硫代硫酸鈉和0.02%葡萄色調USDB06186和0.95%丙二醇在水中加入到該25#瓜爾膠“起始流體”中。在圖4中這被稱為0.25gpt葡萄。還添加到瓜爾膠流體中的是0.40GPT的5wt%三級丁基氫過氧化物、0.04% FD&C紅#40、和0.75%在水中的丙二醇。這係在圖4中提及的0.4gpt紅。
該等葡萄色和紅色流體的組合提供了在約60分鐘內在170℉下瓜爾膠壓裂流體的完全破膠。允許該完全破膠的瓜爾膠流體冷卻至室溫
並且對破膠的瓜爾膠黏度進行重新測試。我們沒有發現流體的再復原。已經報導在井下溫度下被破膠的瓜爾膠流體將在低溫(約20℃至25℃室溫)下重新發展高黏度。這使得流體的回收係更加勞動密集的。高度令人希望的是在環境溫度下破膠的流體應該具有與在更高井下溫度(在這種情況下170℉)下測量的破膠黏度相等的低黏度。本發明的有色流體添加劑提供了如藉由虛線黏度曲線指示的沒有再復原的完全破膠，該虛線黏度曲線係在環境溫度下重新測量破膠的瓜爾膠流體，如圖4中所示。
相比之下，使用1.0ppt(磅/千加侖水)的包封的過硫酸銨代替葡萄色和紅色流體。參見圖5並將其與圖4比較。Grace 5600流變儀運行的溫度係在40秒-1剪切下190℉。如圖5中所示獲得完全破膠。然而，當允許流體冷卻至環境溫度(75℉)時，產生流體的完全再復原。實際上在75℉下再復原的流體的黏度遠遠高於在約60分鐘藉由包封的過硫酸鹽使該流體完全破膠之前的在190℉下所測量的峰值黏度。根據本發明的實踐將在圖5中的這個結果與在圖4中獲得的更令人希望的結果直接比較。
在這個實例中使用在實例1中的程序，將有色破膠劑和有色促進劑的組合與無色破膠劑在190℉下進行比較。Grace 5600流變儀在190℉下在每種情況下以B5浮子、40秒-1剪切速率和400磅/平方英吋使用。該藍色破膠劑係5wt%三級丁基氫過氧化物、0.04% FD&C藍#1、和0.95%丙二醇在水中的共混物。該葡萄色促進劑係30%硫代硫酸鈉、0.02%葡萄色調USDB06186和0.95%丙二醇在水中的共混物。該紅色破膠劑係5wt%三級丁基氫過氧化物、0.04% FD&C紅#40、和0.75%丙二醇在水中的共混物。該無色破膠劑係在水中5wt%的三級丁基氫過氧化物。
在圖6中，證明了使用促進劑可以提供所希望的少於一小時的破膠時間相對於使用無色破膠劑和沒有促進劑(虛線)其中沒有獲得破膠。使用該葡萄色促進劑和紅色破膠劑產生了約35分鐘的破膠時間。藉由使用該葡萄色促進劑與該藍色破膠劑的組合實現了破膠時間的進一步改進，這提供了25分鐘的破膠時間。
發現使用選擇的含羥基的化合物出乎意料穩定了本發明的促進劑和破膠劑組成物/溶液的顏色強度，這進而提供了壓裂流體破膠時間生產率的出乎意料的改進。
對經受時間和溫度研究的本發明的有色組成物進行定量光譜測量。相對於時間和溫度的顏色保留性的測量使用由珀金埃爾默公司製造的光譜儀，UV/VIS Lambda 950進行。將液體有色材料的樣品放置在玻璃比色杯中。還將空的、空白的比色杯放置在參比室內以抵消玻璃在%透射測量中的影響。有色過氧化物溶液的百分比光透射使用從300nm至800nm的波長測量。顏色座標係從該等透射光譜使用ASTM方法E 308-01計算的。%透射值相對於以奈米(nm)計的波長的原始數據用於計算L*、a*和b*的CIELAB 1976顏色空間參數。b*值跟蹤黃色和藍色顏色的改變。a*值跟蹤紅色和綠色顏色的任何改變。該等顏色空間參數值的圖允許人們研究顏色相對時間和溫度的變化或沒有變化。
在以下圖7中，觀察了不使用如在此描述的羥基官能穩定劑；該包含5wt%三級丁基氫過氧化物和0.04wt% FD&C藍#1的藍色過氧化物溶液不是顏色穩定的。
根據圖7中在35℃下的數據，b*光譜數據顯示了從第一天開始的藍色強度的線性降低。該藍色過氧化物破膠劑溶液繼續褪色至在兩個月後b*現在為零的點，表明所有藍色顏色的完全損失。相比之下，圖8示出了持續五個月測量了一致的b*數據，表明當使用丙二醇時的非常穩定的藍色過氧化物破膠劑的顏色保留性。以類似的方式，如圖9中所示經過四個月測量紅色的過氧化物破膠劑的一致a*數據。正a*光譜值跟蹤紅色顏色的強度。在圖9中的一致的a*光譜數據證明了藉由使用包含丙二醇的本發明的有色配製物達到的出乎意料的紅色過氧化物破膠劑的顏色保留性。
對於圖10和11而言一致的b*值相對於以月計的時間，其中藍色和葡萄色的30%硫代硫酸鈉促進劑溶液老化並且在35℃下測量持續幾乎6個月。基於一致的b*值，當使用含羥基的化合物，丙二醇作為穩定劑用於30%的硫代硫酸鈉促進劑溶液時確認了優異的顏色穩定性。
製造含有0.95wt%丙二醇和0.04wt% Unisol®藍A染料(來自United Color Manufacturing)的以下有機過氧化物的藍色穩定的液體共混物。在每種情況下基於按照先前描述的實驗程序獲得的b*光譜數據獲得持續至少一周的穩定的顏色染料。
˙94%測定2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己烷；商品名Luperox® 101提供穩定的藍色。參見圖12。
˙90%測定2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己炔-3；商品名DYBP提供穩定的藍色。參見圖13。
˙92%測定1,1-二(三級丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷；商品名
Luperox® 231提供穩定的藍色。參見圖14。
˙96%測定三級丁基異丙苯基過氧化物；商品名® Luperox® D16提供穩定的藍色。參見圖15。
˙98%測定二-三級丁基過氧化物；商品名Luperox® DI提供穩定的藍色。參見圖16。
˙%測定二-三級戊基過氧化物；商品名Luperox® DTA提供穩定的藍色。參見圖17。
該等有色液體過氧化物提供了在溢出或商業包裝洩漏的情況下重要的安全性辨識。正常地該等過氧化物實質上是水白色的並且相對溢出的地下水不容易可識別。基於此數據，使用丙二醇獲得了出乎意料的優異的顏色穩定性。
製造含有0.95wt%丙二醇和0.04wt%來自柔亞公司(ROHA)的DL04169染料的以下有機過氧化物的藍色和綠色的穩定的液體共混物。在每種情況下獲得持續至少一周的穩定的顏色。
˙80%測定異丙苯氫過氧化物；商品名Luperox® CU80提供了按照圖18的穩定的藍色和穩定的b*光譜數據。
˙50%測定二異丙基苯氫過氧化物；商品名Luperox® DiBHP提供了按照圖19中的穩定的a*光譜數據的穩定的綠色。
該等有色液體過氧化物提供了在溢出或商業包裝洩漏的情況下重要的安全性辨識。正常地該等過氧化物實質上是水白色的並且相對
溢出的地下水不容易可識別。基於此數據，使用丙二醇獲得了出乎意料的優異的顏色穩定性。
製造含有0.95wt%丙二醇和0.04wt%來自杭州色彩化工有限公司(Hangzhou Color Rich Chem Ltd)的紅色15%原染料的以下有機過氧化物的紅色的穩定的液體共混物。在每種情況下基於穩定的a*光譜數據獲得持續至少一周的穩定的顏色。
˙98%測定三級丁基過氧基苯甲酸酯；商品名Luperox® P，其提供了基於在圖20中的a*光譜數據的穩定的紅色。
˙95%測定OO-(三級丁基)-O-(2-乙基己基)單過氧化碳酸酯；商品名Luperox® TBEC，其提供了基於在圖21中的a*光譜數據的穩定的紅色。
圖1-3涉及實例1。圖1-3證實了當該破膠劑組成物和該促進劑組成物二者包含染料時，觀察到減少的破膠時間和壓裂流體的降低的峰值黏度。
圖4-5涉及實例3。圖4涉及本發明的有色組成物。圖5係對比實例。
圖6涉及實例4。
圖7-11涉及實例5。
圖12-17涉及實例6。
圖18-21涉及實例7。
Claims (26)
- 一種在水性處理流體中使用的破膠劑組成物，該破膠劑組成物包含：至少一種有機過氧化物，至少一種染料，以及至少一種醇。
- 如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物，其中該至少一種有機過氧化物包含三級丁基氫過氧化物。
- 如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物，其中該至少一種染料包含有機染料。
- 如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物，其中該至少一種染料選自由以下各項組成之群組：FD&C藍#1、FD&C紅#3、FD&C紅#40、FD&C黃#6，紫色色調、葡萄色調、藍色液體、紫色液體以及其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物，其中該至少一種醇選自由以下各項組成之群組：多元醇、二醇、丁醇、三醇、單糖、二糖及其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物，其中該至少一種醇包含丙二醇。
- 如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物，進一步包含至少一種選自下組的促進劑，該組由以下各項組成：硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、硫代硫酸銨、硫代硫酸銀、硫代硫酸鐵、硫代硫酸銅、硫代硫酸鈷、硫代硫酸鈣、硫代硫酸錳、硫代硫酸釩、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、異抗壞血酸鈉、以及其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物，包含至少一種以在約0.1wt%與約15wt%之間的量的過氧化物。
- 如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物，包含至少一種以在約0.001wt%與約2wt%之間的量的染料。
- 如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物，包含至少一種以在約0.1wt%與約5wt%之間的量的醇。
- 一種水性處理流體，該水性處理流體包含：水；至少一種膠凝劑；至少一種交聯劑；以及如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物。
- 如申請專利範圍第11項所述之水性處理流體，其中該至少一種膠凝劑包含瓜爾膠或衍生的瓜爾膠聚合物。
- 如申請專利範圍第11項所述之水性處理流體，其中該至少一種交聯劑係選自由以下各項組成之群組：硼酸鹽交聯劑、鋯交聯劑、鋁交聯劑、鈦交聯劑、鉻的有機金屬交聯劑以及其組合。
- 如申請專利範圍第11項所述之水性處理流體，進一步包含pH調節劑。
- 如申請專利範圍第11項所述之水性處理流體，進一步包含支撐劑。
- 一種用於減少水性處理流體的破膠時間的方法，所述方法包括：將如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物與該水性處理流體結合。
- 一種在水性處理流體中使用的促進劑組成物，該促進劑組成物包含：至少一種促進劑，以及 至少一種染料。
- 如申請專利範圍第17項所述之促進劑組成物，其中該至少一種促進劑係選自由以下各項組成之群組：硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、硫代硫酸銨、硫代硫酸銀、硫代硫酸鐵、硫代硫酸銅、硫代硫酸鈷、硫代硫酸鈣、硫代硫酸錳、硫代硫酸釩、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、異抗壞血酸鈉、以及其組合。
- 如申請專利範圍第17項所述之促進劑組成物，其中該至少一種染料包含有機染料。
- 如申請專利範圍第17項所述之促進劑組成物，其中該至少一種染料選自由以下各項組成之群組：FD&C藍#1、FD&C紅#3、FD&C紅#40、FD&C黃#6，紫色色調、葡萄色調、藍色液體、紫色液體以及其組合。
- 如申請專利範圍第17項所述之促進劑組成物，進一步包含至少一種選自由以下各項組成之群組的醇：多元醇、二醇、丁醇、三醇、單糖、二糖及其組合。
- 如申請專利範圍第17項所述之促進劑組成物，包含至少一種以在約0.5wt%與約40wt%之間的量的促進劑。
- 如申請專利範圍第17項所述之促進劑組成物，包含至少一種以在約0.005wt%與約2wt%之間的量的染料。
- 一種水性處理流體，該水性處理流體包含：水；至少一種膠凝劑；至少一種交聯劑； 破膠劑組成物，該破膠劑組成物包含至少一種有機過氧化物、至少一種視情況的染料、以及至少一種視情況的醇；以及如申請專利範圍第17項所述之促進劑組成物。
- 一種用於壓裂地下岩層之方法，該方法包括：在壓裂條件下將水性處理流體、破膠劑組成物、以及視情況的促進劑組成物注入到該地下岩層中，其中該水性處理流體包含膠凝劑和交聯劑，其中該破膠劑組成物包含至少一種過氧化物、至少一種染料、以及至少一種醇，並且其中該視情況的促進劑組成物包含少一種促進劑和至少一種染料。
- 如申請專利範圍第1項所述之破膠劑組成物，其中該至少一種有機過氧化物係選自由以下各項組成之群組：2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己烷；異丙苯氫過氧化物；1,1-二(三級丁基過氧基)-3,3,5-三甲基環己烷；二異丙苯氫過氧化物；二-三級丁基過氧化物；二-三級戊基過氧化物；2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己炔-3；三級丁基異丙苯基過氧化物；三級丁基過苯甲酸酯；以及OO-(三級丁基)-O-(2-乙基己基)單過氧化碳酸酯。
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