本發(fā)明涉及基于回水、采出水、海水、淡水及其混合物的交聯(lián)和延緩型壓裂液，和由采井鉆出的地下巖層的壓裂液的使用方法。

背景技術(shù)：

油氣井經(jīng)常受到水力壓裂操作以增加來自地下地層的石油和天然氣流量。水力壓裂通過將粘性壓裂液經(jīng)過井管注入待壓裂的地下地層中、并在所述地層中施加足夠的液壓以在其上產(chǎn)生一個或多個裂縫而實(shí)現(xiàn)。所述壓裂液可以利用回水、采出水、海水、淡水或其混合物制備，以水化膠凝劑并形成粘性的水流體。為了提升適當(dāng)?shù)恼扯葋碓黾泳?，可以在壓裂液中納入緩沖劑和交聯(lián)劑，例如有硼酸根離子釋放能力的化合物。

基于回水、采出水、海水、淡水及其混合物的硼酸鹽交聯(lián)的壓裂液在直至90至120℃(200至250°f)范圍的低至中等溫度下的壓裂應(yīng)用中顯示出令人滿意的性能。在這些溫度下，形成充分交聯(lián)的凝膠所需要的ph在8.5至9.5的范圍內(nèi)。一般而言，所述充分交聯(lián)的凝膠可以定義為在100/sec的剪切速率下具有約100厘泊或更高的基準(zhǔn)粘度(referenceviscosity)。為了形成供在高于90至120℃(200至250°f)范圍內(nèi)的地層溫度下使用的充分交聯(lián)凝膠，硼酸鹽交聯(lián)的壓裂液的初始ph應(yīng)該在高于8.5至9.5的范圍內(nèi)。然而壓裂液的ph升高在高于9.5的水平下有一些操作問題。例如，所述回水、采出水、海水、淡水或其混合物具有多價離子例如鈣和鎂離子，在不使用抑制多價離子的螯合或多價螯合劑的情況下，所述多價離子在9.5至10.0范圍內(nèi)的較高ph下形成不溶性沉淀物。固體沉淀物的存在降低了裂縫內(nèi)部支撐劑的整體有效電導(dǎo)率，并最終，由此影響壓裂操作的生產(chǎn)力。

為了進(jìn)行更深的壓裂操作，希望延遲所述壓裂液的交聯(lián)。特別是，當(dāng)一般在因泵送設(shè)備的極限引起的注入速度較低下進(jìn)行這些操作時，延遲交聯(lián)在地層壓裂中是有利的。注入速度降低，通常約1589.9l/min(10桶/分鐘)或更低，導(dǎo)致運(yùn)送時間增加。運(yùn)送時間是指壓裂液從地面泵送設(shè)備運(yùn)行到待壓裂的地層所需要的時間。一般而言，希望在流體到達(dá)待壓裂的地層時的最后運(yùn)送時間附近發(fā)生交聯(lián)。如果過快產(chǎn)生所述交聯(lián)，則壓裂液粘度增加將增加在管道中因摩擦的損耗并將產(chǎn)生泵送壓力增加。為了克服這些問題，所述壓裂液交聯(lián)延遲到所述流體到達(dá)待壓裂的地層附近的位置之時。另一方面，當(dāng)一般在較高的注入速度下進(jìn)行這類地層壓裂操作時，該同樣的分析可以應(yīng)用于所述操作。較高的注入速度，通常是7949.4-11924l/min(50-75桶/分鐘)或更高，導(dǎo)致管道摩擦增加。

為了這些和本領(lǐng)域技術(shù)人員了解的其他原因，對基于回水、采出水、海水、淡水及其混合物的壓裂液有需求，所述壓裂液避免沉淀物形成并在低、中和高溫下的壓裂操作中形成延遲流體。

附圖說明

圖1表現(xiàn)了為驗(yàn)證交聯(lián)凝膠的流變特性而進(jìn)行的試驗(yàn)的結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了交聯(lián)壓裂液和使用所述流體壓裂地下地層的方法，滿足上述需求并克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的壓裂液和方法對用于回水和采出水管理涉及不同的復(fù)雜情況的油氣田例如對于沒有注井或者產(chǎn)水流量超過注入流量的油氣田特別有用。即使流體是基于回水、采出水、海水、淡水及其混合物，但為了促進(jìn)流體的注入和控制壓裂操作的其他方面，所述交聯(lián)可以延遲。

在一般性實(shí)施方式中，本發(fā)明的組合物是高溫下延遲交聯(lián)的壓裂液，其包含：

-回水、采出水、海水、淡水及其混合物，以至少足以水化所述膠凝劑的量存在，從而形成凝膠化的水流體；

-膠凝劑；

-鐵控制劑，其能夠控制鐵和其他金屬例如錳、鈷、銅、鉬、錫等的存在；

-硼控制劑，其能夠保持對回水、采出水、海水、淡水及其混合物中的硼濃度的控制，以避免它們對所述交聯(lián)反應(yīng)的任何潛在作用；

-堿性緩沖劑，其能夠增加ph，即使在高鹽度和硬度條件和低溫下；

-交聯(lián)劑，其能夠在8.5至9.5之間范圍內(nèi)的ph下引起膠凝劑的延遲交聯(lián)，使得所述交聯(lián)延遲約1分鐘或更長；和

-“破膠”所述流體和改善裂縫清理的破壞體系；

-所述體系可以包含如本領(lǐng)域中廣泛使用的許多其他添加劑：殺生物劑，粘土穩(wěn)定劑，表面活性劑，防乳化劑，返回改進(jìn)劑，溫度穩(wěn)定劑，減摩劑，氣體水合物抑制劑，支撐劑返回控制劑，濾失控制添加劑，發(fā)泡劑，偶聯(lián)劑，支撐劑懸浮添加劑，溶劑，互溶劑，石蠟/瀝青烯控制添加劑，相對滲透率調(diào)節(jié)劑，樹脂活化劑，結(jié)殼抑制劑，以及對于具體刺激工作的設(shè)計(jì)可能有用的任何其他添加劑。

在一種實(shí)施方式中，用于壓裂被井穿透并且溫度高達(dá)90至120℃(200至250°f)范圍的地下地層的本發(fā)明方法，基本上包含以下階段：

(a)制備基于回水、采出水、海水、淡水及其混合物的交聯(lián)和延遲壓裂液，其包含膠凝劑；回水、采出水、海水、淡水及其混合物，其以至少足以水化所述膠凝劑的量存在，從而形成凝膠化的水流體；能夠控制鐵和其他金屬的存在的鐵控制劑；能夠保持對回水、采出水、海水、淡水及其混合物中的硼濃度的控制的硼控制劑；即使在高鹽度和硬度條件下以低濃度也能夠增加ph的堿性緩沖劑；交聯(lián)劑，其能夠在8.5至9.5范圍內(nèi)的ph下引起膠凝劑的延遲交聯(lián)，由此所述交聯(lián)延遲約1分鐘或更長；以及破膠所述液體并改善裂縫清理的破壞體系；和

(b)以形成地下地層裂縫的速度和壓力將所述壓裂液引入地下地層中。

除了壓裂地下地層以外，本發(fā)明的壓裂液對于其他操作也是有用的。例如，流體可以用于聯(lián)合的壓裂/鏤蝕操作。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的交聯(lián)壓裂液的主要優(yōu)點(diǎn)是可以用回水、采出水、海水、淡水及其混合物制備流體，從任何源頭(注井、排井、海洋、河流等)泵送到壓裂操作地點(diǎn)，無論所述工作在何處進(jìn)行。結(jié)果，本組合物是便宜的并且易于利用許多混合程序或連續(xù)泵送制備。

另一個主要優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的交聯(lián)壓裂液在直到90至120℃(200至250°f)范圍的溫度下和在8.5至9.5范圍內(nèi)的ph下是穩(wěn)定的。由于ph較低，流體與酶促破壞劑相容，并且鈣和鎂鹽留在溶液中。此外，當(dāng)用回水、采出水、海水、淡水及其混合物水化膠凝劑時，所述壓裂液提供交聯(lián)的延遲，其適合于在較深的高度下和/或用較低的泵送流量壓裂地下地層。因此，所述壓裂液具有對運(yùn)輸支撐劑而言足夠高的初粘度，但它又沒有高到難以泵送。

通常，本發(fā)明的交聯(lián)壓裂液包含膠凝劑；回水、采出水、海水、淡水及其混合物，其以至少足以水化所述膠凝劑的量存在，從而形成凝膠化的水流體；鐵控制劑，其能夠控制鐵和其他金屬的存在；硼控制劑，其能夠保持控制回水、采出水、海水、淡水及其混合物中的硼濃度；堿性緩沖劑，其即使在高鹽度和硬度條件下以低濃度也能夠增加ph；交聯(lián)劑，其能夠在8.5至9.5范圍內(nèi)的ph下引起膠凝劑的延遲交聯(lián)，由此所述交聯(lián)延遲約1分鐘或更長；以及破膠所述液體并改善裂縫清理的破壞體系。

合適的膠凝劑包含半乳甘露聚糖膠、改性或衍生的半乳甘露聚糖膠、和纖維素的衍生物。可以用于本發(fā)明中的其他膠凝劑實(shí)例包括但不限于，瓜爾膠、羥丙基瓜爾膠、羧甲基羥丙基瓜爾膠、羧甲基瓜爾膠、羧甲基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、及其混合物。優(yōu)選的膠凝劑包括瓜爾膠和羥丙基瓜爾膠。此外，可以使用本領(lǐng)域公知的、但在本文中沒有具體提到的其他天然或合成聚合物。

膠凝劑在壓裂液中以25.75至103.02kg/m³(15至60磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物的范圍存在，優(yōu)選從34.34至77.27kg/m³(20至45磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物，并最優(yōu)選從42.92至61kg/m³(25至35磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物。

回水、采出水、海水、淡水及其混合物，以至少足以水化所述膠凝劑的量存在，從而形成凝膠化的水流體。

本發(fā)明的壓裂液包含能夠控制鐵和其他金屬例如錳、鈷、銅、鉬錫等存在的鐵控制劑。合適的鐵控制或螯合劑包括但不限于，螯合化合物劑例如，硫脲；乙二胺四乙酸(edta)；丙二胺四乙酸(pdta)；三乙酸腈(nta)；(2-羥乙基)乙二胺三乙酸(hedta)；環(huán)己二胺四乙酸(cdta)；二苯基氨基磺酸(dpas)；乙二胺-二(或-羥苯基)乙酸(eddha)；水楊酸；磺基水楊酸；葡糖庚酸；葡糖酸；抗壞血酸；赤蘚糖酸；富馬酸；檸檬酸；氨基磺酸；馬來酸；甲酸；乳酸；鄰苯二甲酸；酒石酸；硫氰酸；甲基甘氨酸二乙酸(mgda)；3-丙氨酸二乙酸(3-ada)；乙二胺琥珀酸；s,s-乙二胺琥珀酸(edds)；亞氨基二琥珀酸(ids)；羥基亞氨基二琥珀酸(hids)；多氨基二琥珀酸；n-雙[2-(1,2-二羧基乙基)乙基]甘氨酸(bca6)；n-雙[2-(1,2-二羧基乙氧基)乙基]天冬氨酸(bca5)；n-雙[2-(1,2-二羧基乙氧基)乙基]甲基甘氨酸(mcbas)；n-三[(1,2-二羧基乙氧基)乙基]胺(tca6)；n-甲基亞氨基二乙酸(mida)；亞氨基二乙酸(ida)；n-(2-乙酰氨基)亞氨基二乙酸(ada)；羥乙基-亞氨基二乙酸；2-(2-羧乙基氨基)琥珀酸(ceaa)；2-(2-羧甲基氨基)琥珀酸(cmaa)；鄰二亞乙基三胺基-n,n"-二琥珀酸；三亞乙基四胺基-n,n"'-二琥珀酸；1,6-己撐二胺-n,n'-二琥珀酸；四亞乙基五胺基-n，n""-二琥珀酸；2-羥基丙-1,3-二氨基-n,n'-二琥珀酸；1,2-丙二氨基-n,n'-二琥珀酸；1,3-丙二氨基-n,n'-二琥珀酸；順式環(huán)己二氨基-n,n'-二琥珀酸；反式環(huán)己二氨基-n,n'-二琥珀酸；亞乙基-雙(氧化乙烯腈)-n,n'-二琥珀酸；半胱氨酸-n,n-二乙酸；半胱氨酸-n-單乙酸；丙氨酸-n-單乙酸；n-(3-羥基琥珀?；?天冬氨酸；n-[2-(3-羥基琥珀?；?]-l-絲氨酸；天冬氨酸-n,n-二乙酸；天冬氨酸-n-單乙酸；二硫代氨基甲酸酯組合物；其任何鹽、其任何衍生物、其任何混合物等。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，亞烷基二膦酸、其任何鹽、其任何衍生物、其任何混合物等作為鐵抑制劑和類似的物質(zhì)有效用于本發(fā)明。示例性的亞烷基二膦酸化合物包括但不限于，乙酸亞甲基二膦酸；乙酸亞乙基二膦酸；乙酸異亞丙基二膦酸；乙酸1-羥基亞乙基二膦酸；乙酸六亞甲基二膦酸；乙酸三亞甲基二膦酸；乙酸十亞甲基二膦酸；乙酸1-羥基亞丙基二膦酸；1,6-二羥基乙酸，1,6-二甲基，己烷亞乙基二膦酸；1,4-二羥基乙酸，1,4-二乙基(1,4-dietil)，四亞甲基二膦酸；1,3-二羥基乙酸，1,3-二丙基，三亞甲基二膦酸；1,4-二丁基乙酸，四亞甲基二膦酸；二羥基乙酸，二乙基，亞乙基二膦酸；乙酸四丁基亞丁基二膦酸；4-羥基乙酸，6-乙基，六亞甲基二膦酸。優(yōu)選的鐵控制劑是甲酸、氨基磺酸、葡糖酸和硫氰酸。

所述鐵控制劑在壓裂液中通常以0至85.85kg/m³(0至50磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物的范圍存在，優(yōu)選從1.72至42.93kg/m³(1至25磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物，最優(yōu)選從4.29至25.76kg/m³(2.5至15磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物。

本發(fā)明的壓裂液包含硼控制劑，其能夠保持控制回水、采出水、海水、淡水及其混合物中的硼濃度，以避免它們對交聯(lián)反應(yīng)的任何潛在作用。所述硼控制劑可以選自“多羥基醇”或“多元醇”。

用于本說明書中時，術(shù)語“多羥基醇”或“多元醇”是指具有相鄰的順式取向的羥基、即順式羥基的有機(jī)化合物。因此，所述多元醇可以包含例如糖這樣的材料，包括但不限于單糖、分子量最多2000的低聚糖、以及具有天然和合成膠的多糖。術(shù)語“多元醇”還包括酸、酸式鹽、酯、氫化衍生物和多元醇胺，只要所述多元醇具有并繼續(xù)具有至少一組順式羥基即可。例如，葡萄糖是單糖。單糖是具有式c6h12o6的不同單糖的任一種。葡糖酸是從葡萄糖衍生的酸。葡糖酸鹽，例如，葡糖酸鈉，是所述葡糖酸的鹽。因此，葡糖酸鹽是糖的酸衍生物的鹽。甘露糖醇和山梨糖醇二者都是每個碳原子上有一個羥基的六羥基醇，并且它倆都是葡萄糖氫化衍生物，其是單糖或?qū)兕惿鲜翘恰?/p>

合適的多元醇是提供與回水、采出水、海水、淡水及其混合物中的硼適當(dāng)?shù)南嗷プ饔谩⒉⒃趬毫堰^程的最終使用條件下穩(wěn)定壓裂液的那些多元醇。合適的多元醇優(yōu)選是絡(luò)合物的平衡常數(shù)在瓜爾膠衍生物或瓜爾膠的相同范圍內(nèi)(keq至少10³，優(yōu)選至少10⁴)的那些多元醇。這種合適的多元醇的實(shí)例包括果糖、山梨糖醇、葡糖酸和它們的鹽例如葡糖酸鈉、葡糖庚酸及其鹽例如葡糖庚酸鈉、甘露糖醇、核糖、阿拉伯糖和木糖。顯示不適合于瓜爾膠或瓜爾膠衍生物、但可能可用于其他聚合物的多元醇包括葡萄糖、乙二醇、甘油、甘露糖、鼠李糖、半乳糖、酒石酸、檸檬酸、edta。

所述硼控制劑在壓裂液中通常以0至17.17kg/m³(0至10磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物的范圍存在，優(yōu)選從0.086至8.58kg/m³(0.05至5磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物，并最優(yōu)選從0.17至4.29kg/m3(0.1至2.5磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物。

本發(fā)明的壓裂液包含即使在高鹽度和硬度條件下以低濃度都能夠增加ph的堿性緩沖劑，所述堿性緩沖劑選自單、二、三和/或多胺、單、二、三和/或多取代胺、和/或其混合物。合適的堿性緩沖液包括但不限于，甲胺；二甲胺；三甲胺；乙胺；二乙胺；三乙胺；正丁胺；正癸胺；十二烷胺(dda)；單乙醇胺(mea)；二乙醇胺(dea)；三乙醇胺(tea)；二異丙胺；四亞甲基二胺(tmda)；六亞甲基二胺(hmd)；1,6-己二胺；二亞乙基三胺(deta)；三亞乙基四胺(teta)；六亞甲基四胺(hmta)；四亞乙基五胺(tepa)；五亞乙基六胺(peha)；及其混合物。其中，單乙醇胺(mea)；二乙醇胺(dea)；三乙醇胺(tea)；六亞甲基二胺(hmd)；二亞乙基三胺(deta)，和/或其混合物是優(yōu)選的。

所述堿性緩沖劑在壓裂液中通常以0至34.34kg/m³(0至20磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物的范圍存在，優(yōu)選從0.86至25.75kg/m³(0.5至15磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物，并最優(yōu)選從1.71至17.17kg/m³(1至10磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物。

用于本發(fā)明中的交聯(lián)劑能夠在對于井管運(yùn)送時間的8.5至9.5范圍內(nèi)的ph下引起所述膠凝劑的交聯(lián)延遲多于5分鐘。因此，由本發(fā)明的組合物展示的交聯(lián)延遲是約5分鐘或更長。合適的交聯(lián)劑包括但不限于，氧化硼、硼酸、亞硼酸(ácidosborónicos)、偏硼酸鹽、八硼酸鹽、四硼酸鹽、硬硼鈣石、符硼鎂石、基性硼鈣石、戈硼鈣石、水硼鈣石、變水方硼石、多水硼鎂石、板硼鈣石、硼鉀鎂石(heintzita)、庫水硼鎂石、三斜硼鈣石、四水硼鈣石、多水硼鎂石、柱硼鎂石、斜方水硼鎂石、白硼鈣石、基性硼鈉鈣石、纖硼鈣石、硼鈉鈣石、水硼鍶石及其混合物。其中，硼鈉鈣石、水硼鈣石、硼酸、偏硼酸鹽、八硼酸鹽、四硼酸鹽和/或其混合物是優(yōu)選的。所使用的交聯(lián)劑由當(dāng)量濃度15至18％b2o3的濃縮懸液組成。所述延遲交聯(lián)劑通常以足夠的量與所述凝膠化的水流體組合，以提供在所述膠凝劑重量的0.01至0.1％范圍內(nèi)的硼濃度。

支撐劑也可以添加到本發(fā)明的壓裂液中，以便在所述壓裂液再次流到井內(nèi)部之后保持裂縫開放。通常，所述支撐劑應(yīng)該具有足夠的抗壓強(qiáng)度以抵抗壓平，但它們也應(yīng)該足夠非磨損性和非角狀的，以防在地層中剪切和結(jié)殼。合適的支撐劑實(shí)例包括但不限于，砂、分級干砌石、玻璃珠、燒結(jié)鋁礬土、燒結(jié)鋁礬土樹脂、樹脂砂、陶瓷和樹脂陶瓷。支撐劑可以在本發(fā)明的組合物中以從0至2.99kg/l(0至25磅/加侖)范圍的量存在，優(yōu)選以從0.012至2.16kg/l(0.1至18磅/加侖)范圍的量，并最優(yōu)選以從0.03至1.44kg/l(0.25至12磅/加侖)范圍的量。

本發(fā)明的壓裂液也包含凝膠破壞劑，其“破膠”所述壓裂液或降低其粘度，使它在清理期間容易從裂縫回收。用在本發(fā)明的壓裂液上的合適的破壞劑的實(shí)例包括氧化劑、酶、酸、和酯。最優(yōu)選的組合是由氧化劑和酯制成的那種。應(yīng)用基于酯的破壞劑還為本發(fā)明的流體提供了另一個優(yōu)點(diǎn)：在暴露于井底條件后酯裂解所述羧酸。酸在所述流體中的存在將降低ph使所述流體不穩(wěn)定并改善粘度降低，但同時將有助于減少形成結(jié)殼的概率。所述氧化凝膠破壞劑在壓裂液中通常以0至34.34kg/m³(0至20磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物的范圍存在，優(yōu)選從8.58至25.76kg/m³(5至15磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物，并最優(yōu)選從8.58至17.17kg/m³(5至10磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物。所述酯型氧化凝膠破壞劑在壓裂液中通常以0至17.17kg/m³(0至10磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物的范圍存在，優(yōu)選從0.43至8.58kg/m³(0.25至5磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物，并最優(yōu)選從0.43至4.29kg/m³(0.25至2.5磅/1000加侖)回水、采出水、海水、淡水及其混合物。

所述壓裂液可以包括各種其他常規(guī)添加劑，例如殺生物劑、粘土穩(wěn)定劑、表面活性劑、防乳化劑、返回改進(jìn)劑、溫度穩(wěn)定劑、減摩劑、氣體水合物抑制劑、支撐劑返回控制劑、濾失控制添加劑、發(fā)泡劑、偶聯(lián)劑、支撐劑懸浮添加劑、溶劑、互溶劑、石蠟/瀝青烯控制添加劑、相對滲透率調(diào)節(jié)劑、樹脂活化劑、結(jié)殼抑制劑、以及對于具體刺激工作的設(shè)計(jì)可能有用的等等添加劑，其不會與所述壓裂液不利地反應(yīng)或不以不希望的方式影響它們的性質(zhì)。

本發(fā)明的所有組分可以在固體形態(tài)、水溶液、水懸浮液、非水溶液、非水懸浮液中制造和處理。同時，一種或多種具體添加劑自身或與一種或多種添加劑混合以減少在操作期間要配給的產(chǎn)品數(shù)量。

本發(fā)明的交聯(lián)壓裂液可以通過在回水、采出水、海水、淡水或其混合物中溶解膠凝劑而形成凝膠化的水流體、和通過凝膠化水流體和所述延遲交聯(lián)劑的組合制備，能夠在8.5至9.5范圍內(nèi)的ph下引起膠凝劑交聯(lián)的延遲。所述膠凝劑作為固體或作為預(yù)水化形式的液態(tài)凝膠濃縮物或在懸液中，利用常規(guī)混合過程和泵送設(shè)備添加到所述回水、采出水、海水、淡水或其混合物中。然后，所述延遲交聯(lián)組合物與所述凝膠化的水流體組合。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的，所述交聯(lián)劑可以在所述凝膠化的水流體泵送到井中之時泵送和配給到所述凝膠化的水流體中。

本發(fā)明也提供了用于壓裂被井穿透并且溫度高達(dá)90至120℃(200至250°f)范圍的地下地層的方法，所述方法基本上包含以下階段：(a)制備基于回水、采出水、海水、淡水及其混合物的交聯(lián)和延遲壓裂液，其包含膠凝劑；回水、采出水、海水、淡水及其混合物，其以至少足以水化所述膠凝劑的量存在，從而形成凝膠化的水流體；鐵控制劑，其能夠控制鐵和其他金屬的存在；硼控制劑，其能夠保持控制回水、采出水、海水、淡水及其混合物中的硼濃度；堿性緩沖劑，其即使在高鹽度和硬度條件下以低濃度也能夠增加ph；交聯(lián)劑，其能夠在8.5至9.5范圍內(nèi)的ph下引起膠凝劑的延遲交聯(lián)，由此所述交聯(lián)延遲約1分鐘或更長；以及破壞體系，其破膠所述液體并改善裂縫清理；和(b)以在地下地層中形成裂縫的流速和壓力將所述壓裂液引入地下地層中。

為了另外說明本發(fā)明的組合物和方法，提供了以下實(shí)施例：

實(shí)施例

實(shí)施例1-基礎(chǔ)水

通過將從分開的電池(bacteriadeseparación)收集的未處理的50％v/v回水、和50％新鮮的河水(常規(guī)刺激水)在臨進(jìn)行以下實(shí)施例之前混合，制備基礎(chǔ)水。

下面的表1詳述了對回水的水分析和對新鮮河水的分析：

表1

實(shí)施例2-線性凝膠

所述線性凝膠按照以下階段混合：

a)250ml在實(shí)施例1中混合的水添加到混合罐中。

b)所述罐放入混合器中，并以足以避免空氣進(jìn)入所述流體的rpm開始攪拌。

c)添加0.05gal/mgal殺生物劑(gtmbioxl01)。

d)添加2gal/mgal粘土穩(wěn)定劑(gtmclacl02)。

e)添加2gal/mgal防乳化劑(gtmsurfne02)。

f)添加0.5gal/mgal硼控制劑(extremeboron01)。

g)添加6.6磅/mgal鐵控制劑(extremeiron02)。

h)測試所述混合物的ph以確保所述聚合物水化(ph是6.6)。

i)添加25磅/mgal迅速水化型瓜爾膠(gtmga01)。

j)持續(xù)攪拌5分鐘，所述凝膠完全水化并準(zhǔn)備好交聯(lián)。

在本發(fā)明的試驗(yàn)期間，發(fā)現(xiàn)在臨到對交聯(lián)凝膠進(jìn)行流變試驗(yàn)之前，在等同于連續(xù)泵送操作的條件下，聚合物只應(yīng)該水化必要的時間。時間過多，將在試驗(yàn)期間顯示低性能，即使線性凝膠儲存在冰箱中。

實(shí)施例3-交聯(lián)凝膠

在完成上面實(shí)施例2的步驟(j)后，通過以下步驟混合交聯(lián)凝膠。

a)添加6.5gal/mgal延遲交聯(lián)劑(extremelink01)。

b)添加5gal/mgal堿性緩沖劑(extremebuffer01)。

c)保持?jǐn)嚢枰杂^察渦旋閉合時間，即，35至55秒的范圍。

d)保持?jǐn)嚢枰杂^察冠狀物形成時間，即45至65秒的范圍。

e)停止攪拌，并通過“杯對杯”運(yùn)動攪拌所述交聯(lián)凝膠，以便觀察舌狀物形成時間，即50至75秒的范圍或更短。

f)證實(shí)交聯(lián)凝膠的ph以確保值良好，以免任何結(jié)殼形成(ph9.4)。

實(shí)施例4-交聯(lián)凝膠試驗(yàn)

通過以下步驟測試實(shí)施例3的交聯(lián)凝膠：

a)一份52ml的交聯(lián)凝膠轉(zhuǎn)移到m5600型graceinstruments流變儀的轉(zhuǎn)子(r1)。

b)所述含有流體樣品的轉(zhuǎn)子裝入配備浮子(bob)b5的粘度計(jì)。

c)流體樣品在27.58bar(400psi)下加壓，并且在所述流變儀中預(yù)加熱的浴放入測試位置。

d)所述轉(zhuǎn)子以601rpm開始，提供511/s的剪切速率3分鐘，然后它降至118rpm，提供100/s的剪切速率直至試驗(yàn)結(jié)束。所述流變儀被程序化，除了當(dāng)進(jìn)行剪切速率爬坡時，在所述流體試驗(yàn)時保持100/s的恒定剪切速度。將剪切速率掃描程序化，在所述流體試驗(yàn)達(dá)到范圍從90至120℃(200至250°f)的溫度后，每10分鐘以100、75、50、25、50、75和100/s進(jìn)行。圖1中顯示了表觀粘度試驗(yàn)結(jié)果。

e)記錄各剪切速率下的剪切應(yīng)力。從所述流變儀軟件記錄強(qiáng)度分布指數(shù)，n'和k'。這些指數(shù)在美國石油協(xié)會(americanpetroleuminstitute)(api)的出版物rp39，第三版，第6章節(jié)中定義。這些計(jì)算和在各剪切速率下所述試驗(yàn)的表觀粘度的結(jié)果在表2中顯示。

通常，假定在100/s下粘度高于100厘泊的流體適合于壓裂操作。壓裂液的穩(wěn)定性根據(jù)它在給定溫度下長時間中保持適當(dāng)粘度的能力來定義。參考表2，數(shù)據(jù)顯示，通過所述實(shí)施例配制的基于未處理的回水和淡水的混合物的流體，在范圍從90至120℃(200至250°f)的溫度下90分鐘后，在100/s下具有高于350厘泊的粘度。因此，數(shù)據(jù)說明，本發(fā)明的基于回水的交聯(lián)壓裂液在高于93℃(200°f)的溫度下是長時間穩(wěn)定的。

表2

在如此特別描述和確定本發(fā)明的性質(zhì)和對其進(jìn)行實(shí)踐的方式下，在權(quán)利要求書中要求了作為排他的性質(zhì)和權(quán)利的技術(shù)方案。