具有改善的釋放特性的包膠內(nèi)濾餅破膠劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于具有改善的釋放特性（尤其是減少的提前釋放）的包膠內(nèi)濾餅破 膠劑的組合物及其使用方法。所述包膠內(nèi)濾餅破膠劑包含經(jīng)包膠的內(nèi)部破膠劑，優(yōu)選地為 過(guò)氧化物來(lái)源和包含金屬交聯(lián)丙烯酸的膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 在地下井的創(chuàng)建和后續(xù)作業(yè)期間，操作者可能希望進(jìn)行可潛在地?fù)p害地下地層及 其產(chǎn)生所需地層流體的能力的行動(dòng)。例如，操作者可能希望注水到所述地下井中。操作者 可進(jìn)行此操作來(lái)提高井的生產(chǎn)能力或者處理廢水。
[0003] 除了水之外，在地下井作業(yè)中還通常使用其它流體。鉆井流體（drilling fluid) 用于幫助鉆井；冷卻鉆頭并且從井中去除鉆肩。完井流體（completion fluid)是當(dāng)在產(chǎn)油 層中進(jìn)行完井作業(yè)時(shí)使用的。在這些工藝期間，可能需要封隔產(chǎn)油層以避免流體從井濾失 到地層并且避免對(duì)地層的可能損害。
[0004] 一種保護(hù)地層的方法是通過(guò)在地下地層的表面上形成濾餅。濾餅是當(dāng)懸浮在井筒 流體（wellbore fluid)中的顆粒涂覆或者堵塞地下地層中的孔隙時(shí)形成的，由此基本上避 免了流體在地層和井筒之間流通，并且反之亦然。在本領(lǐng)域中已知有各種形成濾餅的方法， 包括使用粘土型鉆井流體和非粘土型鉆井流體兩者。
[0005] 除了有意形成濾餅之外，還可能無(wú)意地產(chǎn)生濾餅。例如，當(dāng)鉆井時(shí)，含有在鉆井料 漿中的顆?？赏Ａ粼诓僮髡呦胍M(jìn)行開(kāi)采的地層的孔隙中。
[0006] 不論濾餅的形成是無(wú)意還是有意的，都希望在對(duì)地層進(jìn)行開(kāi)采時(shí)能夠去除所述濾 餅。濾餅的存在可阻礙流體從地層流通到井筒并且由此減緩了生產(chǎn)速率。
[0007] 本領(lǐng)域中的技術(shù)人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多種方法來(lái)形成可輕易去除的濾餅。例如美國(guó) 專(zhuān)利No. 5, 251，697公開(kāi)將碳酸鈣添加到注井水中。碳酸鈣顆粒堵塞地下巖層中的孔隙或 者聚集并且構(gòu)成濾餅。在去除濾餅時(shí)，^ 697專(zhuān)利指示操作者將酸洗液（優(yōu)選地，鹽酸） 循環(huán)入井中。所述酸洗液將溶解碳酸鈣并且由此使濾餅破碎。此時(shí)可對(duì)所述井進(jìn)行開(kāi)采或 者對(duì)所述井進(jìn)行另外的作業(yè)。
[0008] 在USP 5, 607, 905中公開(kāi)了一種用于使用含有多糖聚合物、橋塞顆粒（bridging particles)和堿土金屬或者過(guò)氧化鋅的流體形成濾餅的方法。'905專(zhuān)利的方法試圖使 所述流體中的顆粒橋塞（bridge over)地層孔隙，而非堵塞所述孔隙。一般將多糖聚合物 添加到井筒流體中作為稠化劑或者控制濾失的添加劑。更早的專(zhuān)利USP 5, 238, 065教導(dǎo)可 通過(guò)以下方式來(lái)去除含有多糖聚合物的濾餅：使濾餅與含有過(guò)氧化鋅或者堿土金屬過(guò)氧化 物、使溶液的pH在1和8之間的酸性物質(zhì)以及過(guò)氧化物活化劑的鹽水流體接觸。隨后將使 用洗出溶液來(lái)去除所述濾餅。加入濾餅中的降解物質(zhì)一般稱(chēng)為內(nèi)部破膠劑。內(nèi)部破膠劑的 使用是有益的，這是因?yàn)樗枰俚倪^(guò)氧化物，具有更少的洗滌流體濾失到地層，并且產(chǎn) 生更完全的濾餅去除。
[0009] 然而，這些系統(tǒng)含有若干缺陷。首先，所使用的過(guò)氧化物具有在活化之前釋放出過(guò) 氧化物的趨向，從而導(dǎo)致濾餅過(guò)早弱化并且用于控制流體濾失和粘度的聚合物的有效性下 降。另外，這些現(xiàn)有技術(shù)方法需要操作者參與來(lái)去除濾餅。這導(dǎo)致了額外成本和延遲。此 外，用于溶解濾餅的酸或者其它溶液可對(duì)地層具有不良影響。如在USP 6, 861，394中所公 開(kāi)的，引入過(guò)氧化物破膠劑的包膠來(lái)提供關(guān)于過(guò)氧化物破膠劑有效負(fù)荷的延遲釋放的改善 性能。過(guò)氧化物來(lái)源涂覆有聚合物，諸如非交聯(lián)的丙烯酸聚合物。然而，仍然存在關(guān)于在水 力壓裂處理中使用包膠破膠劑的若干問(wèn)題。已知的包膠材料受限于較低的井下溫度，這會(huì) 導(dǎo)致過(guò)氧化物提前釋放。此外，已知的包膠材料易于在溫和的堿性條件下膨脹，這也會(huì)導(dǎo)致 過(guò)氧化物提前釋放。
[0010] 將需要提供具有更少提前釋放的改善延遲濾餅破膠劑來(lái)用于去除地下井和地層 中的濾餅，其中所述延遲濾餅破膠劑表現(xiàn)出改善的溫度穩(wěn)定性和降低的滲透性并且在溫和 的堿性溶液中更少的膨脹傾向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明是用于去除地下井和地層中的濾餅的此類(lèi)具有更少提前釋放的改善延遲 濾餅破膠劑。
[0012] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是用于提高濾餅從地下地層中的井筒的去除率的經(jīng)包膠的 內(nèi)部破膠劑，所述經(jīng)包膠的內(nèi)部破膠劑包含：i.濾餅破膠劑，優(yōu)選地為產(chǎn)酸化合物、酶、氧 化劑、溴酸鹽、偶氮化合物或其組合，并且最優(yōu)選地為過(guò)氧化鎂、過(guò)氧化鋅或者堿土金屬過(guò) 氧化物；ii.防結(jié)塊劑，優(yōu)選地為碳酸鎂、碳酸鈣、膠態(tài)二氧化硅微粒或者粘土顆粒；iii.包 膠膜，其包含金屬交聯(lián)的丙烯酸聚合物，優(yōu)選地為過(guò)渡金屬交聯(lián)的丙烯酸聚合物，更優(yōu)選地 為鋅交聯(lián)的丙烯酸聚合物，所述金屬交聯(lián)聚合物基本上不溶于PH值等于或者大于7. 5的井 筒流體，優(yōu)選地所述膜的Tg大于45°C ;以及iv.任選地水溶性聚合物，其作為粘合劑，優(yōu)選 地當(dāng)以經(jīng)包膠的內(nèi)部破膠劑的總重量計(jì)以1到5重量百分?jǐn)?shù)的量存在時(shí)。
[0013] 本發(fā)明的另一實(shí)施例是井筒流體，其包含可降解的聚合物和上文公開(kāi)的經(jīng)包膠的 內(nèi)部破膠劑。
[0014] 本發(fā)明的另一實(shí)施例是用于提高濾餅從地下地層中的井筒的去除率的方法，所述 方法包含以下步驟：a.添加一種或多種可降解的聚合物到井筒流體中；b.添加經(jīng)包膠的內(nèi) 部破膠劑到井筒流體中；c.將所述井筒流體栗送到井筒中；以及d.改變井筒中流體的pH 以便活化所述可降解的聚合物；其中所述經(jīng)包膠的內(nèi)部破膠劑如上文所述。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是曲線(xiàn)圖，示出實(shí)例1的過(guò)早和觸發(fā)的過(guò)氧化物釋放，而非本發(fā)明的經(jīng)包膠的 內(nèi)部破膠劑的釋放。
[0016] 圖2是曲線(xiàn)圖，示出實(shí)例2的過(guò)早和觸發(fā)的過(guò)氧化物釋放，而非本發(fā)明的經(jīng)包膠的 內(nèi)部破膠劑的釋放。
[0017] 圖3是曲線(xiàn)圖，示出實(shí)例3的過(guò)早和觸發(fā)的過(guò)氧化物釋放，而非本發(fā)明的經(jīng)包膠的 內(nèi)部破膠劑的釋放。
[0018] 圖4是曲線(xiàn)圖，示出實(shí)例4的過(guò)早和觸發(fā)的過(guò)氧化物釋放，而非本發(fā)明的經(jīng)包膠的 內(nèi)部破膠劑的釋放。
[0019] 圖5是曲線(xiàn)圖，示出實(shí)例5的過(guò)早和觸發(fā)的過(guò)氧化物釋放，而非本發(fā)明的經(jīng)包膠的 內(nèi)部破膠劑的釋放。
[0020] 圖6是曲線(xiàn)圖，示出實(shí)例6的過(guò)早和觸發(fā)的過(guò)氧化物釋放，而非本發(fā)明的經(jīng)包膠的 內(nèi)部破膠劑的釋放。
[0021] 圖7是曲線(xiàn)圖，示出實(shí)例7的過(guò)早和觸發(fā)的過(guò)氧化物釋放，而非本發(fā)明的經(jīng)包膠的 內(nèi)部破膠劑的釋放。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 在本公開(kāi)中描述的工藝、方法和組合物可用于在地下井中形成可輕易去除的濾 餅。濾餅可通過(guò)以下方式形成：添加各種組分到井筒流體中，栗送所述流體到井筒中并且使 所述流體接觸所需的地下地層。
[0023] 井筒流體可具有多種組合物，所述組合物的適當(dāng)組分可由本領(lǐng)域中的技術(shù)人員選 擇。優(yōu)選地，井筒流體是基于堿性水的井筒流體。這些溶液的pH優(yōu)選地在約7到約12之 間，甚至更優(yōu)選地在約7. 5到約10. 5之間。可用本領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的方法來(lái)調(diào)整pH， 包括添加堿到流體中。此類(lèi)堿包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、氧化鎂、氫氧化媽和氧化鋅。這些 水性流體一般是鹽水溶液。此類(lèi)流體可為天然鹽水溶液、海水，或者通過(guò)在水中溶解適當(dāng)?shù)?鹽而形成的鹽水。適當(dāng)?shù)柠}包括鉀、鈉、鈣、鎂、鋅和銫的氯化物、溴化物、乙鹽酸和甲酸鹽。
[0024] 可將多種組分添加到井筒流體中來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的所需特性，如本領(lǐng)域中的技術(shù)人員 所知的。舉例來(lái)說(shuō)，井筒流體可包括稠化劑，諸如多糖或者多糖衍生物。在USP 4, 846, 981 和其中引用的參考文獻(xiàn)中論述了一些代表性的聚合物，所有這些文獻(xiàn)以引用方式并入本 文。
[0025] 還可能需要添加組分到井筒流體中來(lái)幫助控制流體濾失。降濾失劑阻止井筒流 體進(jìn)入地下地層，同時(shí)使得井筒流體維持在大于地層壓力的壓力。此壓力過(guò)平衡作用以 阻止地層流體進(jìn)入井筒。已經(jīng)使用多種材料來(lái)控制流體濾失，這些材料中的一些在USP 5, 354, 786 ;USP 4, 387, 769和USP 4, 836, 940中有所描述。具體地，已經(jīng)使用各種聚合物 來(lái)控制流體濾失，所述聚合物包括多糖。
[0026] 本發(fā)明的井筒流體優(yōu)選地含有用于并入濾餅中的多糖聚合物。優(yōu)選的多糖聚合 物包括淀粉衍生物、纖維素衍生物和生物聚合物，諸如：羥丙基淀粉、羥乙基淀粉、羧甲基淀 粉，及其對(duì)應(yīng)的輕度交聯(lián)衍生物；羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥基丙基纖維素、甲基纖 維素、二羥丙基纖維素，及其對(duì)應(yīng)的輕度交聯(lián)衍生物；黃原膠、潔冷膠、威倫膠和紫膠葡聚糖 膠。
[0027] 可在井筒流體中懸浮各種類(lèi)型的固體以橋塞或阻塞地下地層的孔隙。此類(lèi)固體包 括在USP 4, 561，985 ;USP 3, 872, 018;和USP 3, 785, 438中描述的那些，這些專(zhuān)利以引用方 式并入本文。出于本發(fā)明的目的，特別令人關(guān)注的是在酸溶液中可溶的那些固體。代表性 的酸溶性橋塞顆粒為碳酸鈣、石灰石、大理石、白云石、碳酸鐵和氧化鋅。然而，在不脫離本 發(fā)明的范圍的情況下可使用其它固體。其它代表性的固體包括水溶性的和油溶性的固體， 如在USP 5, 783, 527中所描寫(xiě)的。
[0028] 本發(fā)明的井筒流體包括含有濾餅破膠劑的井筒流體。在本發(fā)明的處理流體和方法 中有用的濾餅破膠劑可包括但不限于產(chǎn)酸化合物、酶、氧化劑、溴酸鹽（諸如溴酸鈉和溴酸 鉀）、偶氮化合物，及它們的任意組合。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"產(chǎn)酸化合物"是指隨著時(shí)間 推移生產(chǎn)酸的組成物。
[0029] 可適合于在本發(fā)明的處理流體和方法中有用的延遲濾餅破膠劑中使用的適當(dāng)產(chǎn) 酸化合物的實(shí)例包括但不限于：酯、脂肪族聚酯、原酸酯、聚（原酸酯）、原醚；聚（原醚）；丙 交酯、聚（丙交酯）、乙交酯、聚（乙交酯）、內(nèi)酯、ε-己內(nèi)酯、聚（ε-己內(nèi)酯）、羥基丁酸酯、 聚（羥基丁酸酯）、酸酐、聚（酸酐）、聚抗壞血酸、脂肪族碳酸酯、脂肪族聚碳酸酯、氨基酸、 聚（氨基酸）、環(huán)氧乙烷、聚（環(huán)氧乙烷）和聚磷腈，或它們的共聚物。衍生物和組合也可能 是合適的。其它適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)酸化合物可包括甲酸酯，乙酸酯，和乳酸酯，諸如但不限于，乙二醇 單甲酸酯，乙二醇二甲酸酯，二乙二醇二甲酸酯，單甲酸甘油酯，二甲酸甘油酯，三甲酸甘油 酯，三乙二醇二甲酸酯，季戊四醇（pentaerythrito 1)的甲酸酯，三乙酸甘油酯，乳酸甲酯， 乳酸丁酯，和它們的衍生物。其它適當(dāng)?shù)牟牧峡晒_(kāi)在USP 6, 877, 563和USP 7, 021，383 中，所述專(zhuān)利以引用方式并入本文?？梢赃m用于本發(fā)明的