压裂流体组合物及其使用方法技术

本发明专利技术公开了压裂流体组合物及其使用方法，本发明专利技术涉及压裂由井筒穿透的地层的组合物和方法。该组合物和方法包括提供压裂流体，其为二氧化碳（CO

【技术实现步骤摘要】
压裂流体组合物及其使用方法
本公开涉及用于压裂地层用途的流体组合物，其包含液体二氧化碳和作为含氟聚合物的减摩聚合物。
技术介绍
水力压裂是用于提高来自含烃储层的油气的产量的常规增产技术。在典型的水力压裂操作中，将压裂流体以高压和高速率泵送经过穿透地层的井筒，从而初始化并扩展在所述层(formation)中的水力压裂。接续的步骤典型地包括向压裂流体中添加被称为支撑剂的粒状物质(例如级配砂、陶瓷颗粒、铝矾土或树脂涂覆砂)，其被压裂流体担载进入裂缝中。支撑剂沉积进入裂缝，形成可渗透的“支撑剂充填层”。一旦压裂处理结束，裂缝在允许维持裂缝的支撑剂充填层上闭合，由此为所述层中的烃提供通路从而更容易地流入用于回收的井筒中。二氧化碳(CO2)用于从含烃储层中生产油气的用途是公知的。针对油气层的压裂处理而利用二氧化碳(CO2)已在水敏且低压的层中具有特定的优点。特别地，CO2使得在所使用的水的体积方面的显著降低成为可能，并且促进了压裂处理之后水从层的回流。当暴露于水基流体时，层会长时间地捕获水，这可能会导致降低对烃的渗透性并降低油井的生产率。除此之外，层中的一些粘土可能会在水的存在下溶胀，或者穿过层而迁移，导致多孔性的封闭或阻塞，这又导致了生产率的损害。因此，减少引入到油井中的水的量可以导致减少层的损伤。另外，用于水力压裂的水的可获得性还可能在某些对油气生产而言受到关注的地形中是受限的，由此呈现出对实际回收这些资源而言的经济或监管障碍。如上所述，以高压和高速率泵入压裂流体。由压裂泵产生的压力被称为“表面处理压力”，并且很大程度上是在层中生成裂缝所需要的应力、泵和层之间的压裂流体摩擦压力损失、和静水压头中的变化的函数。表面处理压力可以高至10,000psig或更多，其取决于特定的油井需求和压力容量。所需要的压裂流体流速很大程度上是扩展裂缝所需的流和滤失到层中的流体的函数。此外，流速必须足以担载支撑剂材料(具有在低流速下沉降的倾向)，并且典型而言为10至120bpm(桶每分钟)，其取决于特定油井的需求和裂缝设计。井筒通常可以从浅垂直井中的数千英尺扩展到大位移(long-reach)水平井中的一万或两万英尺或更多。常规的井筒套管尺寸为41/2英寸和51/2英寸，压裂流体经由其泵入。还可以使用油管，其具有23/8英寸或27/8英寸的常规标称直径，经由油井套管插入从而担载压裂流体。这是例如当套管不足够强以支持所需的流体压力时而进行的。如可以领会的那样，常常存在由于高流速、小的套管或油管直径、长井筒或这些因素的组合而招致极高的摩擦压降的情况。为了克服在常规的压裂流体中经受的高压降，使用减摩剂(也通常称为减阻剂)。这些减摩剂通常为高分子量的水溶性聚合物，其被直接添加并溶解于水性压裂流体中，并且已显示出降低摩擦压力损失高达约70%。使用在水载液中采用减摩剂的“减阻水(slickwater)”压裂流体在工业中是公知的。在减阻水中使用的常规的减摩剂是高分子量(典型为5,000,000至20,000,000g/mol)的聚丙烯酰胺，其通常以反相乳液或者油包水乳液的形式来提供。在减阻水中使用的减摩剂的浓度通常为约0.25gpt(加仑每千)至2gpt。在设计减摩剂体系方面的一个关键考虑是需要将减摩剂快速溶解于压裂流体中，由此允许减摩剂尽可能快地变得有效，这是由于通常而言从添加减摩剂直至压裂流体最初进入井筒时的时间只有数秒左右。在高分子量聚合物作为对CO2而言的减摩剂的用途方面已发表了有限的工作。Gupta等人的美国专利申请公告第2012/0037371A1号公开了聚氯丁二烯、乙酸乙烯酯聚合物、聚环氧烷烃和聚α-烯烃在可以进一步包括CO2的非水性载液中作为减摩剂的用途。Carville等人的美国专利第4,573,488A号公开了环氧丁烷的均聚物或共聚物在非水性载液中用于减摩的用途。本专利技术提供在压裂地层中使用的包括气体和用作减摩剂的含氟聚合物的流体。该流体混合物可以包括添加至压裂流体的支撑剂。气体组分将以流体组合物的至少80重量%的量包含二氧化碳(CO2)。已发现，通过使用本专利技术的压裂流体组合物，可以实现一个或多个下述目的：可以形成具有降低的摩擦损失特性的基于CO2的压裂处理流体，并且减摩剂将减少处理层所需的泵送设备和功率，并且在其它情况中，减摩剂将使得能够实现更高的待用于处理层的压裂流体流速；此外，本公开的方法可以通过使用非水性压裂流体从而提供降低的对井层的损害。本专利技术的其它目的和方面将通过检阅说明书、附图和随之附加的权利要求而对本领域普通技术人员变得显现。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供压裂流体组合物。所述压裂流体组合物包括：(i)二氧化碳(CO2)以及(ii)减摩聚合物，其以流体组合物的0.001至0.4重量%的量存在，其中，所述减摩聚合物具有大于100,000g/mol的重均分子量并包含至少含氟丙烯酸酯单体，其中，所述减摩聚合物至少部分可溶于CO2。附图说明图1是用于产生表1和图2中报告的结果的实验装置的示意图。图2是由实验得到的表征包含CO2和含氟丙烯酸酯-苯乙烯共聚物(PolyFAST)的减摩溶液的描点图。图3是由表征包含CO2和含氟丙烯酸酯均聚物的减摩溶液的实验得到的结果的描点图。具体实施方式本专利技术涉及在二氧化碳(CO2)中溶解相对低浓度(约0.001至0.4重量%)的高分子量聚合物以起减摩剂的作用，从而在给定的压裂流体流速下节省泵送功率，或者使得在仅使用CO2的情况下由于过高的压降而不可能的压裂流体流速的使用变得可能。已进行了许多研究长链、高分子量聚合物在高压CO2和超临界CO2中的溶解度以提高粘度的工作，其主要用于改进CO2在提高采收率(EOR)方法中的应用。CO2是非极性化合物并且通常是贫溶剂。短链、低分子量的化合物倾向于比长链、高分子量的化合物更可溶于CO2。已在先前报告，许多氟化的聚合物在高温和高压条件下是高度CO2亲和性的。已作出的通常结论是，可以通过使用氟化的取代基来提高聚合物或者共聚物在CO2中的溶解度。减摩剂减摩剂是可以在非水性载液中降低摩擦压力损失并且可以溶解于CO2的含氟聚合物。任何向工业气体中按需添加的减摩剂包括但不限于聚(丙烯酸-1-,1-,二氢全氟辛酯)(PFOA)；含氟丙烯酸酯单体(丙烯酸-1-,1-,2-,2-四氢十七氟癸酯)；苯乙烯(含氟丙烯酸酯-苯乙烯共聚物)(polyFAST)；含氟丙烯酸酯-乙酸乙烯酯共聚物；和氟化的聚氨酯二硫酸盐。LCO2可用于压裂层的CO2通常呈液体形式，其通常具有2,000至10,000psig的压力和低于88℉的温度。可能的是，在高压压裂泵后的某些点处，CO2的温度将提升至高于88℉，并且压力将高于1056psig，导致CO2以超临界态存在。CO2意图为干燥/非水性的且含有基于载液的总重量而言5重量%或更少的水。在一些情况下的实施方案中，压裂流体可以含有1重量%或更少的水，或者基本不含水。支撑剂支撑剂可以与本申请的压裂流体混合。可以采用任何合适的支撑剂。支撑剂通常公知用于压裂流体中。合适的支撑剂的实例包括级配砂、玻璃或陶瓷珠粒或颗粒、铝矾土粒、树脂涂覆砂、胡桃壳碎片及上述的组合。支撑剂公知地以每加仑的压裂流体组合物约0.05至约14磅的浓度来使用，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
压裂流体组合物，其包含：(i)二氧化碳(CO

【技术特征摘要】
2015.09.11 US 62/217103;2016.09.09 US 15/2605421.压裂流体组合物，其包含：(i)二氧化碳(CO2)以及(ii)减摩聚合物，所述减摩聚合物的量为流体组合物的0.001至0.4重量%，其中，所述减摩聚合物具有大于100,000g/mol的重均分...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ沙马赫，RM凯莉，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US