[发明专利]交联组合物及其使用方法

说明书

发明领域

本发明涉及交联组合物领域及其在油井压裂和渗透区域封堵应用中的用途。所述交联组合物包含交联剂、可交联有机聚合物和延迟剂，所述交联剂为锆或钛络合物或其混合物。

发明背景

可通过所谓的水力压裂技术加速从地下井(地表下地层)生产油和天然气，其中将包含悬浮支撑剂(如沙、矾土)的粘性流体组合物(压裂液)通过导管(如油管或套管)以一定流速和压力引入油或气井，这种流速和压力产生、重新打开裂缝和/或使裂缝扩展到含油或气地层中。所述支撑剂被流体组合物带入裂缝中，在压力释放后阻止了地层的闭合。流体组合物在地层中的泄漏受到组合物流体粘度的限制。流体粘度还在压裂操作中允许支撑剂悬浮于组合物中。通常将交联剂如硼酸酯、钛酸盐或锆酸盐结合到组合物中以控制粘度。

通常，在生产速率下降到采集变得不经济之前，不到三分之一的可得油在井被压裂后从井中取出。从这种地表下地层更多地采油经常包括尝试用驱动流体如气、水、盐水、蒸汽、聚合物溶液、泡沫或胶束溶液置换剩余原油。理想地，这种技术(通常称为注采技术)提供被驱动到生产井的、深度很大的油库；然而，实际上通常不是这种情况。含油地层通常为非均质的，它们中的一些部分比其它部分更可渗透。从而，经常发生沟流(channeling)，从而驱动流体优选流动通过油枯竭区(所谓的“漏失区”)，而不是通过地层包含足够油的那些部分以使采油操作有利可图。

由于区域的高渗透引起的采油困难可通过在某条件下将有机聚合物和交联剂的水溶液注入某些地表下地层中来改善，其中所述聚合物可交联产生凝胶，从而降低这种地表下地层对驱动流体(气体、水等)的渗透性。与某些铝、钛、锆和硼基化合物交联的多糖或部分水解的聚丙烯酰胺基流体也用于这些提高的采油应用中。

交联流体或凝胶，无论用于将地表下地层压裂还是用于降低地表下地层的渗透性，如今在各种pH条件下用于更热、更深井，在这里已知交联组合物的交联速率可能是不可接受的。油井服务公司不开发用于这些新条件的新交联剂，而是添加延迟剂以有效地延迟特定金属交联剂在这些条件下的交联。

许多专利公开了与特定交联剂结合的各种延迟剂的用途，它们对所述交联剂有效。这些专利特别说明了将一种或多种成分加入交联组合物或特别说明了具体的操作条件，如狭窄的pH范围。仅存在有限量的、适合于钛和锆交联剂的公开延迟剂。因此，油井服务公司使用延迟剂与钛和锆交联剂刺激或提高从井或其它地表下地层采集油或气体的灵活性是有限的。

需要可在采油应用中不同条件下有效地延迟钛和锆交联剂作用的交联组合物。需要能控制交联速率以提供交联剂灵活性，从而采用单一交联组合物在不同pH条件下可获得不同交联速率。本发明满足这些需要。

发明概述

本发明提供一种交联组合物。所述交联组合物包含(a)含水液体、(b)pH缓冲剂、(c)可交联有机聚合物、(d)交联剂和(e)延迟剂，所述交联剂包含有机钛酸盐、有机锆酸盐或其组合，所述延迟剂为羟烷基氨基羧酸。所述组合物可用于较宽的pH范围，特别是pH为3-12。优选所述可交联有机聚合物为可溶剂化多糖。优选的延迟剂为二羟乙基甘氨酸。

本发明组合物可用于油田应用，例如采用所述交联组合物将地表下地层水力压裂。本发明组合物还可用于将地表下地层中渗透区域或裂漏封堵。可在引入地层之前将所述交联组合物的各组分混合或者可将所述各组分引入并在可控时间段后在地层中反应。

本发明提供一种将地表下地层水力压裂的方法，所述方法包括采用交联组合物，所述交联组合物包含(a)含水液体、(b)pH缓冲剂、(c)可交联有机聚合物、(d)交联剂和(e)延迟剂，所述交联剂包含有机钛酸盐、有机锆酸盐或其组合，所述延迟剂为羟烷基氨基羧酸。所述组合物可用于较宽的pH范围，特别是pH为3-12。优选的所述可交联有机聚合物为可溶剂化多糖。优选的延迟剂为二羟乙基甘氨酸。

该方法包括将所述组合物以足够流速和压力引入地表下地层中以在地层中产生、重新打开裂缝和/或使裂缝扩展。可在将所述交联组合物各组分引入地层之前将它们混合或者可将所述各组分引入并让它们在可控时间段后在地层中反应。