[其他]用于油气开采施工的控制聚合物胶凝速率的方法

说明书

本发明涉及一种采油方法。更具体地说，本发明涉及一种制备用于原油开采施工的加速聚合物胶凝的方法。

聚合物胶凝可应用许多采油场合，包括灌注水泥、油层压裂和整合改进。垂向整合不良起因于地下岩层中较高渗透地质区和较低渗透地质区垂向并置。井田整合不良的原因是地层基质区中含有高渗透间层和高渗透异常区，例如在地层基质区含有高渗透率的垂向裂缝和裂缝网络。在具有不良垂向整合或井田整合的地下岩层中，液流断面和驱油效率均呈现不良。在垂向不均质和（或）压裂网络以及其它的构造异常区，在流体（注入的流体或生产出的流体）与地下钻井连通的场合，整合不良尤其是个问题。

现在已有许多解决整合问题的试图。Gall或Gall等在美国专利第3，762，476、3，981，363、4，018，286和4，039，029号中介绍了各种方法。其中，为了降低高渗透区的渗透率，都是采取在地下岩层的高渗透区形成凝胶组合物的方法。按照美国专利第3，762，476号的方法，是先将象聚丙烯酰胺之类的聚合物注入岩层，然后再注入交联剂。他们认为，这种按序注入凝胶组分的方法，可以渗透到岩层处理区，并就地胶凝。

普通认为，要使聚合物/交联剂体系生效，必须按序注入凝胶组分，接着就地混合，因此在地面是难于调节好混合凝胶体系的。在地面混合的体系往往是胶凝速率过快，在其能有效地穿透处理区以前就已形成胶球，事实证明，象美国专利第3，762，476号中介绍的这种按序注入凝胶体系的整合处理方法是不能圆满解决问题的，这是因为不能在岩层中达到完全的混合和胶凝。其结果是，凝胶只能在未混合好的凝胶组分的界面上形成，且往往是在距所需要处理区甚远的区域中形成。此外，按序注入方法用于灌注水泥和压裂施工时，同样证明是不能圆满解决问题的，因为所得到的凝胶的强度和完整性不足以经受采油过程中遇到的应力。

现在需要有一种胶凝方法，它能使凝胶溶液以迅速、有规律和可控的速率胶凝。现在需要有一种方法，它能使凝胶溶液基本上能穿透所希望的地下含油气岩层的处理区，而且作为一种有效的均匀凝胶不会造成过度的延迟。现在需要有一种胶凝方法，它能生产一系列的万能胶，这些万能胶在用于整合改进灌注水泥和油层压裂施工时具有所需要的、预定的强度和完整性。

本发明提供了一种透过生产井和（或）注入井，从地下含油气岩层采集油气的改进方法。按照一个实施方案，本方法改进了岩层中垂向整合和井田整合，并且相应地改进了在岩层中注入和（或）生产的流量端面和驱油效率。根据本发明的另一个实施方案，该方法为灌注水泥施工提供了一种强度好的和经久耐用的材料。根据本发明的再一个实施方案，本方法提供了一种岩层压裂的有效流体。上述的和其它的目标都是通过使用双组分交联剂使聚合物胶凝的方法实现的。

本方法包括在地面制备一种简单的水溶性凝胶溶液，该溶液含有一种高分子量的、水溶性的和含羧酸盐的聚合物，以及一种含羧酸铬盐络合物和一种无机铬盐的交联剂。专业人员控制溶液的胶凝速率，可获得下列三种胶凝情况之一：（1）溶液在地面完全胶凝，将所得的凝胶注入至所需要的地下区;（2）溶液在地面部分胶凝，将此部分凝胶溶液注入至所需要的地下区，在此实现此溶液的完全胶凝;（3）将基本上未胶凝的溶液注入至所需要的地下区，在此发生完全胶凝。

本发明可使专业人员采用增加或减少无机铬盐在交联剂中的相对含量的方法，控制完全胶凝和最终达到全部胶凝状态所需要的胶凝速率或胶凝时间。用于本方法的胶凝状态是根据凝胶所起的作用（例如：油层压裂、灌注水泥或整合改进和地下岩层的特殊要求）预先确定的。

所得的凝胶是由聚合物和交联剂组成的粘性的、连续的、单相均一组合物。当凝胶在适当的位置起到了所需要的胶合剂、流体分流器或凝胶作用、并完成压裂处理之后，即可向流体与钻井连通的岩层含油气区注入或生产流体。已经就位的凝胶基本上不可能从处理区流走，并永久留在处理区和就地抗降解。

与已知的胶凝方法相比，本方法具有非常明显的优点。本发明的专业人员完全可以在地面制备和混合单一的凝胶溶液，以获得可控的胶凝速率。业已发现，胶凝速率与许多胶凝参数有关，如：温度、pH值、凝胶组分的浓度、聚合物的分子量和聚合物的水解度等。虽然专业人员按照待审批的美国专利申请系列号822，709中所公开的方法，通过仔细选择上述参数的值能制备出一系列具有不同胶凝速率和胶凝时间的凝胶，但是本发明可以使专业人员在基本上不改变大部分胶凝参数情况下从一系列胶凝速率和时间中选出一种具有一定胶凝速率和胶凝时间的胶凝方法。