本发明专利技术公开了制备锆－链烷醇胺－羟基羧酸络合物溶液的方法，以及所述溶液在油田应用如水力压裂和堵塞渗透区中的用途。所述方法包括使锆络合物的醇溶液与链烷醇胺接触，然后与α－羟基羧酸接触，以制备锆－链烷醇胺－羟基羧酸络合物溶液。所述溶液尤其适合用于在２７５°Ｆ（１３５℃）或更高的地层温度下水力压裂和堵塞地下地层渗透区的交联组合物中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备锆基交联剂组合物的方法以及它们在油田应用中的用途专利
-服务器版本专利技术涉及锆螯合物及其在油田中的应用，例如水力压裂和渗透区堵塞
技术介绍
被称为水力压裂的技术可使从地下井(地下地层)产出的石油和天然气增产，该 技术包含悬浮支撑剂(例如砂石、矾土)的粘稠流体组合物(压裂液)经由诸如管道或套 管等导管以足以在含油或含气地层中产生、重新打开和/或延长裂缝的流量和压力引入到 油井或天然气井中。支撑剂经由流体组合物被携带到裂缝中并且防止地层在释压后闭合。 所述组合物的流体粘度限制流体组合物漏泄到地层中。流体粘度还使得支撑剂在压裂作业 期间悬浮于所述组合物中。通常将交联剂诸如硼酸盐、钛酸盐或锆酸盐掺入到所述流体组 合物中以控制粘度。一般而言，油井被压裂后，在产量降至采收已变得不再经济之前，从该油井中仅开 采出不足三分之一的可采油。提高从这样的地下地层采集的石油产量常常涉及尝试用驱动 液置换剩余原油，所述驱动液为例如气体、水、盐水、蒸汽、聚合物溶液、泡沫、或胶束溶液。 理想的是，此类技术(常被称为驱油技术)使得具有相当深度的石油层受迫成为生产井；然 而实践中常常并非如此。含油层通常是非均质的，其中一些部分的渗透性高于其他部分。因 此，沟槽频繁出现，使得驱动液优先流入到贫油的渗透区(被称为漏失区)，而不是流入到 使得采油作业有利可图的包含充足石油的那部分地区。由于漏失区而导致的采油困难可通过以下方式来克服在聚合物将交联以形成凝 胶的条件下，将有机聚合物和交联剂的水溶液注入到地下地层中，从而降低地下地层对驱 动液(气体、水等)的渗透性。基于多糖或基于部分水解的聚丙烯酰胺的流体与某些基于 铝、钛、锆和硼的化合物交联以用于这些驱油应用中。无论是用于压裂地下地层还是用于降 低地下地层中区域的渗透性，现已将交联流体或凝胶用于各种温度和PH条件下的更热和 更深的井中。在这些操作中，交联速率对于粘度的成功产生而言是关键性的。很多情况下， 已知交联组合物的交联速率是不可接受的，因此需要新型的高效组合物。尤其需要在高PH 环境下产生热稳定的高粘度的交联剂。油田服务公司目前使用锆基交联剂以在用于水力压裂、完井和提高采油率应用 中的多糖基流体中产生粘度。可商购获得的包含三乙醇胺作为螯合配体的锆交联剂在 所需范围内交联，并且在250° F(121°C)下产生和保持显著的粘度，但是在大于或等于 275° F(135°C)的更高温度下交联过快。用如美国专利4，798，902中的羟烷基化乙二胺螯 合配体替代三乙醇胺获得络合物，其在250-275° F(121-135°C)下交联过慢。交联速率对 成功产生足以实施压裂操作的粘度而言是关键性的。其中混合了含水锆化合物、三乙醇胺和α-羟基羧酸的组合物是已知的。已采用 各种方法来混合这些组分以获得组合物，如美国专利4，460，751,5, 182，408和5，798，320 中公开的那些。可使用含α _羟基羧酸链烷醇胺盐的某些锆基组合物作为中-高温压裂液应用中的交联剂。然而已发现，此类三乙醇胺锆酸酯与α-羟基羧酸的络合物具有比不含α-羟 基羧酸的类似络合物更慢的交联速率，削弱了粘度产生和保持性，尤其是在大于或等于 275° F (135 °C )的温度下。需要具有所需的3-8分钟延迟的交联速率而不会削弱锆组合物在低_中温(最多 250° F，121°C )和高温(大于250° F，121°C，尤其是大于或等于275° F，135°C )下增粘 性能的锆基交联组合物。也就是说，这将使交联组合物能够在大于或等于250° F(12rC) 的温度下使用，并且保持足够的粘度以确保成功的完成压裂操作。本专利技术满足了这些需要。专利技术概述 本专利技术提供了适合用作压裂液组合物中的交联剂的锆络合物溶液的制备方法， 所述方法包括(a)使锆络合物的醇溶液与链烷醇胺以2至4摩尔链烷醇胺每摩尔锆的摩 尔比接触以形成混合物，所述混合物为锆的溶剂基链烷醇胺络合物；(b)使所述混合物与 α-羟基羧酸以2至4摩尔羟基羧酸每摩尔锆的摩尔比接触足以稳定所得的锆_链烷醇 胺_羟基羧酸络合物溶液的一段时间。可在各种温度下，优选在约25°C至约90°C，更优选 在50°C和80°C之间的温度下，实施步骤(a)和(b)。本专利技术还提供了根据本专利技术方法制备的包含锆络合物溶液的交联组合物以及使 用所述组合物作为压裂液的方法。专利技术详述本文中的商标和商品名以大写体表示。本专利技术提供了制备有效交联剂的方法，所述交联剂可用于油田应用的交联组合物 中，所述方法包括(a)使锆络合物的醇溶液与链烷醇胺以2至4摩尔链烷醇胺每摩尔锆的 摩尔比接触以形成混合物，所述混合物为锆的溶剂基链烷醇胺络合物；(b)使所述混合物 与α“羟基羧酸以2至4摩尔羟基羧酸每摩尔锆的摩尔比接触足以稳定所得的锆_链烷醇 胺_羟基羧酸络合物溶液的一段时间。本文中与步骤(a)的产物相关的“溶剂基”是指产物锆络合物的主要溶剂是醇而 不是水。产物交联剂(“交联剂”)是锆络合物的醇溶液。本专利技术提供了以所需的3-8分钟速率交联的组合物，其介于含羟烷基化乙二胺锆 酸酯的锆络合物和含三乙醇胺锆酸酯的锆络合物之间。所述交联剂可在高PH(约pH 10以 及更高)和高温(大于或等于275° F，135°C)条件下成功地使用，同时产生并且保持令人 满意的粘度。步骤(a)中生成的锆的溶剂基链烷醇胺络合物可通过一定的方法制备，所述方法 包括使锆酸四烷基酯的C1-C6醇溶液与2至4摩尔的链烷醇胺每摩尔锆接触。可使用多种锆 酸四烷基酯(还被称为四烷氧基锆)来制备上述锆络合物，例如锆酸四异丙基酯、锆酸四正 丙酯和锆酸四正丁酯。优选的锆酸四烷基酯是以商品名TYZOR NPZ有机锆酸酯得自Ε. I. du Pont deNemours and Company (Wilmington, DE)的锆酸四正丙酯，其为正丙醇溶液，ZrO2形 式的锆含量为约28重量％。以2至4摩尔链烷醇胺每摩尔锆的量加入链烷醇胺。链烷醇胺过少会导致溶液不 稳定并且固体沉淀出来，其难以处理并且难以确定压裂液应用中加入的不稳定溶液的量。 链烷醇胺过多则会使交联速率降至不可取的低速率。适宜链烷醇胺的示例包括但不限于三 乙醇胺、三正丙醇胺、三异丙醇胺、二异丙醇胺、以及它们的混合物。所述链烷醇胺优选为三乙醇胺。 可在各种温度下，例如在25°C和90°C之间，优选在50°C和80°C之间的温度下，实 施步骤(a)中锆络合物与链烷醇胺接触，并且可以任何顺序接触。此步骤优选在基本上非 水性的条件下实施，即不加入水。在步骤(b)中，使α _羟基羧酸与步骤(a)中制备的混合物以2至4摩尔α -羟 基羧酸每摩尔锆的比率接触，所述混合物为溶剂基锆_链烷醇胺络合物。此比率优选为约 3摩尔α-羟基羧酸每摩尔锆。可在各种温度下，例如在25°C至90°C之间，优选在50°C至 80°C之间的温度下，实施所述接触或反应步骤，并且可以任何顺序接触。该步骤(b)也优选 在基本上非水性的条件下实施，即不加入水。然而，水可以存在，例如作为下列一种或多种 物质中的组分步骤(a)中的锆络合物、链烷醇胺、醇和/或羧酸。以2至4摩尔α _羟基羧酸每摩尔锆的量加入α -羟基羧酸。α -羟基羧酸过少 会导致本文档来自技高网...
【技术保护点】
制备适于交联压裂液的锆络合物的方法，所述方法包括：（ａ）使锆络合物的醇溶液与链烷醇胺以２至４摩尔链烷醇胺每摩尔锆的摩尔比接触以形成混合物，所述混合物为锆的溶剂基链烷醇胺络合物；（ｂ）使所述混合物与α－羟基羧酸以２至４摩尔羟基羧酸每摩尔锆的摩尔比接触足以稳定所得的锆－链烷醇胺－羟基羧酸络合物溶液的一段时间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：DE普茨，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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