[发明专利]强化高温交联压裂液

说明书

提供了包含含有三元共聚物的水性三元共聚物组合物、添加剂和交联剂的混合物的压裂液。三元共聚物包含2‑丙烯酰氨基‑2‑甲基丙磺酸、丙烯酰胺和丙烯酸单体单元，或其盐。添加剂包含糖醇或其衍生物，并且交联剂包含金属。金属与三元共聚物的重量比在0.01至0.16的范围内并且添加剂的浓度在压裂液的0.001重量％至10重量％的范围内。处理地下地层包括将压裂液引入至地下地层中，和使在地下地层中的压裂液交联以得到交联压裂液。交联压裂液减轻由显著量的总溶解固体或相当大的水硬度导致的损伤。

优先权要求

本申请要求2017年8月29日提交的美国专利申请号62/551,369的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本文涉及在水力压裂操作中使用的方法和组合物，尤其是用于与硬水或具有高总溶解固体(TDS)的水一起使用的、与约280℉至高达约450℉的高温相容的那些方法和组合物。

背景技术

多糖系流体如瓜尔胶流体常用于水力压裂操作，主要归因于它们充足的量以及当在碱性pH(例如，大于9.5)下配制时在高达350℉的温度工作的能力。然而，对于大多数瓜尔胶系压裂液来说，一个明显的缺点是在瓜尔胶中倾向于导致渗透性降低的不溶性残留物。对于在碱性pH下使用瓜尔胶系流体来说，另一个缺点是形成二价离子垢的倾向。通常，认为热稳定的合成聚合物，如丙烯酰胺系聚合物是无残留的。这些聚合物可以用于在大约300-450℉制备压裂液。然而，丙烯酰胺系聚合物仍然可能会由于诸如不完全降解的因素而导致地层损害。此外，当总溶解固体(TDS)或水硬度超过一定水平时，压裂液的性能可能受到负面影响。

发明内容

在第一总体方面中，压裂液包含水性三元共聚物组合物、交联剂和添加剂的混合物，所述添加剂包含糖醇和糖醇衍生物中的至少一种。水性三元共聚物组合物包含具有2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和丙烯酸单体单元的三元共聚物。丙烯酸单体单元可以是丙烯酸盐的形式。交联剂包含金属。在一些情况中，交联剂在水可溶混、非水性溶剂中提供。金属与三元共聚物的重量比在0.01至0.16的范围内并且添加剂的浓度在压裂液的0.001重量百分数(重量％)至10重量％的范围内。

第二总体方面包括第一总体方面的压裂液，其中三元共聚物包含1摩尔％至55摩尔％的2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸单体单元，并且交联剂以足以得到在300℉的温度和小于7的pH下具有至少500厘泊(cP)的粘度的交联流体的量存在。

在第三总体方面中，处理地下地层包括将第一总体方面的压裂液引入至地下地层中，并且还包括使在地下地层中的压裂液交联以得到交联压裂液。

第一、第二和第三总体方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

在一些实施方案中，添加剂包含糖醇。糖醇可以包括下列各项中的至少一种：山梨糖醇、赤藓糖醇、甘露糖醇、乳糖醇、木糖醇和麦芽糖醇。糖醇的浓度通常在压裂液的0.005重量％至10重量％的范围内。

在一些实施方案中，添加剂包含糖醇衍生物。糖醇衍生物可以包括下列各项的衍生物中的至少一种：山梨糖醇、赤藓糖醇、甘露糖醇、乳糖醇、木糖醇和麦芽糖醇。糖醇衍生物的浓度可以在压裂液的0.01重量％至10重量％、0.05重量％至5重量％或0.05重量％至2重量％的范围内。在某些实施方案中，糖醇衍生物包括烷基化糖醇。

在一些实施方案中，金属与三元共聚物的重量比在0.02至0.06的范围内。

在一些实施方案中，三元共聚物包含1摩尔百分数(摩尔％)至55摩尔％、1摩尔％至40摩尔％或1摩尔％至25摩尔％的2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸单体单元。