[发明专利]含有作为多糖用交联剂的链烷醇胺硼酸盐的压裂液

说明书

一种配制在高温高压下具有增大的粘度和抗降解性的水力压裂液组合物的方法。该方法包括：制备适合于与包含多糖的水力压裂液混合的链烷醇胺硼酸盐制剂；制备包含多糖的水力压裂液；以及将链烷醇胺硼酸盐制剂与水力压裂流体混合，使得链烷醇胺硼酸盐制剂引起水力压裂液的交联。

技术领域

本公开主要涉及含烃储层的水力压裂中使用的压裂液。特别地，本公开涉及在压裂液中用作交联剂的链烷醇胺硼酸盐。

背景技术

在过去，某些压裂液包含无机硼酸盐或锆基交联剂。有机硼酸酯通常在水中水解不稳定，或通常在水中太不溶而不适合作为交联剂。无机硼酸盐已经被用作瓜尔胶基压裂液用交联剂多年。无机硼酸盐(例如四硼酸二钠)通常为具有-B-O-B-连接基的聚硼酸盐。然而，除了温度灵敏度之外，应用这些交联剂的制剂还显示出较高的压力和剪切灵敏度。当剪切速率和压力达到较大的值时，水力压裂作业期间的水力压裂液的剪切和压力灵敏度可能存在问题。由于可逆交联所致的粘度的显著降低会导致砂悬浮能力的损失，这继而会导致支撑剂在裂缝内的分布不良。此外，无机硼酸盐具有低水溶性。例如，无机硼酸盐交联剂四硼酸钠(硼砂)的水溶性为约4重量％至6重量％(wt.％)。

在某些水力压裂技术中，将硼酸和链烷醇胺(或烷基胺)用作两种单独的化学品。使用链烷醇胺或烷基胺作为缓冲剂以产生碱性环境，产生氢氧根离子，氢氧根离子与硼酸反应以生成无机硼酸盐。胺的用量范围可以为约1重量％至约13重量％，该用量显著大于典型的硼酸盐交联剂的浓度。某些现有技术系统包含有机钛酸盐螯合物和产生硼酸根离子的化合物。某些现有技术系统使用与链烷醇胺络合的锆盐。

发明内容

本发明提供了一种压力灵敏度较低且剪切灵敏度较低的交联流体体系，该体系提高了含烃储层中水力压裂作业的效率。使用有机链烷醇胺硼酸盐作为压裂液(例如含有多糖的压裂液)的交联剂。有机硼酸酯通常在水中水解不稳定，或通常在水中太不溶而不适合作为交联剂。令人惊奇和出乎意料地，某些链烷醇胺硼酸盐表现得相反，因而可有效作为压裂液制剂中的交联剂。在本公开中，当(例如作为固体)与液体压裂液组合物混合时，在多种条件下，具有定义明确的纯化合物的特性(如熔点)的预反应的、基本上水解稳定的且高度水溶的离散的单一化合物(有机链烷醇胺硼酸盐化合物)可表现为有效的交联剂。使用约1:1的硼酸与链烷醇胺(例如三乙醇胺)的固定摩尔比形成预反应的单一化合物的某些实例，例如用于如下某些实验中的三乙醇胺硼酸盐。

发现通过硼酸或硼酸酯与链烷醇胺之间的反应形成的本公开的预反应的链烷醇胺硼酸盐是用于瓜尔胶基压裂液的良好交联剂，从而产生具有降低的压力和剪切灵敏度的流体。在高于无机硼酸盐交联剂通常所观察到的温度下，本公开的示例性胶凝流体更加稳定。有机链烷醇胺硼酸盐可通过使压裂液组合物由含有较多TDS(溶解性总固体)的混合水或海水形成而提供额外的益处。本公开的一种示例性链烷醇胺硼酸盐为三乙醇胺硼酸盐。某些链烷醇胺基有机硼酸盐由于其被用作加入润滑剂中的腐蚀抑制剂而可商购获得。

因此，本文公开了一种配制在高温高压下具有改进的抗粘度衰减性的水力压裂液组合物的方法，该方法包括：制备适合于与包含多糖的水力压裂液混合的链烷醇胺硼酸盐制剂，该链烷醇胺硼酸盐制剂包含预反应的链烷醇胺硼酸盐；制备包含多糖的水力压裂液；以及将链烷醇胺硼酸盐制剂与水力压裂液混合，使得链烷醇胺硼酸盐制剂引起水力压裂液的交联。

在该方法的一些实施方案中，链烷醇胺硼酸盐制剂包含选自由下列组成的组中的链烷醇胺硼酸盐化合物：三乙醇胺硼酸盐；二乙醇胺硼酸盐；三异丙醇胺硼酸盐；正丙醇胺硼酸盐；N，N-二甲基乙醇胺硼酸盐；N，N-二乙基乙醇胺硼酸盐；N，N-二丙基乙醇胺硼酸盐；以及它们的组合。在一些实施方案中，水力压裂液包含选自由下列组成的组中的多糖：瓜尔胶；羟丙基瓜尔胶；以及它们的组合。在某些实施方案中，在约pH 8.5至约pH 13之间的pH下进行混合步骤，在其他实施方案中，在小于约pH 9.5的pH下进行混合步骤。在一些实施方案中，制备链烷醇胺硼酸盐制剂的步骤包括将预反应的链烷醇胺硼酸盐与水混合，并且预反应的链烷醇胺硼酸盐为至少部分水解稳定的。