Водные гели для укрепления ствола скважины

ВОДНЫЕ ГЕЛИ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ Описан способ обработки породы, способ может включать нагнетание желирующего агента в породу; нагнетание сшивающего агента в породу и вступление в реакцию желирующего агента и сшивающего агента с образованием геля. Желирующий агент может включать по меньшей мере один из лигнина, лигносульфоната, таннина,дубильной кислоты, модифицированного лигнина, модифицированного лигносульфоната,модифицированного таннина, модифицированной дубильной кислоты, биополимеров, крахмалов,карбоксиметилцеллюлозы, полиакрилатов, полиакриламидов, полиаминов, аминов простых полиэфиров, поливиниламинов, полиэтилениминов и их комбинаций. Сшивающий агент может включать по меньшей мере один из этиленгликоль диглицидилового простого эфира, пропиленгликоль диглицидилового простого эфира, бутиленгликоль диглицидилового простого эфира, полиглицидилового простого эфира сорбита, триметилолпропантриглицидилового простого эфира, полиглицидилового простого эфира сорбита, диглицидилового простого эфира неопентилового спирта, эпоксидированного 1,6-гександиола, производных азиридина,эпоксифункционализированных полиалкаленгликолей, окисленного крахмала, полимерного диальдегида, продукта присоединения альдегида, тетраметоксипропана, гидролизованного ацеталя и их комбинации. 016983 Область техники, к которой относится изобретение Описанные здесь варианты осуществления относятся главным образом к гелям лигнина, лигносульфоната, таннина и дубильной кислоты. В некоторых вариантах осуществления гели получены взаимодействием слаботоксичных или нетоксичных сшивающих агентов с лигнином, лигносульфонатом или другими желирующими агентами. Область техники Потеря циркуляции представляет собой периодическую проблему при бурении, характеризующуюся уходом бурового раствора в глубинные пласты, которые имеют трещины, высокопроницаемые, пористые, ячеистые или кавернозные. Указанные породы могут включать среди прочих сланцевую глину, пески, галечник, ракушечник,рифовые отложения, известняк, доломит и мел. Другие проблемы, встречающиеся при бурении и добыче нефти и газа, включают прихват труб, обвал скважины, потерю контроля скважины или потерю или уменьшение производства. В попытке решить эти и другие проблемы использовались сшивающие или поглощающие полимеры, тампонаж экранирующим наполнителем (LCM) и цементом под давлением,каждый из которых может включать такие материалы, как лигнины и лигносульфонаты, а также гели лигнина и лигносульфонатов. Лигнин представляет собой побочный продукт сульфитного способа получения бумаги и при комбинировании с бихроматом натрия через короткое время образует нерастворимый гель. Цементные растворы или гели на основе лигнина могут использоваться в пористых формациях для уменьшения потока воды через формацию или для увеличения устойчивости породы под нагрузкой. Лигниновые цементные растворы также эффективно использовались для герметизации тонких разломов в раздробленной породе или цементе. Дополнительно к бихромату натрия для образования гелей на основе лигнина используют другие сшивающие агенты, включающие бихромат калия, хлорид железа, серную кислоту, сульфат алюминия(квасцы), хлорид алюминия, персульфат аммония и сульфат меди. Наиболее широко и успешно используются бихроматы, поскольку они приводят к гелю, имеющему заданную прочность. Лигносульфонатные гели также используют при обработках гелями, таких как для уменьшения просачивания растворителя и воды через выбуриваемые пласты. В частности, было обнаружено, что лигносульфонатные гели с установленным временем являются удачными при образовании in situ гелей с установленным временем. См., например, Wagner et al., "Field application of lignosulfonate gels to reducechanneling. South Swan Hills Miscible Unit, Alberta, Canada", SPE 15547, 1986. В патентах США 3672817 и 4001205 описаны способы получения диспергирующего вещества путем взаимодействия нерастворимого в воде сульфонированного лигнина и эпихлоргидрина. В патенте США 4168371 описан способ получения гелей на основе лигнина путем взаимодействия нерастворимого в воде лигнина и эпихлоргидрина, где реакцию катализируют гидроксидом щелочного металла. В патенте США 4244728 описан способ получения сшитого геля на основе лигнина, который представляет собой продукт реакции водного раствора щелочного лигнина с сшивающим агентом, таким как формальдегид, глиоксаль или глутаровый диальдегид. Лигниновые и лигносульфонатные гели, образованные с бихроматами, эпихлоргидрином и альдегидами, более не являются приемлемыми с точки зрения окружающей среды из-за токсичности хромовых, альдегидных и эпихлоргидриновых сшивающих агентов. К сожалению, другие реагенты могут не приводить к получению геля с прочностью, сопоставимой с прочностью при использовании указанных сшивающих агентов. Например, лигниновые гели, образованные из персульфата аммония, имеют прочность примерно 40% от прочности сходного цементного раствора, в котором в качестве реагента используется бихромат. Таким образом, существует необходимость в гелях на основе лигнина и лигносульфонатов, полученных из менее токсичных или нетоксичных сшивающих агентов, и в гелях, которые имеют эквивалентную или большую прочность, чем гели, образованные из эпихлоргидринов, бихроматов или других хромовых катализаторов и других токсичных сшивающих агентов. Сущность изобретения В одном аспекте описанные здесь варианты осуществления относятся к способу упрочнения ствола скважины. Способ может включать закачивание желирующего агента в подземную формацию; закачивание сшивающего агента в подземную формацию и реакцию желирующего агента и сшивающего агента с образованием геля. Желирующий агент может включать по меньшей мере один из лигнина, лигносульфоната, таннина, дубильной кислоты, модифицированного лигнина, модифицированного лигносульфоната, модифицированного таннина, модифицированной дубильной кислоты, биополимеров, крахмалов,карбоксиметилцеллюлозы, полиакрилатов, полиакриламидов, полиаминов, аминов простых полиэфиров,поливиниламинов, полиэтилениминов и их комбинаций. Сшивающий агент может включать по меньшей мере один из этиленгликоль диглицидилового простого эфира, пропиленгликоль диглицидилового простого эфира, бутиленгликоль диглицидилового простого эфира, триметилолпропантриглицидилового простого эфира, полиглицидилового простого эфира сорбита, диглицидилового простого эфира неопентилового спирта, эпоксидированного 1,6-гександиола, производных азиридина, эпоксифункционализи-1 016983 рованных полиалкаленгликолей, окисленного крахмала, также известного как полимерный диальдегид,продукта присоединения альдегида, тетраметоксипропана, гидролизованного ацеталя и их комбинаций. В другом аспекте описанные здесь варианты осуществления относятся к гелю, образованному из сшивающего агента и желирующего агента. Желирующий агент может включать по меньшей мере один из лигнина, лигносульфоната, таннина, дубильной кислоты, модифицированного лигнина, модифицированного лигносульфоната, модифицированного таннина, модифицированной дубильной кислоты, биополимеров, крахмалов, карбоксиметилцеллюлозы, полиакрилатов, полиакриламидов, полиаминов, аминов простых полиэфиров, поливиниламинов, полиэтилениминов и их комбинаций. Сшивающий агент может включать по меньшей мере один из этиленгликоль диглицидилового простого эфира, пропиленгликоль диглицидилового простого эфира, триметилолпропантриглицидилового простого эфира, диглицидилового простого эфира неопентилового спирта, эпоксидированного 1,6-гександиола, бутиленгликоль диглицидилового простого эфира, производных азиридина, эпоксифункционализированных полиалкаленгликолей, окисленного крахмала, также известного как полимерный диальдегид, продукта присоединения альдегида, тетраметоксипропана, гидролизованного ацеталя и их комбинации. В другом аспекте описанные здесь варианты осуществления относятся к способу обработки породы. Способ может включать закачивание водного геля в породу, водный гель, включающий по меньшей мере один желирующий агент и по меньшей мере один сшивающий агент растворен в водном растворе и имеет начальную вязкость в диапазоне от примерно 500 до 100000 сП, измеренную при 20 С при использовании RV2 мешалки при низких скоростях вращения (12 об/мин или менее), и предоставление возможности водному гелю взаимодействовать с породой. Другие аспекты и преимущества изобретения будут понятны из последующего описания и прилагаемой формулы изобретения. Подробное описание В одном аспекте описанные здесь варианты осуществления относятся к гелям, образованным из лигнинов, лигносульфонатов, таннинов, дубильной кислоты и других желирующих агентов. В других аспектах описанные здесь варианты осуществления относятся к способам получения гелей и применениям, в которых могут быть пригодны описанные здесь гели. Сшивающий агент и желирующий агент (материал, который подвергается сшиванию) могут взаимодействовать с образованием геля. В некоторых вариантах осуществления желирующий агент может быть растворен в воде с образованием раствора и сшивающий агент может быть добавлен в раствор,вступая в реакцию с желирующим агентом с образованием геля. В других вариантах осуществления можно регулировать рН раствора для воздействия на или улучшение образования геля. Желирующие агенты/материалы для сшивания. В некоторых вариантах осуществления желирующие агенты или материалы для сшивания могут включать лигнины, лигносульфонаты, таннины и дубильные кислоты и их комбинации. В других вариантах осуществления материалы для сшивания могут включать модифицированные лигнины, модифицированные лигносульфонаты, модифицированные таннины, модифицированные дубильные кислоты и их комбинации. В определенных вариантах осуществления таннины могут быть модифицированы таким образом, чтобы иметь высокое содержание фенола. В определенных других вариантах осуществления таннины можно обрабатывать аминами. В других вариантах осуществления желирующие агенты могут включать биополимеры, крахмалы,карбоксиметилцеллюлозу, полиакрилаты, полиакриламиды и их комбинации. В других вариантах осуществления желирующие агенты могут включать полиамины, такие как диэтилентриамин и триэтилентетрамин и т.д. В еще других вариантах осуществления желирующие агенты могут включать амины полиэфиров, поливиниламины и полиэтиленимины. В некоторых вариантах осуществления крахмалы могут включать природные крахмалы, химически модифицированные крахмалы и смеси одного или нескольких природных и/или химически модифицированных крахмалов. Природные крахмалы могут включать картофельный крахмал, крахмал пшеницы,тапиоки, риса, кукурузный и, помимо прочих, корней, имеющих высокое содержание крахмала. Химически модифицированные крахмалы могут включать, среди прочих, карбоксиметилкрахмал, гидроксиэтилкрахмал, гидроксипропилкрахмал, ацетат крахмала, сульфамат крахмала, фосфат крахмала и азотом модифицированный крахмал. В еще одном другом варианте осуществления может быть использована комбинация любых упомянутых выше материалов для сшивания. Сшивающие агенты. Желаемый гель может быть получен взаимодействием упомянутых выше желирующих агентов и сшивающего агента. В некоторых вариантах осуществления сшивающий агент может включать этиленгликоль диглицидиловый простой эфир, пропиленгликоль диглицидиловый простой эфир, бутиленгликоль диглицидиловый простой эфир, полидиглицидиловый простой эфир сорбита, производные азиридина, эпоксифункционализированные полиалкаленгликоли, окисленный крахмал (полимерный диальдегид) и их комбинации. В других вариантах осуществления изобретения сшивающий агент может включать ацеталь, кото-2 016983 рый может быть гидролизован с получением альдегида in situ. Например, сшивающий агент может включать аддукт альдегида, тетраметоксипропан или бисульфитные продукты присоединения альдегидов. Например, аддукт формальдегида может быть получен взаимодействием формальдегида и соединения, выбранного из сернистой кислоты и ее водорастворимых солей, таких как соли щелочных металлов(например, соли натрия или калия). В одном варианте осуществления используемая соль может представлять собой бисульфит натрия. Дополнительно к использованию солей щелочных металлов для получения аддукта могут быть использованы соли аммония и соли четвертичных аминов сернистой кислоты,такие как бисульфит аммония или триметиламинсульфит. В других вариантах осуществления изобретения сшивающий агент может представлять собой диэпоксид или триэпоксид. В еще других вариантах осуществления сшивающий агент может включать триметилпропантриглицидиловый простой эфир, диглицидиловый простой эфир неопентилового спирта,эпоксидированный 1,6-гександиол, 1,4-бутандиол диглицидиловый простой эфир (BDDGE), 1,2,7,8 диэпоксиоктан, 3-(бис-(глицидоксиметил)метокси)-1,2-пропандиол, 1,4-циклогександиметанол диглицидиловый простой эфир, 4-винил-1-циклогексен диэпоксид, 1,2,5,6-диэпоксициклооктан и бисфенол А диглицидиловый эфир или их комбинации. Получение геля. В одном из вариантов осуществления гель получают комбинацией желирующего агента и сшивающего агента в водном растворе. Пригодные водные растворы включают буровые грязи на водной основе для использования во внутрискважинных применениях и могут включать пресную воду, морскую воду,рассол, смесь воды и водорастворимых органических соединений и их смеси. Сшивающий агент может присутствовать в количестве, эффективном для сшивания желирующего агента. В некоторых вариантах осуществления сшивающий агент может быть использован в количестве в диапазоне от примерно 0,05 до примерно 50 мас.% от общей массы желирующего агента(ов). В других вариантах осуществления сшивающий агент может быть использован в количестве в диапазоне от примерно 5 до примерно 40 мас.% от общей массы желирующего агента(ов); в еще других вариантах осуществления от примерно 10 до примерно 35 мас.%. В других вариантах осуществления массовое отношение сшивающего агента к желирующему агенту может составлять от 1:2000 до 1:1, в других вариантах осуществления от 1:20 до 1:2 и от 1:10 до примерно 1:3. Количество сшивающего агента может влиять на твердость получаемого геля. Например, в некоторых вариантах осуществления при постоянной массе желирующего агента увеличение количества сшивающего агента может приводить к более высокой плотности сшивания и, таким образом, к более прочному гелю. Используя представленные здесь указания, специалисты в данной области техники смогут определить подходящее количество сшивающего агента для применения для достижения геля необходимой прочности. Температура отвердевания. В некоторых вариантах осуществления желирующий агент и сшивающий агент могут вступать в реакцию при температуре от -50 до 300 С. В других вариантах осуществления желирующий агент и сшивающий агент могут вступать в реакцию при температуре от 25 до 250 С; от 50 до 150 С в других вариантах осуществления и от 60 до 100 С в еще других вариантах осуществления. В определенных вариантах осуществления температура реакции определяет количество времени, требуемое для образования геля. Время, требуемое для образования геля. Варианты осуществления описанных здесь гелей могут быть получены комбинацией желирующего агента и сшивающего агента в водном растворе. В некоторых вариантах осуществления гель может формироваться непосредственно после смешивания желирующего агента и сшивающего агента. В других вариантах осуществления гель может формироваться в течение 1 мин перемешивания; в других вариантах осуществления в течение 5 мин перемешивания; в других вариантах осуществления в течение 30 мин перемешивания. В некоторых вариантах осуществления гель может формироваться в течение 1 ч перемешивания; в других вариантах осуществления в течение 8 ч перемешивания; в других вариантах осуществления в течение 16 ч перемешивания; в других вариантах осуществления в течение 80 ч; в еще других вариантах осуществления в течение 120 ч. рН. В некоторых вариантах осуществления желирующий агент и сшивающий агент могут вступать в реакцию в среде, имеющей рН более чем 4. В других вариантах осуществления желирующий агент и сшивающий агент могут вступать в реакцию в среде, имеющей рН более чем 6; в других вариантах осуществления рН более чем 7; в других вариантах осуществления рН более чем 8; в еще других вариантах осуществления рН более чем 9. Реагенты, которые могут быть использованы для установления рН, могут включать гидроксиды щелочного металла, такие как гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид кальция и гидроксид рубидия, гидроксиды лития, гидроксиды бензилтриметиламмония и частично нейтрализованные соли органических кислот, такие как трехнатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты. В некоторых вариантах осуществления гидроксид щелочного металла, агент, регулирующий рН, или буфер могут высту-3 016983 пать в качестве катализатора, оказывающего влияние или улучшающего реакцию сшивания между желирующим агентом и сшивающим агентом. Концентрация воды. В некоторых вариантах осуществления раствор желирующего агента(ов) и сшивающего агента(ов) в воде может изначально иметь различную вязкость для достижения желаемой степени течения, необходимой для уменьшения потока воды сквозь пласт или для увеличения способности пласта к нагрузке. Вязкость раствора можно изменять за счет увеличения или уменьшения количества воды по отношению к сшивающему и желирующему агентам, путем применения увеличителей вязкости или при использовании других технологических способов, известных в данной области техники. В некоторых вариантах осуществления общее количество желирующих агентов и сшивающих агентов может быть в диапазоне от 0,5 до 100 мас.% от общей массы воды в растворе. В других вариантах осуществления общее количество желирующих агентов и сшивающих агентов может быть в диапазоне от 5 до 100 мас.% от общей массы воды в растворе; в других вариантах осуществления от 20 до 70 мас.%; в еще других вариантах осуществления от 25 до 65 мас.%. Как используется здесь, общая масса воды представляет собой исключительно любую дополнительную воду, добавляемую с агентами, регулирующими рН. Желирующий агент и сшивающий агент могут вступать в реакцию с образованием шариков геля. Например, в некоторых вариантах осуществления на образование шариков геля можно влиять за счет перемешивания раствора. В других вариантах осуществления на образование шариков геля можно влиять за счет получения эмульсии или суспензии реагентов в воде. В определенных вариантах осуществления эмульсию или суспензию можно получать при использовании органического растворителя, эмульгирующих агентов или их комбинации. Прочность. Введение в реакцию желирующего агента и сшивающего агента может приводить к гелям, имеющим консистенцию, изменяющуюся от вязкой эмульсии до прочного геля. В некоторых вариантах осуществления введение в реакцию желирующего агента и сшивающего агента может приводить к мягкому эластичному гелю. В других вариантах осуществления реакция может приводить к плотному гелю, в других вариантах осуществления к прочному гелю. Прочность геля представляет собой силу, необходимую для разрыва гелевой структуры, которую можно количественно оценить, измеряя силу, требуемую для проникновения иглы через сшитую структуру. Прочность представляет собой меру способности геля сопротивляться установленной степени проникновения тестовой иглы, проходящей через образец с постоянной скоростью. Прочность можно измерять при использовании Brookfield QTS-25 прибора для анализа текстуры. Указанный прибор состоит из зонда различного вида, который соединяется с загружаемой ячейкой. Зонд можно погружать в тестовую ячейку при различных скоростях или загрузках для измерения следующих параметров или свойств образца: упругости, адгезионной способности, отверждения, прочности на разрыв, устойчивости к разрушению, сопротивления отслаиванию, прочности, когезионной способности,релаксации, восстановления, предела прочности на разрыв, точки разрыва и растекаемости. Прочность можно измерять продвижением в образце геля цилиндрического плоского зонда диаметром 2,5 мм при постоянной скорости 30 мм/мин. Когда зонд приходит в контакт с гелем из-за устойчивости структуры геля, к зонду прилагают силу до тех пор, пока гель не разрушается, что регистрируют посредством загружаемой ячейки и программного обеспечения. Пока зонд проходит через образец, измеряют силу, прилагаемую к зонду, и глубину пенетрации. Сила на зонде может быть зарегистрирована при различной глубине пенетрации, такой как 20, 25 и 30 мм, обеспечивая индикацию общей твердости геля. Например,начальное максимальное значение силы может быть зарегистрировано в точке, где изначально прорывается гель, вблизи точки контакта, с последующей регистрацией наибольших и наименьших величин, измеренных после точки, где зонд проходит сквозь массу геля. В некоторых вариантах осуществления получаемый гель имеет показатель прочности от 2 до 20000 грамм-сила. В других вариантах осуществления получаемый гель может представлять собой мягкий эластичный гель, имеющий показатель прочности от 2 до 20 грамм-сила. В других вариантах осуществления получаемый гель может представлять собой прочный гель, имеющий показатель прочности от 20 до 100 грамм-сила. В других вариантах осуществления получаемый гель может представлять собой гель от прочного до жесткого, имеющий показатель твердости от 100 до 20000 грамм-сила; в других вариантах осуществления от 300 до 15000 грамм-сила; в еще других вариантах осуществления от 500 до 10000 грамм-сила; в еще других вариантах осуществления от 1000 до 6000 грамм-сила. В других вариантах осуществления прочность геля может изменяться с глубиной пенетрации. Например, в некоторых вариантах осуществления гель может иметь твердость 300 грамм-сила или более при глубине пенетрации 20 мм. В других вариантах осуществления гель может иметь твердость 1000 грамм-сила или более при глубине пенетрации 20 мм; в других вариантах осуществления 3000 грамм-сила или более при глубине пенетрации 20 мм и в еще других вариантах осуществления 5000 грамм-сила или более при глубине пенетрации 25 мм. По отношению к вышеприведенным переменным (например, температуре, времени и т.д.) обычные-4 016983 специалисты в данной области в свете описания поймут, что при использовании настоящего описания в качестве руководства могут подгоняться желаемые свойства. Вязкость. На вязкость композиции геля могут влиять концентрации одного или нескольких желирующих агентов, загустителя и твердых веществ, присутствующих в композиции. При увеличении концентрации желирующего агента, загустителя и твердых веществ будет увеличиваться вязкость геля. В некоторых вариантах осуществления концентрация желирующего агента может составлять 8-25 мас.%. В других вариантах осуществления концентрация желирующего агента может составлять 10-20 мас.%. В еще других вариантах осуществления концентрация желирующего агента может составлять 11-17%. Вязкость может быть измерена при использовании Brookfield DV-II+ вискозиметра. Специалист в данной области техники поймет, что измерения вязкости будут зависеть от температуры состава геля,типа шпинделя и числа оборотов в минуту. Описанные здесь диапазоны вязкости были измерены при 20 С при использовании Brookfield DVII+ вискозиметра с шпинделем LV2. Вязкость может быть измерена опусканием вискозиметра в центр образца, пока шпиндель не будет погружен по середину отметки погружения. Следует предпринимать меры, чтобы избежать захвата воздуха под шпинделем. Вискозиметр можно запускать после установления желаемого числа оборотов в минуту вискозиметра. Если предполагается использовать более одного числа оборотов в минуту, вискозиметр следует запускать при самой низкой величине желаемых оборотов в минуту. Это уменьшает величину сдвига, вносимого в образец, что приводит к более аккуратным показаниям при более низком числе оборотов в минуту. В некоторых вариантах осуществления смешивание желирующего агента и сшивающего агента может привести к композициям геля, имеющим начальную вязкость в диапазоне от примерно 500 до 20000 сП, измеренную при 20 С при использовании шпинделя LV2 при низких скоростях вращения(12 об/мин или менее). В других вариантах осуществления смешивание желирующего агента и сшивающего агента может привести к композициям геля, имеющим начальную вязкость в диапазоне от примерно 1000 до 5000 сП, измеренную при 20 С при использовании шпинделя LV2 при низких скоростях ротации (12 об/мин или менее). Как используется здесь, начальная вязкость относится к вязкости композиции перед значительной реакцией сшивающего агента и желирующего агента. Применения. Некоторые варианты осуществления гелей, описанные здесь, могут быть образованы в однокомпонентной системе одного раствора, где сшивающий(е) агент(ы) предварительно смешивают с раствором желирующего агента (материала, подлежащего сшиванию) непосредственно перед монтажом или инъекцией, таким образом, максимизируя количество времени, в течение которого композиция остается жидкой до применения геля. Время гелеобразования можно регулировать, изменяя количество воды в растворе. Специалист в данной области техники поймет, что время гелеобразования можно также регулировать за счет других изменяемых параметров состава, таких как рН. Другие варианты осуществления описанных здесь гелей могут также быть получены в двухкомпонентной системе, где один реагент, сшивающий или желирующий агент, может быть помещен в ствол скважины или в район, близкий к стволу скважины, где он может взаимодействовать с другим реагентом, или сшивающим, или желирующим агентом, какой требуется. Варианты осуществления гелей, описанные здесь, могут быть использованы в применениях, включающих в качестве добавки в буровые растворы, в качестве добавки для улучшения добычи нефти(EOR), в качестве одной из добавок при тампонировании экранирующим наполнителем (LCM), при обработке для усиления ствола скважины (WB), при укреплении грунта, в качестве пылегасителя, в качестве водоудерживающего слоя или почвоулучшителя, в качестве гидроочищающих (НТ) регуляторов водоотделения и других. Использование в промывочной жидкости. Буровые растворы или промывочные жидкости обычно включают основную жидкость (например,воду, дизельное топливо или минеральное масло или синтетическое соединение), утяжелители (например, могут использоваться сульфат бария или барит), бентонитовую глину и различные добавки, которые служат определенным функциям, такие как полимеры, ингибиторы коррозии, эмульгаторы и смазывающие агенты. Обычные специалисты в данной области техники поймут, что существует несколько различных промывочных жидкостей и ограничения настоящего изобретения не имеют ссылки на определенные типы. В ходе бурения промывочную жидкость нагнетают через центр буровой колонны на буровую головку, и она выходит в затрубное пространство между буровой колонной и стволом скважины,выполняя, таким образом, охлаждение и смазку коронки бура, колонны скважины и транспортируя выбуренную горную породу на поверхность. Описываемые здесь гели могут быть использованы в качестве добавки к промывочной жидкости. В некоторых вариантах осуществления гели могут образовывать глинистую корку или один из компонентов глинистой корки, которая формируется на стенках скважины в ходе бурения. Гели, содержащиеся в буровом растворе, могут осаждаться вдоль ствола скважины в ходе процесса бурения, потенциально укрепляя стенку скважины за счет стабилизации пласта глинистых сланцев и других секций, проходимых в-5 016983 ходе бурения. Улучшенная стабильность ствола скважины может понижать случаи прихвата труб, обрушения скважины, расширения скважины, потери циркуляции и может улучшать регулирование скважины. Стабильность ствола скважины может быть также улучшена за счет нагнетания смеси со средней вязкостью желирующего агента и сшивающего агента в пласты вдоль ствола скважины. Смесь может затем продолжать реагировать с упрочнением пласта вдоль ствола скважины при огеливании смеси. В других вариантах осуществления описываемые здесь гели могут помогать в поднятии твердых обломочных пород от стен трубопровода и через затрубное пространство. Прочные гели, циркулирующие через буровую трубу, могут скрести и очищать буровую трубу, удаляя любые трубную накипь,грязь, глину или другие агломераты, которые могут прикрепляться к буровой трубе или лифтовым трубам. Таким образом, буровую трубу можно поддерживать свободной от препятствий, которые в противном случае могут препятствовать удалению выбуренных твердых веществ из буровой трубы в ходе бурения. Улучшенная нефтеотдача. Варианты осуществления описанных здесь гелей могут быть использованы для улучшения работ по добыче нефти вторичными способами. При добыче нефти вторичными способами обычно используют скважину нагнетания для нагнетания состава для обработки приствольной зоны, такого как вода или рассол, в забой скважины в нефтеносном слое, для того чтобы подать нефть по направлению к эксплуатационной скважине. Зоны потери циркуляции и другие проницаемые слои могут привести к тому, что высокий процент нагнетаемого раствора будет проходить через чрезвычайно небольшой процент объема газоносного пласта, например, и может, таким образом, требовать избыточного количества состава для обработки приствольной зоны для замещения большого процента сырой нефти в газоносном пласте. Для борьбы с зонами потери циркуляции или зонами высокой проницаемости в слое варианты осуществления описанных здесь гелей могут нагнетаться в слой. Гели, нагнетаемые в слой, могут частично или полностью ограничивать поток через высокопроницаемые зоны. Таким образом, гели могут эффективно уменьшать пути по пустотам сквозь слой, подавая состав для обработки приствольной зоны через менее пористые зоны и потенциально уменьшая требуемое количество состава для обработки приствольной зоны и увеличивая получение нефти из газоносного слоя. В других вариантах осуществления гели также могут быть получены in situ в пластах для борьбы с зонами потери циркуляции. Желирующие агенты можно нагнетать в пласт, позволяя желирующим агентам в большей степени проникать в пласт по сравнению с нагнетаемым гелем. Затем могут нагнетаться сшивающие агенты, вызывая сшивку в пласте предварительно нагнетаемых желирующих агентов. Формированием гелей in situ в пласте может быть возможно устранить образование каналов, которое в противном случае может в дальнейшем проходить в пласте, как при обратном прохождении состава для обработки приствольной зоны в зону потери циркуляции после обхождения нагнетаемых гелей, как описано выше.LCM тампонаж. Как упомянуто выше, описанные здесь гели могут быть использованы в качестве одного из компонентов в промывочной жидкости. Гели могут образовывать часть глинистой корки, минимизируя просачивание промывочных жидкостей в подземные пласты и покрывая внутреннюю часть ствола скважины. В качестве другого примера варианты осуществления гелей, описанных здесь, могут быть использованы в качестве одного компонента тампонажа экранирующим наполнителем (LCM), который используют при проблемах избыточного высачивания или потери циркуляции, требующих более высокой концентрации добавок при потере циркуляции. Тампонажи LCM используют для предотвращения или уменьшения потери бурового раствора в пористых подземных пластах, происходящей в ходе бурения. В некоторых вариантах осуществления сшивающий агент и желирующий агент/материал могут быть смешаны перед нагнетанием тампонажа в разбуренный пласт. Смесь можно нагнетать при поддержании низкой вязкости, перед образованием геля, так что гель может образовываться в стволе скважины. В других вариантах осуществления желирующий материал и сшивающий агент можно нагнетать в пласт в виде раздельных зарядов со смешиванием и реакцией с образованием геля, проходящих in situ (в пласте после нагнетания зарядов LCM тампонажа). Таким образом, следует избегать преждевременного образования геля. Например, первую смесь, содержащую желирующий агент, можно нагнетать в ствол скважины и в зону потери циркуляции. Вторую смесь, содержащую сшивающий агент и/или регулятор рН, можно нагнетать, вызывая сшивание желирующего агента in situ до такой степени, что гель расширяется в размерах. Расширенный и отвержденный гель может закупоривать трещины и зоны потери циркуляции, отрезая зону поглощения бурового раствора. Укрепление грунта. Описанные здесь гели могут быть использованы в качестве одного компонента стабилизатора грунта. Например, лигносульфонаты могут быть использованы для стабилизации подстилающего слоя дороги и т.п. Измельченная почва может быть смешана и переработана со стабилизирующей композицией в один или несколько слоев, с уплотнением каждого слоя при укладке. Уплотнение можно проводить лю-6 016983 бым пригодным способом, таким как катки с резиновым покрытием или катки с шипами. Количество используемой стабилизирующей композиции зависит от типа почвы, содержания влаги и других факторов. Точное количество стабилизирующей композиции и степень разбавления водой зависят от типа почвы, содержания влаги и других факторов. Пылегаситель. Описанные здесь гели могут быть также использованы для контроля пыли, гашения пыли, обработки связывания пыли, стабилизации дорог и многих других применений по связыванию пыли. Молекула лигнина действует, адсорбируясь на субстрате, и эффект связывания происходит из-за межмолекулярных сил между молекулой лигнина и молекулой субстрата. Молекула лигнина является уникальной, поскольку она содержит несколько полярных групп и ароматических систем. Это увеличивает сродство молекулы, которое проявляется в улучшенной адгезии и делает возможной адгезию по отношению к широкому диапазону субстратов. Связывающие свойства продуктов на основе лигнина могут быть использованы во многих типах подавления пыли и предотвращения пыли, таких как подавление пыли на дорогах, автостоянках, автодромах, карьерах, паддоках и строительных площадках, ослабления пыли или предотвращения пыли на государственных или частных дорогах и зонах, стабилизации дорожного покрытия и почвы дорог и зон местного значения, стабилизации песчаных дюн и земли в зонах, которые должны поддерживаться без пыли и ветровой эрозии, и других. Например, для предотвращения потери тонких частиц дорожного покрытия и для удлинения полезного срока службы дорог без покрытия обычно до того, как потребуются ремонтные работы, применяют меры борьбы с запыленностью. Первичными подавителями пыли являются вода (пресная и морская),соединения хлора, производные лигнина и адгезивы на основе смолы. При использовании в качестве подавителя пыли полимеры лигнина действуют как клей, связывающий вместе частицы почвы. Описанные здесь гели могут быть использованы в других способах, включая упомянутые выше применения, такие как фиксатор воды, почвоулучшители и гидроочищающие (НТ) регуляторы водоотделения. Дополнительно рассматривается, что гели, описанные здесь, могут быть использованы в других способах и применениях, известных специалистам в данной области техники. Примеры Пример 1. Образцы 1-4 получали из природного полифенольного порошкового экстракта, полученного из квебрахо (Colatan GTH, доступный от Unitan), образцы 5 и 6 получали из лигносульфоната (Spersene CF,доступный от MI SWACO). Указанные желирующие агенты сшивали при использовании или этиленгликоль диглицидилового простого эфира (EGDGE) (доступный от Sigma Aldrich), или трехфункционального азиридина (триметилолпропан трис-(бета-этилениминопропионат) (ТМРТЕР), доступного от BASF) в качестве сшивающего агента, как подробно показано в табл. 1. Образцы сравнения 1 и 2 (CS1 и CS2) получали из лигносульфоната и экстракта квебрахо, сшитых бихроматом натрия. Количество природного полифенольного порошкового экстракта или лигносульфоната, представленное в табл. 1 для каждого соответствующего образца, смешивали с 10 мл воды и соответствующим сшивающим агентом. Устанавливали рН смеси при желаемом значении при использовании гидроксида натрия (доступного от SigmaAldrich). Смеси затем помещали в 25-мл стеклянные пробирки с закручивающейся пробкой и подвергали отвердеванию при постоянных условиях при 70 С при температуре, регулируемой печью с вентилятором. За раствором наблюдали в ходе процесса старения, данные наблюдения представлены в табл. 1. Прочность и качество полученных гелей измеряли после процесса старения. Прочность представляет собой способность геля противостоять установленной степени проникновения тестирующего зонда,подсоединенного к загрузочной камере, вводимого при постоянной скорости в образец. Прочность измеряют при введении игольчатого зонда диаметром 2,5 мм в образец геля при скорости 30 мм/мин, как описано выше с ссылкой на Brookfield Texture Analysis QTS-25 Instrument. Зонд устанавливали в стандартном исходном положении для испытания выше образца в стеклянной пробирке. Анализ начинали и зонду давали возможность пройти 40 мм, проникая почти через всю толщу образца в стеклянной пробирке. Регистрировали силу на зонде и записывали глубину пенетрации, используя компьютерное обеспечение для записи. Результаты в табл. 1 и 2 представляют собой экспериментальные результаты для силы на зонде, которые регистрировали при глубине пенетрации от 20, 25 и 30 мм от точки начального положения зонда. Образцы 1-4, каждый полученный с применением экстракта квебрахо, приводили после процесса старения к гелю хорошего качества или плотному гелю. При сравнении образца 1 с образцом 2 более плотный гель был получен при увеличении вдвое количества сшивающего агента, сходные заключения были получены при сравнении образца 3 с образцом 4. При сравнении образца 1 с образцом 2 и образца 2 с образцом 4 увеличение количества желирующего агента по отношению к количеству воды (постоянное, 10 мл), более плотный гель был получен при использовании меньшего количества воды по отношению к желирующему агенту. Дополнительно, образцы 1-6, полученные из лигносульфоната и экстракта квебрахо, представляют собой сравнимые или более плотные по сравнению с гелями, полученными при использовании бихромата натрия в качестве сшивающего агента. Образцы 7-9 были получены из бурового крахмала. Образец 10 был получен из бифункционального амина (JEFFAMINE D230, полиоксиалкиленамин, доступный от Huntsman). Указанные желирующие агенты сшивали EGDGE, старили и анализировали таким же образом, как описано для примеров 1-6. Образцы 7-10 демонстрировали, что предварительно желатинизированный крахмал и материалы на основе двух- и трехфункциональных аминов могут также быть сшитыми EGDGE. Дополнительно, образцы 7-9 демонстрируют использование эффективного рН буфера, поскольку образец без тринатрий ЭДТА не образовывал гель. Пример 2. В табл. 3 приведены детали водного геля, составленного для иллюстрации эффекта увеличения концентрации желирующего агента. Указанные образцы получали из желирующих агентов лигносульфоната (Lignotech D1834), сшитых при использовании EGDGE, как подробно изложено в табл. 3. Количество лигносульфоната, представленное в табл. 3 для каждого соответствующего образца, смешивали с 50 мл воды и EGDGE. Устанавливали желаемое значение рН смеси при использовании гидроксида натрия. Компоненты, за исключением STARCARB, смешивали при использовании лопастного смесителя с малыми сдвиговыми усилиями до гомогенного состояния примерно 15-30 мин. Затем через 60 с измеряли вязкости вискозиметром для того, чтобы придать измерениям большее соответствие, давая время на высвобождение пузырьков захваченного воздуха, которые могут влиять на измерения. Вязкость измеряли при использовании вискозиметра Brookfield DV-II+ при использовании шпинделя LV2 при 60 об/мин при 20 С. В табл. 4 подробно описана конечная вязкость для 6,2, 11,7 и 16,6% мас./мас. образцов желирующего агента. Таблица 4 Результаты из табл. 4 показывают, что вязкость водного геля увеличивается по мере того, как в смесь добавляют большее количество желирующего агента. В табл. 5 подробно описана конечная вязкость при добавлении STARCARB в состав из табл. 3. Таблица 5 Вязкости были слишком низкими, чтобы аккуратно измерять при низких скоростях, следствием низкой вязкости были связывающие твердые вещества, выпадающие в смеси. Результаты из табл. 5 показывают важность имеющейся достаточной вязкости для суспендирования любых твердых веществ, присутствующих в композиции. При вязкостях ниже примерно 500 сП, измеренной при 20 С при низких скоростях вращения, в смеси выпадали твердые мостики. Дополнительно,увеличение количества желирующего агента, увеличивающего вязкость композиции, вносит вклад в высокопрочную гелевую структуру. Таким образом, является желательным добавлять достаточное количество желирующих агентов для получения композиции геля с начальной вязкостью по меньшей мере 500 сП, измеренной при 20 С при использовании шпинделя LV2 при низких скоростях вращения(12 об/мин и менее). Преимущественно варианты осуществления, описанные здесь, предназначены для образования гелей на основе лигнина, лигносульфоната, таннина или дубильной кислоты при использовании низкотоксичных или нетоксичных сшивающих агентов. Указанные гели обладают преимуществом, заключающимся в том, что они состоят из материалов, которые обеспечивают лучшее здоровье, безопасность и профиль с точки зрения окружающей среды по сравнению с бихроматами, альдегидами и эпихлоргидри- 10016983 нами. Сшивающие агенты, описанные здесь, могут также обеспечивать недорогую альтернативу для получения желаемых гелей. Варианты осуществления гелей, описанные здесь, могут образовывать малопрочный эластичный гель. Другие варианты осуществления гелей, описанные здесь, могут образовывать плотный гель. В определенных вариантах осуществления описанные здесь гели могут обладать идентичной или большей прочностью по сравнению с гелями лигнина или лигносульфоната, полученными из бихроматов. Тогда как изобретение было описано по отношению к ограниченному количеству вариантов осуществлений, специалисты в данной области техники, обладающие преимуществом настоящего описания,поймут, что могут быть разработаны другие варианты осуществления, которые не отходят от объема изобретения, как описано здесь. Таким образом, объем изобретения должен быть ограничен исключительно прилагаемой формулой изобретения. Все приоритетные документы полностью включены здесь в качестве ссылки для всех юрисдикций,в которых позволено такое включение. Дополнительно, все документы, цитированные здесь, включая процедуры тестирования, полностью включены здесь в качестве ссылки для всех юрисдикций, в которых позволено такое включение, до той степени, пока такое описание соответствует описанию настоящего изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ усиления ствола скважины, включающий нагнетание желирующего агента в подземную формацию; нагнетание сшивающего агента в подземную формацию и взаимодействие желирующего агента и сшивающего агента с образованием геля; где желирующий агент включает по меньшей мере одно из следующих соединений: лигнин, лигносульфонат, таннин, дубильная кислота, модифицированный лигнин, модифицированный лигносульфонат, модифицированный таннин, модифицированная дубильная кислота, крахмалы, карбоксиметилцеллюлоза, полиакрилаты, полиакриламиды, полиамины, амины простых полиэфиров, поливиниламины,полиэтиленимины и их комбинации; и где сшивающий агент включает по меньшей мере одно из следующих соединений: этиленгликоль диглицидилового простого эфира, пропиленгликоль диглицидилового простого эфира, бутиленгликоль диглицидилового простого эфира, триметилолпропантриглицидиловый простой эфир, полиглицидиловый простой эфир сорбита, диглицидиловый простой эфир неопентилового спирта, эпоксидированный 1,6-гександиол, производные азиридина, эпоксифункционализированные полиалкаленгликоли, окисленный крахмал, полимерный диальдегид, аддукт альдегида, включающий продукт взаимодействия альдегидов и сернистой кислоты или ее водорастворимых солей, тетраметоксипропан, гидролизованный ацеталь и их комбинации. 2. Способ по п.1, в котором желирующий агент и сшивающий агент нагнетают одновременно. 3. Способ по п.1, в котором желирующий агент и сшивающий агент нагнетают последовательно. 4. Способ по п.1, в котором крахмалы включают по меньшей мере один из природных крахмалов,химически модифицированных крахмалов и их смесей. 5. Способ по п.1, дополнительно включающий нагнетание гидроксида щелочного металла в породу. 6. Способ по п.1, в котором массовое отношение сшивающего агента к желирующему агенту находится в диапазоне от примерно 1:20 до примерно 1:2. 7. Гель, включающий продукт реакции желирующего агента и сшивающего агента; где желирующий агент включает по меньшей мере одно из следующих соединений: лигнин, лигносульфонат, таннин, дубильная кислота, модифицированный лигнин, модифицированный лигносульфонат, модифицированный таннин, модифицированная дубильная кислота, крахмалы, карбоксиметилцеллюлоза, полиакрилаты, полиакриламиды, полиамины, амины простых полиэфиров, поливиниламины,полиэтиленимины и их комбинации; и где сшивающий агент включает по меньшей мере одно из следующих соединений: этиленгликоль диглицидилового простого эфира, пропиленгликоль диглицидилового простого эфира, бутиленгликоль диглицидилового простого эфира, триметилолпропантриглицидиловый простой эфир, полиглицидиловый простой эфир сорбита, диглицидиловый простой эфир неопентилового спирта, эпоксидированный 1,6-гександиол, производные азиридина, эпоксифункционализированные полиалкаленгликоли, окисленный крахмал, полимерный диальдегид, аддукт альдегида, включающий продукт взаимодействия альдегидов и сернистой кислоты или ее водорастворимых солей, тетраметоксипропан, гидролизованный ацеталь и их комбинации. 8. Гель по п.7, в котором продукт реакции получен при температуре в диапазоне от 25 до 350 С. 9. Гель по п.7, где гель имеет прочность 300 грамм-сила или более при глубине пенетрации 20 мм. 10. Гель по п.7, где гель имеет прочность 1000 грамм-сила или более при глубине пенетрации 20 мм. 11. Гель по п.7, где гель имеет прочность 3000 грамм-сила или более при глубине пенетрации 20 мм. 12. Гель по п.7, где гель имеет прочность 5000 грамм-сила или более при глубине пенетрации 25 мм.- 11016983 13. Гель по п.7, где гель имеет начальную вязкость в диапазоне от примерно 500 до 20000 сП, измеренную при 20 С при использовании шпинделя LV2 при низких скоростях вращения. 14. Гель по п.7, где гель имеет начальную вязкость в диапазоне от примерно 1000 до 5000 сП, измеренную при 20 С при использовании шпинделя LV2 при низких скоростях вращения. 15. Гель по п.7, где процент по массе желирующего агента по отношению к общей массе геля может быть в диапазоне от 8 до 25 мас.%. 16. Гель по п.7, где процент по массе желирующего агента по отношению к общей массе геля может быть в диапазоне от 10 до 20 мас.%. 17. Гель по п.7, где процент по массе желирующего агента по отношению к общей массе геля может быть в диапазоне от 11 до 17 мас.%. 18. Применение геля по п.7 в буровых растворах, тампонировании при потере циркуляции, в качестве агента для стабилизации грунта, в качестве пылегасителя или в качестве теплопереносящих регуляторов водоотделения. 19. Способ обработки подземной формации, включающий нагнетание водного геля, содержащего по меньшей мере один желирующий агент и по меньшей мере один сшивающий агент в водном растворе и имеющего начальную вязкость в диапазоне от 500 до 100000 сП, измеренную при 20 С при использовании шпинделя LV2 при низких скоростях вращения; и предоставление возможности водному гелю реагировать с породой,где желирующий агент включает по меньшей мере одно из следующих соединений: лигнин, лигносульфонат, таннин, дубильная кислота, модифицированный лигнин, модифицированный лигносульфонат, модифицированный таннин, модифицированная дубильная кислота, крахмалы, карбоксиметилцеллюлоза, полиакрилаты, полиакриламиды, полиамины, амины простых полиэфиров, поливиниламины,полиэтиленимины и их комбинации; и где сшивающий агент включает по меньшей мере одно из следующих соединений: этиленгликоль диглицидилового простого эфира, пропиленгликоль диглицидилового простого эфира, бутиленгликоль диглицидилового простого эфира, триметилолпропантриглицидиловый простой эфир, полиглицидиловый простой эфир сорбита, диглицидиловый простой эфир неопентилового спирта, эпоксидированный 1,6-гександиол, производные азиридина, эпоксифункционализированные полиалкаленгликоли, окисленный крахмал, полимерный диальдегид, аддукт альдегида, включающий продукт взаимодействия альдегидов и сернистой кислоты или ее водорастворимых солей, тетраметоксипропан, гидролизованный ацеталь и их комбинации. 20. Способ по п.19, дополнительно включающий получение водного геля. 21. Способ по п.19, в котором общий весовой процент желирующих агентов и сшивающих агентов по отношению к общей массе воды в растворе может изменяться в диапазоне от 5 до 100 мас.%. 22. Способ по п.19, в котором общий весовой процент желирующих агентов и сшивающих агентов по отношению к общей массе воды в растворе может изменяться в диапазоне от 20 до 70 мас.%. 23. Способ по п.19, в котором общий весовой процент желирующих агентов и сшивающих агентов по отношению к общей массе воды в растворе может изменяться в диапазоне от 25 до 65 мас.%.