Композиция водной суспензии для осуществления гидроразрыва и способ ее получения
Формула / Реферат
1. Композиция водной суспензии для осуществления гидроразрыва, содержащая:
(a) жидкость на водной основе;
(b) твердые проппанты;
(с) химическое соединение для получения сверхгидрофобной поверхности частиц, причем химическое соединение представляет собой органосилан, выбранный из группы, состоящей из катионных полисилоксанов, четвертичных полисилоксанов, амфотерных полисилоксанов, бетаиновых полисилоксанов, сульфатов полисилоксана, сульфонатов полисилоксана, фосфатов полисилоксана, карбоксилатов полисилоксана и тиосульфатов полисилоксана.
2. Композиция по п.1, в которой размер проппантов находится в диапазоне 10-100 меш США.
3. Композиция по п.1 или 2, в которой проппанты выбраны из группы, состоящей из песка, покрытого смолой песка, керамических, карбонатных, бокситных частиц сланцевой глины и угля.
4. Композиция по любому из пп.1-3, в которой проппанты представляют собой проппанты подземного пласта.
5. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой катионный полисилоксан.
6. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой четвертичный полисилоксан.
7. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой амфотерный полисилоксан.
8. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой бетаиновый полисилоксан.
9. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой сульфат полисилоксана, сульфонат полисилоксана, фосфат полисилоксана, карбоксилат полисилоксана и тиосульфат полисилоксана.
10. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой катионный органосилоксан формулы

где каждый из R1-R6 и R8-R10 представляет собой алкил, содержащий 1-6 атомов углерода, обычно метильную группу, R7 представляет собой четвертичную группу и связан с ионом аниона, может содержать гидроксильную группу и может прерываться атомом кислорода, амино- или амидогруппой и m и n равны от 1 до 200.
11. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой бетаиновый полисилоксан формулы

где каждый из R1-R6 и R8-R10 представляет собой алкил, содержащий 1-6 атомов углерода, обычно метильную группу, R7 представляет собой органическую бетаиновую группу, может содержать гидроксильную группу и может прерываться атомом кислорода, амино- или амидогруппой и m и n равны от 1 до 200.
12. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой органосилоксан формулы

где каждый из R12-R17 представляет собой алкил, содержащий 1-6 атомов углерода, обычно метильную группу, каждый из R11 и R18 представляет собой органическую бетаиновую группу, может содержать гидроксильную группу и может прерываться атомом кислорода, амино- или амидогруппой и m равен от 1 до 200.
13. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой органосилоксан формулы

где каждый из R12-R17 представляет собой алкил, содержащий 1-6 атомов углерода, обычно метильную группу, каждый из R11 и R18 представляет собой органическую четвертичную группу, связанную с ионом аниона, может содержать гидроксильную группу и может прерываться атомом кислорода, амино- или амидогруппой и m равен от 1 до 200.
14. Композиция по любому из пп.1-13, которая дополнительно включает газ.
15. Композиция по любому из пп.1-14, которая дополнительно включает поверхностно-активное вещество.
16. Жидкость для гидроразрыва, включающая композицию суспензии по любому из пп.1-15.
17. Жидкость для гравийной набивки, включающая композицию суспензии по любому из пп.1-15.
18. Буровой раствор, включающий композицию суспензии по любому из пп.1-15.
19. Жидкость для очистки скважины, включающая композицию суспензии по любому из пп.1-15.
20. Жидкость для гидроразрыва по п.16, в которой проппанты представляют собой проппант из песка.
21. Жидкость для гидроразрыва по п.16, в которой проппанты представляют собой керамический проппант.
22. Применение композиции суспензии по любому из пп.1-15 для транспортировки твердых частиц по трубопроводу.
23. Применение композиции суспензии по любому из пп.1-15 для обслуживания скважины.
24. Способ получения композиции водной суспензии для осуществления гидроразрыва, содержащий стадии, на которых:
(a) обрабатывают проппанты химическим соединением для придания поверхности частиц сверхгидрофобности и затем
(b) смешивают обработанные проппанты с жидкостью на водной основе с получением водной суспензии, в котором химическое соединение представляет собой органосилан, выбранный из группы, состоящей из катионных полисилоксанов, четвертичных полисилоксанов, амфотерных полисилоксанов, бетаиновых полисилоксанов, сульфатов полисилоксана, сульфонатов полисилоксана, фосфатов полисилоксана, карбоксилатов полисилоксана и тиосульфатов полисилоксана.
25. Способ получения композиции водной суспензии для осуществления гидроразрыва, содержащий стадии смешивания (а) жидкости на водной основе; (b) твердых частиц; (с) химического соединения для получения сверхгидрофобной поверхности твердых частиц, в котором химическое соединение представляет собой органосилан, выбранный из группы, состоящей из катионных полисилоксанов, четвертичных полисилоксанов, амфотерных полисилоксанов, бетаиновых полисилоксанов, сульфатов полисилоксана, сульфонатов полисилоксана, фосфатов полисилоксана, карбоксилатов полисилоксана и тиосульфатов полисилоксана.
26. Способ по п.24 или 25, в котором размер проппантов находится в диапазоне 10-100 меш США.
27. Способ по любому из пп.24-26, в котором проппанты выбраны из группы, состоящей из песка, покрытого смолой песка, керамических, карбонатных, бокситных частиц сланцевой глины и угля.
28. Способ по любому из пп.24-26, в котором проппанты представляют собой проппант из песка.
29. Способ по любому из пп.24-26, в котором проппанты представляют собой керамический проппант.
30. Способ по любому из пп.24-29, дополнительно включающий стадию смешивания суспензии с газом.
31. Способ по любому из пп.24-30, в котором химическое соединение представляет собой катионный полисилоксан.
32. Способ по любому из пп.24-30, в котором химическое соединение представляет четвертичный полисилоксан.
33. Способ по любому из пп.24-30, в котором химическое соединение представляет собой амфотерный полисилоксан.
34. Способ по любому из пп.24-30, в котором химическое соединение представляет собой бетаиновый полисилоксан.
35. Способ по любому из пп.24-30, в котором химическое соединение представляет собой сульфат полисилоксана, сульфонат полисилоксана, фосфат полисилоксана, карбоксилат полисилоксана и тиосульфат полисилоксана.
36. Способ по любому из пп.24-35, дополнительно включающий стадию смешивания композиции суспензии с поверхностно-активным веществом.
Текст
КОМПОЗИЦИЯ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ГИДРОРАЗРЫВА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ Композиция водной суспензии для применения в промышленности, такой как нефтяная и трубопроводная отрасли, включает твердые частицы, жидкость на водной основе и химическое соединение, которое приводит поверхность частиц в чрезвычайно гидрофобное состояние. Суспензию получают путем приведения поверхности частиц в чрезвычайно гидрофобное состояние во время или перед изготовлением суспензии.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ТРАЙКЭН ВЕЛЛ СЕРВИС ЛТД. (CA) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к композиции водной суспензии и способу получения такой композиции. Описание предшествующего уровня техники Водные суспензии, содержащие твердые частицы, обычно применяются или встречаются во многих отраслях промышленности, включая нефтяную, трубопроводного транспорта, строительную и клининговую индустрию. Суспензии представляют собой смеси, обычно включающие твердые частицы и водную среду, и играют существенную роль во многих промышленных процессах. Например, суспензии применяют для наземной транспортировки твердых частиц на различные расстояния от одного места до другого или от поверхности к подземным пластам или от подземных пластов на поверхность. Наиболее часто применяемые твердые частицы включают песок, керамические частицы, карбонатные частицы, стеклянные шарики, частицы боксита (оксид алюминия), покрытые смолой частицы и частицы угля. Размер частиц обычно находится в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 100 меш США, и плотности частиц являются значительно более высокими по сравнению с плотностью воды. Например, плотность песка составляет приблизительно 2,6 г/см 3, в то время как плотность воды составляет 1 г/см 3. Песок является, несомненно, наиболее часто используемой твердой дисперсной фазой. Чтобы получить относительно стабильную суспензию, твердые частицы должны быть суспендированы в жидкой среде в течение длительного периода времени в статических или/и динамических условиях. Принцип здравого смысла говорит, что вязкость и вязкоупругость жидкой среды должна быть достаточно высокой, чтобы она была способна суспендировать твердые частицы. Чаще всего используемым способом увеличения вязкости и вязкоупругости жидкости на водной основе является добавление загустителя, например природного или синтетического полимера, или вязкоупругого поверхностно-активного вещества к жидкой среде. Нередко полимер применяют вместе с пенообразующим агентом для того,чтобы воспользоваться преимуществом как вязкоупругих, так и пенообразующих свойств. Однако применение полимеров в суспензиях увеличивает стоимость и приводит к техническим трудностям. В случае некоторых применений, например гидравлического разрыва подземных пластов, использование полимеров в суспензии затрудняет добычу нефти и газа благодаря большому количеству осадка, остающемуся в пласте. Что касается вязкоупругих поверхностно-активных веществ, хотя они имеют меньше осадка по сравнению с обычным полимером, их стоимость обычно много выше. Во многих других применениях, таких как заполнение гравием, заканчивание скважины и транспортировка песка по трубопроводу, в высшей степени желательным является получение стабильной суспензии, содержащей твердые частицы, без применения загустителей. Операции по гидроразрыву пласта широко применяются в нефтяной промышленности для увеличения добычи нефти и газа. При гидравлическом разрыве пласта жидкость для гидроразрыва закачивается через ствол скважины в подземный пласт под давлением, достаточным для возникновения трещины, что увеличивает добычу нефти и газа. Часто твердые частицы, называемые проппантами (расклинивающими агентами), суспендируют в жидкости для гидроразрыва и транспортируют в трещины в виде суспензии. Проппанты включают пески, керамические частицы, частицы боксита, покрытые смолой пески и другие частицы, известные в промышленности. Среди них песок является, несомненно, наиболее часто применяемым проппантом. Обычно применяемые жидкости для гидроразрыва включают жидкости на водной основе, а также на углеводородной основе. В жидкостях гидроразрыва на водной основе обычно применяют полимер или вязкоупругое поверхностно-активное вещество для увеличения вязкоупругости жидкости. В большинстве случаев вязкоупругие свойства жидкостей являются определяющими для транспортировки проппантов вглубь пласта. На последней стадии гидравлического разрыва пласта жидкость для гидроразрыва поднимается обратно к поверхности, а проппанты остаются в трещине гидроразрыва, формируя барьер расклинивающего агента, который предотвращает закрытие трещины после ослабления давления. Заполненная проппантом трещина обеспечивает высокопроводящий канал, который позволяет нефти и/или газу просачиваться более эффективно в скважину. Проницаемость барьера расклинивающего агента играет основную роль в повышении продуктивности. Остатки полимера от жидкостей гидроразрыва, как известно, значительно снижают проницаемость барьера расклинивающего разрыва. По сравнению с полимерными загустителями вязкоупругие поверхностно-активные вещества вызывают меньшие повреждения пласта и барьера расклинивающего агента. Однако они являются намного более дорогостоящими. Соответственно, существует потребность в композиции для эффективной транспортировки проппантов вглубь пласта с низкой стоимостью, и в то же самое время вызывающей незначительное повреждение пласта и барьера расклинивающего агента. Диаметр зерна, концентрация, форма и форма укладки проппантов также являются важными факторами в определении проницаемости. Несмотря на широкие исследования в этой области был достигнут незначительный прогресс в максимальном увеличении проницаемости барьера расклинивающего агента в трещине пласта. Поэтому существует необходимость в создании композиции для применения в барьере расклинивающего агента с улучшенной проницаемостью. Вынос расклинивающего агента после гидравлического разрыва пласта давно является беспокоящим фактором в нефтяной промышленности. Вынос вызывает снижение количества проппанта в пласте,приводя к снижению проницаемости трещины. Как показано, например, в патенте США 6047772, были опробованы различные методы для решения проблемы выноса. В одном методе применяют смолы для покрытия проппанта и делают его очень липким. При этом зерна проппанта имеют тенденцию слипаться,снижая вынос. Этот метод не является очень дорогостоящим, но вводимые в барьер расклинивающего агента липкие смолы имеют тенденцию снижать его проницаемость. Поэтому существует потребность в композиции и способе создания суспензии, которая может формировать стабильный барьер расклинивающего агента, не подвергающийся выносу проппанта, тогда как в то же самое время имеет высокую проницаемость. При бурении подземных пластов для нефти и газа обычно применяют буровые растворы на водной основе. В течение бурения образуется большое количество частиц, называемых буровым шламом. Буровой шлам имеет различный размер, варьирующий от тонкозернистого до гальки. Буровой раствор циркулируется через ствол скважины, чтобы создать суспензию с буровым шламом in situ, и транспортирует его из ствола скважины. В большинстве случаев полимеры, а также глины добавляют к буровым растворам для увеличения их вязкости/вязкоупругости, для того чтобы эффективно транспортировать буровой шлам. Однако полимеры, также как тонкодисперсная глина, могут легко проникать в поры или тонкие трещины пласта и значительно уменьшают проницаемость пласта, особенно вблизи ствола скважины. Снижение проницаемости пласта затрудняет добычу нефти и/или газа. Поэтому в высокой степени желательным является получение бурового раствора, который может формировать стабильную суспензию insitu с буровым шламом и транспортировать его из ствола скважины, вызывая незначительное повреждение пласта. Растущие цены на нефть и вызывающие тревогу темпы ее истощения заставляют людей рассматривать уголь в качестве заменителя нефти. Несколько факторов замедляют замену углем нефти. Одним фактором является трудность транспортировки угля экономически эффективно на большие расстояния по трубопроводам. Поэтому весьма желательным является получение композиции для создания суспензии, содержащей уголь, которая является стабильной, высоко текучей и экономически эффективной для транспорта. При эксплуатации нефтяного песка остается объем массива песка после удаления нефти с поверхности песка. Обнаружение экономически более эффективного пути транспортировки песка на расстояние по трубопроводам давно требуется в промышленности. Таким образом, композиция и способ получения стабильных и повышенной текучести содержащих песок суспензий низкой стоимости могут быть очень полезны. Сущность изобретения Соответственно, первый аспект настоящего изобретения относится к композициям водных суспензий, которые могут применяться для формирования стабильного, высоко проницаемого барьера расклинивающего агента, для эффективной транспортировки проппантов в подземный пласт и для применения в транспортировке обломков выбуренной породы, частиц угля и песка. Изобретение также относится к композиции водной суспензии, включающей твердые частицы,жидкость на водной основе и химические соединения, которые делают поверхность твердых частиц чрезвычайно гидрофобной, и способу получения композиции такой суспензии. Кроме того, изобретение дополнительно относится к композиции суспензии, включающей твердые частицы, жидкость на водной основе и химические соединения, которые делают поверхность твердых частиц чрезвычайно гидрофобной, и газ, и к способу получения композиции такой суспензии. Изобретение также относится к композиции суспензии, включающей твердые частицы, жидкость на водной основе и химические соединения, которые делают поверхность твердых частиц чрезвычайно гидрофобной, и поверхностно-активное вещество. Изобретение также относится к композиции суспензии, включающей твердые частицы, жидкость на водной основе, химические соединения, которые делают поверхность твердых частиц чрезвычайно гидрофобной, поверхностно-активное вещество и газ, и способу получения композиции такой суспензии. Изобретение также относится к способу получения композиции водной суспензии, включающему стадии сначала приведения поверхности твердых частиц в сильно гидрофобное состояние и затем смешивания обработанных твердых частиц с жидкостью на водной основе или жидкостью на водной основе, содержащей газ. В другом аспекте изобретение также относится к способам получения композиций водных суспензий, включая различные применения, включая гидроразрыв пласта, бурение, заполнение гравием, транспортировку по трубопроводу, очистку и туннелирование. Подробное описание изобретения В настоящем изобретении обнаружено, что когда поверхность твердых частиц в соответствии с изобретением становится сильно гидрофобной, суспензия, которую получают с такими твердыми частицами, имеет несколько новых свойств. Например, твердые частицы обычно двигаются когезионно (в слипшемся состоянии) вместо в форме отдельных частиц; суммарный объем осажденных твердых частиц обычно значительно больше, чем в суспензии, полученной обычными методами в тех же условиях; образовавшаяся набивка из твердых частиц обычно обладает высокой проницаемостью и может быть легко обезвожена, и суспензия обычно имеет тенденцию проявлять свойства текучей среды и стабильна в статических или динамических условиях без применения загустителя. Больший суммарный объем набивки из твердых частиц указывает на большую пористость и поэтому большую проницаемость. Это является особенно полезным для улучшения гидравлического разрыва пласта, поскольку, как упомянуто ранее,проницаемость набивки из проппанта является доминирующим свойством, влияющим на процессы гидравлического разрыва пласта. Сильно гидрофобная поверхность твердых частиц дополнительно уменьшает влекущую силу, оказываемую текучей средой, и делает более трудным унос проппанта текучей средой после окончательного осаждения твердых частиц. Это является особенно полезным для минимизации выноса проппанта после гидравлического разрыва пласта, приводя к увеличению проницаемости проппанта. В обычныхсуспензиях, вязкость и вязкоупругость жидкости играет основную роль, в то время как межфазные взаимодействия между поверхностью твердых частиц и жидкостью играют незначительную роль. Однако в настоящем изобретении обнаружено, что, когда поверхность частиц твердой фазы становится сильно гидрофобной, межфазные взаимодействия между поверхностью и жидкостью становятся все более важными. В общем, межфазные взаимодействия между твердой подложкой и жидкостью главным образом зависят от поверхностных свойств твердого тела и поверхностного натяжения жидкости. Обычно макроскопические свойства поверхности твердого тела могут быть охарактеризованы наблюдаемой формой капли жидкости на твердой подложке, что вытекает из свободной энергии поверхности, а также свободной энергии жидкости. Когда жидкость не полностью смачивает поверхность, образуется угол , который известен как краевой угол смачивания. Угол смачивания представляет собой угол, который образуется между твердой подложкой и касательной линией в точке контакта капли жидкости и твердой подложки. Угол смачивания может быть непосредственно определен на макроскопической, гладкой, непористой, плоской твердой подложке путем лишь помещения капли жидкости или раствора на твердую подложку и определения угла смачивания с помощью любого из ряда методов. Значения углов смачивания между многими твердыми телами и жидкостями на водной основе представлены в различных книгах и научных публикациях, которые хорошо известны специалистам в данной области техники. Известно,что большинство природных минералов являются гидрофильными. Также известно, что определенные углеводородные соединения, например некоторые традиционные четвертичные поверхностно-активные вещества, поверхностно-активные амины и катионные полиакриламиды, могут применяться для снижения поверхностной энергии некоторых твердых частиц и делают поверхность твердых частиц менее гидрофильной или более гидрофобной. Однако "гидрофобность", придаваемая такими соединениями, не является достаточно высокой, чтобы охватываться термином "чрезвычайно гидрофобный", как в случае настоящего изобретения. В настоящем изобретении "чрезвычайно гидрофобный" подразумевает, что угол смачивания воды на твердой подложке больше чем приблизительно 90. При таких больших углах смачивания вода не смачивает поверхность твердого тела и взамен контактирует на твердой поверхности и образует капли. Химические соединения, которые могут делать поверхность твердых частиц чрезвычайно гидрофобной, ради простоты называются как "придающие чрезвычайную гидрофобность соединения" (EHRC). EHRC обычно являются все соединения, которые содержат группы органосиланов или органосилоксанов. Благодаря таким группам EHRC способны придавать гидрофобность твердой поверхности до уровня, которого обычные углеводородные поверхностно-активные вещества или полимеры не могут достигать. Известно, что эти соединения делают многие неорганические твердые поверхности чрезвычайно гидрофобными. Суспензии в соответствии с изобретением могут быть сделаны на поверхности земли или in situ в подземной формации. Такие суспензии имеют широкое применение во многих отраслях промышленности, включая для (а) транспортировки твердых частиц на различные расстояния, либо на поверхности земли, от поверхности к подземным пластам, либо от подземных пластов к поверхности, и (b) операций по обслуживанию скважин, включая интенсификацию, бурение, заканчивание, заполнение гравием и контролирование выноса песка и т.п. Кроме того, суспензии по изобретению могут смешиваться с газом. Подходящие газы для применения в суспензии включают воздух, диоксид углерода, азот, метан и их смеси. Газ может вводиться в суспензии во время их получения. Например, когда суспензия прокачивается через трубу, газ, например азот, может вводиться в суспензию или газ, например воздух, может просто смешиваться с суспензией посредством перемешивания с достаточной скоростью. В настоящем изобретении "жидкости на водной основе" означают воду, солевые растворы, содержащие воду спирт или другие органические растворители. Следует понимать, что добавки, помимо воды,в жидкости на водной основе применяются в количествах, или до некоторой степени, которые не влияют неблагоприятным образом на данное изобретение. В жидкости на водной основе можно также добавлять полимеры. Например, в случае так называемых операций гидроразрыва с применением реагента для снижения поверхностного натяжения воды обычно в жидкость на водной основе добавляют небольшое количество полимера для уменьшения давления трения в течение прокачивания. Размер твердых частиц в композициях в соответствии с изобретением составляет приблизительно 10-100 меш США, что равно приблизительно 150-1400 мкм. Следует понимать, что распределение по размерам твердых частиц может быть узким или широким. Подходящие частицы включают частицы песка, керамические частицы, стеклянные дроби, частицы боксита, покрытого смолой песка, карбонаты и частицы угля. Известно, что многие кремнийорганические соединения, включая органосилоксановые, органосилановые, фторорганосилоксановые и фторорганосилановые соединения обычно применяются, чтобы приводить различные поверхности в чрезвычайно гидрофобное состояние. Например, смотри патенты США 4537595, 5240760, 5798144, 6323268, 6403163, 6524597 и 6830811. специалисту в данной области техники обычно не составляет труда найти подходящие кремнийорганические соединения, чтобы приводить различные поверхности в чрезвычайно гидрофобное состояние. Однако в настоящем изобретении обнаружено, что, когда поверхности твердых частиц приводят в чрезвычайно гидрофобное состояние в водной суспензии, суспензия проявляет новые свойства, которые не наблюдают в обычных водных суспензиях. Например, частицы имеют тенденцию двигаться когезионно (в слипшемся состоянии) вместо в форме отдельных частиц; суммарный объем осажденных твердых частиц обычно значительно больше,чем в суспензии, полученной обычными методами в тех же условиях; образовавшаяся набивка из твердых частиц обычно обладает высокой проницаемостью и может быть легко обезвожена, и суспензия обычно имеет тенденцию проявлять свойства текучей среды и стабильна в статических или динамических условиях без применения загустителя. Органосиланы представляют собой соединения, содержащие связи кремний-углерод. Органосилоксаны представляют собой соединения содержащие связи Si-O-Si. Полисилоксаны представляют собой соединения, в которых элементы кремний и кислород чередуются в остове молекулы, т.е. связи Si-O-Si повторяются. Самыми простыми полисилоксанами являются полидиметилсилоксаны. Полисилоксановые соединения могут быть модифицированы различными органическими заместителями, имеющими различное число углеродов, которые могут содержать N, S или Р фрагменты, которые придают желаемые характеристики. Например, катионные полисилоксаны представляют собой соединения, в которых к полисилоксановой цепи присоединены одна или две катионные группы либо посередине, либо на конце. Обычно органические катионные группы содержат по меньшей мере 10 углеродов и могут содержать гидроксильную группу или другие функциональные группы, содержащие N или О. Чаще всего органические катионные группы представляют собой производные алкиламина, включая вторичные, третичные и четвертичные амины (например, четвертичные полисилоксаны, включая четвертичные полисилоксаны,включая моно- и дичетвертичные полисилоксаны, амидосодержащие четвертичные полисилоксаны,имидазолинсодержащие четвертичные полисилоксаны и карбоксисодержащие четвертичные полисилоксаны. Аналогично, полисилоксаны могут быть модифицированы органическими амфотерными группами,где к полисилоксановой цепи присоединены одна или две амфотерные группы либо посередине, либо на конце, и включают бетаиновые полисилоксаны и фосфобетаиновые полисилоксаны. Аналогично, полисилоксаны могут быть модифицированы органическими анионными группами,где к полисилоксановой цепи присоединены одна или две анионные группы либо посередине, либо на конце, включая сульфатсодержащие полисилоксаны, фосфатсодержащие полисилоксаны, карбоксилатсодержащие полисилоксаны, сульфонатсодержащие полисилоксаны, тиосульфатсодержащие полисилоксаны. Органосилоксановые соединения также включают алкилсилоксаны, включая гексаметилциклотрисилокеан, октаметилциклотетрасилоксан, декаметилциклопентасилокеан, гексаметилдисилоксан, гексаэтилдисилоксан, 1,3-дивинил-1,1,3,3-тетраметилдисилоксан, октаметилтрисилоксан, декаметилтетрасилоксан. Органосилановые соединения включают алкилхлорсиланы, например метилтрихлорсилан, диметилдихлорсилан, триметилхлорсилан, октадецилтрихлорсилан; алкилалкоксисилановые соединения, например метил-, пропил-, изобутил- и октилтриалкоксисиланы и фторорганосилановые соединения, например 2-(н-перфтороктил)этилтриэтоксисилан и перфтороктилдиметилхлорсилан. Другими типами химических соединений, которые не являются кремнийорганическими соединениями, которые могут применяться для получения чрезвычайно гидрофобной поверхности твердых частиц, являются некоторые фторзамещенные соединения, например некоторые фторорганические соединения. Дополнительная информация, касающаяся кремнийорганических соединений, может быть найдена в Silicone Surfactants (Randal М. Hill, 1999) и ссылках там, и в патентах США 4046795, 4537595, 4564456,4689085, 4960845, 5098979, 5149765, 5209775, 5240760, 5256805, 5359104, 6132638 и 6830811 и в патенте Канады 2213168. Органосиланы могут быть представлены формулойRnSiX(4-n) (I) где R является органическим радикалом, имеющим 1-50 атомов углерода, который может обладать функциональностью, содержащей N, S и Р фрагменты, которые придают желаемые характеристики.X является галогеном, алкокси, ацилокси или амином и n имеет значение 0-3. Примеры подходящих органосиланов включают Среди различных органосилоксановых соединений, которые являются полезными в случае настоящего изобретения, примерами являются полисилоксаны, модифицированные органическими амфотерными или катионными группами, включая органические бетаиновые полисилоксаны и органические четвертичные полисилоксаны. Один тип бетаинового полисилоксана или четвертичного полисилоксана представлен формулой где каждая из групп R1-R6 и R8-R10 представляет собой алкил, содержащий 1-6 атомов углерода,обычно метильную группу, R7 представляет собой органическую бетаиновую группу в случае бетаиново-5 024720 го полисилоксана или органическую четвертичную группу в случае четвертичного полисилоксана, имеет различное число атомов углерода, и может содержать гидроксильную группу или другие функциональные группы, содержащие N, Р и S, и m и n равны от 1 до 200. В качестве примера может быть представлен один тип четвертичных полисилоксанов, когда R7 представляет собой группу где R1, R2, R3 представляют собой алкильные группы с 1-22 атомами углерода или алкенильные группы с 2-22 атомами углерода; R4, R5, R7 представляют собой алкильные группы с 1-22 атомами углерода или алкенильные группы с 2-22 атомами углерода; R6 представляют собой -О- или NR8-группу, гдеR8 является алкильной или гидроксиалкильной группой с 1-4 атомами углерода или водородной группой;Z представляет бивалентную углеводородную группу с по меньшей мере 4 атомами углерода, которая может иметь гидроксильную группу и может быть прервана атомом кислорода, аминогруппу или амидогруппу; х равен 2-4; R1, R2, R3, R4, R5, R7 могут быть одинаковыми или различными, и X-представляет собой неорганический или органический анион, включая Cl- и СН 3 СОО-. Примеры органических четвертичных групп включают [R-N+(CH3)2-CH2CH(OH)CH2-O-(СН 2)3-](СН 3 СОО-), где R представляет собой алкил, состоящий из 1-22 углеродов, или бензильный радикал и анион СН 3 СОО-. Примеры органического бетаина включают [-(СН 2)3-О-СН 2 СН(ОН)CH2-N+(CH3)2 СН 3 СОО-. Такие соединения являются коммерчески доступными. Одним из примеров является бетаиновый полисилоксановый сополиол. Следует понимать, что катионные полисилоксаны включают соединения, представленные формулой (II), где R7 представлен другими органическими аминопроизводными, включая органические первичные, вторичные и третичные амины. Другие примеры органомодифицированных полисилоксанов включают дибетаиновые полисилоксаны и дичетвертичные полисилоксаны, которые могут быть представлены формулой где группы R12-R17, каждая, представляет собой алкил, содержащий 1-6 атомов углерода, обычно метильную группу, как R11, так и группа R18 представляет собой органическую бетаиновую группу в случае дибетаинового полисилоксана или органическую четвертичную группу в случае дичетвертичного, и имеет различное число атомов углерода и может содержать гидроксильную группу или другие функциональные группы, содержащие N, Р или S, и m равен от 1 до 200. В качестве примера может быть представлен один тип дичетвертичных полисилоксанов, когда R11 и R18 представлены группой где R1, R2, R3, R4, R5, R6, Z, X- и х такие, как определено выше. Такие соединения являются коммерчески доступными. Одним из примеров коммерчески доступных соединений является Quaternium 80(INCI). Специалистам в данной области техники следует учесть, что катионные полисилоксаны включают соединения, представленные формулой (III), где R11 и R18 представлены другими аминопроизводными,включая органические первичные, вторичные и третичные амины. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что существуют различные моно- и дичетвертичные полисилоксаны, моно- и дибетаиновые полисилоксаны и другие органомодифицированные полисилоксановые соединения, которые могут быть использованы, чтобы делать поверхность твердых частиц чрезвычайно гидрофобной, и полезны в данном изобретении. Эти соединения широко применяются в средствах личной гигиены и других продуктах, например как обсуждается в патентах США 4054161, 4654161, 4891166, 4898957,4933327, 5166297, 5235082, 5306434, 5474835, 5616758, 5798144, 6277361, 6482969, 6323268 и 6696052. Другим примером кремнийорганических соединений, которые могут применяться в композиции настоящего изобретения, являются фторорганосилановые или фторорганосилоксановые соединения, где,по меньшей мере, часть органических радикалов в силановых или силоксановых соединениях является фторированной. Подходящими примерами являются фторированные хлорсиланы или фторированные(OCH3)3,(CF3CH2CH2)2Si(Si(OCH2CH2OCH3)2,CF3CH2CH2Si(ОСН 2 СН 2 ОСН 3)3 и (CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2(CH2)3NHC(O)(CF2)6CF3Cl-. Другими соединениями, которые могут быть использованы, но менее предпочтительными, являются фторзамещенные соединения, которые не являются кремнийорганическими соединениями, например некоторые фторорганические соединения. Следует понимать, что поверхности твердых частиц могут быть гидрофобизированы либо путем формирования ковалентных связей между поверхностями твердых частиц и EHRC, либо путем адсорбции EHRC на поверхностях твердых частиц. Например, известно, что хлорсиланы и алкоксисиланы, которые обычно подвергаются гидролизу в водной среде в подходящих условиях, применяются для модификации поверхности посредством формирования ковалентных связей. После гидролиза формируются реакционноспособные силанольные группы, которые могут конденсироваться с другими силанольными группами, например группами на поверхности кремнесодержащих материалов, с образованием ковалентных связей. Например, метилтрихлорсилан, диметилдихлорсилан, триметилхлорсилан, их алкоксипроизводные могут быть использованы, чтобы делать стеклянную поверхность чрезвычайно гидрофобной посредством формирования ковалентных связей со стеклянными поверхностями. Было обнаружено,что полисилоксаны, включая различные органическимодифицированные производные, обладают незначительной тенденцией гидролизоваться в обычных условиях. Полагают, что они модифицируют поверхность предпочтительно путем адсорбции на твердых поверхностях. Обычно эти твердые поверхности,особенно неорганические твердые поверхности, в водной среде обладают зарядом, либо отрицательным,либо положительным, на который значительно влияет pH водной среды. Органические заместители молекулы полисилоксана, особенно ионные заместители, имеющие заряд, противоположный заряду на твердой поверхности, значительно усиливают адсорбцию полисилоксанов на твердых поверхностях. Например, катионный полисилоксан может легко адсорбироваться на поверхности песка в жидкости на водной основе с нейтральным рН, при котором поверхность песка несет отрицательные заряды. Аналогично, анионный полисилоксан, например сульфонатсодержащий полисилоксан имеет тенденцию более легко адсорбироваться на карбонатной поверхности в жидкости на водной основе при нейтральном рН. Суспензии в соответствии с настоящим изобретением могут быть изготовлены, например, путем смешивания жидкости на водной основе с твердыми частицами и EHRC, используя обычный метод смешивания с достаточным количеством встряхиваний. Альтернативно, твердые частицы могут быть сначала обработаны путем контактирования твердых частиц с текучей средой, содержащей EHRC, чтобы делать поверхность твердых частиц чрезвычайно гидрофобной, и затем отделения твердых частиц от среды. Текучая среда может быть жидкостью или газом. Предварительно гидрофобизированные твердые частицы затем могут быть использованы для изготовления суспензии. В любом случае, газ, включая воздух, азот, диоксид углерода, метан и их смеси,может быть добавлен в суспензии при перемешивании. Вода является наиболее предпочтительной жидкостью на водной основе для изготовления суспензии. В настоящем изобретении было обнаружено, что добавление подходящих обычных углеводородных поверхностно-активных веществ в композицию суспензии также является полезным. Следует понимать, что поверхностно-активные вещества должны добавляться к суспензии в концентрациях, до некоторой степени, которые не будут влиять неблагоприятным образом на суспензию. Например, когда поверхностно-активное вещество добавляется к суспензиям, следует попытаться избежать образования нерастворимых осадков с EHRC или значительного изменения смачиваемости поверхности твердых частиц или значительного снижения поверхностного натяжения жидкости на водной основе. Например, смешивание катионного полисилоксана с анионным углеводородным поверхностно-активным веществом или наоборот обычно не является предпочтительным, благодаря склонности к возникновению нежелательных осадков. Вместо этого более предпочтительно, когда с катионным полисилоксаном применяется катионное или амфотерное углеводородное поверхностно-активное вещество. Аналогично, в случае применения анионного полисилоксана более предпочтительными являются анионное поверхностноактивное вещество или амфотерное углеводородное поверхностно-активное вещество. Принципы совместимости поверхностно-активных веществ известны специалистам в данной области техники. Также очень низкое поверхностное натяжение жидкости на водной основе является нежелательным. Когда поверхностное натяжение жидкости слишком мало, может быть добавлено больше воды или немного водной текучей среды, содержащей поверхностно-активные вещества, может быть заменено водой. Суспензии могут быть получены на поверхности (на земле) или в подземных пластах, где твердые частицы, водная текучая среда и EHRC, например дичетвертичный полисилоксан, могут смешиваться insitu. Примеры ситуаций, где используется смешивание in situ, включают операции бурения и очистки скважины. Альтернативно, твердые частицы могут быть сначала смешаны с жидкостью, в которой диспергировано или растворено EHRC, а затем твердые частицы отделены от жидкости или высушены. Обработанные таким образом частицы могут быть впоследствии использованы для изготовления суспензии. Различные проппанты, включая пески, керамические частицы или покрытые смолой пески, могут быть обработаны в соответствии с настоящим изобретением в течение процесса производства. Подготовлен-7 024720 ные таким образом гидрофобные частицы могут использоваться в качестве проппантов в операциях гидроразрыва пласта. В зависимости от количества и размера твердых частиц в суспензии может применяться широкий диапазон концентраций EHRC для придания поверхности твердых частиц чрезвычайной гидрофобности. Обычно добавляют очень небольшое количество EHRC, которое не имеет видимого влияния на вязкость жидкости, к которой его добавляют. Например, концентрация EHRC в суспензии может быть такой низкой, как несколько млн.д. - несколько сотен млн.д. В большинстве применений необходимо добавлять EHRC в количестве более 1% от всей жидкости. Следующие примеры служат для иллюстрации сущности настоящего изобретения. Пример 1. Добавляли в каждую из двух стеклянных колб (200 мл) 50 мл воды и 50 г 20/40 меш песка, используемого для гидроразрыва. В одну колбу добавляли 0,5 мл Tegopren 6923, дичетвертичный полидиметилсилоксан от Degussa Corp., а другую колбу использовали в качестве контроля. Колбы интенсивно встряхивали и затем оставляли стоять, давая песку осесть. Сравнивали объем осевшего песка в двух колбах. В колбе, содержащей Tegopren 6923, объем осажденного песка был приблизительно на 40% больше, чем в случае его отсутствия, и песок был более текучим (подвижным). Когда колбы медленно наклоняли,осевший песок в контроле имел тенденцию двигаться в виде индивидуальных частиц песка, в то время как осевший песок, содержащий Tegopren 6923, имел тенденцию двигаться в виде слипшейся массы. Пример 2. В стеклянной колбе (200 мл) смешивали 50 мл воды, 50 г 20/40 меш песка, используемого для гидроразрыва, 0,5 мл Tegopren 6923 и 0,1 мл Aquard 18-50, С 18-триметиламмонийхлорид, катионное углеводородное поверхностно-активное вещество от Akzo Nobel Corp. Колбы интенсивно встряхивали и затем оставляли стоять, давая песку осесть. В контрольной колбе весь песок немедленно оседал на дно. В колбе, содержащей Tegopren 6923, песок тотчас же после взбалтывания полностью распределялся в воде с получением стабильной суспензии. Через час около половины количества песка осело на дно, в то время как другая половина плавала на поверхности. Пример 3. Добавляли в каждую из двух стеклянных колб (200 мл) 100 мл воды и 50 г 20/40 меш керамического проппанта. В одну из колб добавляли 0,5 мл TEGO Betaine 810, каприл/капрамидопропилбетаин, амфотеное углеводородное поверхностно-активное вещество от Degussa Corp., и 1 мл раствора, содержащего 20% Tegopren 6924, дичетвертичный полидиметилсилоксан от Degussa Corp., и 80% монобутилового эфира этиленгликоля, а другую колбу использовали в качестве контроля. Колбы интенсивно встряхивали и затем оставляли стоять, давая проппанту осесть. В контрольной колбе весь проппант немедленно оседал на дно. В колбе, содержащей Tegopren 6924, около 25% проппанта плавало наверху, а остальные 75% осели на дно, тем не менее, объем 75% осевшего проппанта был значительно больше, чем объем в контроле. Когда колбы медленно наклоняли, осевший проппант в колбе с просто водой имел тенденцию двигаться в виде индивидуальных частиц, в то время как осевший проппант в колбе, содержащей Tegopren 6924, имел тенденцию двигаться в виде слипшейся массы. Пример 4. Добавляли в каждую из двух стеклянных колб (200 мл) 100 мл воды и 50 г 40/70 меш песка, используемого для гидроразрыва. Добавляли 0,1 мл Tegopren 6924 и 0,1 мл TEGO Betaine 810 и дополнительно добавляли 2 мас.% KCl. Другую колбу использовали в качестве контроля. Колбы интенсивно встряхивали и затем оставляли стоять, давая песку осесть. Сравнивали объемы осевшего песка в двух колбах. В контрольной колбе весь песок немедленно оседал на дно. В колбе, содержащей Tegopren 6924, около 15% песка плавало наверху, а остальные 85% осели на дно, тем не менее, объем 85% осевшего песка был значительно больше, чем объем в контроле. Когда колбы медленно наклоняли, осевший песок в колбе с просто водой имел тенденцию двигаться в виде индивидуальных частиц, в то время как осевший песок в колбе, содержащей Tegopren 6924, имел тенденцию двигаться в виде слипшейся массы. Пример 5. Добавляли в каждую из двух стеклянных колб (200мл) 100 мл воды и 50 г 40/70 меш песка, используемого для гидроразрыва. В одну из колб добавляли 0,5 мл TEGO Betaine 810 и 1 мл раствора, содержащего 20% Tegopren 6924 и 80% монобутилового эфира этиленгликоля. После тщательного смешивания песок отделяли от жидкости и сушили при комнатной температуре. Предварительно гидрофобизированный песок смешивали с 100 мл воды и интенсивно встряхивали. В контрольной колбе весь песок немедленно оседал на дно. В колбе, содержащей предварительно гидрофобизированный песок, около 40% песка плавало наверху, а остальные 60% осели на дно, тем не менее, объем 60% осевшего песка был значительно больше, чем объем в контроле. Когда колбы медленно наклоняли, осевший песок в колбе с просто водой имел тенденцию двигаться в виде индивидуальных частиц, в то время как осевший предварительно гидрофобизированный песок имел тенденцию двигаться в виде слипшейся массы. Пример 6. Добавляли в каждую из двух стеклянных колб (200 мл) 100 мл воды и 50 г частиц угля. В одну из колб добавляли 0,5 мл TEGO Betaine 810 и 1 мл раствора, содержащего 20% Tegopren 6924 и 80% монобутилового эфира этиленгликоля. Другую колбу использовали в качестве контроля. Колбы интенсивно встряхивали и затем оставляли стоять, давая частицам угля осесть. В контрольной колбе частицы угля немедленно осели на дно. В колбе, содержащей Tegopren 6924, около 45% частиц угля плавало наверху, а остальные 55% осели на дно, тем не менее, объем 55% осевших частиц угля был на приблизительно только 15% меньше, чем объем 100% частиц угля в контрольной колбе. Пример 7. Добавляли в каждую из двух стеклянных колб (200 мл) 100 мл воды и 50 г 40/70 меш песка, используемого для гидроразрыва. В одну из колб добавляли 0,03 мл Maquat QSX, четвертичное силановое соединение, представленное триэтоксисилилсояпропилдимонийхлоридом в бутиленгликоле. Другую колбу использовали в качестве контроля. После тщательного смешивания жидкость над осевшим песком в колбе с Maquat QSX сливали и заменяли таким же количеством воды. Колбы интенсивно встряхивали и затем оставляли стоять, давая песку осесть. Сравнивали объемы осевшего песка в двух колбах. В контрольной колбе весь песок немедленно оседал на дно. В колбе, содержащей Maquat QSX, около 5% песка плавало наверху, а оставшиеся 95% осели на дно. Объем 95% осевшего песка был, тем не менее, значительно больше, чем в контроле. Когда колбы медленно наклоняли, осевший песок в контрольной колбе имел тенденцию двигаться в виде индивидуальных частиц, в то время как осевший песок в колбе, содержащей Maquat QSX, имел тенденцию двигаться в виде слипшейся массы. Пример 8. Добавляли в каждую из двух стеклянных колб (200 мл) 100 мл воды и 50 г 20/40 меш покрытого смолой песка. В одну из колб добавляли 1 мл раствора, содержащего 20% Tegopren 6924 и 80% монобутилового эфира этиленгликоля, а другую колбу использовали в качестве контроля. Колбы интенсивно встряхивали и затем оставляли стоять, давая покрытому смолой песку осесть. В контрольной колбе весь покрытый смолой песок немедленно оседал на дно. В колбе, содержащей Tegopren 6924, около 15% покрытого смолой песка плавало наверху, а остальные 85% осели на дно, тем не менее, объем 85% осевшего песка был значительно больше, чем объем в контроле. Когда колбы медленно наклоняли, осевший песок в колбе с просто водой имел тенденцию двигаться в виде индивидуальных частиц, в то время как осевший песок в колбе, содержащей Tegopren 6924, имел тенденцию двигаться в виде слипшейся массы. Пример 9. Смешивали 50 г 30/50 меш песка, используемого для гидроразрыва, с 10 мл силиконового масла(полидиметилсилоксан) с вязкостью 20 cGp и оставляли на фильтровальной бумаге при комнатной температуре на 24 ч. Добавляли в стеклянную колбу (200 мл) 10 г предварительно гидрофобизированного песка и 50 мл воды. В качестве контроля использовали 10 г необработанного песка в 50 мл воды. Колбы интенсивно встряхивали и затем оставляли стоять, давая покрытому смолой песку осесть. В контрольной колбе весь песок немедленно оседал на дно. В колбе, содержащей предварительно гидрофобизированный песок, незначительно количество песка плавало на поверхности воды. Объем осевшего предварительно обработанного песка был значительно больше, чем объем в контрольной колбе. Когда колбы медленно наклоняли, осевший песок в контрольной колбе имел тенденцию двигаться в виде индивидуальных частиц, в то время как осевший песок в колбе, содержащей предварительно гидрофобизированный песок,имел тенденцию двигаться в виде слипшейся массы. Пример 10. Добавляли в каждую из двух стеклянных колб (200 мл) 100 мл воды и 25 г 30/50 песка, используемого для гидроразрыва. В одну из колб добавляли 0,05 мл Tegopren 6922, дичетвертичный полидиметилсилоксан от Degussa Corp. Другую колбу использовали в качестве контроля. Колбы интенсивно встряхивали и затем оставляли стоять, давая частицам угля осесть. В контрольной колбе весь песок немедленно оседал на дно. В колбе, содержащей Tegopren 6922, песок оседал медленнее, и слой песка плавал наверху и, кроме того, песок был более текучим (подвижным), чем песок в контрольной колбе. Объем осевшего песка в колбе, содержащей Tegopren 6922, был в два раза больше, чем объем в контроле. Пример 11. Была осуществлена конфиденциальная и экспериментальная операция по гидроразрыву пласта в газовой скважине. Глубина скважины составляла 2500 м и температура пласта была приблизительно 76 С. Используемой жидкостью для гидроразрыва была водная смесь со сниженным поверхностным натяжением ("slick water"), где в воду для снижения гидравлических потерь добавляли полимер. Использовали два проппанта, один представлял собой песок 40/70, а другой - песок 30/50. На фазы закачки проппанта в жидкость для гидроразрыва добавляли Tegopren 6922 при непрерывном перемешивании в концентрации 1-3 л/м 3 на протяжении фазы закачки проппанта, где получали суспензию и нагнетали ее в пласт через ствол скважины. С жидкостью и суспензией на протяжении операции смешивали газ азот. Взятые во время операции образцы показывали, что по сравнению с песком в обычной смеси "slick water" для гидроразрыва, песок осаждался медленнее и был более текучим (подвижным). Как упомянуто выше, настоящее изобретение очень полезно во многих применениях в нефтяной промышленности, а также в других отраслях. Примеры включают различные операции обслуживания скважины, включая гидроразрыв пласта, заполнение гравием, очистку скважины и бурение, транспортировку твердых частиц по трубопроводу, пескоструйную очистку и разработку геологических формаций,включая туннелирование, драгирование, выемку и т.п. При использовании в операции гидроразрыва пласта большое количество проппанта может эффективно транспортироваться в подземный пласт без применения загустителя. Это является не только экономически эффективным, но также предотвращает повреждения пласта и набивку из проппанта, вызываемые полимерными остатками. EHRC, например дичетвертичный полисилоксан, может быть смешан с жидкостью на водной основе и проппантами в процессе закачки, чтобы получить суспензию с нагнетанием в пласт в течение фазы закачки проппанта, либо вместе, либо без газа, или, кроме того, в композицию может быть добавлено углеводородное поверхностно-активное вещество, например бетаиновое поверхностно-активное соединение. Это является особенно выгодным при использовании суспензии при,так называемом, "Slick-water" гидравлическом разрыве пласта с использованием реагента на водной основе для снижения поверхностного натяжения. В случае традиционных операций "Slick-water" гидравлического разрыва пласта, благодаря низкой вязкости текучей среды, только очень низкие концентрации проппантов могут быть эффективно закачаны вглубь пласта и, более того, проппанты имеют тенденцию оседать внизу трещины, приводя к более низкой проницаемости. С композицией по настоящему изобретению может быть легко закачана высокая концентрация проппантов вглубь пласта, и проппанты распределены более равномерно, приводя к улучшению проводимости набивки из проппанта. В настоящем изобретении также могут применяться другие жидкости на водной основе для гидроразрыва, включая воду, рассол, текучую среду с поперечно-сшитым полимером и текучую среду с вязкоупругим поверхностно-активным веществом. EHRC могут быть добавлены непосредственно или предварительно смешаны с растворителем или добавлены в эмульсию в течение операции. Аналогично, для получения суспензий при операциях гидроразрыва могут применяться предварительно гидрофобизированные проппанты. Другое преимущество суспензий по настоящему изобретению состоит в том, что жидкость на водной основе является повторно используемой после ее отделения от твердых частиц. Это имеет огромное значение в случае ограничения применения воды в ряде мест. Настоящее изобретение также относится к новому способу, предотвращающему вынос проппанта после гидроразрыва пласта. При работе в полевых условиях проппанты могут закачиваться в пласт с применением композиции по настоящему изобретению. Альтернативно, жидкая среда, содержащаяEHRC, может закачиваться в пласт после фазы закачки проппанта для смешивания с твердыми частицами уже в пласте. Твердые частицы в суспензии имеют тенденцию двигаться когезионно, т.е. в слипшемся виде, в отличие от обычных суспензий в тех же условиях. Следует обратить внимание, что способность к сцеплению у частиц проппанта в настоящей суспензии вытекает из гидрофобных взаимодействий, в отличие от способности к слипанию, как описано, например, в патенте США 6047772. Суспензия по настоящему изобретению является особенно полезной при операциях по гравийной набивке, где обычно в скважину закачивается суспензия, содержащая песок, для предотвращения чрезмерного выноса песков в скважину из пласта. Настоящий способ является экономически эффективным, и образовавшаяся набивка из песка имеет высокую проницаемость. Подобным образом, суспензия может также применяться в так называемых операциях закрепления пласта. В таких операциях текучая среда,содержащая EHRC, закачивается в пласт для увеличения способности к сцеплению частиц песка, чтобы закрепить пласт и снизить вынос песка. В операциях бурения EHRC могут быть добавлены в буровой раствор на водной основе. Особенно эффективно, когда EHRC добавляют к воде или рассолу для использования в качестве бурового раствора. В течение операции бурения текучая среда формирует суспензию in situ с буровым шламом и транспортирует буровой шлам из ствола скважины. Газ, такой как азот или диоксид углерода, может смешиваться с суспензией в течение бурения. Так как не существует необходимости в использовании полимеров или глины для увеличения вязкости текучей среды, происходит намного меньшее повреждение пласта. Кроме того, на поверхности буровой шлам может быть легко удален и жидкость на водной основе становится повторно используемой. Суспензия по настоящему изобретению может использоваться при бурении различных пластов, включая песчаные, карбонатные, глинистые и угольные пласты. Подобным образом, при операциях очистки скважины, например вода, содержащая EHRC, может циркулировать в скважине и формировать суспензию с обломками породы in situ. Обломки породы затем транспортируются из скважины в виде суспензии. После отделения от обломков текучая среда является повторно используемой. Для транспортировки твердых частиц по трубопроводам суспензию могут готовить путем смешивания ингредиентов и затем прокачивать по трубопроводу. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Композиция водной суспензии для осуществления гидроразрыва, содержащая:(a) жидкость на водной основе;(с) химическое соединение для получения сверхгидрофобной поверхности частиц, причем химическое соединение представляет собой органосилан, выбранный из группы, состоящей из катионных полисилоксанов, четвертичных полисилоксанов, амфотерных полисилоксанов, бетаиновых полисилоксанов,- 10024720 сульфатов полисилоксана, сульфонатов полисилоксана, фосфатов полисилоксана, карбоксилатов полисилоксана и тиосульфатов полисилоксана. 2. Композиция по п.1, в которой размер проппантов находится в диапазоне 10-100 меш США. 3. Композиция по п.1 или 2, в которой проппанты выбраны из группы, состоящей из песка, покрытого смолой песка, керамических, карбонатных, бокситных частиц сланцевой глины и угля. 4. Композиция по любому из пп.1-3, в которой проппанты представляют собой проппанты подземного пласта. 5. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой катионный полисилоксан. 6. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой четвертичный полисилоксан. 7. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой амфотерный полисилоксан. 8. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой бетаиновый полисилоксан. 9. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой сульфат полисилоксана, сульфонат полисилоксана, фосфат полисилоксана, карбоксилат полисилоксана и тиосульфат полисилоксана. 10. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой катионный органосилоксан формулы где каждый из R1-R6 и R8-R10 представляет собой алкил, содержащий 1-6 атомов углерода, обычно метильную группу, R7 представляет собой четвертичную группу и связан с ионом аниона, может содержать гидроксильную группу и может прерываться атомом кислорода, амино- или амидогруппой и m и n равны от 1 до 200. 11. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой бетаиновый полисилоксан формулы где каждый из R1-R6 и R8-R10 представляет собой алкил, содержащий 1-6 атомов углерода, обычно метильную группу, R7 представляет собой органическую бетаиновую группу, может содержать гидроксильную группу и может прерываться атомом кислорода, амино- или амидогруппой и m и n равны от 1 до 200. 12. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой органосилоксан формулы где каждый из R12-R17 представляет собой алкил, содержащий 1-6 атомов углерода, обычно метильную группу, каждый из R11 и R18 представляет собой органическую бетаиновую группу, может содержать гидроксильную группу и может прерываться атомом кислорода, амино- или амидогруппой и m равен от 1 до 200. 13. Композиция по любому из пп.1-4, в которой органосилоксан представляет собой органосилоксан формулы где каждый из R12-R17 представляет собой алкил, содержащий 1-6 атомов углерода, обычно метильную группу, каждый из R11 и R18 представляет собой органическую четвертичную группу, связанную с ионом аниона, может содержать гидроксильную группу и может прерываться атомом кислорода, аминоили амидогруппой и m равен от 1 до 200. 14. Композиция по любому из пп.1-13, которая дополнительно включает газ. 15. Композиция по любому из пп.1-14, которая дополнительно включает поверхностно-активное вещество. 16. Жидкость для гидроразрыва, включающая композицию суспензии по любому из пп.1-15. 17. Жидкость для гравийной набивки, включающая композицию суспензии по любому из пп.1-15. 18. Буровой раствор, включающий композицию суспензии по любому из пп.1-15. 19. Жидкость для очистки скважины, включающая композицию суспензии по любому из пп.1-15. 20. Жидкость для гидроразрыва по п.16, в которой проппанты представляют собой проппант из песка. 21. Жидкость для гидроразрыва по п.16, в которой проппанты представляют собой керамический проппант. 22. Применение композиции суспензии по любому из пп.1-15 для транспортировки твердых частиц по трубопроводу. 23. Применение композиции суспензии по любому из пп.1-15 для обслуживания скважины. 24. Способ получения композиции водной суспензии для осуществления гидроразрыва, содержащий стадии, на которых:(a) обрабатывают проппанты химическим соединением для придания поверхности частиц сверхгидрофобности и затем(b) смешивают обработанные проппанты с жидкостью на водной основе с получением водной суспензии, в котором химическое соединение представляет собой органосилан, выбранный из группы, состоящей из катионных полисилоксанов, четвертичных полисилоксанов, амфотерных полисилоксанов,бетаиновых полисилоксанов, сульфатов полисилоксана, сульфонатов полисилоксана, фосфатов полисилоксана, карбоксилатов полисилоксана и тиосульфатов полисилоксана. 25. Способ получения композиции водной суспензии для осуществления гидроразрыва, содержащий стадии смешивания (а) жидкости на водной основе; (b) твердых частиц; (с) химического соединения для получения сверхгидрофобной поверхности твердых частиц, в котором химическое соединение представляет собой органосилан, выбранный из группы, состоящей из катионных полисилоксанов, четвертичных полисилоксанов, амфотерных полисилоксанов, бетаиновых полисилоксанов, сульфатов полисилоксана, сульфонатов полисилоксана, фосфатов полисилоксана, карбоксилатов полисилоксана и тиосульфатов полисилоксана. 26. Способ по п.24 или 25, в котором размер проппантов находится в диапазоне 10-100 меш США. 27. Способ по любому из пп.24-26, в котором проппанты выбраны из группы, состоящей из песка,покрытого смолой песка, керамических, карбонатных, бокситных частиц сланцевой глины и угля. 28. Способ по любому из пп.24-26, в котором проппанты представляют собой проппант из песка. 29. Способ по любому из пп.24-26, в котором проппанты представляют собой керамический проппант. 30. Способ по любому из пп.24-29, дополнительно включающий стадию смешивания суспензии с газом. 31. Способ по любому из пп.24-30, в котором химическое соединение представляет собой катионный полисилоксан. 32. Способ по любому из пп.24-30, в котором химическое соединение представляет четвертичный полисилоксан. 33. Способ по любому из пп.24-30, в котором химическое соединение представляет собой амфотерный полисилоксан. 34. Способ по любому из пп.24-30, в котором химическое соединение представляет собой бетаиновый полисилоксан. 35. Способ по любому из пп.24-30, в котором химическое соединение представляет собой сульфат полисилоксана, сульфонат полисилоксана, фосфат полисилоксана, карбоксилат полисилоксана и тиосульфат полисилоксана. 36. Способ по любому из пп.24-35, дополнительно включающий стадию смешивания композиции суспензии с поверхностно-активным веществом.
МПК / Метки
МПК: C09K 8/03, C08L 83/04, C07F 7/08
Метки: суспензии, получения, способ, осуществления, гидроразрыва, водной, композиция
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/13-24720-kompoziciya-vodnojj-suspenzii-dlya-osushhestvleniya-gidrorazryva-i-sposob-ee-polucheniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Композиция водной суспензии для осуществления гидроразрыва и способ ее получения</a>
Предыдущий патент: Способ получения металлоплакирующей присадки к минеральному маслу
Следующий патент: Способ гидрокрекинга парафиновой фракции (варианты)
Случайный патент: Планарная керамическая мембранная сборка и система реакторов окисления