Скважинная жидкость, содержащая вязкоупругие поверхностно-активные гели с пониженной концентрацией соли

Есть еще 6 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Скважинная жидкость для закачивания в подземный пласт, содержащая анионное поверхностно-активное вещество для образования вязкоупругого поверхностно-активного геля; гидрофильно-липофильное органическое соединение с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2; и соль, отличающаяся тем, что гидрофильно-липофильное органическое соединение присутствует в такой концентрации, чтобы увеличить критическую температуру, выше которой вязкость указанной жидкости падает, а также тем, что концентрация соли не превышает 6 мас.%.

2. Скважинная жидкость по п.1, в которой органическое соединение является смешивающимся с составом вязкоупругого поверхностно-активного геля.

3. Скважинная жидкость по п.1, в которой органическое соединение является неионным.

4. Скважинная жидкость по п.1, в которой соединение содержит по меньшей мере одну другую группу, выбранную из эфира, кетона, амида, сложного эфира, фосфата сложного эфира или фосфоната сложноэфирной группы.

5. Скважинная жидкость по п.1, в которой органическим соединением является моноспирт, диол, этоксилированный спирт, этоксилированный амин, алканоламид или этоксилат жирной кислоты.

6. Скважинная жидкость по п.1, в которой органическим соединением является пропан-2-ол, бутанол, октан-1-ол, олеиловый спирт, версатиловый спирт, бутандиол, бутиламин, олеиламин или димерный олеиламин.

7. Скважинная жидкость по п.1, в которой поверхностно-активным веществом является карбоксилат или модифицированный карбоксилат, соединение формулы R-X-Y-Z, в которой R является гидрофобным хвостом поверхностно-активного вещества, Z является гидрофильной головой поверхностно-активного вещества, предпочтительно карбоксилатом, COO- или сульфонатом, SO3-, причем указанная гидрофильная головная группа заряжена, X является стабилизирующей группой и Y является линейной насыщенной или ненасыщенной цепью из 1, 2 или 3 атомов углерода или разветвленной насыщенной или ненасыщенной углеводородной цепью из 1, 2 или 3 атомов углерода с или без включения ароматического кольца.

8. Скважинная жидкость по п.1, в которой поверхностно-активное вещество получают из олеиновой кислоты, линолевой кислоты или их смесей, эруковой кислоты, талловой кислоты, димерных/тримерных/олигомерных карбоновых кислот; димерных гелей олеиновой кислоты, олеилового эфира янтарной кислоты, олеилового амида янтарной кислоты или олеил-саркозината.

9. Скважинная жидкость по п.1, в которой молярное отношение органического соединения к поверхностно-активному веществу находится в интервале от 0,05 до 5.

10. Скважинная жидкость по п.1, в которой вязкость жидкости в точке закачивания находится выше 20 сП при 100 с-1при температуре выше 50°C.

11. Жидкость по п.10, имеющая вязкость выше 50 сП на 100 с-1 при температуре выше 50°C.

12. Жидкость по п.11, имеющая вязкость выше 50 сП при 100 с-1 при температуре выше 60°C.

13. Жидкость по п.12, имеющая вязкость выше 60 сП при 100 с-1 при температуре выше 60°C.

14. Скважинная жидкость по п.1, в которой молярное отношение органического соединения к поверхностно-активному веществу находится в интервале от 0,05 до 5 и вязкость жидкости в точке закачивания находится выше 20 сП при 100 с-1 при температуре выше 50°C.

15. Скважинная жидкость по п.1, в которой концентрацией соли является концентрация неорганических солей.

16. Скважинная жидкость по п.1, в которой концентрацией соли является концентрация органических и неорганических солей.

17. Скважинная жидкость по п.1, в которой концентрация соли находится между 0 и 4 мас.%.

18. Скважинная жидкость по п.17, в которой концентрация соли составляет менее 3 мас.%.

19. Скважинная жидкость по п.1, являющаяся жидкостью гидроразрыва или закупоривающей жидкостью.

20. Способ обработки подземного пласта, использующий скважинную жидкость по п.1.

21. Скважинная жидкость для закачивания в подземный пласт, содержащая катионное поверхностно-активное вещество для образования вязкоупругого поверхностно-активного геля; гидрофильно-липофильное органическое соединение с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2; и неорганическую соль, отличающаяся тем, что гидрофильно-липофильное органическое соединение присутствует в такой концентрации, чтобы увеличить критическую температуру, выше которой вязкость указанной жидкости падает, а также тем, что концентрация соли не превышает 2,0 мас.%.

22. Способ увеличения температурного диапазона жидкости для обработки скважин, содержащей ионное поверхностно-активное вещество для образования вязкоупругого поверхностно-активного геля и соль, отличающийся тем, что упомянутый способ включает в себя введение в указанную жидкость гидрофильно-липофильного органического соединения с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2, в эффективной концентрации для увеличения критической температуры, выше которой происходит уменьшение вязкости указанной жидкости, и дополнительно отличающийся тем, что концентрация соли не превышает 6 мас.%.

Текст

Смотреть все

СКВАЖИННАЯ ЖИДКОСТЬ, СОДЕРЖАЩАЯ ВЯЗКОУПРУГИЕ ПОВЕРХНОСТНОАКТИВНЫЕ ГЕЛИ С ПОНИЖЕННОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ СОЛИ Изобретение относится к скважинной жидкости для закачивания в подземный пласт, содержащей анионное поверхностно-активное вещество для образования вязкоупругого поверхностноактивного геля; гидрофильно-липофильное органическое соединение с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2; и соль, при этом гидрофильно-липофильное органическое соединение присутствует в такой концентрации, чтобы увеличить критическую температуру, выше которой вязкость указанной жидкости падает, а концентрация соли не превышает 6 мас.%. Также изобретение раскрывает скважинную жидкость для закачивания в подземный пласт, содержащую катионное поверхностно-активное вещество для образования вязкоупругого поверхностно-активного геля; гидрофильно-липофильное органическое соединение с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2; и неорганическую соль, где гидрофильно-липофильное органическое соединение присутствует в такой концентрации, чтобы увеличить критическую температуру,выше которой вязкость указанной жидкости падает, а концентрация соли не превышает 2,0 мас.%. Описаны также способ обработки подземного пласта, использующий указанную скважинную жидкость, и способ увеличения температурного диапазона жидкости для обработки скважин. Хартсхорн Роберт Сет, Хьюз Тревор Ллойд, Тастин Гэри Джон (GB), Чжоу Цзянь (US), Джоунз Тимоти Гэрет Джон 014308 Область техники Настоящее изобретение относится к использованию органических соединений для повышения вязкостей и/или понижения солевых потребностей вязкоупругих поверхностно-активных (VES) гелей, и преимущественно органических соединений, имеющих одну или более спиртовых или аминных групп, и композиций, получаемых из них. Уровень техники При восстановлении углеводородов, таких как нефть или газ, из природных углеводородных резервуаров широко используются жидкости для обработки скважин, такие как промывочные жидкости, жидкости закачивания, жидкости для ремонта скважины, пакерные жидкости, жидкости гидроразрыва, закупоривающие жидкости, жидкости кислотной обработки, жидкости контроля соответствия техническим условиям или проходимости и подобные. Во многих случаях существенными компонентами скважинных жидкостей являются загустители,обычно основанные на полимерах или вязкоупругих поверхностно-активных веществах, которые служат для контроля вязкости жидкостей. Типичными вязкоупругими поверхностно-активными веществами являются хлорид N-эруцил-N,N-бис(2-гидроксиэтил)-N-метиламмония (известный как ЕНАС) и олеат калия, растворы которых образуют гели, которые легко реагируют на нефть, когда смешиваются с водным соляным раствором. Применение вязкоупругих поверхностно-активных веществ как в невспененных, так и во вспененных жидкостях, используемых для гидроразрыва подземных пластов, описано в некоторых патентах,например, ЕР-А-0835983, US-5258137, US-5551516, US-5964295 и US-5979557. Использование вязкоупругих поверхностно-активных веществ для обработок закрытия воды описано в GB-A-2332224 и для селективной кислотной обработки в US 5979557 и Chang F.F., Love Т., AffeldC.J., Blevins J.B., Thomas R.L. и Fu D.K., Case study of a novel acid diversion technique in carbonate reservoirs, Society of Petroleum Engineers, 56529, (1999). Концентрация соли, требуемая для образования VES гелей, находится обычно между 3 и 12 вес.%. На фиг. 1 показаны измеренные реологические профили двух VES гелей, основанных на ЕНАС и олеате калия. Концентрации соли, требуемые для этих систем, составляют от 3 до 4 вес.% и от 6 до 8 вес.%, соответственно. Общей особенностью VES гелей является то, что вязкость геля уменьшается с увеличением температуры. Во многих случаях вязкость геля будет показывать уменьшение выше критической температуры. Этот эффект может быть отчетливо увиден на фиг. 1, где вязкости гелей неожиданно уменьшаются выше примерно 60 С. Для многих применений углеводородных скважин температура в скважине может быть выше этой критической температуры. Когда это происходит, рабочие характеристики жидкости для обработки, основанной на VES геле, могут быть ухудшены. Лучшие рабочие характеристики могут иногда быть достигнуты увеличением концентрации соляного раствора. Но транспортирование и обработка больших объемов солей для нефтепромыслового применения приводит к увеличенным эксплутационным расходам и потенциальным смыслам здоровья и безопасности. Благодаря этим эксплутационным факторам VES гели с концентрацией соли выше 6% редко приготавливаются в этой области. Известно, что добавление органической соли (часто называемой вспомогательным поверхностноактивным веществом), в противоположность к более простой неорганической соли (такой как КС 1), к поверхностно-активному веществу может производить VES гель при меньшей концентрации добавляемой соли. Однако эти органо-солевые гелевые системы могут иметь малый допуск или не иметь допуска на введение каких-либо других типов соли. Это часто приводит к образованию осадка или фазовому разделению при использовании, что ограничивает эксплутационную эффективность этих систем. Обзор органо-солевых VES систем опубликован Hoffman and Ebert [Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 27, 902-912(1988)] . Использование спиртов с длинной цепью в сочетании с поверхностно-активными веществами описано в литературе. Кубическая фаза пузырьков образуется, когда октанол и олеат натрия смешивают в воде с относительным соотношением 2:1 (см. Gradzielski, М., Bergmeier, М., Muller, M., and Hoffmann, H.Novel gel phase: A cubic phase of densely packed monodisperse, unilamellar vesicles, J. Phys. Chem., 101,1719 (1997. Однако это не червячно-подобный мицеллярный тип геля, и он не так реагирует на углеводороды. Гель, образованный из хлорида цетилпиридиния и NaCl, ослабляется при добавлении 4 пропилфенола и дополнительного добавления спиртовых продуктов в фазе разделения (см. Rehage, H.Patist et al. заметили, что спирты с длинной цепью оказывают влияние на время ЯМР-релаксации сферических мицелл (Patist, A., Axelberd, Т., and Shah, D. О., "Effect of long chain alcohols on micellar relaxation time and foaming properties of sodium dodecyl sulfate", J. Coll. Int. Sci., 208, 259 (1998. Они постулируют, что мицеллы додецилсульфата натрия упакованы более плотно, когда присутствует спирт. Также известно разбавление жидкостей для обработки на основе VES спиртом (см., например, US-1 014308 5551516 и US 6239183). Однако добавления спирта этого типа обычно делаются с целью создания подходящей поверхностной вязкости для закачивания. Эффект таких добавлений на реологические показатели работы в скважине VES гелей не был исследован. Кроме того, в WO 01/77487 описывается использование добавки спирта или амина для уменьшения вязкости жидкости на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ. Как описано там, выше критической концентрации, свойственной для добавки спирта или амина, добавление спирта или амина может уменьшить вязкость геля. Эта критическая концентрация спирта или амина зависит от температуры так, что обычно более низкая критическая концентрация наблюдается при повышенной температуре. В этой ситуации исходное вещество используется для медленного освобождения концентрации спирта, которая является выше критической концентрации,таким образом, уменьшая вязкость. Сущность изобретения Настоящее изобретение по меньшей мере частично основано на открытии того, что температура,при которой вязкость VES геля уменьшается, может быть увеличена добавлением спирта или амина. Также было обнаружено, что такое добавление может вызывать увеличение вязкости VES геля. Соответственно, первым объектом настоящего изобретения является скважинная жидкость для закачивания в подземный пласт, содержащая анионное поверхностно-активное вещество для образования вязкоупругого поверхностно-активного геля; гидрофильно-липофильное органическое соединение с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2; и соль, при этом гидрофильно-липофильное органическое соединение присутствует в такой концентрации,чтобы увеличить критическую температуру, выше которой вязкость указанной жидкости падает, а концентрация соли не превышает 6 мас.%. Таким образом, органическое соединение может быть использовано для расширения интервала эксплутационных температур скважины, при которых VES гели могут быть эффективно использованы. Вторым объектом настоящего изобретения скважинная жидкость для закачивания в подземный пласт, содержащая катионное поверхностно-активное вещество для образования вязкоупругого поверхностно-активного геля; гидрофильно-липофильное органическое соединение с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2; и неорганическую соль,при этом гидрофильно-липофильное органическое соединение присутствует в такой концентрации, чтобы увеличить критическую температуру, выше которой вязкость указанной жидкости падает, а концентрация соли не превышает 2,0 мас.%. В дальнейшем осуществлении этого объекта изобретения в VES геле, содержащем неорганическую соль, настоящее изобретение обеспечивает использование органического соединения, имеющего одну или более спиртовых или аминных групп, для уменьшения или существенного устранения количества этой соли. Концентрация соли скважинной жидкости в вес.% предпочтительно находится между 0 и 6,более предпочтительно между 0 и 4 и еще более предпочтительно между 0 и 3, или даже при 3, при использовании, например, чистой воды вместо солевого раствора. Вышеупомянутая концентрация соли может включать в себя органические соли. Предпочтительно, органическое соединение, используемое таким образом, позволяет уменьшить рабочие характеристики неорганической соли VES гелей. Действительно, при определенных обстоятельствах, пригодный уровень вязкости может быть достигнут в отсутствие неорганической соли. Кроме того, первый и второй объекты могут быть объединены, и органическое соединение, имеющее одну или более спиртовых или аминных групп, может быть использовано как для увеличения температуры, при которой вязкость VES геля падает ниже уровня, пригодного в жидкости для обработки скважин, так и для уменьшения концентрации неорганической соли, требуемой для увеличения вязкостиVES геля выше этого уровня. Дальнейший объект настоящего изобретения обеспечивает способ обработки подземного пласта,использующий указанную скважинную жидкость. Кроме того, изобретение относится к способу увеличения температурного диапазона жидкости для обработки скважин, содержащей ионное поверхностно-активное вещество для образования вязкоупругого поверхностно-активного геля и соль, причм указанный способ включает в себя введение в указанную жидкость гидрофильно-липофильного органического соединения с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2, в эффективной концентрации для увеличения критической температуры, выше которой происходит уменьшение вязкости указанной жидкости, и дополнительно характеризующейся концентрацией соли не более 6 мас.%. Жидкость для обработки скважин может быть, например, жидкостью гидроразрыва, жидкостью селективной кислотной обработки или закупоривающей жидкостью, или жидкостью закрытия воды. Жидкости гидроразрыва используют для создания разрыва или трещины в пласте, и переноса компонентов,таких как расклинивающие агенты для предотвращения закрытия разрыва. Закупоривающие жидкости являются жидкостями, которые препятствуют доступу впоследствии закаченных жидкостей, таких как жидкости кислотной обработки, в слои пласта с низкой нефтяной насыщенностью. Следующие дополнительные особенности и предпочтительные варианты осуществления касаются любого из предыдущих объектов изобретения.-2 014308 Уровень вязкости, пригодный для большинства скважинных применений, включающих, например,жидкости гидроразрыва, находится обычно между 50 и 100 сП при скорости сдвига 100 с-1. Жидкости в соответствии с настоящим изобретением могут показывать вязкости 50 или 60 сП при температурах выше 50C или выше 60C и даже выше 70C, без увеличения уровня соли выше 6 вес.%. Пригодный уровень вязкости должен быть достигнут в широком интервале температур пласта. Обычно температуры пласта могут находиться в интервале от примерно 30 С до примерно 200 С. Используя настоящее изобретение, критическая температура перед возникновением существенной потери вязкости, может быть увеличена до выше 100, 130 и даже 150C без обращения к высоким концентрациям соли. Уровень низкой вязкости сдвига, пригодный для эффективного транспортирования частиц расклинивающего агента, составляет соответственно 1000 сП при менее чем или равной 1 с-1. Уровень вязкости закупоривающего геля, пригодного для VES закупоривающих систем, составляет соответственно 20 сП при 100 с-1. Уровень вязкости, пригодный для обработок водопритоков, составляет соответственно 100 сантипуаз при встречающихся скоростях сдвига. Органическое соединение может быть соответственно смешиваемым с составом VES геля, и оно является обычно неионным. Органическое соединение может состоять из линейной или разветвленной насыщенной или частично ненасыщенной углеродной цепи, включающей одну или более полярных групп, в которой полярные группы являются обычно -ОН, -SH или -NH2. Поскольку наблюдаемый эффект становится более явным при высокой молекулярной массе, органическое соединение может быть предпочтительно выбрано из интервала, включающего 7-22 атома углерода, или более предпочтительно включающего 7-16 атомов углерода. Органическое соединение может содержать по меньшей мере одну другую группу, выбранную из эфира, кетона, амида, сложного эфира, фосфата сложного эфира или фосфоната сложноэфирной группы. Органическое соединение может быть моноспиртом, диолом, этоксилированным спиртом, этоксилированным амином, алканоламидом или этоксилатом жирной кислоты, например пропан-2-ол, бутанол,октан-1-ол, олеиловый спирт, версатиловый (versatyl) спирт, бутандиол, бутиламин, олеиловый амин или димерный олеиловый амин. VES гель может быть образован из поверхностно-активного вещества, которое является анионным, катионным или цвиттер-ионным, и представляет собой, например, карбоксилат или модифицированный карбоксилат, соединение формулы R-X-Y-Z (как ниже определено), соединение четвертичного аммония, алкилбетаин/сульфобетаин или алкиламидобетаин/сульфобетаин. Предпочтительно поверхностно-активное вещество получают из олеиновой кислоты, линолевой кислоты или их смеси, эруковой кислоты, талловой кислоты, димерных/тримерных/олигомерных карбоновых кислот; или представляет собой Е 1018, олеиловый эфир янтарной кислоты, олеиловый амид янтарной кислоты,олеил-саркозинат или хлорид N-эруцил-N,N-бис(2-гидроксиэтил)-N-метиламмония. Предпочтительно молярное отношение, отношение между концентрацией, измеренной в моль/л, органического соединения к поверхностно-активному веществу, на котором основан VES гель, равно 0,5 или меньше. Более предпочтительно это молярное отношение находится в интервале от 0,05 до 3 и еще более предпочтительно в интервале от 0,05 до 2. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - реологический профиль в виде функции температуры гелей 4 вес.% хлорида N-эруцил-N,Nбис(2-гидроксиэтил)-N-метиламмония (ЕНАС) и 4 вес.% олеата калия с соответственно 3 и 8 вес.% KCl; фиг. 2 - реологический профиль в виде функции температуры двух 4 вес.% димерных поверхностно-активных гелей с соответственно 4 и 8 вес.% KCl; фиг. 3 - реологический профиль в виде функции температуры двух 4 вес.% димерных поверхностно-активных гелей, оба с 4 вес.% KCl и один с олеиловым спиртом молярного отношения 0,3; фиг. 4 - реологический профиль в виде функции температуры двух 4 вес.% мономерных амидных поверхностно-активных гелей с и без олеилового спирта молярного отношения 0,3; фиг. 5 - реологический профиль в виде функции температуры трех 4 вес.% олеил-саркозинатных гелей, один без спирта и другие два с 1-октанолом молярного отношения 0,3 и олеиловым спиртом молярного отношения 0,15; фиг. 6 - реологический профиль в виде функции температуры двух 4 вес.% олеил-саркозинатных гелей с и без олеилового амина молярного отношения 0,1; фиг. 7 - реологический профиль в виде функции температуры четырех гелей 4 вес.% димеров олеиновой кислоты (Е 1018, поставляемых Cognis Oleochemicals), три с 6 вес.% и один с 8 вес.% КС 1. Два геля с 6 вес.% КС 1 также содержат соответственно олеиловый спирт и 1-октанол молярного отношения 0,15; фиг. 8 - низкая вязкость сдвига вязкоупругих гелей, основанных на 3,375 вес.% ЕНАС с и без 1,125 вес.% изопропанола (IPA) в виде функции концентрации соли (KCl) и температуры; фиг. 9 - изменение концентрации KCl, требуемой для получения оптимальной вязкости, в зависимости от температуры для двух VES гелей, основанных на 3,375 вес.% ЕНАС с и без добавления 1,125 вес.% IPA;-3 014308 фиг. 10 - вязкость при 80 С в виде функции скорости сдвига (0,1-100 с-1) 4 вес.% олеиловый эфир янтарной кислоты/1,5 вес.% KCl геля с и без олеилового спирта молярного отношения 0,1; фиг. 11 - реологический профиль в виде функции температуры трех гелей, основанных на EdenorUKD (поставляемых Cognis Oleochemicals), причем один гель содержит 2,5 вес.% Edenor и 3 вес.%KCl, другой гель содержит 2 вес.% Edenor и 3 вес.% KCl и 0,5 вес.% олеилдиэтаноламида, и последний гель содержит 2 вес.% Edenor и 10 вес.% KCl. Подробное описание изобретения В обычно применяемых жидкостях для обработки, основанных на VES гелях, температурная зависимость вязкости может быть отрегулирована до некоторой степени изменением концентрации соли вVES геле. На фиг. 2 (более полно обсуждаемой ниже в отношении примера 1) показан эффект изменения концентрации соли на реологические свойства VES геля. Можно увидеть, что увеличение концентрации соли в геле повышает критическую температуру VES геля. Однако, как проиллюстрировано на фиг. 8(более полно обсуждаемой ниже в отношении примера 7), вязкость имеет тенденцию понижаться после определенной концентрации соли. Уровень вязкости жидкости для обработки скважин, и в особенности такой жидкости, пригодной для обработки подземного пласта углеводородной скважины, будет зависеть от типа обработки. Вязкость жидкости гидроразрыва на основе VES должна быть 50-100 сП при 100 с-1, предпочтительно 75 сП при 100 с-1. Чтобы транспортировать частицы расклинивающего агента эффективно, жидкость гидроразрыва должна также иметь намного повышенную низкую вязкость сдвига, обычно 1000 сП при 1 с-1. ДляVES закупоривающих систем вязкость закупоривающего геля должна быть больше, чем примерно 30 сП при 100 с-1 и предпочтительно примерно 50 сП при 100 с-1. Для обработок, в которых жидкость требует проникновения через скелет породы, например, для обработки водопритоков, тогда типичная вязкость жидкости во время закачивания должна быть 100 сП и предпочтительно 50 сП во всем интервале скоростей сдвига, встречающихся во время размещения. Обычно жидкость на основе VES геля будет показывать оптимальную концентрацию соли, при которой критическая температура показывает максимум. Эта оптимальная концентрация соли часто составляет выше 6 вес.%, обычно достигаемая в нефтепромысловой эксплуатации, и может в некоторых случаях быть выше 12 вес.%. В VES гелях согласно настоящему изобретению добавление органического соединения, такого как спирт или амин, к VES гелю имеет эффект увеличения критической температуры геля. Альтернативно или дополнительно, добавление органического соединения, такого как спирт или амин, уменьшает или возможно практически устраняет солевую потребность геля. Во многих случаях это позволяет формировать гели с вязкостями, сходными с вязкостями, достигнутыми при оптимальной концентрации соли в отсутствие органического соединения. Эффекты увеличения критической температуры VES геля и уменьшения или существенного устранения количества соли добавлением органического соединения, такого как спирт или амин, перекрывают широкий интервал таких органических соединений. Как используется в данном описании, критическая температура означает температуру, выше которой вязкость геля перестает быть пригодной для жидкости для обработки скважин, и в особенности для обработки подземного пласта углеводородной скважины. Критическая температура будет изменяться в зависимости от точного состава VES геля, но может быть определена для конкретного геля, используя методы, известные и доступные в уровне техники. Органическое соединение представляет собой обычно соединение, которое является смешиваемым с составом VES геля, и которое или находится преимущественно в непрерывной водной фазе жидкости,или, по меньшей мере, частично находится в червячно-подобной мицеллярной фазе жидкости. Если соединение является слишком гидрофобным, тогда низкое молярное отношение соединения будет мигрировать во внутреннюю полость червячно-подобных мицелл, заставляя червячно-подобную мицеллярную структуру разрушаться, приводя к понижению вязкости жидкости при температуре окружающей среды. Относительно последнего свойства, предпочтительные соединения являются более гидрофильными, такими, что молярное отношение соединения к поверхностно-активному веществу 0,5 или предпочтительно 0,3 или более предпочтительно 0,1, не вызывая разрушения червячно-подобной структуры жидкости, но предпочтительно это увеличивает вязкость при повышенных температурах, и это также уменьшает концентрацию неорганической соли, которая требуется для оптимизации высокотемпературной толерантности геля. Органическое соединение является предпочтительно неиононным. Обычно оно может состоять преимущественно из линейной или разветвленной насыщенной или частично ненасыщенной углеродной цепи, с достаточным количеством полярных групп для обеспечения гидрофильного-липофильного баланса (HLB) достаточно высоким для представления соединения смешиваемым с составом водного VES геля, и достаточно высоким таким, что низкое молярное отношение соединения не разрушает червячноподобную мицеллярную структуру VES геля. Типичными полярными группами соединения являются-ОН, -SH, -NH2. Соединение может также содержать другие группы, такие как эфир, кетон, амид, слож-4 014308 ный эфир, фосфат сложного эфира или фосфонат сложноэфирной группы. Таким образом, когда соединение содержит -ОН-группы, оно может быть простым моноспиртом, таким как пропан-2-ол, бутанол,октан-1-ол, или олеиловый спирт, альфа-разветвленным спиртом, таким как версатиловый спирт, диолом, таким как бутандиол, или более сложной молекулой, такой как этоксилированный спирт, этоксилированный амин, алканоламид или этоксилат жирной кислоты. Димерные и олигомерные формы, такие как этоксилат димерной кислоты, могут быть также использованы. Когда соединение является более гидрофильным и полностью смешиваемым с непрерывной фазой, например, пропан-2-ол или бутандиол,тогда соединение может быть симметричным или асимметричным. Когда соединение является более гидрофобным, например, октан-1-ол или олеиловый спирт, тогда соединение является асимметричным,таким, что может проникать в червячно-подобные мицеллы. Когда соединение не содержит -ОН-группы,оно может быть амином, таким как бутиламин, олеиламин или димерный олеиламин. Для VES жидкостей для обработки, образованных со спиртовыми и аминными добавками, концентрации добавки, требуемые для повышения критической температуры, являются подобными. В каждом случае, молярное отношение добавки к поверхностно-активному веществу, которое образует VES гель,может быть 0,5 или меньше, и более предпочтительно молярное отношение находится в интервале от 0,01 и 0,4.VES гель может быть образован из поверхностно-активного вещества, которое является анионным,катионным или цвиттер-ионным. Типичные анионные вязкоупругие поверхностно-активные вещества включают в себя карбоксилаты и модифицированные карбоксилаты, где типичные карбоксилаты могут быть производными из олеиновой кислоты, линолевой кислоты, эруковой кислоты, смеси олеиновой и линолевой кислоты, талловой кислоты, димерных/тримерных/олигомерных карбоновых кислот; и где модифицированные карбоксилаты могут быть этоксикарбоксилатами, карбоксилатами сложного эфира или карбоксилатами амида. Примерные модифицированные карбоксилаты включают в себя олеиловый эфир янтарной кислоты, олеиловый амид янтарной кислоты и олеил-саркозинат. Когда поверхностноактивное вещество является анионным, оно может быть общей формулы R-X-Y-Z (как описано вWO/02/064945 и WO/02/064947), и в которой R является гидрофобным хвостом поверхностно-активного вещества, Z является гидрофильной головой поверхностно-активного вещества, причем указанная гидрофильная головная группа заряжена, X является стабилизирующей группой и Y является линейной насыщенной или ненасыщенной цепью из 1, 2 или 3 атомов углерода, или разветвленной насыщенной или ненасыщенной углеводородной цепью, в которой основная цепь представляет собой 1, 2 или 3 атома углерода, возможно содержащая ароматическое кольцо. Предпочтительно анионная группа Z может быть карбоксилатом, COO- или сульфонатом, SO3-. Типичные катионные поверхностно-активные вещества включают в себя соединения четвертичного аммония, такие как хлорид N-эруцил-N,N-бис(2-гидроксиэтил)-N-метиламмония. Типичные цвиттерионные поверхностно-активные вещества включают в себя алкилбетаины/сульфобетаины и алкиламидобетаины/сульфобетаины, где алкильная группа представляет собой обычно олеил или эруцил и димерные/тримерные/олигомерные формы этих бетаинов/сульфобетаинов. Предпочтительные вязкоупругие поверхностно-активные вещества, к которым может быть применено настоящее изобретение, включают в себя обычные коммерчески доступные поверхностно-активные вещества, такие как олеиловый эфир янтарной кислоты, олеиловый амид янтарной кислоты, димерный олеиловый амид янтарной кислоты, олеил-саркозинат, соль олеиновой кислоты, димер соли олеиновой кислоты, ЕНАС и смесь линолевой и олеиновой кислоты, так же как, например, поверхностно-активные соединения (I-VII), показанные ниже, которые предназначены для расширения температурных возможностей. Соединение I представляет собой олеиловый эфир янтарной кислоты (обратная сложноэфирная связь). Соединение II представляет собой олеиловый эфир глутаровой кислоты (обратная сложноэфирная связь). Соединение III представляет собой эруциловый амид янтарной кислоты (обратная амидная связь). Соединение IV представляет собой эруциловый амид янтарной кислоты (прямая амидная связь). Соединение V представляет собой олеиловый амид янтарной кислоты (обратная амидная связь). Соединение VI представляет собой олеиловый амид янтарной кислоты (прямая амидная связь). Соединение VII представляет собой димерный олеиловый амид янтарной кислоты (обратная амидная связь). Соединение VII. Жидкости для обработки на основе VES согласно настоящему изобретению показывают широкую применимость в скважинных применениях. Жидкости могут использоваться как, например, жидкости гидроразрыва, жидкости селективной кислотной обработки, жидкости закрытия воды, жидкости для очистки скважины, закупоривающие жидкости для кислотных и нагарорастворяющих обработок. Жидкости для обработки на основе VES настоящего изобретения особенно пригодны при обработке подземного пласта скважины.VES гелевые жидкости для обработки настоящего изобретения могут быть составлены простым смешиванием VES поверхностно-активного вещества с соответствующей спиртовой или аминной добавкой. В некоторых вариантах осуществления изобретения жидкость для обработки может также включать другие элементы, такие как расклинивающий агент, если гель составлен как жидкость гидроразрыва, такой как 20-40 меш песок, боксит, стеклянная дробь и т.д. Спиртовая или аминная добавка может быть предварительно смешана с поверхностно-активным веществом до заданной концентрации. Это облегчает транспортирование спиртовых или аминных добавок к нефтепромысловым площадкам. На площадке добавляют воду или водный солевой раствор (обычно солевой раствор KCl) к предварительно смешанному поверхностно-активному веществу - спирту/амину для составления жидкости для обработки. Альтернативно, спиртовая или аминная добавка может быть смешана на площадке с поверхностно-активным веществом и водой/солевым раствором для образования жидкости для обработки. Рабочие характеристики VES поверхностно-активных систем согласно настоящему изобретению были оценены в показателях реологии (изменение вязкости с температурой или концентрации соли) соответствующего геля. Реометр с контролируемым возмущением (Bohlin модель типа CVO-50) был использован для измерения реологических свойств растворов. Используя геометрию концентрических цилиндров (Couette)(внутренний радиус внешнего цилиндра, Ri = 1,375 см, внешний радиус внутреннего цилиндра, Ro = 1,25 см, и внутренняя цилиндрическая длина = 3,78 см), соответствующую геометрии German DIN standard 53019, вязкость каждого геля была измерена при определенной скорости сдвига. Для определенной геометрии реометра скорость сдвига была вычислена как где RPM является вращательной скоростью (в оборотах в минуту) внутреннего цилиндра. Вязкость-6 014308 была после этого получена для каждого измерения делением измеренного напряжения на расчетную скорость сдвига. Пример 1. Поверхностно-активное вещество, полученное из димерного олеилового амида янтарной кислоты,образует гель, когда его растворяют в водной основе и добавляют соль. В VES геле, содержащем 4 вес.% олеилового амида янтарной кислоты и водного KCl, оптимальная концентрация соли равна примерно 8 вес.% KCl. При этой концентрации соли температура, при которой вязкость капель геля ниже 50 сП, равна несколько выше 130 С. Эта температура резко падает до несколько выше 70 С, если добавляют только 4 вес.% KCl. Этот эффект можно увидеть на фиг. 2. Температура, при которой вязкость капель геля ниже 50 сП, увеличивается, когда добавляют олеиловый спирт молярного отношения 0,3. Этот эффект можно увидеть на фиг. 3, где температура, при которой вязкость капель геля ниже 50 сП, равна приблизительно 60 С без добавления спирта, по сравнению с приблизительно 100 С для геля, содержащего олеиловый спирт молярного отношения 0,3. Гель с 4 вес.% KCl и олеиловым спиртом молярного отношения 0,3 действует почти на уровне оптимизированной системы, которая имеет 8 вес.% KCl, как показано на фиг. 2. Этот эффект может быть использован для поддержания рабочих характеристик этих VES гелей, пока требуемое для их образования количество соли уменьшится до 6 вес.%, который является достигаемым в нефтепромысловых применениях. Мономерный олеиловый амид янтарной кислоты показывает сходное поведение с той его димерной копией в образующихся VES гелях при добавлении водной основы и соли. Реологические рабочие характеристики мономерного варианта олеилового амида янтарной кислоты показаны на фиг. 4. Оптимальная концентрация соли для этой VES системы равна 10 вес.%, и снова наблюдают резкую потерю рабочих характеристик, когда концентрация соли понижается до 4 вес.%. Добавление олеилового спирта молярного отношения 0,1 увеличивает температуру, при которой система имеет свойства геля, вследствие этого увеличивается интервал применения материала. Пример 2. Способ примера 1 является также применимым для других амидных систем, таких как олеилсаркозинат (коммерчески доступный от Dow chemicals и известный как Hamposyl О). 4 вес.% раствор амида требует 10 вес.% KCl для сохранения геля до примерно 100 С. Вязкость такого же материала только с 6 вес.% KCl теряет свои свойства геля при немного ниже 80 С. Добавление олеилового спирта молярного отношения 0,15 в гель, содержащий 6 вес.% KCl, восстанавливает температуру, при которой вязкость падает ниже 50 сП, до примерно 95 С. Реологический профиль показан на фиг. 5. Это явление связано не только с олеиловым спиртом. При добавлении 1-октанола молярного отношения 0,3 в VES систему, содержащую 6 вес.% KCl, температура, при которой вязкость падает ниже 50 сП, восстанавливается до примерно 90 С, по сравнению с немного ниже 80 С в отсутствие 1-октанола. Эффект добавления 1-октанола в олеил-саркозинатный гель, содержащий 6 вес.% KCl, показан на фиг. 5. Кроме того, при добавлении олеилового амина молярного отношения 0,1 в VES систему, содержащую 6 вес.% KCl, температура, при которой вязкость падает ниже 50 сП, восстанавливается до примерно 85 С. Реологический профиль этой системы показан на фиг. 6. Пример 3.VES гели, полученные из димеров солей олеиновой кислоты, также были исследованы. Концентрация KCl, требуемая для достижения оптимальных рабочих характеристик для этих систем, равна примерно 8 вес.%. VES гели, основанные на одном из этих димеров олеиновой кислоты, Е 1018 (поставляемый Cognis), представляют интерес из-за их разумной толерантности к присутствию двухвалентных катионов, таких как кальций. Гель, образованный из этой смеси олигомерных кислот (Е 1018), имеет верхнюю рабочую температуру примерно 90 С. Эта температура падает ниже 80 С, когда концентрация КС 1 понижена до 6 вес.%, которая является управляемой в области техники. Однако температура, при которой вязкость геля, образованного формой Е 1018 с 6 вес.% KCl, падает ниже 50 сП, может быть увеличена до примерно 90 С путем добавления спирта молярного отношения 0,15, такого как 1-октанол или олеиловый спирт. Этот эффект показан в реологическом профиле фиг. 7. Можно увидеть на фиг. 7, что рабочие характеристики VES геля, образованного из Е 1018 с 6 вес.%KCl и как олеилового спирта, так и 1-октанола молярного отношения 0,15, сопоставимы с рабочими характеристиками геля, образованного из Е 1018 с 8 вес.% KCl. Уменьшение требуемых количеств соли до 6 вес.% или ниже делает эти гели более практичными для использования в области техники. Пример 4. Хлорид N-эруцил-N,N-бис (2-гидроксиэтил)-N-метиламмония (ЕНАС) образует VES гели в присутствии хлоридных солевых растворов (см. фиг. 1). Однако концентрация соли, требуемая для образования наиболее высокопрочного геля, понижается, когда к системе добавляют изопропанол. Интервал VES гелей был сформулирован с 3,375 вес.% ЕНАС и различными полными концентрациями KCl. Вязкость этих гелей была проверена при каждой из 40, 60, 80 и 100 С. Результаты этих тестов показаны на фиг. 8 как сплошные линии реологических профилей. На фиг. 8 можно увидеть, что эта гелевая система показывает определенную оптимальную концентрацию соли, которая приводит к самой высокой вязкости при каждой проверенной температуре. Для гелей, содержащих только ЕНАС и KCl,-7 014308 оптимальная концентрация соли находится между 4 и 6 вес.% в зависимости от температуры геля. Второй интервал VES гелей был тогда сформулирован снова с 3,375 вес.% ЕНАС и различными полными концентрациями KCl, но теперь с дополнительным 1,125 вес.% изопропиловым спиртом (IPA). Вязкость этих гелей была проверена при каждой из 40, 60, 80 и 100 С. Результаты этих тестов показаны на фиг. 8 как пунктирные линии реологических профилей. Можно увидеть, что в каждом случае добавление IPA приводит к оптимальной концентрации соли, при которой достигается самая высокая вязкость,будучи смещенной к пониженным значениям. Дополнительно, максимальная вязкость, достигнутая в каждой из проверенных температур, является выше в гелях, содержащих IPA, чем в гелях с только ЕНАС и KCl. Эффект добавления 1,125 вес.% IPA к 3,375 вес.% раствору ЕНАС показан на фиг. 9. На этом чертеже можно увидеть, что добавление 1,125 вес.% IPA к VES гелю на основе ЕНАС приводит к понижению оптимальной концентрации KCl между 2 и 2,5 вес.%. Пример 5. Два VES геля были получены, причем первый использует 4 вес.% поверхностно-активный олеиловый эфир янтарной кислоты и 1,5 вес.% KCl, а второй такой же, но включает в себя 0,1 молярное отношение или олеилового спирта. Вязкость гелей при 80 С показана на фиг. 10 как функция скорости сдвига(0,1-100 с-1). Можно увидеть, что вязкость VES геля, содержащего олеиловый спирт, выше, чем у геля без добавленного спирта с увеличением скорости сдвигов. Пример 6. Коммерческая смесь линолевых и олеиновых кислот (продаваемых под названием Edenor), как известно, образует VES гели при добавлении водного KCl. Без других добавлений примерно 10 вес.%KCl обязан давать оптимальные температурные рабочие характеристики. На фиг. 11 показан реологический профиль двух VES гелей на основе Edenor с соответственно добавленным 3 и 10 вес.% KCl, и дополнительный гель, который содержит 0,5 вес.% олеинового диэтаноламида и 3 вес.% KCl. Можно увидеть на фиг. 11, что вязкость VES геля с 10 вес.% добавленного KCl понижается ниже порога 50 сП при несколько выше 80 С. Если гель содержит только 3 вес.% KCl, эта температура резко понижается до примерно 35 С. Однако, когда 0,5 вес.% олеинового диэтаноламида добавляют к гелю с 3 вес.% KCl, эта температура возвращается к почти тому же самому уровню, как у геля с 10 вес.% KCl. Хотя изобретение было описано в сочетании с описанными выше примерами осуществления, много эквивалентных модификаций и вариантов будут очевидны специалистам в данной области техники, когда дано это раскрытие. Соответственно, примеры осуществления изобретения, сформулированного выше, рассматриваются как иллюстративные и неограничивающие. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Скважинная жидкость для закачивания в подземный пласт, содержащая анионное поверхностноактивное вещество для образования вязкоупругого поверхностно-активного геля; гидрофильнолипофильное органическое соединение с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2; и соль, отличающаяся тем, что гидрофильно-липофильное органическое соединение присутствует в такой концентрации, чтобы увеличить критическую температуру,выше которой вязкость указанной жидкости падает, а также тем, что концентрация соли не превышает 6 мас.%. 2. Скважинная жидкость по п.1, в которой органическое соединение является смешивающимся с составом вязкоупругого поверхностно-активного геля. 3. Скважинная жидкость по п.1, в которой органическое соединение является неионным. 4. Скважинная жидкость по п.1, в которой соединение содержит по меньшей мере одну другую группу, выбранную из эфира, кетона, амида, сложного эфира, фосфата сложного эфира или фосфоната сложноэфирной группы. 5. Скважинная жидкость по п.1, в которой органическим соединением является моноспирт, диол,этоксилированный спирт, этоксилированный амин, алканоламид или этоксилат жирной кислоты. 6. Скважинная жидкость по п.1, в которой органическим соединением является пропан-2-ол, бутанол, октан-1-ол, олеиловый спирт, версатиловый спирт, бутандиол, бутиламин, олеиламин или димерный олеиламин. 7. Скважинная жидкость по п.1, в которой поверхностно-активным веществом является карбоксилат или модифицированный карбоксилат, соединение формулы R-X-Y-Z, в которой R является гидрофобным хвостом поверхностно-активного вещества, Z является гидрофильной головой поверхностноактивного вещества, предпочтительно карбоксилатом, COO- или сульфонатом, SO3-, причем указанная гидрофильная головная группа заряжена, X является стабилизирующей группой и Y является линейной насыщенной или ненасыщенной цепью из 1, 2 или 3 атомов углерода или разветвленной насыщенной или ненасыщенной углеводородной цепью из 1, 2 или 3 атомов углерода с или без включения ароматического кольца. 8. Скважинная жидкость по п.1, в которой поверхностно-активное вещество получают из олеиновой-8 014308 кислоты, линолевой кислоты или их смесей, эруковой кислоты, талловой кислоты, димерных/тримерных/олигомерных карбоновых кислот; димерных гелей олеиновой кислоты, олеилового эфира янтарной кислоты, олеилового амида янтарной кислоты или олеил-саркозината. 9. Скважинная жидкость по п.1, в которой молярное отношение органического соединения к поверхностно-активному веществу находится в интервале от 0,05 до 5. 10. Скважинная жидкость по п.1, в которой вязкость жидкости в точке закачивания находится выше 20 сП при 100 с-1 при температуре выше 50C. 11. Жидкость по п.10, имеющая вязкость выше 50 сП на 100 с-1 при температуре выше 50C. 12. Жидкость по п.11, имеющая вязкость выше 50 сП при 100 с-1 при температуре выше 60C. 13. Жидкость по п.12, имеющая вязкость выше 60 сП при 100 с-1 при температуре выше 60C. 14. Скважинная жидкость по п.1, в которой молярное отношение органического соединения к поверхностно-активному веществу находится в интервале от 0,05 до 5 и вязкость жидкости в точке закачивания находится выше 20 сП при 100 с-1 при температуре выше 50C. 15. Скважинная жидкость по п.1, в которой концентрацией соли является концентрация неорганических солей. 16. Скважинная жидкость по п.1, в которой концентрацией соли является концентрация органических и неорганических солей. 17. Скважинная жидкость по п.1, в которой концентрация соли находится между 0 и 4 мас.%. 18. Скважинная жидкость по п.17, в которой концентрация соли составляет менее 3 мас.%. 19. Скважинная жидкость по п.1, являющаяся жидкостью гидроразрыва или закупоривающей жидкостью. 20. Способ обработки подземного пласта, использующий скважинную жидкость по п.1. 21. Скважинная жидкость для закачивания в подземный пласт, содержащая катионное поверхностно-активное вещество для образования вязкоупругого поверхностно-активного геля; гидрофильнолипофильное органическое соединение с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2; и неорганическую соль, отличающаяся тем, что гидрофильнолипофильное органическое соединение присутствует в такой концентрации, чтобы увеличить критическую температуру, выше которой вязкость указанной жидкости падает, а также тем, что концентрация соли не превышает 2,0 мас.%. 22. Способ увеличения температурного диапазона жидкости для обработки скважин, содержащей ионное поверхностно-активное вещество для образования вязкоупругого поверхностно-активного геля и соль, отличающийся тем, что упомянутый способ включает в себя введение в указанную жидкость гидрофильно-липофильного органического соединения с углеродной цепью и одной или более полярной группой, представляющей собой группы ОН- или -NH2, в эффективной концентрации для увеличения критической температуры, выше которой происходит уменьшение вязкости указанной жидкости, и дополнительно отличающийся тем, что концентрация соли не превышает 6 мас.%.OAS = олеиловый амид янтарной кислотыOAS = олеиловый амид янтарной кислотыOES = олеиловый эфир янтарной кислоты

МПК / Метки

МПК: E21B 43/26

Метки: концентрацией, гели, соли, вязкоупругие, скважинная, пониженной, жидкость, содержащая, поверхностно-активные

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/14-14308-skvazhinnaya-zhidkost-soderzhashhaya-vyazkouprugie-poverhnostno-aktivnye-geli-s-ponizhennojj-koncentraciejj-soli.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Скважинная жидкость, содержащая вязкоупругие поверхностно-активные гели с пониженной концентрацией соли</a>

Похожие патенты