Способ интенсификации подземной формации (варианты)
Формула / Реферат
1. Способ интенсификации подземной формации, прилегающей к стволу буровой скважины, путем подачи жидкости для гидроразрыва в формацию, включающий
непрерывное смешивание способного к гидратации полимера, включающего звенья D-маннозы и D-галактозы, с водой при температуре смешивания;
пропускание полученной смеси через систему, обеспечивающую режим потока типа "первым поступил - первым выводится";
достижение степени гидратации полимера от более 10 до менее 75%;
инициирование сшивания полимера борсодержащим сшивающим агентом до того, как степень гидратации превысит 75%;
до инициирования сшивания или одновременно с инициированием сшивания введение полиола, содержащего цис-гидроксильные группы на двух соседних атомах углерода, в смесь полимер/вода и
нагнетание полученной жидкости для гидроразрыва, содержащей полимер, сшивающий агент, полиол и воду, в формацию со скоростью подачи от 3,18 м3 (20 баррелей) до 11,3 м3 (70 баррелей) в минуту.
2. Способ по п.1, где размер системы подбирают таким образом, чтобы время пребывания смеси соответствовало времени, необходимому для достижения степени гидратации полимера от 10 до 60%, предпочтительно от 30 до 60%, более предпочтительно от 40 до 60%.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, где размер системы типа "первым поступил - первым выводится" определяют для подачи 11,3 м3 (70 баррелей) в минуту.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, где размер системы определяют для подачи 11,3 м3 (70 баррелей) в минуту при 20°С.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, где система имеет объем 23,85 м3 (150 баррелей) или менее.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, где сшивание включает добавление борсодержащего сшивающего агента в щелочных условиях к смеси способного к гидратации полимера и воды.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, где инициирование сшивания включает повышение pH раствора, содержащего способный к гидратации полимер и борсодержащий сшивающий агент, выше 8,0.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, где жидкость для гидроразрыва дополнительно содержит проппант.
9. Способ интенсификации добычи углеводородов из подземной формации, включающий
гидратирование полисахаридного загустителя в водном растворе до степени гидратации от 10 до 75%;
инициирование сшивания полисахарида борсодержащим сшивающим агентом до того, как степень гидратации полисахарида превысит 75%;
до инициирования сшивания или одновременно с инициированием сшивания добавление полиола, содержащего цис-гидроксильные группы на двух соседних атомах углерода; и
нагнетание жидкости для гидроразрыва, содержащей сшитый полисахарид, со степенью гидратации, равной или менее 75%, сшивающий агент, полиол и воду, в подземную формацию.
10. Способ по п.9, где полиол содержит шесть или более атомов углерода.
11. Способ по п.9, где полиол представляет собой маннит.
12. Способ по п.9, где полиол представляет собой сорбит.
13. Способ по п.9, где полиол представляет собой глюконат натрия.
14. Способ по п.9, включающий гидратирование полисахаридного загустителя до степени гидратации от 20 до 60% и инициирование сшивания при степени гидратации в диапазоне 40-60%.
15. Способ интенсификации подземной формации, прилегающей к стволу буровой скважины, путем подачи жидкости для гидроразрыва в формацию, включающий
непрерывное смешивание способного к гидратации полимера, включающего звенья D-маннозы и D-галактозы с водой при температуре смешивания в нескольких смесительных аппаратах, каждый из которых имеет объем менее 23,85 м3 (150 баррелей);
пропускание полученной смеси через систему, обеспечивающую режим потока типа "первым поступил - первым выводится";
достижение степени гидратации полимера от более 10 до менее 75%;
инициирование сшивания полимера борсодержащим сшивающим агентом до того, как степень гидратации превысит 75%;
до инициирования сшивания или одновременно с инициированием сшивания добавление полиола, содержащего цис-гидроксильные группы на двух соседних атомах углерода, в смесь полимер/вода и
нагнетание полученной жидкости для гидроразрыва, содержащей полимер, сшивающий агент, полиол и воду, в формацию со скоростью подачи от 6,36 м3 (40 баррелей) до 22,26 м3 (140 баррелей) в минуту.
Текст
СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПОДЗЕМНОЙ ФОРМАЦИИ (ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к раствору загустителя на основе гуаровой камеди или подобного полисахарида, который в присутствии некоторых полиолов подвергают сшиванию борсодержащим соединением до достижения полной гидратации загустителя без какой-либо компенсации за счет уровня вязкости, достигаемого в жидкости для гидроразрыва за время, в течение которого ее закачивают в буровую скважину и трещины подземной формации, прилегающего к буровой скважине. Непрерывные способы включают гидратирование полисахаридного загустителя до степени гидратации 10-75%, но менее чем полная гидратация. До того как превысят 75% гидратацию, добавляют борсодержащий сшивающий агент. При добавлении борсодержащего сшивающего агента жидкость нагнетают в буровую скважину для интенсификации добычи углеводородов. Так как для гидратации требуется меньше времени, то смесительное оборудование на буровой площадке имеет меньший размер для достижения большей эффективности и снижения себестоимости. 016413 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к композициям и способам получения полимерных жидкостей для гидроразрыва. В частности, изобретение относится к жидкостям гидроразрыва, загущенным сшитым посредством борсодержащих соединений полимером, для интенсификации добычи нефти. Предпосылки создания изобретения Для улучшения или увеличения добычи углеводородов нефти и газа из скважин, пробуренных в подземных формациях, на практике обычно использовали закачивание вязкой жидкости при высоких давлениях в ствол скважины для создания трещин в формации и для нагнетания жидкости гидроразрыва в эти трещины. Также жидкость для гидроразрыва используют для того, чтобы переносить песок или другие типы частиц, называемые проппантами (расклинивающий наполнитель), для того, чтобы держать трещины открытыми, когда давление сбрасывают. Трещины, поддерживаемые открытыми посредством проппанта, обеспечивают дополнительные пути достижения буровой скважины для масла или газа, что увеличивает добычу из скважины (ЕР 0528461 А 2, US 5981446, US 4828034, US 5046856). Из-за больших объемов используемых жидкостей для гидроразрыва желательно загустить жидкости для гидроразрыва посредством очень эффективных загустителей. Обычно используют такие эффективные загустители, как гуаровая камедь. Вязкость растворов гуаровой камеди и подобных загустителей может быть сильно увеличена путем сшивания их посредством борной кислоты или других борсодержащих веществ. Таким образом, растворы гуаровой камеди, сшитой посредством борсодержащих соединений, являются полезными в качестве жидкостей для гидроразрыва (ЕР 0805260 А 2). Непрерывные процессы, которые позволяют сделать жидкости в "реальном времени" во время процесса гидравлического разрыва формации, имеют ряд преимуществ над периодическим процессом смешивания воды, гелеобразующих веществ или других добавок в отдельных резервуарах для приготовления жидкости гидравлического разрыва формации до начала обработки. Периодический процесс является дорогостоящим, требует времени и оборудования вследствие истраченных впустую и неиспользованных жидкостей, являющихся следствием заканчивания обработки, прерывания обработки перед закачиванием жидкостей, и жидкости, оставляемой на дне резервуаров, которая не может быть откачана. Для достижения внизу скважины наибольшей величины вязкости жидкости для гидроразрыва, загущенной сшитым посредством борсодержащих соединений полимером, традиционные знания придерживаются того, что гуаровая камедь или подобный загуститель должны быть полностью гидратированы до введения сшивающего агента. Как правило, для гидратации полимера частицы полимера должны быть сначала диспергированы в воде с тем, чтобы отдельные частицы могли поглощать воду. Способность полимера поглощать воду, на которую влияет температура, жидкость, энергия сдвига, добавляемая во время гидратации и т.п., диктует скорость гидратации. Гидратация полимера во времени видна по асимптотическому увеличению вязкости до максимума за несколько минут - вплоть до 1 ч или более, в зависимости от температуры, концентрации и других факторов. Способ получения жидкости для гидроразрыва, загущенной сшитым борсодержащими соединениями полимером, включает непрерывное диспергирование полимера в воде и гидратирование полимера путем выдерживания его в течение необходимого времени, при прикладывании требуемой энергии сдвига длядостижения его конечной линейной вязкости. При достижении полной гидратации добавляют борсодержащий сшивающий агент и жидкость гидроразрыва закачивают вниз в буровую скважину для того, чтобы вызвать гидравлический разрыв в подземной формации. Оборудование, используемое для непрерывного смешивания и гидратации полимеров в данной области, состоит из секции смешивания, где полимер диспергируют в воде, и секции гидратации, которая,как правило, представляет собой многокамерный резервуар большого объема, спроектированный для поддерживания режима потока по типу "первым поступил - первым выводится" (FIFO), для предоставления времени, необходимого для завершения гидратации полимера до выхода из аппарата. Для достижения полной гидратации необходимо, чтобы время пребывания в системе гидратации было достаточно длительным с тем, чтобы достичь минимальной вязкости до добавления борсодержащего сшивающего вещества. Размер оборудования для смешивания диктуется скоростью, с которой требуется готовая жидкость,и временем для достижения должной гидратации до введения сшивающего вещества. Например, традиционно, в тех случаях, когда скорость подачи целевой жидкости гидроразрыва составляет от приблизительно 3,18 м 3 (20 баррелей) до приблизительно 11,3 м 3 (70 баррелей) в минуту, типичный объем секции гидратации составляет порядка 39,75 м 3 (250 баррелей) или более. До известной степени денежные средства могут быть сэкономлены путем обеспечения меньшего по объему оборудования для гидратации,если используют более низкую скорость закачивания. Вообще говоря, это нежелательно, так как это снижает эффективность процесса гидравлического разрыва формации. Процесс непрерывного получения жидкостей для гидроразрыва в реальном времени, который мог бы быть выполнен со значительно меньшим по объему оборудованием, таким как смесительные аппараты, мог бы дать значительный прогресс в данной области. Не только такое оборудование, которое могло бы быть менее дорогостоящим по сравнению с оборудованием традиционного процесса, но и система получения жидкости для гидроразрыва меньшего размера могли бы быть использованы при высоких-1 016413 скоростях закачивания даже в тех местах добычи углеводородов, где инфраструктура не позволяет использовать крупное традиционное оборудование. Краткое изложение сущности изобретения Были обнаружены способы, которые делают возможным значительно снизить размер оборудования, необходимого для непрерывного получения жидкостей для гидроразрыва, загущенных сшитым борсодержащим соединением полимером, на буровой площадке. Частично, изобретение основано на обнаружении того, что в присутствии некоторых полиолов раствор гуаровой камеди или подобного полисахаридного загустителя может быть подвергнут сшиванию борсодержащим соединением до достижения полной гидратации загустителя, без какой-либо компенсации за счет уровня вязкости, достигаемого в жидкости гидроразрыва за время, в течение которого ее закачивают в буровую скважину, и трещины подземной формации, прилегающей к буровой скважине. Непрерывные способы включают гидратирование полисахаридного загустителя до степени гидратации приблизительно 10-75%, но менее, чем полная гидратация. До того как превысят приблизительно 75% гидратацию, добавляют борсодержащий сшивающий агент. При добавлении борсодержащего сшивающего агента жидкость нагнетают в скважину для интенсификации добычи нефти. До сшивания борсодержащим сшивающим агентом добавляют полиол, содержащий 1,2-цис-гидроксилы. Полагают, что добавление полиола позволяет увеличить вязкость сшиваемой системы за время, в течение которого жидкость нагнетают в ствол скважины, но прежде, чем она достигнет формации. Благодаря использованию этого способа может быть создана система, предназначенная для подачи приблизительно 70 баррелей/мин жидкости гидроразрыва, размер которой составляет порядка половины размера традиционного оборудования. Альтернативно, традиционное оборудование может эксплуатироваться при использовании жидкостей с более низкой температурой, экономя расходы на нагревание жидкости для увеличения скорости ее гидратации. Дополнительные области применения настоящего изобретения станут очевидными из подробного описания, обеспеченного в дальнейшем в этом документе. Следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры, указывая на предпочтительный вариант осуществления изобретения, предназначены только с целями иллюстрации и не предназначены для ограничения объема изобретения. Краткое описание чертежей Настоящее изобретение станет понятным в более полной мере из подробного описания и сопроводительных чертежей, где: фиг. 1 представляет собой диаграмму системы типа "первым поступил - первым выводится"; фиг. 2 представляет собой график зависимости роста вязкости от времени для систем с варьированными уровнями гидратации и фиг. 3 представляет собой график результатов лабораторных исследований по степени гидратации в процентах относительно времени при двух температурах. Подробное описание Следующее описание, включая раскрытие предпочтительных вариантов осуществления, является просто показательным по природе и ни в коей мере не предназначено для ограничения изобретения, его применения или использований. Как использовано в этом документе, фунт представляет собой единицу массы США, эквивалентную 454 г или 0,454 кг, в то время как галлон представляет собой единицу объема, эквивалентную приблизительно 3,8 л или приблизительно 3800 мл. Баррель содержит 42 галлона США, или приблизительно 160 л. В одном варианте осуществления обеспечивают способ воздействия на нефтяную скважину путем подачи жидкости для гидроразрыва со скоростью закачивания (производительность насосной установки) в углеводородоносную подземную формацию, прилегающую к стволу буровой скважины. Способ включает непрерывное смешивание способного к гидратации полимера и воды при температуре смешивания и прохождение смеси через систему типа "первым поступил - первым выводится", доведенную до требуемого размера, исходя из скорости закачивания насоса, температуры смешивания и природы полимера,для достижения времени пребывания смеси в системе, соответствующему времени, необходимому для достижения степени гидратации полимера до более чем 10%, но менее чем 75%. Прежде, чем степень гидратации превысит 75%, способ включает сшивание полимера борсодержащим сшивающим агентом. До инициирования сшивания или одновременно с этим в смесь добавляют полиол, содержащий 1,2-цисгидроксильные группы. При сшивании жидкость для гидроразрыва нагнетают в нефтеносную формацию. В еще одном варианте осуществления способ интенсификации добычи углеводородов из подземной формации, прилегающей к стволу буровой скважины, включает гидратирование полисахаридного загустителя в водном растворе до степени гидратации 10-75% и инициирование сшивания полисахарида борсодержащим сшивающим агентом до того, как степень гидратации превысит 75%. До инициирования сшивания или одновременно с этим в полисахаридный раствор добавляют полиол, который содержит 1,2-цис-гидроксилы. После этого жидкость для гидроразрыва нагнетают в формацию. Жидкость для гидроразрыва содержит сшитый полисахарид, имеющий степень гидратации, которая меньше или равна 75%, борсодержащий сшивающий агент, полиол и воду. Жидкость для гидроразрыва необязательно дополнительно содержит проппант.-2 016413 В еще одном варианте осуществления способ интенсификации добычи углеводородов из подземной формации, прилегающей к стволу буровой скважины, включает нагнетание первой жидкости для гидроразрыва вниз ствола скважины в формацию со скоростью, типично колеблющейся от приблизительно 20 до приблизительно 70 баррелей/мин через открытые трещины в формации, которые позволяют нефти течь из формации в ствол буровой скважины, с последующим нагнетанием второй жидкости для гидроразрыва, содержащей проппант, со скоростью приблизительно 20-70 баррелей/мин в формацию. По меньшей мере одна из жидкостей: первая или вторая жидкость для гидроразрыва, содержит водный раствор способного к гидратации полисахаридного полимера, содержащего 1,2-цис-гидроксилы, где полимер является гидратированным до степени приблизительно 10-75%, борсодержащий сшивающий агент и полиол, содержащий 1,2-цис-гидроксилы. Хотя могут быть использованы любые подходящие полисахаридные полимеры, особенно подходящие способные к гидратации полисахаридные полимеры включают гуаровую камедь и ее производные. Некоторые примеры подходящих полиолов включают глицерин,сорбит, соли глюконовой кислоты и маннит. Жидкости изобретения используют для гидравлического разрыва подземной формации. Технология для гидравлического разрыва подземной формации известна специалистам со средним уровнем компетентности в данной области и включает закачивание жидкости для гидроразрыва в ствол скважины и из него в окружающую скважину формацию. Давление жидкости составляет выше минимального напряжения в горной породе in situ, таким образом создавая или удлиняя трещины в формации. См. Stimulation(John WileySons, Inc. New York, New York, 1987) и ссылки, перечисленные в них. В различных вариантах осуществления гидравлический разрыв формации включает в себя закачивание вязкой жидкости, свободной от проппанта, или буфера-подушки - обычно воды с некоторыми жидкими добавками для создания высокой вязкости - в скважину быстрее, чем жидкость может "уйти" в формацию, так что давление растет и горная порода разрушается/разламывается, создавая искусственные трещины и/или увеличивая существующие трещины. Затем в жидкость добавляют частицы проппанта с образованием суспензии, которую закачивают в трещину для предотвращения ее закрытия, когда сбрасывают давление закачивания. При обработке формации гидравлическим разрывом жидкости настоящего изобретения используют в обработке буфером-подушкой на стадии обработки с проппантом или в обоих случаях. Способный к гидратации полимер представляет собой водорастворимый полисахарид с высокой молекулярной массой, содержащий цис-гидроксильные группы, которые могут образовывать комплекс с сшивающим агентом, таким как борат. Без ограничения, полезные полисахариды для использования на практике этого изобретения имеют молекулярные массы в диапазоне от приблизительно 200000 до приблизительно 3000000. Полисахариды, имеющие соседние цис-гидроксильные группы, для достижения целей изобретения включают такие полисахариды, как галактоманнаны. Термин "галактоманнаны" относится, учитывая различные аспекты, к полисахаридам природного происхождения, полученным из различных эндосперм семян. В основном они состоят из звеньев D-маннозы и D-галактозы. Они, как правило, имеют похожие физические свойства, такие как способность к растворению в воде с образованием густых высоковязких растворов, которые обычно могут быть превращены в гель (сшиты) путем введения таких неорганических солей, как бура. Примеры некоторых растений, дающих семена, содержащие галактоманнановые камеди, включают актинидию аргуту, акацию Фарнезу, плоды рожкового дерева, Pola verde, делоникс царственный, растение с гуаровыми плодами, гледичию сладкую, люцерну, плоды кентуккийского кофейного дерева, софору японскую, индиго, Jenna, Rattlehox, клевер, семена Fenergruk и шелуху плодов сои. Камедь обеспечивают в традиционной форме частиц. Из этих полисахаридов гуаровая камедь и ее производные являются предпочтительными. Они включают гуаровую камедь, карбоксиметилгуаровую камедь, гидроксиэтилгуаровую камедь, карбоксиметилгидроксиэтилгуаровую камедь, гидроксипропилгуаровую камедь (HPG), карбоксиметилгидроксипропилгуаровую камедь и их комбинации. В качестве галактоманнана гуаровая камедь представляет собой разветвленный сополимер, содержащий основную цепь, состоящую из маннозы, с ответвлениями из галактозы. При гидролизе галактоманнаны могут давать два простых сахара, маннозу и галактозу. Анализы показали, что такие полисахариды представляют собой полимеры с длинной цепью сD-маннопиранозными звеньями, связанными в положении -1,4, которые имеют D-галактопиранозные звенья, расположенные в виде боковых цепей на молекуле. D-галактопиранозные звенья являются связанными с C6-атомами D-маннозных звеньев, которые составляют основной структурный каркас. Соотношение D-галактозы и D-маннозы в галактоманнанах, как правило, варьируется от приблизительно 1:1,2 до приблизительно 1:2, в зависимости от конкретного растительного источника, из которого извлекают вещество. Во всех случаях, однако, маннозные остатки имеют цис-гидроксильные группы в положениях C2 и С 3, отвечающие за реакции сшивания, получаемые с галактоманнанами и делающие их полезными для целей изобретения. Как отмечено, гуаровая камедь представляет собой особенно предпочтительный галактоманнан.-3 016413 В различных вариантах осуществления борсодержащие сшивающие вещества представляют собой водорастворимые соединения, которые дают боратные ионы в растворе. Подходящие борсодержащие сшивающие агенты включают борную кислоту, метаборат кальция, метаборат натрия, метаборат калия,тетраборат калия, тетраборат натрия, тетрагидрат метабората натрия, декагидрат тетрабората натрия и т.п. Декагидрат тетрабората натрия продается под торговым наименованием Borax. В различных вариантах осуществления борная кислота является предпочтительной вследствие ее легкодоступности, низкой стоимости и эффективности при низких концентрациях. Борсодержащий сшивающий агент способен давать боратные ионы в щелочном растворе. Труднорастворимые бораты, такие как бораты щелочно-земельных металлов, смешанные бораты щелочных и щелочно-земельных металлов и их комбинации, представляют собой дополнительные примеры подходящих боратных источников. Среди труднорастворимых боратов бораты, которые дают боратный ион в щелочном растворе, представляют собой минералы, такие как пробертит, улексит, ноблеит, гоуерит,фроловит, колеманит, мейергофферит, иньоит, прицеит, терчит, джинорит, пинноит, патерноит, курнаковит, индерит, Preobazhenskite, гидроборацит, индерборит, калиборит (гейнтцит) и Vealchite. Для активирования сшивания посредством борсодержащего соединения pH жидкости гидроразрыва корректируют или поддерживают на значении по меньшей мере приблизительно 8,0, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 8,5 и более предпочтительно между приблизительно 9,5 и 12. В различных вариантах осуществления для достижения подходящего значения pH применяют агент для регулирования pH, такой как вещество, высвобождающее гидроксильный ион, и/или предпочтительно агент,обладающий буферным действием. Неограничивающие примеры агента, высвобождающего гидроксильные ионы, включают любой растворимый или частично растворимый гидроксид или карбонат, который обеспечивает желательное значение pH в жидкости для гидроразрыва для облегчения образования боратного иона и сшивания с полисахаридом и полиолом. Гидроксиды щелочных металлов, например гидроксид натрия, и карбонаты являются предпочтительными. Другие приемлемые вещества представляют собой Са(ОН)2, Mg(OH)2,Bi(OH)3, Co(OH)2, Pb(OH)2, Ni(OH)2, Ва(ОН)2 и Sr(OH)2. При температурах выше приблизительно 175F используют фторид калия (KF) для предотвращения осаждения MgO, когда в качестве основания, т.е. агента, высвобождающего гидроксильный ион, используют Mg(ОН)2. Количество источника гидроксильных ионов, которое должно быть обеспечено, представляет собой такое количество, которое является достаточным, чтобы дать значение pH жидкости для гидроразрыва по меньшей мере приблизительно 8,0, предпочтительно по меньшей мере 8,5, предпочтительно по меньшей мере приблизительно 9,5 и более предпочтительно между приблизительно 9,5 и 12. Агент, обладающий буферным действием, предпочтительно применяют при использовании на практике настоящего изобретения, для оказания буферного действия на жидкость для гидроразрыва, т.е. могут быть добавлены умеренные количества или сильного основания, или сильной кислоты, не вызывая какого-либо большого изменения значения pH жидкости для гидроразрыва. В различных вариантах осуществления агент, обладающий буферным действием, представляет собой комбинацию слабой кислоты и соли слабой кислоты; соли кислоты со средней солью или двух солей кислот. Примерами подходящих агентов, обладающих буферным действием, являются NaH2PO4-Na2HPO4; карбонат натрия - бикарбонат натрия и бикарбонат натрия или другие подобные агенты. Применяя агент, обладающий буферным действием, вместо вещества, дающего только гидроксильный ион, получают жидкость для гидроразрыва,которая является более стабильной в широком диапазоне значений pH, обнаруживаемых в ресурсах пластовой воды, и более стабильной к влиянию кислотных веществ, имеющих место в формациях и т.п. В примере варианта осуществления количество агента для регулирования pH варьируют от приблизительно 0,6 до приблизительно 40 мас.% относительно применяемого полисахарида. Как использовано в описании изобретения, в некоторых воплощениях термин "полиол" означает органическое соединение, имеющее соседние гидроксильные группы в цис-ориентации, т.е. цисгидроксилы. Для удобства их называют 1,2-цис-гидроксилы для указания не того, что гидроксилы непременно находятся на атомах углерода под номером 1 и 2, а того, что гидроксилы находятся на соседних углеродах. Неограничивающие примеры включают пропиленгликоль, бутиленгликоль, глицерин и полиолы из 6 или более атомов углерода. Так, неограничивающие полиолы включают такие вещества,как сахариды, включая моносахариды, дисахариды и олигосахариды, имеющие молекулярную массу вплоть до приблизительно 2000. Также включенными в термин "полиол" являются кислотные производные полиола, кислотно-солевые производные полиола, сложно-эфирные производные полиола, производные гидрогенизации и аминопроизводные полиола при условии, что полиол имеет и продолжает иметь по меньшей мере один набор соседних цис-гидроксильных групп. Например, глюкоза является моносахаридом. Моносахариды представляют собой любой из нескольких простых сахаров, имеющих формулу C6H12O6. Глюконовая кислота является кислотной производной глюкозы. Глюконат, например глюконат натрия, представляет собой кислую соль глюконовой кислоты. Соответственно, глюконат является кислотно-солевым производным сахарида. Маннит и сорбит, оба, представляют собой шестиатомные спирты с одной гидроксильной группой на атоме углерода. Маннит получают путем гидрогенизирования глюкозы, т.е. путем гидрогенизирования группы -СН=О глюкозы с получением группы-4 016413 СН 2-ОН маннита. Сорбит имеет такое же число атомов углерода, водорода и кислорода, что и маннит. Одна из групп -ОН является расположенной в противоположном направлении от направления в манните. Сорбит получают путем гидрогенизации под давлением декстрозы (еще одно название для глюкозы) с никелевыми катализаторами. Соответственно, маннит и сорбит являются, оба, производными гидрогенизации глюкозы, которая представляет собой моносахарид или, в общем, сахарид. В различных вариантах осуществления полиолы содержат 6 или более атомов углерода. Неограничивающие примеры полиолов включают фруктозу, сорбит, глюконовую кислоту и ее соли, такие как глюконат натрия, глюкогептоновую кислоту и ее соли, такие как глюкогептонат натрия, маннит, рибозу,арабинозу и ксилозу. В различных вариантах осуществления предпочтительные полиолы включают сорбит, маннит и соли глюконовой кислоты, такие как глюконат натрия. Система типа "первым поступил - первым выводится" (FIFO) относится к смесительному или реакционному сосуду (или аппарату) или к ряду сосудов (аппаратов), которые проявляют тенденцию имитировать поведение по типу "первым поступил - первым выводится", таким образом максимально увеличивая воздействия времени пребывания на единицу объема резервуара при любом заданном потоке. В пределе совершенного поведения по типу "первым поступил - первым выводится" все вещество, поступающее в систему во время t1, выходит в более позднее время t2, и время пребывания всего вещества в системе является одинаковым, составляющим время t2-t1. Термин "пробковый режим потока" иногда используют для описания идеализированного поведения, но системы по типу "первым поступил - первым выводится", используемые в изобретении, не являются ограниченными условиями пробкового режима потока. Скорее, системы по типу "первым поступил - первым выводится" (FIFO) имитируют системы пробкового режима потока и приближаются к пробковому режиму потока как к идеальному. Простую систему по типу "первым поступил - первым выводится" поясняют посредством смесительного резервуара, где компоненты, которые должны быть смешаны, вводят снизу резервуара и раствор компонентов удаляют сверху. В среднем, вещество, выходящее сверху резервуара, пробыло более длительное время в резервуаре (время пребывания), чем вещество, добавляемое снизу, но понятно, что характеристики системы по типу "первым поступил - первым выводится" далеки от идеального пробкового режима потока. Поведение таких простых систем относительно теоретического пробкового режима потока улучшают путем введения направляющих перегородок и т.п. в смесительный резервуар. Дополнительные примеры систем по типу "первым поступил - первым выводится" включают системы по типу "первым поступил - первым выводится", в которых способный к гидратации полимер смешивают с водой в начале ряда резервуаров, и он проходит через ряд резервуаров с вертикальным потоком. Резервуары с вертикальным потоком обеспечивают время пребывания, подходящее для гидратации водной смеси. Такая система описана в патенте США 4828034. В системе также может быть предусмотрено закачивание системы посредством центробежного насоса в некоторой точке вдоль ряда резервуаров с вертикальным потоком. Резервуары с вертикальным потоком включают ряд резервуаров с нижним сливом и верхним сливом, где основной поток через резервуар имеет вертикальное направление,вверх или вниз. Использование ряда резервуаров с вертикальным потоком для гидратации способного к гидратации полимера основано на допущении, что жидкость течет через ряд резервуаров в режиме "первым поступил - первым выводится", приближающемся к пробковому режиму потока. Если жидкость находится в турбулентном потоке в резервуарах с вертикальным потоком, пробковый режим потока достигают лучшим образом, так как турбулентные завихрения, движущиеся через резервуары, предотвращают образование каналов в жидкости и проскальзывание больших объемов жидкости в резервуарах. С другой стороны, полностью развитый ламинарный поток в резервуарах с вертикальным потоком также будет проявлять почти идеальный характер пробкового режима потока. Однако ламинарный поток в ряду резервуаров с таким потоком обычно является доминируемым воздействиями на входе. В результате воздействий на входе теоретические параболические профили скорости жидкости не развиваются и большие части объема резервуаров представляют собой зоны проскальзывания в виде сквозных каналов для жидкости с пониженным временем пребывания. Эффекты каналообразования в системах типа "первым поступил - первым выводится" могут быть подавлены путем обеспечения лопастей или других средств для смешивания растворов в резервуарах с вертикальным потоком. Например, в патенте США 5046856 показан смесительный аппарат по типу"первым поступил - первым выводится", включающий ряд резервуаров, отображающий последовательный путь потока через смесительный аппарат. Каждый из резервуаров имеет вертикальную ось, направление которой сменяется от нисходящего до восходящего в соседних резервуарах. Например, жидкость,поступающая в первый резервуар, течет вдоль оси вниз через резервуар и под разделительной перегородкой в соседний резервуар. В соседнем резервуаре лопастные средства обеспечивает восходящий вдоль оси поток жидкости в резервуаре для прохождения через разделительный порог в следующий резервуар в ряду. Процесс повторяют в соседних резервуарах для обеспечения последовательного потока через систему. Среднее время пребывания в системе по типу "первым поступил - первым выводится" рассчитывают традиционным путем.-5 016413 Время пребывания в системе типа "первым поступил - первым выводится" определяется скоростью потока и размером системы. Для гидратации полимера необходимое время пребывания определяет размер резервуаров для гидратации, задаваемый желательной скоростью потока. Обычные скорости подачи жидкости для гидроразрыва (скорости потока) колеблются в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 70 баррелей/мин. Для температуры воды 72F время гидратации приблизительно 3,5 мин типично является необходимым для достижения по меньшей мере 85% гидратации, которую рассматривают в качестве приемлемого промышленного стандарта для процента гидратации на выходе из непрерывных аппаратов для гидратации/смесительных аппаратов (как использовано в настоящем описании, термины "аппарат для гидратации" и "смесительный аппарат" используют взаимозаменяемо, и эти аппараты, как правило, рассматривают как одинаковое оборудование, используемое для одинаковой цели). Из времени пребывания и скорости потока получают рассчитанный размер резервуара для гидратации 703,5=245 баррелей, который представляет собой типичный объем, используемый в таких аппаратах. Так, система, размер которой определен для скорости потока 70 баррелей/мин и для 85% гидратации,потребует общий объем 245 баррелей. Системы, размер которых определен для степеней гидратации менее чем 85%; таких как 10-75%, будут вмещать пропорционально меньше баррелей по объему. Оборудование, используемое для непрерывного смешивания и гидратирования полимерного геля в промысловых условиях, включает смесительную секцию, где полимер диспергируют в воде, и секцию для гидратации, которая, как правило, представляет собой многокамерный резервуар большого объема,спроектированный для обеспечения режима потока "первым поступил - первым выводится" с достаточным временем пребывания для получения желаемой степени гидратации полимера до выхода из аппарата. В резервуаре для гидратации предпочтительно применяют перемешивание для улучшения скорости гидратации и поддерживания режима потока "первым поступил - первым выводится" посредством снижения каналообразования. Фиг. 1 иллюстрирует путь движения потока жидкости в типичном многокамерном резервуаре 10 для гидратации потока по типу "первым поступил - первым выводится". Перемешанный гель поступает в верхнюю часть смесительной камеры 1, указанной стрелкой 6. Альтернативно, порошок полимера добавляют в воду в смесительной камере. Затем смесь продолжает движение через ряд камер для гидратации 2, 3, 4 и 5 вдоль пути движения потока 7 и выходит внизу камеры 5, указанной стрелкой 8. Требуемый размер резервуара 10 для гидратации определяют для скорости потока перемешанного геля, поступающего в резервуар 1 и удаляемого из резервуара 5, принимая во внимание время пребывания, необходимое для желаемой степени гидратации, а также температуру жидкости. При выходе из резервуара 10 для гидратации гидратированный гель подвергают сшиванию борсодержащим сшивающим агентом и нагнетают вниз ствола буровой скважины для достижения по истечении времени перфорирования подземной формации, которая должна быть подвергнута воздействию. Если желательно, перед нагнетанием в ствол буровой скважины добавляют проппант. Жидкость для гидроразрыва, нагнетаемая вниз ствола буровой скважины, содержит воду, водорастворимый полимер, гидратированный до степени от приблизительно 10 до приблизительно 75%, борсодержащий сшивающий агент, который обеспечивает источник боратного иона в щелочном pH, и эффективное количество полиола, который описан выше. Сначала обеспечивают водный раствор полимера в смесительной камере смесительного аппарата. Обычно pH поддерживают ниже приблизительно 8 для увеличения скорости гидратации полимера. На этой стадии раствор необязательно содержит борсодержащий сшивающий агент, но если это так, сшивание посредством боратного иона может быть предотвращено или минимизировано путем поддерживания pH низким (т.е. ниже приблизительно 8). Когда полимерный раствор выходит из резервуара для гидратации смесительного аппарата, имея степень гидратации от приблизительно 10 до приблизительно 75%, инициируют сшивание. В различных вариантах осуществления сшивание инициируют путем добавления борсодержащего сшивающего агента вместе с агентом регулирования pH для увеличения pH выше 8 и предпочтительно от приблизительно 9 до приблизительно 12. Альтернативно, если полимерный раствор в смесительном резервуаре содержит сшивающий агент, сшивание инициируют после гидратации путем добавления агента регулирования pH для повышения pH до подходящего уровня. Полиол добавляют в систему в любое время при условии, что он присутствует в растворе к моменту времени активирования сшивания посредством борсодержащего соединения. Т.е. в различных вариантах осуществления полиол добавляют до инициирования или одновременно с инициированием. Использование ряда смесительных аппаратов с параллельным расположением в пространстве, например, может быть эффективным в увеличении скорости подачи жидкости. Например, для обеспечения скорости подачи вплоть до приблизительно 140 баррелей/мин могут быть использованы параллельно два смесительных аппарата. Кроме того, использование трех аппаратов может обеспечить скорость подачи вплоть до приблизительно 200 баррелей/мин. Неограничивающие примеры типичных концентраций, используемых при воздействии на нефтяную скважину, представляют собой следующие. Полимер обеспечивают на уровнях приблизительно 1060 фунтов/1000 галлонов воды (приблизительно 0,12-0,72 мас.%). Для таких концентраций гуаровой камеди, например 10-60 фунтов/1000 галлонов, было обнаружено, что скорость гидратации зависит от кон-6 016413 центрации. Использование более низких уровней проявляет тенденцию приводить к созданию недостаточной вязкости, в то время как более высокие концентрации имеют тенденцию впустую тратить вещество. В тех случаях, когда этих недостатков удается избежать, используют более высокие и более низкие концентрации. Борсодержащее сшивающее вещество обеспечивают на уровне приблизительно 20-200 м.д. (ppm), исходя из элементарного бора. Диапазоны не являются абсолютными, но дают общую ориентацию. Если уровень бора ниже 20 м.д., существует риск того, что вязкость не будет доведена до желаемой степени, в то время как, если уровень бора выше приблизительно 200 м.д., то обычно не наблюдают никакого дополнительного эффекта, который мог бы привести к трате вещества впустую. Полиол предпочтительно обеспечивают в количестве приблизительно 0,01-0,18 мас.%, в зависимости, до некоторой степени, от молекулярной массы полиола. Что касается полиолов с 3-6 атомами углерода, типичные составы для обработки включают от приблизительно 1 до приблизительно 15 фунтов/1000 галлонов (приблизительно 0,01-0,18 мас.%). В различных вариантах осуществления полимер просеивают в водный раствор или добавляют в воду в виде эмульсии в жидкости-носителе, такой как нефтяное масло. В различных вариантах осуществления в полимерном потоке также обеспечивают борсодержащий сшивающий агент в виде смеси сухих ингредиентов или в виде части эмульсии на основе нефтяного масла. Как отмечено, в том случае, когда борсодержащие сшивающие агенты являются частью гидратирующей смеси, сшивание активируют после гидратации путем повышения pH. Способный к гидратации полимер, как правило, является стабильным в присутствии растворенных солей. Соответственно, для приготовления полимерного раствора могут быть использованы обычная водопроводная вода, рассолы и т.п. Гидратацию полимера осуществляют в системе по типу "первым поступил - первым выводится" в течение времени, необходимого для достижения степени гидратации приблизительно 75% или менее. В различных вариантах осуществления степень гидратации, которая должна быть достигнута, составляет степень гидратации от приблизительно 10 до приблизительно 75%, от приблизительно 10 до приблизительно 60%, от приблизительно 20 до приблизительно 75%, от приблизительно 20 до приблизительно 60%, от приблизительно 30 до приблизительно 75%, от приблизительно 30 до приблизительно 60%, от приблизительно 40 до приблизительно 75%, от приблизительно 40 до приблизительно 60% или даже от приблизительно 40 до приблизительно 50%. Процент гидратации измеряют и определяют как рост процента вязкости относительно вязкости, которой полимер мог бы достичь при полной гидратации. Для иллюстрации, если максимальная вязкость, достигнутая при полной гидратации, составляет 22 сП при некоторых температуре и скорости сдвига, тогда 50% гидратацию получают, когда вязкость достигает 11 сП при тех же температуре и скорости сдвига. Здесь, 1 сантипуаз (сП) эквивалентен одному миллипаскалю секунде (мПас). Аналогично, 10% гидратации достигают при 2,2 сП, 20% гидратации достигают при 4,4 сП и т.д. Для заданной полимерной системы при заданной температуре в заданной смесительной системе время для полной гидратации может быть легко определено экспериментально и эмпирически. Из времени для полной гидратации подобным образом может быть определено время для частичной гидратации при степени гидратации, такой как 75% и менее. Наконец, из времени для частичной гидратации определяют размер смесительных резервуаров, исходя из времени пребывания, рассчитанного из желаемой скорости потока. Как уже упоминалось, размер системы устанавливают для достижения времени пребывания, необходимого для достижения степени гидратации приблизительно 10-75% и т.д. Естественно, при установлении размеров резервуаров принимают во внимание все переменные, оказывающие действие на результат. Они включают без ограничения скорость потока, степень сдвига, температуру,природу полимерного загустителя и т.д. На стадии после начала гидратации инициируют сшивание, необязательно добавляют проппант и получающуюся в результате жидкость для гидроразрыва нагнетают в ствол буровой скважины для воздействия на формацию. Обычно, есть промежуток времени в несколько минут до того, как жидкость,закачанная в ствол буровой скважины, достигнет формации. В течение этого времени вязкость неполностью гидратированного полимера продолжает расти до вязкости, соответствующей полностью сшитому полимеру, несмотря на то, что сшивание осуществлено при степени гидратации, меньшей, чем полная гидратация. В одном аспекте преимущества изобретения заключаются в том результате, что период времени гидратации является укороченным, и, как сопутствующее обстоятельство, размер смесительного оборудования является сниженным. Влияние сшивания растворов гуаровой камедью при заданном состоянии гидратации проиллюстрировано на фиг. 2. График показывает рост вязкости системы на основе гуаровой камеди, сшитой борсодержащим соединением, где сшивание борсодержащим соединением инициируют при 10% гидратации(кривая 14), 30% гидратации (кривая 13), 50% гидратации (кривая 12) и 100% гидратации (кривая 11). Растворы содержат 30 фунтов гуаровой камеди на 1000 галлонов (0,36 мас.%), 7,2 фунтов глицерина (полиол) на 1000 галлонов (0,09 мас.%) и 60 м.д. бора из буры (декагидрат тетрабората натрия), измеренных в расчете на элементарный бор.-7 016413 Для эксперимента, показанного на фиг. 2, процент гидратации рассчитан, исходя из вязкости через 30 мин гидратации, которую принимают за 100% гидратацию. Т.е. после 30 мин гидратации вязкость раствора гуаровой камеди достигает значения 22 сП, измеренного, например, при 25 С на вискозиметреFarm 35 при 511 с-1, используя ротор 1 и балансир 1. На этой основе полагают, что 50% гидратация происходит, когда вязкость достигает половины уровня (вязкости) 100% гидратации, измеренной при той же скорости сдвига. Аналогично, полагают, что степень гидратации 30% имеет место, когда вязкость достигает 30% вязкости эксперимента со 100% гидратацией. В качестве иллюстрации полагают, что 10% гидратация имеет место, когда вязкость раствора гуаровой камеди при гидратации достигает уровня вязкости 10% от уровня вязкости, которого добиваются в состоянии 100% гидратации. Фиг. 2 показывает,что даже в случае сшивания при 10% гидратации в присутствии полиола вязкость гидратированного полимера продолжает увеличиваться до тех пор, пока не достигнет значения, приближающегося к значению системы, сшитой при 100% гидратации. Аналогичное наблюдение делают на кривых 12 и 13, полученных сшиванием при 50 и 30% гидратации соответственно. В обоих случаях вязкость сшитой системы продолжает увеличиваться от первоначально низкой вязкости. В первом приближении вязкости, в конце концов достигаемые, которые показаны на фиг. 2, являются одинаковыми, была ли сшита система при 10, 30, 50 или 100% гидратации. Пики и видимые слабые пики на кривых 11, 12, 13 и 14 являются экспериментальными артефактами (где вязкость измеряют при более низких скоростях сдвига). В различных вариантах осуществления изобретение обеспечивает гидратацию гуаровой камеди или других полимеров при температурах, колеблющихся в диапазоне от температуры чуть выше температуры замерзания (приблизительно 1 С) до приблизительно 35 С или выше. Как правило, гидратация происходит тем быстрее, чем выше температура. С другой стороны, смешивание при низких температурах экономит затраты на энергоносители и время на нагревание жидкости; такой подход является особенно преимущественным при проведении работ в холодных климатах или в умеренных климатах в холодные дни. Какой бы то ни была температура, время, необходимое для гидратации загустителя полимера до инициирования сшивания, является сниженным благодаря использованию полиолов, описанных в настоящем описании. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изобретение дает возможность проводить работы при более низких температурах в течение такого же периода времени, что и прежде, или, альтернативно, при более высоких температурах в течение значительно более короткого времени, поскольку в настоящий момент впервые осознано, что не требуется того, чтобы полная гидратация была достигнута на буровой площадке прежде, чем жидкость для гидроразрыва нагнетена в ствол буровой скважины. Преимущественно температура жидкости способа составляет от приблизительно 1 до приблизительно 50 С, от приблизительно 1 до приблизительно 35 С, от приблизительно 1 до приблизительно 25 С, от приблизительно 1 до приблизительно 20 С или даже от приблизительно 1 до приблизительно 10 С. В предпочтительном варианте осуществления температура жидкости составляет от приблизительно 1 до приблизительно 5 С, давая экономию времени и энергии, необходимых для нагревания жидкости для достижения подходящей вязкости перед сшиванием. Некоторые жидкости в соответствии с изобретением также могут включать поверхностно-активное вещество. Может быть использовано любое поверхностно-активное вещество, способность которого содействовать диспергированию и/или стабилизации газообразного компонента в основной жидкости с образованием возбужденной жидкости видна со всей очевидностью специалистам в данной области. Вязкоупругие поверхностно-активные вещества, такие как вязкоупругие поверхностно-активные вещества, описанные в патентах США 6703352 (Dahayanake et al.) и 6482866 (Dahayanake et al.), также подходят для использования в жидкостях по изобретению. В некоторых вариантах осуществления изобретения поверхностно-активное вещество представляет собой ионное поверхностно-активное вещество. Примеры подходящих ионных поверхностно-активных веществ включают анионные поверхностноактивные вещества, такие как алкилкарбоксилаты, алкоксикарбоксилаты, алкилсульфаты, алкоксисульфаты, алкилсульфонаты, -олефинсульфонаты, алкоксисульфаты, алкилфосфаты и алкоксифосфаты, но не ограничиваются этим. Примеры подходящих ионных поверхностно-активных веществ также включают катионные поверхностно-активные вещества, такие как алкиламины, алкилдиамины, алкоксиамины,алкилсодержащие четвертичные аммониевые соединения, диалкилсодержащие четвертичные аммониевые соединения и сложноэфирные четвертичные аммониевые соединения,но не ограничиваются этим. Примеры подходящих ионных поверхностно-активных соединений также включают поверхностноактивные вещества, которые обычно рассматривают как цвиттер-ионные поверхностно-активные вещества и, в некоторых случаях, как амфотерные поверхностно-активные вещества, такие как алкилбетаины, алкиламидобетаины, алкилимидазолины, алкиламиноксиды и карбоксилаты алкиламмониевых четвертичных оснований, но не ограничиваются этим. Амфотерное поверхностно-активное вещество представляет собой класс поверхностно-активного вещества, который имеет как положительно заряженный фрагмент, так и отрицательно заряженный фрагмент в некотором диапазоне pH (например, типично в слабокислотном), только отрицательно заряженный фрагмент в некотором диапазоне pH (например,типично в слабощелочном) и только положительно заряженный фрагмент в другом диапазоне pH (например, типично в умеренно кислотном), в то время как цвиттер-ионное поверхностно-активное вещество имеет постоянно положительно заряженный фрагмент в молекуле независимо от pH и отрицательно-8 016413 заряженный фрагмент при щелочном pH. В некоторых вариантах осуществления изобретения поверхностно-активное вещество представляет собой катионное, цвиттер-ионное или амфотерное поверхностноактивное вещество, содержащее аминогруппу или четвертичную аммониевую группу в его химической структуре ("поверхностно-активное вещество с функциональной аминогруппой"). Особенно полезное поверхностно-активное вещество представляет собой амфотерный алкиламин, содержащийся в растворе поверхностно-активного вещества Aquat 944 (доступный от компании Baker Petrolite, 12645, W. AirportBlvd, Sugar Land, Texas 77478 USA). В других вариантах осуществления изобретения поверхностноактивное вещество представляет собой смесь двух или более поверхностно-активных веществ, описанных выше, или смесь любого поверхностно-активного вещества или поверхностно-активных веществ,описанных выше, с одним или более неионогенными поверхностно-активными веществами. Примеры подходящих неионогенных поверхностно-активных веществ включают этоксилаты алкиловых спиртов,этоксилаты алкилфенолов, этоксилаты алкилкислот, алкиламинэтоксилаты, сорбитаналканоаты и этоксилированные сорбитаналканоаты, но не ограничиваются этим. В водных возбужденных жидкостях изобретения может быть использовано любое эффективное количество поверхностно-активного вещества или смеси поверхностно-активных веществ. Предпочтительно жидкости включают поверхностноактивное вещество или смесь поверхностно-активных веществ в количестве приблизительно 0,02-5 мас.% относительно общей массы жидкой фазы и более предпочтительно приблизительно 0,05-2 мас.% относительно общей массы жидкой фазы. Понизители трения также могут быть включены в жидкости изобретения. Может быть использован любой понизитель трения. Также могут быть использованы полимеры, такие как полиакриламид, полиизобутилметакрилат, полиметилметакрилат и полиизобутилен, а также водорастворимые понизители трения, такие как гуаровая камедь, производные гуаровой камеди, полиакриламид и полиэтиленоксид. Также было обнаружено, что промышленные химреагенты, понижающие гидравлическое сопротивление среды, такие как промышленные химреагенты, продаваемые компанией Conoco Inc. под товарным знаком "CDR", которые описаны в патенте США 3692676 (Culter et al.), или понизители гидравлического сопротивления среды, такие как понизители гидравлического сопротивления среды, продаваемые компанией Chemlink, обозначаемые товарными знаками "FLO 1003, 1004, 10051008", являются эффективными. Такие полимерные вещества, добавляемые в качестве понизителей трения или добавок, понижающих температурную зависимость вязкости, также могут действовать в качестве добавок, превосходно снижающих водоотдачу, снижая или даже исключая необходимость традиционных добавок, снижающих водоотдачу. Жидкости, основанные на изобретении, также могут содержать деэмульгатор. Цель этого компонента заключается в том, чтобы "разрушить" или уменьшить вязкость жидкости с тем, чтобы эта жидкость была более легко извлекаема из формации во время очистки скважины. Что касается разрушенияуменьшения вязкости, могут быть использованы окислители, ферменты или кислоты. Реагенты-брейкеры снижают молекулярную массу полимера посредством действия кислоты, окислителя, фермента или некоторой их комбинации на сам полимер. В случае гелей, сшитых боратными ионами, увеличение pH и, следовательно, увеличение эффективной концентрации активного сшивающего вещества, боратного аниона, обратимо создают боратные поперечные сшивки. Понижение pH может с той же легкостью устранить борат/полимерные связи. При высоком значении pH выше 8 имеет место боратный ион, и он является доступным для сшивания и вызывает гелеобразование. При более низких значениях pH борат является связанным водородом и не является доступным для сшивания, таким образом, гелеобразование, вызванное боратным ионом, является обратимым. Варианты осуществления изобретения также могут включать частицы проппанта, которые являются в основном нерастворимыми во флюидах формации. Частицы проппанта, которые несет жидкость для обработки, остаются в создаваемой трещине, таким образом расклинивая открытую трещину, когда давление гидроразрыва сбрасывают и скважину вводят в эксплуатацию. Подходящие материалы для проппанта включают песок, скорлупки грецкого ореха, спеченный боксит, стеклянные бусы, керамические материалы, материалы природного происхождения или подобные материалы, но не ограничиваются этим. Также могут быть использованы смеси проппантов. Если используют песок, то он типично будет иметь размер от приблизительно 20 до приблизительно 100 меш по стандарту США. С синтетическими проппантами могут быть использованы размеры приблизительно 8 меш или более. Материалы природного происхождения могут представлять собой неизвлеченные из материалов природного происхождения и/или непереработанные материалы природного происхождения, а также материалы на основе материалов природного происхождения, которые были подвергнуты переработке и/или из которых они были извлечены. Подходящие примеры материалов в виде частиц природного происхождения для использования в качестве проппантов включают растертые или дробленые скорлупки орехов, таких как грецкий орех, кокосовый орех, орех пекан, миндаль, слоновый орех, бразильский орех и т.д.; растертые или дробленые скорлупки (включая фруктовые косточки) семян фруктов, таких как слива, оливка/маслина, персик, вишня, абрикос и т.д.; растертые или дробленые скорлупки/шелуху зерен других растений, таких как маис (например, стержни кукурузного початка или кукурузные зерна) и т.д.; переработанные древесные материалы, такие как древесные материалы, полученные из древесины, такой как древесина дуба,-9 016413 древесина гикори, древесина грецкого ореха, древесина тополя, древесина красного дерева и т.д., включающей такую древесину, которая была переработана путем растирания, измельчения или другой формы образования макрочастиц, переработки и т.д., но не обязательно ограничиваются этим. Дополнительная информация по орехам и композициям из них может быть обнаружена в Encyclopedia ofChemical Technology, Edited by Raymond E. Kirk and Donald F. Othmer, Third Edition, John WileySons,Volume 16, p. 248-273 (в разделе, озаглавленном "Nuts"), Copyright. 1981. Концентрация проппанта в жидкости может быть любой концентрацией, известной в данной области, и предпочтительно будет находиться в диапазоне от приблизительно 0,03 до приблизительно 3 кг проппанта, добавляемого на 1 л жидкой фазы. Также любые частицы проппанта могут быть дополнительно покрыты смолой, чтобы потенциально улучшить прочность проппанта, способность проппанта объединяться в кластеры и свойства, отвечающие за вынос проппанта. Водная среда настоящего изобретения может представлять собой воду или рассол. В тех вариантах осуществления изобретения, где водная среда является рассолом, последний представляет собой воду,содержащую неорганическую соль или органическую соль. Предпочтительные неорганические соли включают галогениды щелочных металлов, более предпочтительно хлорид калия. Солевая фаза носителя также может содержать органическую соль, более предпочтительно формиат натрия или калия. Предпочтительные неорганические двухвалентные соли включают галогениды кальция, более предпочтительно хлорид кальция или бромид кальция. Бромид натрия, бромид калия или бромид цезия также могут быть использованы. Соль выбирают по соображениям совместимости, т.е. в том случае, когда в жидкости для бурения формации (в буровом растворе) использовали конкретную солевую фазу, то и солевую фазу жидкости для вскрытия продуктивной формации/откачивания скважины до получения чистой нефти выбирают так, чтобы иметь аналогичную солевую фазу. В жидкости изобретения может быть включен волокнистый компонент для получения ряда свойств,включающих улучшение суспензионных свойств частиц и способности частиц к переносу и стабильности газовой фазы. Используемые волокна могут быть гидрофильными или гидрофобными по природе, но гидрофильные волокна являются предпочтительными. Волокна могут представлять собой любой волокнистый материал, такой как природные органические волокна, молотые растительные материалы, синтетические полимерные волокна (в качестве неограничивающего примера: полиэфир, полиарамид, полиамид, новолоид или полимер новолоидного типа), фибриллированные синтетические органические волокна, керамические волокна, неорганические волокна, металлические волокна, металлические нити,углеродные волокна, стекловолокно, керамические волокна, натуральные полимерные волокна и их любые смеси, но без ограничения этим. Особенно полезными волокнами являются полиэфирные волокна с покрытием, являющиеся высокогидрофильными, такие как полиэтилентерефталатные (PET) волокнаDACRON, доступные от компании Invista Corp. Wichita, KS, USA, 67220, но не ограничиваются этим. Другие примеры полезных волокон включают волокна на основе полиэфиров полимолочной кислоты,волокна на основе полиэфиров полигликолевой кислоты, волокна на основе поливинилового спирта и т.п., но не ограничиваются этим. При использовании в жидкостях изобретения волокнистый компонент может быть включен в концентрациях от приблизительно 1 до приблизительно 15 г/л жидкой фазы жидкости, предпочтительно концентрация волокон составляет от приблизительно 2 до приблизительно 12 г/л жидкости и более предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 10 г/л жидкости. Варианты осуществления жидкости изобретения могут дополнительно содержать другие добавки и химреагенты, которые известны специалистам в данной области как обычно используемые в нефтепромысловых применениях. Они включают вещества, такие как поверхностно-активные вещества, в дополнение к поверхностно-активным веществам, упомянутым ранее в настоящем описании, брейкерные вспомогательные средства в дополнение к реагентам-брейкерам, упомянутым ранее в настоящем описании, поглотители кислорода, спирты, ингибиторы образования отложений, ингибиторы коррозии, добавки, снижающие водоотдачу, бактерицидные добавки и т.п., но не ограничиваются этим. Также они могут включать совместно действующее поверхностно-активное вещество для получения оптимальной вязкости или для минимизирования образования стабильных эмульсий, которые содержат компоненты сырой нефти или полисахарид или химически модифицированный полисахарид, полимеры, такие как целлюлоза, производное целлюлозы, гуаровая камедь, производное гуаровой камеди, ксантановая камедь, или синтетические полимеры, такие как полиакриламиды и полиакриламидные сополимеры, окислители,такие как персульфат аммония и бромат натрия, и биоциды, такие как 2,2-дибром-3-нитрилпропионамин. Варианты осуществления жидкости на водной основе изобретения могут также содержать аминоорганическое соединение. Примеры подходящих аминоорганических соединений включают тетраэтиленпентамин, триэтилентетрамин, пентаэтиленгексамин, триэтаноламин и т.п., или их любые смеси, но не обязательно ограничиваются этим. Когда в жидкостях изобретения используют аминоорганические соединения, их включают в количестве от приблизительно 0,01 до приблизительно 2,0 мас.%, исходя из общей массы жидкой фазы. Предпочтительно, когда используют, аминоорганическое соединение включают в количестве от приблизительно 0,05 до приблизительно 1,0 мас.%, исходя из общей массы жидкой фазы. Особенно полезным аминоорганическим соединением является тетраэтиленпентамин.- 10016413 Следующие примеры представлены для иллюстрации приготовления и свойств вязкоупругих нанотрубчатых жидкостей на водной основе, и их не следует истолковывать как ограничение объема изобретения, если четко не указано иное в прилагаемых пунктах формулы изобретения. Все процентные содержания, концентрации, соотношения, части и т.д. приведены по массе, если не отмечено иное или не вытекает со всей очевидностью из контекста их использования. Примеры Пример 1. Из лабораторного исследования, показанного для иллюстрации на фиг. 3, определяют, что для раствора гуаровой камеди в воде требуется 190 с для достижения 85% гидратации при 76F. Раствор содержит 30 фунтов гуаровой камеди на 1000 галлонов, и это составляет приблизительно 0,36 мас.% гуаровой камеди. Уровня 85% гидратации достигают, когда вязкость доходит до 18,5 сП (18,5 мПас), что измерено при скорости сдвига 511 с-1. Аналогичная кривая показывает, что 50% достигают только за 80 с. Система по типу "первым поступил - первым выводится", требуемый размер которой был определен для 50% гидратации, представляет собой систему, в которой достигают времени пребывания 80 с. Способный к гидратации полимер смешивают в системе по типу "первым поступил - первым выводится", требуемый размер которой определен для 50% гидратации, достигая времени пребывания 80 с. По достижении гидратации 50% активируют сшивание борсодержащим соединением. Непосредственно после активации сшивания жидкость закачивают в ствол буровой скважины, где она достигает своей конечной вязкости, соответствующей вязкости жидкости, загущенной полностью сшитым полимером, до достижения перфораций. Так как время достижения 50% гидратации составляет менее половины времени достижения 85% гидратации, объем резервуара для гидратации уменьшают более чем наполовину, попрежнему поддерживая тот же самый поток жидкости и получая жидкость, которая достигает конечной вязкости, соответствующей вязкости жидкости, загущенной полностью сшитым полимером, до достижения перфораций. Соответственно, единичный объем смесительного оборудования составляет менее половины единичного объема смесительного оборудования, используемого с системой при 85% гидратации. Пример 2. Ссылаясь вновь на фиг. 3, за время 200 с, которое составляет время пребывания для типичного аппарата объемом 250 баррелей при скорости потока 70 баррелей/мин, полимер достигает степени гидратации 87% при температуре 76F (24,4C). При 40F (4,44C), достигают степени гидратации 56%. На буровой площадке при 40F (4,44C) смешивают раствор гуаровой камеди и воду (0,36 мас.% гуаровой камеди в воде) и пропускают через систему типа "первым поступил - первым выводится", имеющую размер 250 баррелей. На выходе из смесительного аппарата полимер является гидратированным на 56%. Затем активируют сшивание борсодержащим соединением и жидкость для гидравлического разрыва,загущенную сшитым полимером, нагнетают в ствол буровой скважины. Хотя жидкость является сшитой в тот момент, когда она была гидратирована только на 56%, вязкость продолжает расти до значения вязкости, соответствующей вязкости жидкости, загущенной полностью сшитым полимером, в течение времени, когда жидкость нагнетают в ствол скважины, и до того момента, как она достигнет перфораций. Избегают траты времени и издержек на нагревание воды выше 4 С. Несмотря на то что различные варианты осуществления были описаны касательно достаточных для воспроизведения раскрытий, следует понимать, что изобретение не является ограниченным раскрытыми вариантами осуществления. Вариации и модификации, которые могут прийти в голову специалиста в данной области при прочтении описания изобретения, также являются частью объема изобретения, которое определено в прилагаемых пунктах формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ интенсификации подземной формации, прилегающей к стволу буровой скважины, путем подачи жидкости для гидроразрыва в формацию, включающий непрерывное смешивание способного к гидратации полимера, включающего звенья D-маннозы иD-галактозы, с водой при температуре смешивания; пропускание полученной смеси через систему, обеспечивающую режим потока типа "первым поступил - первым выводится"; достижение степени гидратации полимера от более 10 до менее 75%; инициирование сшивания полимера борсодержащим сшивающим агентом до того, как степень гидратации превысит 75%; до инициирования сшивания или одновременно с инициированием сшивания введение полиола, содержащего цис-гидроксильные группы на двух соседних атомах углерода, в смесь полимер/вода и нагнетание полученной жидкости для гидроразрыва, содержащей полимер, сшивающий агент, полиол и воду, в формацию со скоростью подачи от 3,18 м 3 (20 баррелей) до 11,3 м 3 (70 баррелей) в минуту. 2. Способ по п.1, где размер системы подбирают таким образом, чтобы время пребывания смеси соответствовало времени, необходимому для достижения степени гидратации полимера от 10 до 60%,предпочтительно от 30 до 60%, более предпочтительно от 40 до 60%. 3. Способ по любому из предшествующих пунктов, где размер системы типа "первым поступил первым выводится" определяют для подачи 11,3 м 3 (70 баррелей) в минуту. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, где размер системы определяют для подачи 11,3 м 3 (70 баррелей) в минуту при 20 С. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, где система имеет объем 23,85 м 3 (150 баррелей) или менее. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, где сшивание включает добавление борсодержащего сшивающего агента в щелочных условиях к смеси способного к гидратации полимера и воды. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, где инициирование сшивания включает повышение pH раствора, содержащего способный к гидратации полимер и борсодержащий сшивающий агент,выше 8,0. 8. Способ по любому из предшествующих пунктов, где жидкость для гидроразрыва дополнительно содержит проппант. 9. Способ интенсификации добычи углеводородов из подземной формации, включающий гидратирование полисахаридного загустителя в водном растворе до степени гидратации от 10 до 75%; инициирование сшивания полисахарида борсодержащим сшивающим агентом до того, как степень гидратации полисахарида превысит 75%; до инициирования сшивания или одновременно с инициированием сшивания добавление полиола,содержащего цис-гидроксильные группы на двух соседних атомах углерода; и нагнетание жидкости для гидроразрыва, содержащей сшитый полисахарид, со степенью гидратации, равной или менее 75%, сшивающий агент, полиол и воду, в подземную формацию. 10. Способ по п.9, где полиол содержит шесть или более атомов углерода. 11. Способ по п.9, где полиол представляет собой маннит. 12. Способ по п.9, где полиол представляет собой сорбит. 13. Способ по п.9, где полиол представляет собой глюконат натрия. 14. Способ по п.9, включающий гидратирование полисахаридного загустителя до степени гидратации от 20 до 60% и инициирование сшивания при степени гидратации в диапазоне 40-60%. 15. Способ интенсификации подземной формации, прилегающей к стволу буровой скважины, путем подачи жидкости для гидроразрыва в формацию, включающий непрерывное смешивание способного к гидратации полимера, включающего звенья D-маннозы иD-галактозы с водой при температуре смешивания в нескольких смесительных аппаратах, каждый из которых имеет объем менее 23,85 м 3 (150 баррелей); пропускание полученной смеси через систему, обеспечивающую режим потока типа "первым поступил - первым выводится"; достижение степени гидратации полимера от более 10 до менее 75%; инициирование сшивания полимера борсодержащим сшивающим агентом до того, как степень гидратации превысит 75%; до инициирования сшивания или одновременно с инициированием сшивания добавление полиола,содержащего цис-гидроксильные группы на двух соседних атомах углерода, в смесь полимер/вода и нагнетание полученной жидкости для гидроразрыва, содержащей полимер, сшивающий агент, полиол и воду, в формацию со скоростью подачи от 6,36 м 3 (40 баррелей) до 22,26 м 3 (140 баррелей) в минуту.
МПК / Метки
МПК: C09K 8/90, C09K 8/88, C09K 8/68, C09K 8/86
Метки: интенсификации, варианты, способ, формации, подземной
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/14-16413-sposob-intensifikacii-podzemnojj-formacii-varianty.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ интенсификации подземной формации (варианты)</a>
Предыдущий патент: Способы крекинга сырого продукта с целью получения дополнительных сырых продуктов и способ получения транспортного топлива
Следующий патент: Ролик для конвейера и уплотнение для использования в таком ролике
Случайный патент: Способ возведения сооружения для использования в качестве дороги или строительных лесов на склоне