Способ гидроразрыва пласта с использованием в качестве загустителя соли четвертичного амина

Номер патента: 15149

Опубликовано: 30.06.2011

Авторы: Шефер Лаура, Хатчинс Ричард Д.

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ гидроразрыва подземных пластов, включающий подготовку состава для обработки пласта, состоящего из водной среды, модифицированного карбоксильными группами полимера и сшивающего агента, последующее добавление к составу для обработки пласта соли четвертичного амина в эффективном для увеличения вязкости количестве и подачу полученного сочетания в скважину для осуществления гидроразрыва пласта, в котором состав для обработки пласта готовят и смешивают с солью четвертичного амина до подачи в скважину, причем соль четвертичного амина представляет собой хлорид кокобис(2-гидроксиэтил)метиламмония.

2. Способ по п.1, в котором модифицированный карбоксильными группами полимер представляет собой карбоксиметилгуар, карбоксиметилгидроксипропилгуар, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу и модифицированный карбоксильными группами полиакриламид.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором дополнительно используют газообразный компонент, выбранный из группы, состоящей из диоксида углерода, азота и их смесей.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором дополнительно используют проппант.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором сшивающий агент содержит металлический хром, железо, алюминий, сурьму, титан или цирконий.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором дополнительно используют волокнистый компонент.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором состав для обработки пласта содержит ингибитор коррозии, добавку для борьбы с потерями состава для обработки пласта и их смеси.

8. Способ по п.1, в котором соль четвертичного амина добавляют в количестве от 0,005 до 1 вес.% относительно веса состава.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором соль четвертичного амина добавляют в количестве 0,01 до 0,5 вес.% относительно веса состава.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором вязкость состава для обработки пласта при добавлении соли четвертичного амина увеличивается на 10-40%.

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ В КАЧЕСТВЕ ЗАГУСТИТЕЛЯ СОЛИ ЧЕТВЕРТИЧНОГО АМИНА Описаны способы обработки подземных пластов, в частности способы обработки, включающие подготовку водного состава для обработки пласта, состоящего из модифицированного карбоксильными группами полимера, сшивающего агента и загустителя - соли четвертичного амина,которым является хлорид кокобис(2-гидроксиэтил)метиламмония, последующее введение данного состава в пласт с целью его обработки. Данный способ обработки особенно пригоден для осуществления гидроразрыва подземных пластов. Полимер и сшивающий агент могут быть смешаны заранее, поданы в скважину и там смешаны с солью четвертичного амина с целью обработки пласта. В другом аспекте изобретения полимер, сшивающий агент и вышеуказанную соль четвертичного амина смешивают, подают в скважину и вводят в подлежащий обработке пласт. 015149 Уровень техники Настоящее изобретение относится к жидкостям, используемым для обработки подземных пластов. В частности, настоящее изобретение относится к способам обработки подземных пластов, включая подготовку водного состава для обработки пласта, состоящего из модифицированного карбоксильными группами полимера, сшивающего агента и четвертичного амина, и последующую обработку подземного пласта этим текучим составом. Данный способ обработки особенно применим для гидроразрыва пластов. При осуществлении работ по строительству и заканчиванию скважин, проникающих в подземные пласты, и при добыче газообразных и жидких углеводородов из естественных резервуаров через такие скважины используют различные типы жидкостей. Эти работы включают бурение пластов, гидроразрыв пластов, изменение проницаемости пластов или управление выносом песка и воды из пластов. Жидкости, применяемые при осуществлении промысловых работ, известны как буровые растворы, растворы для заканчивания скважины, жидкости для ремонта скважины, пакерные жидкости, жидкости гидроразрыва, жидкости для воздействия на пласт, вытесняющие жидкости или жидкости для регулирования проницаемости, жидкости для закрепления стенки скважины и т.п. Гидроразрыв пласта - это операция по воздействию на пласт, в плановом порядке осуществляемая на нефтяных и газовых скважинах с целью увеличения добычи пластовых флюидов из подземных резервуаров. Специально разработанные жидкости при высоком давлении и расходе закачивают в обрабатываемый резервуар, вызывая раскрытие трещин. Проппанты, например керамические шарики или крупицы песка, закачивают вместе с жидкостью гидроразрыва (также именуемой жидкостью-носителем) в виде суспензии, чтобы после завершения обработки трещина оставалась открытой. Наиболее часто для гидроразрыва пласта используют жидкости на полимерной основе, характеризующиеся низкой стоимостью, высокой эффективностью и простотой обращения. К наиболее часто используемым полимерам относятся гуаровая смола, ее производные, полимеры на основе целлюлозы и ее производных. В ряде случаев полимеры, используемые для получения жидкости гидроразрыва, являются поперечно-сшитыми при помощи сшивающего агента, такого как титан, бор или цирконий, благодаря чему обеспечивается нужная для гидроразрыва пласта вязкость. Часто при закачке в ствол скважины некоторых полимерных жидкостей гидроразрыва в результате взаимодействия с насосами и транспортными линиями жидкости могут испытывать сдвиговое разжижение с ограниченным восстановлением или отсутствием восстановления вязкости после снижения скорости сдвига. Это особенно характерно для систем на основе полимеров, поперечно-сшитых цирконием. Сдвиговое разжижение обычно приводит к существенным потерям состава для обработки в пласте. Типичным способом частичного смягчения необратимого эффекта сдвигового разжижения является повышение концентрации поперечно-сшитого полимера в составе для обработки. Хотя это может оказаться эффективным с точки зрения восстановления вязкости, могут возникнуть другие трудности. Как правило, с увеличением количества полимера также увеличиваются материальные затраты. Кроме того,повышение концентрации полимера обычно вызывает соответствующее снижение остаточной проводимости после завершения обработки. Таким образом, существует потребность в жидкостях для промысловых работ, которые бы обеспечивали высокую остаточную проводимость после обработки, а также лучше восстанавливали вязкость после сдвигового разжижения. Создание жидкости, отвечающей этим требованиям, было бы весьма желательным, и настоящее изобретение удовлетворяет эту потребность, по меньшей мере частично. Сущность изобретения В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения обеспечиваются способы обработки подземных пластов. В частности, настоящее изобретение относится к способам обработки подземных пластов, включая подготовку водного состава для обработки пласта, состоящего из модифицированного карбоксильными группами полимера, сшивающего агента и четвертичного амина, и последующую обработку подземного пласта этим составом для обработки. Данный способ особенно применим для гидроразрыва пластов. Для обработки пласта полимер и сшивающий агент могут быть смешаны заранее, поданы в скважину и там смешаны с солью четвертичного амина. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения полимер, сшивающий агент и соль четвертичного амина смешивают, подают в скважину и вводят в пласт. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения способ обработки включает подготовку состава для обработки пласта, содержащего водную среду, модифицированный карбоксильными группами полимер и сшивающий агент. Состав для обработки пласта и сшивающий агент могут быть объединены любым пригодным для этого образом. Например, состав для обработки пласта и сшивающий агент могут быть смешаны на поверхности и затем поданы в скважину, проходящую через подземный пласт. После этого с целью улучшения параметров вязкости состава для обработки пласта в него вводят четвертичный амин и смешивают с ним. В качестве альтернативы сначала в скважину может быть подан состав для обработки пласта, а четвертичный амин смешан с ним уже в скважине. Модифицированные карбоксильными группами полимеры, применимые в контексте настоящего изобретения, включают такие полимеры, как карбоксиметилгуар, карбоксиметилгидроксипропилгуар,карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу или содержащий карбоксильные группы полиакриламид. При-1 015149 годные сшивающие агенты содержат химическое соединение с поливалентным ионом металла, например, но без ограничений, хрома, железа, алюминия, титана и циркония. Соль четвертичного амина может быть любой солью, эффективной с точки зрения повышения вязкости состава для обработки пласта,включая такие соли, как хлорид алкилэтоксилированного четвертичного аммония. Краткое описание чертежей Настоящее изобретение может стать понятным из следующего описания, рассматриваемого совместно с сопроводительными чертежами. На фиг. 1 показано, что добавление соли четвертичного амина существенно увеличивает вязкость состава для обработки пласта, особенно спустя длительное время, при постоянной скорости сдвига. Фиг. 2 иллюстрирует восстановление вязкости после воздействия на жидкости, используемые в соответствии с настоящим изобретением, больших сдвигающих усилий. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения Настоящее описание и примеры приведены исключительно для иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения и не должны быть истолкованы как ограничивающие объем и применимость настоящего изобретения. Хотя составы, являющиеся объектом настоящего изобретения, описываются в настоящем документе как содержащие определенные материалы, следует понимать, что они могут содержать два или более химически различающихся материала. Кроме того, эти составы также могут содержать некоторые компоненты, отличные от уже упоминавшихся. В описании сущности изобретения и его подробном описании каждое числовое значение следует сначала читать как указанное приблизительно (если это уже не указано специально) и затем читать еще раз без этого уточнения, если в контексте нет иных указаний. Настоящее изобретение обеспечивает способы обработки подземных пластов, в которых пробурены скважины. В частности, настоящее изобретение относится к способам обработки подземных пластов,включая подготовку водного состава для обработки пласта, состоящего из модифицированного карбоксильными группами полимера, в который добавлен либо сшивающий агент, либо четвертичный амин, и последующую обработку подземного пласта этим составом для обработки. Способы, составляющие настоящее изобретение, применимы при осуществлении промысловых работ, включая такие операции, как гидроразрыв пласта, изменение проницаемости подземного пласта, очистка трещины или ствола скважины, кислотный гидроразрыв пласта, кислотная обработка под давлением, ниже давления гидроразрыва,гравийная набивка, борьба с выносом песка и т.п. Данный способ обработки особенно полезен при осуществлении гидроразрыва пласта. Авторами изобретения было неожиданно обнаружено, что добавление такого материала, как соль четвертичного амина, к жидкости для обработки пласта, содержащей анионный функциональный полимер, например модифицированный карбоксильными группами полимер, и сшивающий агент, позволяет улучшить параметры вязкости, такие как восстановление после сдвигового разжижения в результате закачки жидкости в скважину, отсроченное повышение вязкости или повышение вязкости после поступления жидкости для обработки пласта в пласт. Авторы изобретения также неожиданно обнаружили, что добавление сшивающего агента к жидкости для обработки пласта, содержащей анионный функциональный полимер, например модифицированный карбоксильными группами полимер, и соль четвертичного амина, также способствует улучшению параметров вязкости. В обоих случаях становится возможным снижение концентрации полимера, что делает более совершенными очистку пласта и использование материалов. В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения способ обработки подземного пласта включает сначала подготовку состава для обработки пласта, содержащего водную среду, модифицированный карбоксильными группами полимер и сшивающий агент. Затем к этому составу для обработки пласта добавляют соль четвертичного амина, что повышает его вязкость. После этого смесь соли четвертичного амина и состава для обработки пласта вводят в пласт с целью его обработки, предпочтительно для гидроразрыва пласта. Этот вариант осуществления изобретения способствует большему восстановлению вязкости поперечно-сшитых полимеров, обычно используемых для гидроразрыва, то есть вязкость жидкости после воздействия больших сдвиговых усилий (репрезентативный диапазон скорости сдвига в каналах при гидроразрыве составляет от приблизительно 650 до 1300 с-1) значительно выше, чем жидкости такого же состава без добавления соли четвертичного амина. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения способ обработки включает подготовку состава для обработки пласта, содержащего водную среду, модифицированный карбоксильными группами полимер и четвертичный амин. Жидкость для обработки пласта и соль четвертичного амина могут быть соединены любым подходящим способом. Например, жидкость для обработки пласта и четвертичный амин могут быть смешаны на поверхности и затем поданы в скважину, проходящую через подземный пласт. После этого, с целью усовершенствования параметров вязкости состава для обработки пласта,в него вводят сшивающий агент и смешивают с ним. В качестве альтернативы, сначала в скважину может быть подан состав для обработки пласта, а сшивающий агент смешан с ним уже в скважине. Модифицированные карбоксильными группами полимеры, применимые в соответствии со способами, являющимися объектом настоящего изобретения, в качестве основы могут иметь любой полимер.-2 015149 Не имеющие ограничительного характера примеры таких полимеров включают гуаровые смолы, целлюлозы, синтетические полмеры, такие как полиакриламины, синтетические и природные водорастворимые полимеры и т.п. Особенно хорошо подходят такие модифицированные карбоксильными группами полимеры, как карбоксиметилгуар, карбоксиметилгидроксипропилгуар, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза и содержащий карбоксильные группы полиакриламид. Хотя может быть использовано любое пригодное количество модифицированного карбоксильными группами полимера, этот полимер, предпочтительно, вводят в количестве от приблизительно 0,01 до приблизительно 10,00 вес.% относительно общего веса состава, более предпочтительно от приблизительно 0,10 до приблизительно 2,0 вес.% относительно общего веса состава. Сшивающие агенты используются в способах, являющихся объектом настоящего изобретения, либо как компонент жидкости для обработки пласта, либо как материал, добавляемый к жидкости для обработки пласта в скважине с целью повышения ее вязкости. Сшивание заключается в соединении двух или более полимерных цепей посредством химического связывания этих цепей с общим элементом или химической группой. Пригодные сшивающие агенты могут содержать химическое соединение с поливалентным ионом металла, например, но без ограничения, хрома, железа, алюминия, титана и циркония. Сшивающий агент может быть добавлен в любом являющемся эффективным количестве. Предпочтительно активное количество сшивающего агента составляет от приблизительно 0,001 до приблизительно 0,2 вес.% относительно общего веса состава, более предпочтительно от приблизительно 0,003 до приблизительно 0,1 вес.% относительно общего веса состава. Способы, являющиеся объектом настоящего изобретения, включают добавление к жидкости для обработки пласта катионной ассоциированной соли четвертичного амина, являющейся либо компонентом этой жидкости, либо вводимой в жидкость для обработки пласта в скважине. В качестве соли четвертичного амина особенно пригоден хлорид кокобис(2-гидроксиэтил)метиламмония. Соль четвертичного аммония может быть добавлена в любом количестве, являющемся эффективным в отношении улучшения параметров вязкости либо в течение длительного времени при постоянной скорости сдвига, либо после воздействия высоких скоростей сдвига. Предпочтительно соль амина добавляют в количестве от приблизительно 0,005 до приблизительно 1 вес.% относительно общего веса состава, более предпочтительно от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,5 вес.% относительно общего веса состава. Соль амина может быть добавлена в любой обеспечивающей эффективность действия форме, включая жидкую форму, твердую форму или форму раствора, например водного раствора соли. Составы, используемые в соответствии со способами, являющимися объектом настоящего изобретения, могут содержать электролит, который может представлять собой органическую кислоту, соль органической кислоты или неорганическую соль. Смеси указанных соединений специально рассматриваются как входящие в объем настоящего изобретения. Типично, если это соединение будет присутствовать в незначительном количестве, предпочтительно менее приблизительно 30 вес.% относительно веса состава. Типичной органической кислотой является сульфоновая кислота или карбоновая кислота, а типичным противоанионом солей органических кислот является сульфонат или карбоксилат. К характерным примерам таких органических молекул относятся различные ароматические сульфонаты и карбоксилаты,такие как п-толуолсульфонат, нафталинсульфонат, хлорбензойная кислота, салициловая кислота, фталевая кислота и т.п., в которых противоанионы являются водорастворимыми. Наиболее предпочтительными органическими кислотами являются муравьиная кислота, лимонная кислота, 5-гидрокси-1-нафтойная кислота, 6-гидрокси-1-нафтойная кислота, 7-гидрокси-1-нафтойная кислота, 1-гидрокси-2-нафтойная кислота, 3-гидрокси-2-нафтойная кислота, 5-гидрокси-2-нафтойная кислота, 7-гидрокси-2-нафтойная кислота, 1,3-дигидрокси-2-нафтойная кислота и 3,4-дихлорбензойная кислота. Могут быть использованы такие соли органических кислот, как формиат цезия, натрия или калия, цитрат натрия. Неорганические соли, которые особенно подходят, - это, кроме прочего, водорастворимые соли калия, натрия и аммония, например хлорид калия и хлорид аммония. Кроме того, могут быть использованы хлорид магния, хлорид кальция, бромид кальция, галогенид цинка, карбонат натрия и бикарбонат натрия. Также может быть использована любая смесь неорганических солей. Неорганические соли могут вносить свой вклад в повышение вязкости, что является характерным для предпочтительных жидкостей. Кроме того, неорганические соли могут способствовать сохранению стабильности геологической формации. Стабильность породы и, особенно, стабильность глины (благодаря предотвращению гидратации глины) достигается при концентрации соли в несколько весовых процентов, при которой плотность жидкости как таковая от присутствия неорганической соли заметно не изменяется, за исключением случаев, когда плотность жидкости имеет важное значение и когда могут быть использованы более тяжелые неорганические соли. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения неорганическая соль представляет собой хлорид калия. Неорганическую соль предпочтительно добавляют в количестве от приблизительно 0,001 до приблизительно 12,0 вес.% относительно общего веса состава, более предпочтительно менее 1 вес.% общего веса состава. К вариантам осуществления настоящего изобретения также относятся составы, содержащие органические амины. К примерам органических аминов относятся, кроме прочего, тетраэтиленпентамин,-3 015149 триэтилентетрамин, пентаэтиленгексамин, триэтаноламин и т.п. или любые их смеси. Если в жидкостях для обработки пласта, являющихся объектом настоящего изобретения, используют органические амины,их добавляют в количестве от приблизительно 0,01 до приблизительно 2,0 вес.% относительно общего веса. Если органические амины используют, их предпочтительно вводят в количестве от приблизительно 0,05 до приблизительно 1,0 вес.% относительно общего веса. Особенно пригодным органическим амином является тетраэтиленпентамин. Составы, используемые в соответствии со способами, являющимися объектом настоящего изобретения, также содержат поверхностно-активное вещество (ПАВ). Может быть использовано любое ПАВ,способность которого улучшать диспергирование и/или стабилизировать газообразный компонент базовой жидкости с образованием активизированной жидкости очевидна специалистам в данной области. Для использования в жидкостях, являющихся объектом настоящего изобретения, также пригодны вязкоупругие ПАВ, такие как описанные в патентах США 6703352 (Dahayanake и др.) и 6482866 (Dahayanake и др.). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения ПАВ является ионогенным ПАВ. К примерам пригодных ионогенных ПАВ относятся, но без ограничения ими, анионные ПАВ, такие как алкилкарбоксилаты, алкилэфиркарбоксилаты, алкилсульфаты, алкилэфирсульфаты, алкилсульфонаты, -олефинсульфонаты, алкилфосфаты и алкилэфирфосфаты. К примерам пригодных ионогенных ПАВ также относятся, кроме прочего, катионные ПАВ, такие как алкиламины, алкилдиамины, алкилэфирамины, алкилпроизводные четвертичного аммония, диалкилпроизводные четвертичного аммония и сложные эфиры четвертичного аммония. К примерам пригодных ионогенных ПАВ также относятся, но без ограничения ими, ПАВ, обычно рассматриваемые как цвиттер-ионные ПАВ и в некоторых случаях как амфотерные ПАВ, такие как алкилбетаины, алкиламидобетаины, алкилимидазолины, алкиламиноксиды и карбоксилаты алкилпроизводных четвертичного аммония. Амфотерные ПАВ представляют собой класс ПАВ, имеющих в определенном диапазоне рН (например, в слабокислом) и положительно заряженную составляющую и отрицательно заряженную составляющую, в определенном диапазоне рН (например, в слабощелочном) - только отрицательно заряженную составляющую, а в другом диапазоне рН(например, в умеренно кислом) - только положительно заряженную составляющую, тогда как в молекуле цветтер-ионных ПАВ имеется устойчивая положительно заряженная составляющая, наличие которой не зависит от рН, и отрицательно заряженная составляющая - при щелочном рН. В некоторых вариантах осуществления изобретения ПАВ является катионным, цвиттер-ионным или амфотерным и содержит в своей химической структуре аминогруппу или группу четвертичного аммония (ПАВ с аминогруппами). Особенно пригодным ПАВ является амфотерный алкиламин, содержащийся в растворе ПАВ Aquat 944(поставляемый Baker Petrolite из 12645 W.Airport Blvd, Sugar Land, 77478 USA). В других вариантах осуществления настоящего изобретения ПАВ представляет собой смесь двух и более ПАВ из описанных выше либо смесь любых ПАВ или описанных выше ПАВ с одним или более неионогенным ПАВ. К примерам пригодных неионогенных ПАВ относятся, но без ограничения ими, этоксилаты алкилпроизводных спиртов, этоксилаты алкилфенолов, этоксилаты алкилпроизводных кислот, этоксилаты алкиламинов,алканоаты сорбита и алканоаты этоксилированного сорбита. Может быть использовано любое являющееся эффективным количество ПАВ или смеси ПАВ. Жидкости для обработки пласта предпочтительно содержат ПАВ или смесь ПАВ в количестве от приблизительно 0,02 до приблизительно 5 вес.% относительно общего веса, более предпочтительно от приблизительно 0,05 до приблизительно 2 вес.% относительно общего веса. В составы, используемые в соответствии со способами, являющимися объектом настоящего изобретения, также могут быть введены понизители трения. Может быть использован любой понизитель трения. Также могут быть использованы полимерные понизители трения, такие как полиакриламид, полиизобутилметакрилат, полиметилметакрилат и полиизобутилен, а также водорастворимые понизители трения, такие как гуаровая смола, ее производные, полиакриламид и полизтиленоксид. Было обнаружено, что эффективными являются выпускаемые серийно химикаты для снижения гидравлических потерь,как, например, продаваемые компанией Conoco Inc. под торговой маркой CDR и описанные в патенте США 3692676 (Cutter и др.) и компанией Chemlink под торговыми марками FLO 1003, 1004, 1005 и 1008. Эти полимерные соединения, добавляемые в качестве понизителей трения или компонентов, улучшающих индекс вязкости, могут также выполнять роль добавок, снижающих потери технологической жидкости, или даже делать их использование ненужным. Составы, пригодные в контексте настоящего изобретения, также могут быть использованы вместе с разжижителем геля или содержать такой разжижитель. В функцию данного компонента входит разрушение или снижение вязкости жидкости для того, чтобы она легче выходила из пласта на стадии очистки. Для снижения вязкости могут быть использованы окислители, энзимы или кислоты. Разжижители снижают молекулярный вес полимеров в результате реакции полимера с кислотой, окислителем, энзимом или некоторыми их сочетаниями. Варианты осуществления настоящего изобретения могут также предусматривать использование частиц проппанта, которые, по существу, не растворимы в пластовых флюидах. Частицы проппанта, переносимые жидкостью для обработки пласта, остаются в образовавшейся трещине, удерживая ее откры-4 015149 той после снятия давления гидроразрыва и введения скважины в эксплуатацию. К пригодным для использования в качестве проппанта материалам относятся, без ограничения ими, песок, скорлупа орехов,спеченный боксит, стеклянные шарики, керамические материалы, природные материалы и им подобные. Также могут быть использованы смеси проппантов. Если используют песок, размер частиц, обычно, составляет от приблизительно 12 до приблизительно 100 меш по стандарту США. Природные материалы могут быть никак не обработанными материалами в их естественном состоянии, а также материалами на основе природных материалов, подвергшихся обработке. К примерам пригодных для использования в качестве проппанта природных материалов в виде частиц, кроме прочего, относятся размолотая или раздробленная скорлупа орехов, например грецкого ореха, кокосового ореха, ореха пекан, миндаля, слонового ореха, американского ореха и т.д.; размолотая или раздробленная скорлупа косточек фруктов, таких как слива, олива, персик, вишня, абрикос и т.д.; размолотая или раздробленная шелуха семян других растений, таких как маис (например, стержни кукурузного початка и зерна кукурузы) и т.д.; обработанные древесные материалы, полученные, например, из древесины дуба, гикори, грецкого ореха, тополя, красного дерева и т.д., включая древесину, получаемую после сверления, строгания или иных видов обработки. Концентрация проппанта в жидкости для обработки пласта может быть любой концентрацией, которая известна специалистам в данной области, ее величина предпочтительно лежит в диапазоне от приблизительно 0,05 до приблизительно 3 кг проппанта на 1 л состава. Кроме того, частицы проппанта могут иметь дополнительное покрытие из смолы, потенциально повышающее их прочность, способность к образованию кластеров и устойчивость к выносу. Водная среда, используемая в соответствии с вариантамиосуществления настоящего изобретения,может представлять собой воду или соляной раствор. В тех вариантах осуществления настоящего изобретения, в которых водная среда является соляным раствором, соляной раствор представляет собой воду, содержащую неорганическую соль или органическую соль. К предпочтительным неорганическим солям относятся галогениды щелочных металлов, более предпочтительно хлорид калия. Фаза-носитель соляного раствора также может содержать органическую соль, более предпочтительно формиат натрия или калия. К предпочтительным двухвалентным неорганическим солям относятся галогениды кальция,более предпочтительно хлорид кальция или бромид кальция. Также могут быть использованы бромид натрия, бромид калия или бромид цезия. Соль подбирают из соображений совместимости, то есть если в буровом растворе используется определенная фаза соляного раствора, то в жидкости, используемой при заканчивании/очистке, выбирают ту же фазу соляного раствора. В составы, применимые в соответствии со способами, являющимися объектом настоящего изобретения, может быть включен волокнистый компонент, что позволяет получить ряд свойств, включая улучшение свойств суспензии частиц, возможность переноса частиц, стабильность газовой фазы. Используемые волокна по своей природе могут быть гидрофильными или гидрофобными, однако, предпочтительными являются гидрофильные волокна. Волокна могут представлять собой любой волокнистый материал, например, кроме прочего, природные органические волокна, измельченные растительные материалы, синтетические полимерные волокна как таковые включают, но не ограничиваются такими примерами, как сложный полиэфир, полиарамид, полиамид, новолоид или полимеры типа новолоида, фибриллированные синтетические органические волокна, керамические волокна, неорганические волокна,металлические волокна, металлические мононити, углеродные волокна, стеклянные волокна, волокна природных полимеров или любые их смеси. Особенно хорошо подходят волокна из сложного полиэфира с чрезвычайно гидрофильным покрытием, например, кроме прочего, волокна полиэтилентерефталатаDACRON, поставляемые компанией Invista Corp. из Wichita, KS, USA, 67220. К другим примерам пригодных волокон относятся, но не ограничиваясь ими, полиэфирные волокна полимолочной кислоты, полиэфирные волокна полигликолевой кислоты, волокна поливинилового спирта и т.п. Если волокнистый компонент используется, его концентрация может составлять от приблизительно 1 до приблизительно 15 г на 1 л состава, концентрация волокон предпочтительно составляет от приблизительно 2 до приблизительно 12 г на 1 л состава, более предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно, 10 г на 1 л состава. Составы, используемые в соответствии с настоящим изобретением, могут, кроме того, содержать другие добавки и химикаты, известные как широко используемые в промысловой деятельности специалистами в данной области. Таковые включают, но не обязательно ограничиваются приводимыми примерами, такие материалы, как ПАВ, помимо упомянутых выше, разжижители геля, помимо упомянутых выше, поглотители кислорода, спирты, ингибиторы образования отложений, ингибиторы коррозии, добавки для борьбы с поглощением бурового раствора, бактерициды и т.п. Кроме того, таковые могут включать со-ПАВ, функция которых состоит в оптимизации вязкости или минимизации образования устойчивых эмульсий и которые содержат компоненты сырой нефти, или полисахариды или химически модифицированные полисахариды, полимеры, такие как целлюлоза, производные целлюлозы, гуаровая смола, производные гуаровой смолы, ксантановая смола, или синтетические полимеры, такие как полиакриламиды и сополимеры полиакриламида, окислители, такие как персульфат аммония или бромат натрия, и биоциды, такие как 2,2-дибромо-3-нитрилопропионамин.-5 015149 В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предусматривается использование соответствующих настоящему изобретению составов для гидроразрыва подземных пластов. Способы осуществления гидроразрыва известны специалистам в данной области и включают закачивание жидкости гидроразрыва в скважину и оттуда в подземный пласт. Давление жидкости превышает минимальное напряжение в породе, поэтому в пласте образуются или расширяются трещины. В большинстве случаев работы по гидроразрыву состоят из закачивания не содержащей проппанта вязкой жидкости или подушки разрыва, обычно представляющей собой воду с некоторыми жидкими добавками, создающими большую вязкость, в скважину быстрее, чем эта жидкость может уйти в пласт,поэтому давление увеличивается, порода разрушается, и в ней образуются искусственные трещины и/или расширяются существующие трещины. Затем к жидкости гидроразрыва добавляют частицы проппанта с образованием суспензии, которую закачивают в трещины для предотвращения их закрытия после сброса давления закачки. Свойства суспензии проппанта и транспортная способность базовой жидкости для обработки пласта традиционно зависят от типа вводимого загустителя. В другом варианте своего осуществления настоящее изобретение относится к использованию составов, являющихся его объектом, для гравийной набивки скважины. В качестве состава для гравийной набивки таковой состав предпочтительно содержит гравий или песок и другие необязательные добавки,такие как реагенты для очистки глинистой корки, например хелатообразующие реагенты (например, соляная кислота, плавиковая кислота, муравьиная кислота, уксусная кислота, лимонная кислота), ингибиторы коррозии, ингибиторы образования отложений, биоциды, реагенты для борьбы с утечками и другие. Для данной цели пригоден гравий и песок с размером частиц от 8 до 70 меш по стандарту США. Целью представленных ниже примеров является иллюстрация способов подготовки и свойств жидкостей для обработки пласта, состоящих из модифицированного карбоксильными группами полимера,сшивающего агента и четвертичного амина и используемых в соответствии со способами, являющимися объектом настоящего изобретения, каковые примеры не должны быть истолкованы как ограничивающие объем настоящего изобретения, если иное не указано определенно в формуле изобретения. Все значения процентного содержания, концентраций, отношений, частей и т.д. даны по весу, если иное не указано или не является очевидным из контекста. Примеры Следующие примеры являются иллюстрацией составов и способов, являющихся объектами настоящего изобретения и описываемых на примере предпочтительных вариантов его осуществления. При подготовке примеров 1 и 2 была подготовлена обычная жидкость, для чего сначала смешали 500 мл деионизированной воды, 1,8 г карбоксиметилгидроксипропилгуара и 0,25 мл смеси 1:1 по весу ацетата натрия и воды. Эту смесь гидратировали путем перемешивания в течение 15 мин со скоростью приблизительно 1500-2500 об/мин в мешалке Уоринга. Затем добавили 0,36 г неорганической соли - сесквикарбоната натрия, 1,74 г бикарбоната натрия и 1,5 мл тетраэтиленпентамина, затем 4,5 мл смеси,содержащей лактат циркония натрия (22,6 вес.%), метанол (13,6 вес.%) и воду (63,8 вес.%). Затем, завершая подготовку обычной жидкости, добавили 0,5 мл смеси, содержащей хлорид диметилбензиламмония(51 вес.%), этанол (10 вес.%) и воду (39 вес.%), жидкость перемешали с той же скоростью в течение приблизительно 30 с. Для измерения вязкости образцов в чашу реометра поместили по 32 мл каждой жидкости. Чаша была закреплена на реометре типа реометра Куэтта с конфигурацией R1-B5 и создаваемым напором 300 фунтов на кв.дюйм. В представленных примерах был использован реометр Grace М 5500. Примеры 1 и 2 иллюстрируют увеличение вязкости при введении соли четвертичного амина в жидкость для обработки пласта на основе карбоксиметилгидроксипропилгуара, поперечносшитого цирконием. Компоненты, использованные для подготовки жидкостей для примеров 1 и 2, приведены в таблице. Пример 1 является сравнительным, в нем загуститель не добавляли, тогда как жидкость в примере 2 содержит соль четвертичного амина Ethoquad C/12B (хлорид кокобис(2-гидроксиэтил)метиламмония,поставляемую Akzo Nobel), этот пример иллюстрирует изменение вязкости. Оценку вязкости данных жидкостей приводили примерно при 121 С. Из фиг. 1 ясно видно, что добавление соли четвертичного амина существенно повышает вязкость жидкости для обработки пласта, особенно на протяжении длительного периода времени при постоянной скорости сдвига. В испытании жидкостей примеров 1 и 2 на восстановление свойств после воздействия сдвиговых усилий была установлена скорость сдвига 100 с-1, а температуру увеличили до 149 С. Методика реометрического испытания на восстановление свойств жидкостей после воздействия сдвиговых усилий заключалась в воздействии сдвиговых усилий со скоростью 100 с-1 в течение 5 мин, затем со скоростью 935 с-1-6 015149 в течение 1 мин при температуре 24 С. Для усиления отрицательного эффекта воздействия сдвиговых усилий эти действия повторили пять раз. Результаты представлены на фиг. 2. Как видно из фиг. 2, восстановление вязкости (увеличение вязкости после снижения скорости сдвига) заметно усиливается в случае добавления соли четвертичного амина. Из фиг. 1 и 2 становится очевидным, что небольшие количества соли четвертичного амина являются эффективными в отношении существенного улучшения параметров вязкости, вызывают увеличение вязкости приблизительно на 10-40%, как при измерении в течение длительного времени при постоянной скорости сдвига (фиг. 1), так и после воздействия больших сдвиговых усилий (фиг. 2). Описанные выше конкретные варианты осуществления изобретения носят исключительно иллюстративный характер, поскольку настоящее изобретение может быть модифицировано и реализовано на практике различными, но эквивалентными путями, очевидными для специалистов в данной области, для которых приведенное описание может быть полезно. Кроме того, не предусматривается никаких ограничений для описанных подробностей, помимо приводимых в формуле изобретения, следующей ниже. Следовательно, очевидно, что описанные выше конкретные варианты осуществления изобретения могут быть изменены или модифицированы, и все подобные изменения рассматриваются как не выходящие за пределы объема и существа настоящего изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ гидроразрыва подземных пластов, включающий подготовку состава для обработки пласта, состоящего из водной среды, модифицированного карбоксильными группами полимера и сшивающего агента, последующее добавление к составу для обработки пласта соли четвертичного амина в эффективном для увеличения вязкости количестве и подачу полученного сочетания в скважину для осуществления гидроразрыва пласта, в котором состав для обработки пласта готовят и смешивают с солью четвертичного амина до подачи в скважину, причем соль четвертичного амина представляет собой хлорид кокобис(2-гидроксиэтил)метиламмония. 2. Способ по п.1, в котором модифицированный карбоксильными группами полимер представляет собой карбоксиметилгуар, карбоксиметилгидроксипропилгуар, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу и модифицированный карбоксильными группами полиакриламид. 3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором дополнительно используют газообразный компонент, выбранный из группы, состоящей из диоксида углерода, азота и их смесей. 4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором дополнительно используют проппант. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором сшивающий агент содержит металлический хром, железо, алюминий, сурьму, титан или цирконий. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором дополнительно используют волокнистый компонент. 7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором состав для обработки пласта содержит ингибитор коррозии, добавку для борьбы с потерями состава для обработки пласта и их смеси. 8. Способ по п.1, в котором соль четвертичного амина добавляют в количестве от 0,005 до 1 вес.% относительно веса состава. 9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором соль четвертичного амина добавляют в количестве 0,01 до 0,5 вес.% относительно веса состава. 10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором вязкость состава для обработки пласта при добавлении соли четвертичного амина увеличивается на 10-40%.

МПК / Метки

МПК: C09K 8/68, C09K 8/90, C09K 8/86

Метки: пласта, соли, четвертичного, амина, загустителя, гидроразрыва, способ, качестве, использованием

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/9-15149-sposob-gidrorazryva-plasta-s-ispolzovaniem-v-kachestve-zagustitelya-soli-chetvertichnogo-amina.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ гидроразрыва пласта с использованием в качестве загустителя соли четвертичного амина</a>

Похожие патенты