DE112006001597T5

DE112006001597T5 - Fluid für unterirdische Behandlungen, reibungsreduzierende Copolymere und zugehörige Verfahren

Info

Publication number: DE112006001597T5
Application number: DE112006001597T
Authority: DE
Inventors: Jiten Duncan Chatterji; Karen L. Duncan King; David E. Duncan Mcmechan
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2008-04-30
Also published as: CA2611841A1; WO2006134348A1; CA2725112A1; CA2725112C; CA2611841C; RU2008101781A; AU2006258849A1; AU2006258849B2; RU2447124C2; US7004254B1; EG25277A

Abstract

Verfahren zur Behandlung eines Bereichs einer unterirdischen Formation, umfassend:
Bereitstellen eines wässrigen Behandlungsfluids, umfassend Wasser, und ein reibungsreduzierendes Copolymer, welches Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% und Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% umfasst; und
Einführen des wässrigen Behandlungsfluids in den Bereich der unterirdischen Formation.

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft unterirdische Behandlungen, und insbesondere wässrige Fluids zur unterirdischen Behandlung, welche reibungsreduzierende Copolymere umfassen, und zugehörige Verfahren.
Wässrige Behandlungsfluids können bei einer Vielzahl von unterirdischen Behandlungen eingesetzt werden. Diese Behandlungen umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf, Bohrtätigkeiten, Stimulationstätigkeiten und Komplettierungstätigkeiten. Wie hier verwendet, betrifft der Ausdruck "Behandlung bzw. Bearbeitung" oder "Behandeln bzw. Bearbeiten" jede unterirdische Tätigkeit, welche ein Fluid in Verbindung mit einer gewünschten Funktion und/oder für einen gewünschten Zweck verwendet. Der Ausdruck" Behandlungen" oder "Behanden" setzt keine bestimmte Wirkung durch das Fluid voraus.
Ein Beispiel einer Stimulationstätigkeit unter Einsatz eines wässrigen Behandlungsfluids ist hydraulisches Frakturieren bzw. (Auf)Brechen bzw. Spalten. In einigen Fällen umfasst eine Brechbehandlung das Pumpen eines stützmaterialfreien, wässrigen Behandlungsfluids (bekannt als ein Pad-Fluid) in eine unterirdische Formation, schneller als das Fluid in die Formation entweichen kann, so dass der Druck in der Formation ansteigt und die Formation bricht bzw. aufreißt, wodurch ein oder mehrere Brüche bzw. Risse erzeugt oder weiterentwickelt werden. Die Weiterentwickelung eines Bruchs bzw. Risses umfasst das Vergrößern eines bereits existierenden Bruchs bzw. Risses in der Formation. Sobald der Bruch bzw. Riss gebildet oder weiterentwickelt wurde, werden im Allgemeinen teilchenförmige Stützmaterialien in dem Bruch bzw. Riss angeordnet, um ein Stützmaterialpackung zu bilden, welche verhindert, dass sich der Bruch bzw. Riss schließt, wenn der hydraulische Druck zurückgenommen wird, wodurch leitende Kanäle gebildet werden, durch welche Fluid in das Bohrloch fließen kann.
Während des Pumpens des wässrigen Behandlungsfluids in das Bohrloch kann aufgrund der Reibung zwischen dem wässrigen Behandlungsfluid in turbulenter Strömung und der Formation und/oder rohrförmigen Gegenständen (z.B. Rohren, Rohrwendel, etc.), die innerhalb des Bohrloches angeordnet sind, eine beträchtliche Menge an Energie verloren gehen. Als ein Ergebnis dieser Energieverluste können zusätzliche PS notwendig sein, um die gewünschte Behandlung zu erzielen. Um diese Energieverluste zu reduzieren, wurden bisher reibungsreduzierende Polymere in wässrige Behandlungsfluids eingeführt. Das rei bungsreduzierende Polymer sollte die Reibungsverluste aufgrund der Reibung zwischen dem wässrigen Behandlungsfluid in turbulenter Strömung und den rohrförmigen Gegenständen und/oder der Formation reduzieren.
In einigen Fällen sind die reibungsreduzierende Polymere, welche zuvor verwendet wurden, in Öl-externen Emulsionen (oil-external emulsion) suspendiert, wobei sich bei Zugabe zu dem wässrigen Behandlungsfluid, die Emulsion umwandeln sollte, um das reibungsreduzierende Polymer in das Fluid freizusetzt. Ein solches reibungsreduzierendes Polymer ist ein Copolymer der Acrylsäure (in einer Menge von 30 Gew.-%) und Acrylamid (in einer Menge von 70 Gew.-%). Man nimmt jedoch an, dass die ionische Natur bzw. Beschaffenheit bestimmter dieser reibungsreduzierendes Polymere (wie das zuvor genannte Copolymer) bewirken kann, dass die reibungsreduzierenden Polymere als Flockungsmittel funktionieren. Dies kann unerwünscht sein, z.B. bei Brech- bzw. Spaltbehandlungen, da die Wechselwirkung des reibungsreduzierenden Polymers mit Formationsfeinstoffen zu der Koagulation der Formationsfeinstoffe zu Flocken führen kann. Die resultierenden Flocken können unerwünscht sein, neben anderen Dingen, da die Flocken die Bildung einer stabilen Emulsion in der Formation vereinfachen können, die möglicherweise unerwünschterweise die nachfolgende Produktion aus dem Bohrloch beeinflussen kann.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft unterirdische Behandlungen und insbesondere wässrige Fluids für unterirdische Behandlung, die reibungsreduzierende Copolymere umfassen, und zugehörige Verfahren.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Behandlung eines Bereichs einer unterirdischen Formation zur Verfügung. Ein Beispiel solch eines Verfahrens kann umfassen: Bereitstellen eines wässrigen Behandlungsfluids der vorliegenden Erfindung, umfassend Wasser, und ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung, welches Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% und Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% umfasst; und Einführen des wässrigen Behandlungsfluids in den Bereich der unterirdischen Formation.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein wässriges Behandlungsfluid der vorliegenden Erfindung zur Verfügung, welches Wasser und ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung umfasst, das Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% und Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% umfasst.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich. Während verschiedene Änderungen von Fachleuten auf dem Gebiet durchgeführt werden können, liegen solche Änderungen im Umfang der Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung betrifft unterirdische Behandlungen und insbesondere wässrige Fluids für die unterirdische Behandlung, welche reibungsreduzierende Copolymere umfassen, und zugehörige Verfahren.
I. Wässrige Behandlungsfluids der vorliegenden Erfindung
Die wässrigen Behandlungsfluids der vorliegenden Erfindung umfassen im Allgemeinen Wasser und ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung, das Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% und Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% umfasst. Der Ausdruck "reibungsreduzierendes Copolymer", wie hier verwendet, bezeichnet ein Copolymer, welches die Reibungsverluste aufgrund einer Reibung zwischen einem wässrigen Behandlungsfluid in turbulenter Strömung und rohrförmigen Gegenständen (z.B. Rohre, Rohrwendel, etc.) und/oder der Formation verringert. Der Ausdruck "Copolymer", wie hier verwendet, ist nicht auf Polymere begrenzt, die zwei Arten von monomeren Einheiten umfassen, sondern umfasst jede Kombination von Polymeren, z.B. Terpolymere, Tetrapolymer und dergleichen.
Im Allgemeinen kann ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung in jedem wässrigen Behandlungsfluid enthalten sein, welches bei unterirdischer Behandlung verwendet wird, um die Reibung zu reduzieren. Solche unterirdischen Behandlungen umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf, Bohrtätigkeiten, Stimulationstätigkeiten (z.B. Brech- bzw. Spaltbehandlungen, Säuerungsbehandlungen, Aufbrechsäuerungsbehandlungen), und Komplettierungstätigkeiten. Fachleute auf dem Gebiet werden unter Berücksichtigung dieser Offenbarung in der Lage sein, eine geeignete unterirdische Behandlung zu erkennen, bei welcher eine Reduzierung der Reibung gewünscht sein kann.
Das in den wässrigen Behandlungsfluids der vorliegenden Erfindung verwendete Wasser kann Frischwasser, Salzwasser (z.B. Wasser, enthaltend ein oder mehrere Salze, welche darin aufgelöst sind), Sole (z.B. erzeugt von unterirdischen Formationen) oder Meerwasser sein, oder deren Kombinationen. Im Allgemeinen kann das verwendete Wasser aus jeder Quelle stammen, vorausgesetzt, dass es keinen Überschuss an Verbindungen enthält, welche andere Bestandteile in dem wässrigen Behandlungsfluid negativ beeinflussen können oder die Formation selbst. Zum Beispiel wird angenommen, dass hohe Salzkonzentrationen (z.B. gesättigte Salzkonzentrationen) unerwünscht mit den reibungsreduzierenden Copolymeren der vorliegenden Erfindung zusammenwirken.
Die reibungsreduzierenden Copolymere der vorliegenden Erfindung umfassen Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% und Acrylsäure in einer Menge in einem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-%. Unter anderen Dingen sollten die reibungsreduzierenden Copolymere der vorliegenden Erfindung Energieverluste aufgrund der Reibung in den wässrigen Behandlungsfluids der vorliegenden Erfindung reduzieren. Zum Beispiel können die reibungsreduzierenden Copolymere der vorliegenden Erfindung Energieverluste während des Einführens des wässrigen Behandlungsfluids in ein Bohrloch aufgrund der Reibung zwischen dem wässrigen Behandlungsfluid mit turbulenter Strömung und der Formation und/oder rohrförmigen Gegenständen (z.B. ein Rohr, Rohrwendel, etc.), die in dem Bohrloch angeordnet sind, reduzieren. Des Weiteren sollte aufgrund des reduzierten Acrylsäuregehaltes, im Vergleich mit den Copolymeren, welche zuvor zur Verringerung der Reibung verwendet wurden, die reibungsreduzierenden Copolymere der vorliegenden Erfindung eine reduzierte ionische Beschaffenheit aufweisen, welche die Flockungseigenschaften dieser minimiert.
Die reibungsreduzierenden Copolymere der vorliegenden Erfindung sollten in den wässrigen Behandlungsfluids der vorliegenden Erfindung in einer Menge enthalten sein, die ausreichend ist, um die gewünschte Verringerung der Reibung zu bewirken. In einigen Ausführungsformen kann ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,01 Gew.-% bis ungefähr 4 Gew.-% des wässrigen Behandlungsfluids vorhanden sein. In einigen Ausführungsformen kann ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,025 Gew.-% bis ungefähr 0,1 Gew.-% des wässrigen Behandlungsfluids vorhanden sein.
Die Menge des Acrylamids und der Acrylsäure, welche in reibungsreduzierenden Copolymeren der vorliegenden Erfindung enthalten sein kann, kann basierend auf einer Anzahl von Faktoren bestimmt werden, einschließlich der gewünschten Verringerung der Reibung, der Flockungseigenschaften, etc. Im Allgemeinen sollte das Acrylamid in dem reibungsreduzierenden Copolymer in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein, und die Acrylsäure sollte in dem reibungsreduzierenden Copolymer in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 80 Gew.-% bis unge fähr 90 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 12 Gew.-% bis ungefähr 17,5 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein. In einer Ausführungsform kann das Acrylamid in einer Menge von ungefähr 85 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein, und die Acrylsäure kann in einer Menge von ungefähr 15 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein.
Eventuell können die reibungsreduzierenden Copolymere der vorliegenden Erfindung andere Monomeren zusätzlich zu Acrylamid und Acrylsäure umfassen. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die reibungsreduzierenden Copolymere 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, N,N-Dimethylacrylamid, Vinylsulfonsäure, N-Vinylacetamid, N-Vinylformamid und Mischungen dieser umfassen.
In bestimmten Ausführungsformen kann 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in den reibungsreduzierenden Copolymeren der vorliegenden Erfindung in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,01 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein. Ein Beispiel eines geeigneten reibungsreduzierenden Copolymers kann Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 70 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% des Copolymers, Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 12,5 Gew.-% des Copolymers und 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 2,5 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% des Copolymers umfassen.
In bestimmten Ausführungsformen kann N,N-Dimethylacrylamid in den reibungsreduzierenden Copolymeren der vorliegenden Erfindung in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein. Ein Beispiel eines geeigneten reibungsreduzierenden Copolymers kann Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 80 Gew.-% des Copolymers, Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 12,5 Gew.-% des Copolymers, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 7,5 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% des Copolymers und N,N-Dimethylacrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 2,5 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-% des Copolymers umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann Vinylsulfonsäure in den reibungsreduzierenden Copolymeren der vorliegenden Erfindung in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein. Ein Beispiel eines geeigneten reibungsreduzierenden Copolymers kann Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 bis ungefähr 85 Gew.-% des Copolymers, Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% des Copolymers, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 25 Gew.-% des Copolymers und Vinylsulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% des Copolymers umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann N-Vinylacetamid in den reibungsreduzierenden Copolymeren der vorliegenden Erfindung in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein. Ein Beispiel eines geeigneten reibungsreduzierenden Copolymers kann Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% des Copolymers, Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% des Copolymers, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 25 Gew.-% des Copolymers und N-Vinylacetamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% des Copolymers umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann N-Vinylformamid in den reibungsreduzierenden Copolymeren der vorliegenden Erfindung in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-% des Copolymers vorhanden sein. Ein Beispiel eines geeigneten reibungsreduzierenden Copolymers kann Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% des Copolymers, Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% des Copolymers, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 25 Gew.-% des Copolymers, und N-Vinylformamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% des Copolymers umfassen.
Die reibungsreduzierenden Copolymeren der vorliegenden Erfindung sollten ein Molekulargewicht aufweisen, welches ausreichend ist, um das gewünschte Maß der Verringerung der Reibung bereitzustellen. Im Allgemeinen können reibungsreduzierende Copolymere mit höheren Molekulargewichten benötigt werden, um ein gewünschtes Maß an Verringerung der Reibung bereitzustellen. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das gewichtsgemittelte Molekulargewicht der reibungsreduzierenden Copolymeren in dem Bereich von ungefähr 7500000 bis ungefähr 20000000 liegen, bestimmt unter Verwendung der intrinsischen Viskositäten. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass reibungsreduzierende Copolymere mit Molekulargewichten, welche außerhalb des genannten Bereichs liegen, immer noch zu einem bestimmten Maß eine Verringerung der Reibung in wässrigen Behandlungsfluids bereitstellen können.
Geeignete reibungsreduzierende Copolymere der vorliegenden Erfindung können in Säureform oder in einer Salzform vorliegen. Eine Vielfalt von Salzen kann hergestellt werden, durch Neutralisieren der Säureform des Acrylsäuremonomers und/oder des 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäuremonomers mit einer Base, wie Natriumhydroxid, Ammoniumhydroxid oder dergleichen. Wie hier verwendet, soll der Ausdruck "Copolymer" sowohl die Säureform des reibungsreduzierenden Copolymers als auch dessen verschiedene Salze enthalten.
Die reibungsreduzierenden Copolymere, welche zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, können gemäß eines einer Vielzahl von Polymerisationsverfahren hergestellt werden. In einer Ausführungsform kann ein geeignetes reibungsreduzierendes Copolymer unter Verwendung von Emulsionspolymerisation hergestellt werden. Fachleute auf dem Gebiet werden unter Beihilfe dieser Offenbarung ein geeignetes Polymerisationsverfahren erkennen, um ein geeignetes reibungsreduzierendes Copolymer zu synthetisieren. Die vorliegende Erfindung liegt nicht in dem Polymerisationsverfahren, welches verwendet wird, um die reibungsreduzierenden Copolymeren der vorliegenden Erfindung zu synthetisieren, solange es zu dem gewünschten reibungsreduzierenden Copolymer führt.
Nach der Polymerisation können die reibungsreduzierenden Copolymeren der vorliegenden Erfindung in jeder geeigneten Form bereitgestellt werden, einschließlich einer festen Form, suspendiert in einer Öl-externen Copolymeremulsion, oder als ein Bestandteil einer wässrigen Lösung. Suspension der reibungsreduzierenden Copolymere in einer Öl-externen Copolymeremulsion wird nachfolgend im größeren Detail beschrieben.
Zusätzliche Zusatzstoffe können in den wässrigen Behandlungsfluids der vorliegenden Erfindung enthalten sein, sofern sie von einem Fachmann auf dem Gebiet als geeignet erachtet werden, unter Beihilfe dieser Offenbarung. Beispiele solcher Zusatzstoffe umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf, Korrosionshemmer, teilchenförmige Stützmaterialien, Säuren, Zusatzmittel zur Steuerung des Fluidverlusts und oberflächenaktive Mittel. Zum Beispiel kann eine Säure in den wässrigen Behandlungsfluids enthalten sein, unter anderen Dingen, für eine Matrix oder Aufbrechsäuerungsbehandlung. Bei Frakturierungs- bzw Brechausführungsformen können teilchenförmige Stützmaterialien in den wässrigen Behandlungsfluids enthalten sein, um zu verhindern, dass sich der Bruch schließt, wenn der hydraulische Druck zurückgenommen wird.
II. Öl-externe Copolymeremulsionen
In Ausführungsformen, in denen ein bestimmter reibungsreduzierender Copolymer der vorliegenden Erfindung in einer Öl-externen Copolymeremulsion suspendiert ist, kann die Öl- externe Copolymeremulsion Wasser umfassen, eine mit Wasser unvermischbare Flüssigkeit, einen Emulgator, und ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung. Geeignete Öl-externe Copolymeremulsionen können des Weiteren Inhibitoren, Salze und Inverter umfassen.
Das in den Öl-externen Copolymeremulsionen vorhandene Wasser umfasst im Allgemeinen Frischwasser, Salzwasser oder Kombinationen mit Salzwasser können jedoch auch verwendet werden. Im Allgemeinen kann das verwendete Wasser aus jeder Quelle stammen, vorausgesetzt, dass es keinen Überschuss an Verbindungen enthält, die andere Bestandteile der Öl-externen Copolymeremulsion negativ beeinflussen können. In einigen Ausführungsformen kann das Wasser in der Öl-externen Copolymeremulsion in einer Menge im Bereich von ungefähr 35 Gew.-% bis ungefähr 50 Gew.-% der Emulsion vorhanden sein.
Geeignete mit Wasser unvermischbare Flüssigkeiten können mit Wasser unvermischbare Lösungsmittel, wie Paraffinkohlenwasserstoffe, Naphthenkohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe und deren Mischungen umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Die Paraffinkohlenwasserstoffe können gesättigte, lineare oder verzweigte Paraffinkohlenwasserstoffe sein. Beispiele geeigneter aromatischer Kohlenwasserstoffe umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf, Toluol und Xylol. Ein Beispiel eines geeigneten mit Wasser unvermischbaren Lösungsmittels, umfassend Paraffinkohlenwasserstoff und Naphthenkohlenwasserstoff, ist "LPA^®-210", erhältlich von Sasol North America, Inc., Houston, Texas. Die mit Wasser unvermischbare Flüssigkeit kann in der Öl-externen Copolymeremulsion in einer Menge vorhanden sein, welche ausreichend ist, um eine stabile Emulsion zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann die mit Wasser unvermischbare Flüssigkeit in der Öl-externen Copolymeremulsionen in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 20 Gew.-% bis ungefähr 30 Gew.-% vorhanden sein.
Emulgatoren sollten in der Öl-externen Copolymeremulsion neben anderen Dingen vorhanden sein, um die Grenzflächenspannung zwischen dem Wasser und der mit Wasser unvermischbaren Flüssigkeit zu verringern, um so die Bildung einer Öl-externen Copolymeremulsion zu vereinfachen. Beispiele geeigneter Emulgatoren umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf, ethoxylierte nichtionische oberflächenaktive Mittel, Guerbet-Alkoholethoxylat und Mischungen dieser. Ein Beispiel eines geeigneten Emulgators umfasst ein Tallölfettsäure-Diethanolamin, wie "AMADOL^®511", erhältlich von Akzo Nobel Surface Chemistry, Chicago, Illinois. Ein anderes Beispiel eines geeigneten Emulgators umfasst ein Polyoxyethylen(5)sorbitanmonooleat, wie "TWEEN^®81", erhältlich von Uniqema, New Castle, Delaware. Ein anderes Beispiel eines geeigneten Emulgators umfasst ein Sorbitatmonooleat, wie "ALKAMULS^® SMO", erhältlich von Rhone Poulenc, Inc., Paris, Frankreich. Der Emul gator sollte in einer Menge vorhanden sein, welche ausreichend ist, um die gewünschte stabile Öl-externe Copolymeremulsion bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann der Emulgator in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 2,5 Gew.-% der Emulsion vorhanden sein.
Die reibungsreduzierenden Copolymere der vorliegenden Erfindung, die in den Öl-externen Copolymeremulsionen vorhanden sein können, sind oben beschrieben. Das reibungsreduzierende Copolymer sollte in der Öl-externen Copolymeremulsion in einer Menge vorhanden sein, welche die Stabilität der Emulsion nicht unerwünschterweise beeinflusst. In einigen Ausführungsformen kann das reibungsreduzierende Copolymer in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 30 Gew.-% bis ungefähr 35 Gew.-% der Emulsion vorhanden sein.
In einigen Ausführungsformen können die Öl-externen Copolymeremulsionen des Weiteren ein Salz umfassen. Unter anderen Dingen kann das Salz, unter anderen Dingen, vorhanden sein, um der Emulsion Stabilität zu verleihen und/oder die Viskosität der Emulsion zu reduzieren. Beispiele geeigneter Salze umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf, Ammoniumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumchlorid, Ammoniumsulfat und deren Mischungen. In einigen Ausführungsformen kann das Salz in den Öl-externen Copolymeremulsionen in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,5 Gew.-% bis ungefähr 2,5 Gew.-% der Emulsionen vorhanden sein.
In einigen Ausführungsformen können die Öl-externen Copolymeremulsionen des Weiteren einen Inhibitor umfassen. Unter anderen Dingen kann der Inhibitor enthalten sein, um eine vorzeitige Polymerisation der Monomere vor dem Beginn der Emulsionspolymerisationsreaktion zu verhindern. Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, unter Beihilfe dieser Offenbarung, dass das Copolymer unter Verwendung eines Emulsionpolymerisationsverfahrens synthetisiert sein kann, wobei der Hemmstoff dazu dient, die vorzeitige Polymerisation zu verhindern. Beispiele geeigneter Inhibitor umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf, Chinone. Ein Beispiel eines geeigneten Hemmstoffes umfasst ein 4-Methoxyphenol (MEHQ). Der Inhibitor sollte in einer ausreichenden Menge vorhanden sein, um die gewünschte Verhinderung der vorzeitigen Polymerisation bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann der Inhibitor in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,001 Gew.-% bis ungefähr 0,1 Gew.-% der Emulsion vorhanden sein.
In anderen Ausführungsformen können die Öl-externen Copolymeremulsionen einen Inverter umfassen. Unter anderen Dingen kann der Inverter die Umwandlung der Emulsion bei Zugabe zu den wässrigen Behandlungsfluids der vorliegenden Erfindung vereinfachen. Wie Fachleute auf dem Gebiet unter Beihilfe dieser Offenbarung erkennen werden, sollte sich die Emulsion bei Zugabe zu dem wässrigen Behandlungsfluid, umwandeln, und das Copolymer in das wässrige Behandlungsfluid freigeben. Beispiele geeigneter Inverter umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf, ethoxylierte Alkohole, nichtionische oberflächenaktive Mittel mit einem HLB von 12 bis 14, und deren Mischungen. Ein Beispiel eines geeigneten Umwandlers umfasst einen ethoxylierten C₁₂-C₁₆-Alkohol, wie "SURFONIC^®L24-7", erhältlich von Huntsman Performance Products, The Woodlands, Texas. Der Inverter sollte in einer ausreichenden Menge vorhanden sein, um die gewünschte Umwandlung der Emulsion bei Kontakt mit dem Wasser in dem wässrigen Behandlungsfluid bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann der Inbibitor in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% der Emulsion vorhanden sein.
In einer Ausführungsform kann eine geeignete Öl-externe Copolymeremulsion umfassen: ein mit Wasser unmischbares organisches Lösungsmittel in einer Menge von ungefähr 21,1732 Gew.-%, welches Paraffinkohlenwasserstoffe und Naphthenkohlenwasserstoffe umfasst; ein Tallölfettsäure-Diethanolamin in einer Menge von ungefähr 1,1209 Gew.-%; ein Polyoxyethylen(5)sorbitanmonooleat in einer Menge von ungefähr 0,0722 Gew.-%; ein Sorbitanmonooleat in einer Menge von ungefähr 0,3014 Gew.-%; ein reibungsreduzierendes Copolymer in einer Menge von ungefähr 31,1392 Gew.-%, welches Acrylamid in einer Menge von ungefähr 85 Gew.-% des Copolymers und Acrylsäure in einer Menge von ungefähr 15 Gew.-% des Copolymers umfasst; 4-Methoxyphenol in einer Menge von ungefähr 0,0303 Gew.-%; Ammoniumchlorid in einer Menge von ungefähr 1,6191 Gew.-%; einen ethoxylierten C₁₂-C₁₆-Alkohol in einer Menge von ungefähr 1,37 Gew.-%; und Wasser in einer Menge von ungefähr 43,1737 Gew.-%.
In einigen Ausführungsformen kann die Emulsionspolymerisation verwendet werden, um eine geeignete Öl-externe Copolymeremulsion herzustellen, welche ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung umfasst. Geeignete Emulsionspolymerisationsverfahren können eine Vielzahl von unterschiedlichen Einleitungstemperaturen aufweisen, abhängig von, unter anderen Dingen, der Menge und der Art des verwendeten Aktivierers, der Menge und der Art der verwendeten Monomere, der Menge und der Art des verwendeten Inhibitors, und einer Anzahl anderer Faktoren, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind. In einer Ausführungsform kann ein geeignetes Emulsionspolymerisationsverfahren eine Aktivierungstemperatur von ungefähr 25°C aufweisen. Aufgrund der exothermen Beschaffenheit der Polymerisationsreaktion kann die Mischung während des Fortschreitens der Polymerisationsreaktion auf einer höheren Temperatur als die Einleitungstemperatur gehalten werden, z.B. in dem Bereich von ungefähr 37°C bis ungefähr 45°C.

Eine Vielzahl von unterschiedlichen Mischungen können verwendet werden, um eine Öl-externe Copolymeremulsion herzustellen, welche ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung umfasst. Geeignete Mischungen können Acrylamid, Acrylsäure, Wasser, eine mit Wasser unvermischbare Flüssigkeit, einen Initiator und einen Emulgator umfassen. Gegebenenfalls kann die Mischung des Weiteren einen Inhibitor umfassen, eine Base (z.B. Natriumhydroxid) um die Acrylsäure, welche die Salzformer des reibungsreduzierenden Copolymers bildet, zu neutralisieren, ein Komplexbildner, um die stufenweise Abgabe von Monomere in die Polymerisationsreaktion zu ermöglichen, einen Aktivator, um die Polymerisation bei einer niedrigeren Temperatur zu beginnen, und einen Inverter. Fachleute auf dem Gebiet werden unter Beihilfe dieser Offenbarung die Menge und die Art der Bestandteile kennen, welche in der Mischung enthalten sein können, basierend auf einer Vielzahl von Faktoren, einschließlich des gewünschten Molekulargewichts und der Zusammensetzung des reibungsreduzierenden Copolymers und der gewünschten Aktivierungstemperatur. Ein Beispiel einer Mischung, die verwendet werden kann, um eine geeignete Öl-externe Copolymeremulsion zu bilden, ist in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Bestandteil	Konzentration (Gew.-%)
Paraffinisches/napthenisches organisches Lösungsmittel	21,1732
Tallölfettsäure-Diethanolamin	1,1209
Polyoxyethylen(5)sorbitanmonooleat	0,0722
Sorbitanmonooleat	0,3014
Acrylamid	22,2248
4-Methoxyphenol	0,0303
Ammoniumchlorid	1,6191
Acrylsäure	4,3343
Ethylendiamintetraessigsäure	0,0237
t-Butylhydroperoxid	0,0023
Natriummetabisulfit	0,2936
2,2'-Azobis(2-amidinopropan)dihydrochlorid	0,0311
Ethoxilierter C₁₂-C₁₆-Alkohol	1,3700
Wasser	43,1737
Insgesamt	100,00

III. Verfahren der vorliegenden Erfindung
Die wässrigen Behandlungsfluids der vorliegenden Erfindung können in jeder unterirdischen Behandlung verwendet werden, bei welcher die Verringerung der Reibung erwünscht ist. Solche unterirdischen Behandlungen umfassen, sind jedoch nicht begrenzt auf, Bohrtätigkeiten, Stimulierungstätigkeiten (z.B. Frakturierungsbehandlungen, Säuerungsbehandlungen, Aufbrechsäuerungsbehandlungen), und Komplettierungstätigkeiten. Fachleute auf dem Gebiet werden unter Beihilfe dieser Offenbarung in der Lage sein, eine geeignete unterirdische Behandlung zu erkennen, bei welcher eine Verringerung der Reibung erwünscht sein kann.
In einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Behandlung eines Teils einer unterirdischen Formation zur Verfügung, umfassend: das Bereitstellen eines wässrigen Behandlungsfluids der vorliegenden Erfindung, umfassend Wasser und ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung, das Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% und Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% umfasst; und Einführen des wässrigen Behandlungsfluids in den Bereich der unterirdischen Formation. In einigen Ausführungsformen kann das wässrige Behandlungsfluid in den Bereich der unterirdischen Formation mit einer Rate bzw. Geschwindigkeit und einem Druck eingeführt werden, welche ausreichend sind, um ein oder mehrere Brüche bzw. Risse in dem Bereich der unterirdischen Formation zu erzeugen oder weiterzuentwickeln. Der Bereich der unterirdischen Formation, in welchen das wässrige Behandlungsfluid eingeführt wird, variiert abhängig von der bestimmten unterirdischen Behandlung. Zum Beispiel kann der Bereich der unterirdischen Formation ein Bereich eines Bohrlochs sein, z.B. bei einem Reinigungsverfahren des Bohrlochs. Bei Stimulationsausführungsformen kann der Bereich der Bereich der unterirdischen Formation sein, welcher stimuliert werden soll.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können des Weiteren das Herstellen des wässrigen Behandlungsfluids umfassen. Das Herstellen des wässrigen Behandlungsfluids kann das Bereitstellen des reibungsreduzierenden Copolymers umfassen und das Verbinden bzw. Kombinieren des reibungsreduzierenden Copolymers mit dem Wasser, um das wässrige Behandlungsfluid zu bilden. Das reibungsreduzierende Copolymer kann in einer festen Form, suspendiert in einer Öl-externen Copolymeremulsion oder als ein Bestandteil einer wässrigen Lösung bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann in bestimmten Ausführungsformen das Bereitstellen des reibungsreduzierenden Copolymers das Bereitstellen einer Öl-externen Copolymeremulsion umfassen, die zusätzlich Wasser, eine mit Wasser unver mischbare Flüssigkeit, einen Emulgator und den reibungsreduzierenden Copolymer umfasst.
Um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, werden die folgenden Beispiele bestimmter Gegenstände einiger Ausführungsformen angeführt. Auf keinen Fall sollten die folgenden Beispiele begrenzend gelesen werden, oder den Umfang der Erfindung definieren.
Beispiele

Reibungsverringerungsuntersuchungen wurden unter Verwendung der reibungsreduzierenden Copolymere durchgeführt, welche verschiedene Konzentrationen an Acrylamid und Acrylsäure umfassten. Die reibungsreduzierenden Copolymere, welche überprüft wurden, wiesen Acrylamid/Acrylsäure-Konzentrationen von 70/30, 85/15, 87,5/12,5 und 90/10 auf, wie in der nachfolgenden Tabelle 3 dargestellt. Für diese Reihe der Untersuchungen wurden die reibungsreduzierenden Copolymere in Öl-externen Copolymeremulsionen bereitgestellt. Die exakte Konzentration der Bestandteile in den Öl-externen Copolymeremulsionen, die in diesem Beispiel verwendet wurden, variierten, abhängig unter anderen Dingen, von dem verwendeten reibungsreduzierenden Copolymer. Die Zusammensetzung der Öl-externen Copolymeremulsion, die ein reibungsreduzierendes Copolymer mit einem Acrylamid-zu-Acrylsäure-Gewichtsverhältnis von 85/15 umfasste, ist in der nachfolgenden Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2

Bestandteil	(Gew.-%)
Paraffinisches/naphthenisches organisches Lösungsmittel	21,1732
Tallölfettsäure-Diethanolamin	1,1209
Polyoxyethylen(5)sorbitanmonooleat	0,0722
Sorbitanmonooleat	0,3014
Copolymer, umfassend Acrylamid und Acrylsäurenatriumsalz	31,1392
4-Methoxyphenol	0,0303
Ammoniumchlorid	1,6191
Ethylierter C₁₂-C₁₆-Alkohol	1,3700
Wasser	43,1737
Insgesamt	100,00

Die Reibungsverringerungsuntersuchungen wurden gemäß des nachfolgend angeführten Verfahrens durchgeführt. Für jedes reibungsreduzierendes Copolymer wurde ein Teil der Öl-externen Copolymeremulsion zu Frischwasser in einer Menge von ungefähr 0,5 Gallonen je 1000 Gallonen zugegeben und bezüglich der Verringerung des Reibungsdruckes unter Verwendung eines Reibungsverringerungsmessers ("FR-Meter") untersucht. Der FR-Meter war eine Vorrichtung mit einer geschlossenen Kreisleitung, aufgebaut, um den Druckverlust über einen Abschnitt von 5-Fuß eines kommerziellen Stahlrohres mit 12-Fuß zu messen. Das kommerzielle Stahlrohr wies einen Innendurchmesser von 0,632 Inch mit einer Wandrauhigkeit von 0,00011 Fuß auf. Der FR-Meter bestand aus einem Lagungs/Mischbehälter, verbunden mit einer progressiven Hohlraumpumpe mit fester Geschwindigkeit, welche das Testfluid durch ein magnetisches Durchflussmessgerät pumpte, anschließend durch die Testrohre und eine Rückkehrleitung zu dem Lagerungs/Mischbehälter. Für jeden Test wurden ungefähr 10 Liter Frischwasser zu dem Lagerungs/Mischbehälter zugegeben. Anschließend wurde die Pumpe betrieben, um das Frischwasser für einen ausreichenden Zeitraum zu zirkulieren, um alle Rohre mit Wasser anzufüllen. Sobald die Rohre mit Wasser angefüllt waren, wurde die Pumpe gestoppt. Das Datenerfassungssystem maß die Durchflussgeschwindigkeit, Behältertemperatur und den Druckverlust über den Abschnitt von 5-Fuß des Rohres. Nach ungefähr 1 Minute der Untersuchung wurde die gewünschte Menge der Öl-externen Copolymeremulsion, die ein reibungsreduzierendes Copolymer umfasste, zu dem Lagerungs/Mischbehälter zugegeben. Jede Untersuchung wurde für insgesamt ungefähr 30 Minuten betrieben, wobei die Durchflussgeschwindigkeit, die Behältertemperatur, der Druckverlust über den Abschnitt von 5-Fuß des Rohres in 1-Sekunden-Intervallen aufgezeichnet wurden. Die Pumpgeschwindigkeit betrug ungefähr 30 Liter je Minute, oder 3-Systemvolumen je Minute. Für das kommerzielle Stahlrohr war die Strömung vollständig turbulent bei einer Reynoldszahl von ungefähr 50000.
Die erste Minute der Werte, die vor der Zugabe der Öl-externen Copolymeremulsion gesammelt wurden, wurde verwendet, um die Instrumentenanzeige zu bestätigen und um eine Basislinie der Werte mit einem bekannten Fluid bereitzustellen. Der Druckverlust über den Abschnitt von 5-Fuß des Rohres für Frischwasser wurde aus der Flussgeschwindigkeit und den Rohrabmessungen gemäß der folgenden Formel berechnet:
wobei ΔP_Wasser der berechnete Druckverlust für Wasser ist, ρ die Dichte ist, V die Geschwindigkeit ist, L die Länge ist, g_c die Gravitationskonstante ist, und D_h der Rohrdurchmesser ist. Die Variabel f wurde gemäß der nachfolgenden Formel für turbulenten Fluss berechnet.
wobei ε die Rohrrauhigkeit ist, d der Rohrdurchmesser ist, und N_Re die Reynoldsche Zahl ist (Shacham, M., Isr. Chem. Eng., 8, 7E (1976)).
Nach der Zugabe der Öl-externen Copolymeremulsion zu dem Behälter wurde der gemessene Druckverlust mit dem berechneten Druckverlust für Wasser verglichen, um die Prozent an Reibungsverringerung ("% FR") unter Verwendung der folgenden Gleichung zu bestimmen:
wobei ΔP_Wasser der berechnete Druckverlust für Wasser und ΔP_gemessen der gemessene Druckverlust nach der Einführung der Öl-externen Copolymeremulsion ist.

Die Ergebnisse dieser Reihe an Tests in der nachfolgenden Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3

	Verhältnis von Acrylamid/Acrylsäure
Gemessene Parameter	70/30	85/15	87,5/12,5	90/10
% FR bei 4 min	65,9	66,3	62,2	57,2
% FR bei 9 min	61,0	56,1	54,3	50,2
% FR bei 14 min	55,2	49,8	50,3	45,2
%FR bei 19 min	50,0	45,8	45,7	41,3
Maximale % FR	69,7	71,1	70,7	69,7
ΔP_gemessen Summe bei 2 min	92	80	80	88
ΔP_gemessen Summe bei 5 min	208	194	192	222
ΔP_gemessen Summe bei 10 min	424	435	428	509

Die maximale Reibungsverringerung und der Prozentanteil der Reibungsverringerung bei verschiedenen Zeiten kann verwendet werden, um die relative Leistung der verschiedenen reibungsreduzierenden Copolymere zu vergleichen. Die Summe der gemessenen Druckverluste kann auch verwendet werden, um die Leistung der verschiedenen reibungsreduzierenden Copolymere miteinander zu vergleichen. Eine niedrigere Summe sollte eine bessere Reibungsverringerung darstellen. Die Startzeit für diese Messungen war der Zeitpunkt, zu dem die Öl-externe Copolymeremulsion zu dem Lagerungs/Mischbehälter zugegeben wurde.
Diese Beispiele zeigen daher, dass ein reibungsreduzierendes Copolymer, welches weniger als 30 % Acrylsäure umfasst, eine Verringerung der Reibung bereitstellen kann, die vergleichbar ist mit, oder besser als, ein reibungsreduzierendes Copolymer, welches 30 Acrylsäure umfasst.
Daher ist die vorliegende Erfindung gut geeignet, um die Ziele und Vorteile zu erzielen, die genannt wurden, wie auch solche, die diesen innewohnen. Während viele Änderungen von Fachleuten auf dem Gebiet durchgeführt werden können, liegen diese Änderungen im Geiste der Erfindung, definiert durch die beigefügten Ansprüche. Die Ausdrücke in den Ansprüchen besitzen ihre einfache, übliche Bedeutung, es sei denn, es ist anders explizit und deutlich von dem Patentinhaber definiert.
Zusammenfassung
Fluid für unterirdische Behandlung, reibungsreduzierende Copolymere und zugehörige Verfahren
Bereitgestellt werden wässrige Behandlungsfluids, welche Wasser und ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung umfasst, das Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% und Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% umfasst; und Einführen des wässrigen Behandlungsfluids in den Bereich der unterirdischen Formation. Verfahren zur Behandlung von Teilen der unterirdischen Formation. Verfahren des wässrigen Behandlungsfluids werden auch bereitgestellt.

Claims

Verfahren zur Behandlung eines Bereichs einer unterirdischen Formation, umfassend: Bereitstellen eines wässrigen Behandlungsfluids, umfassend Wasser, und ein reibungsreduzierendes Copolymer, welches Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% und Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% umfasst; und Einführen des wässrigen Behandlungsfluids in den Bereich der unterirdischen Formation.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das reibungsreduzierende Copolymer in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,01 Gew.-% bis ungefähr 4 Gew.-% des wässrigen Behandlungsfluids vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das reibungsreduzierende Copolymer ein Molekulargewicht in dem Bereich von ungefähr 7500000 bis 20000000 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Acrylamid in dem reibungsreduzierenden Copolymer in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 80% bis ungefähr 90% vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Acrylsäure in dem reibungsreduzierenden Copolymer in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 12 Gew.-% bis ungefähr 17 Gew.-% des reibungsreduzierenden Copolymers vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das reibungsreduzierende Copolymer des Weiteren wenigstens eines der Folgenden umfasst: 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure; N,N-Dimethylacrylamid; Vinylsulfonsäure; N-Vinylacetamid; oder N-Vinylformamid.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend den Schritt des Einführens des wässrigen Behandlungsfluids in den Bereich der unterirdischen Formation mit einer Geschwindigkeit und einem Druck, welche ausreichend sind, um ein oder mehrere Brüche bzw. Risse in dem Bereich der unterirdischen Formation zu erzeugen oder weiterzuentwickeln.
Verfahren nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend den Schritt des Herstellens des wässrigen Behandlungsfluids, wobei der Schritt des Herstellens des wässrigen Behandlungsfluids umfasst: Bereitstellen des reibungsreduzierenden Copolymers; und Kombinieren bzw. Vereinigen des reibungsreduzierenden Copolymers und des Wasser, um das wässrige Behandlungsfluid zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das reibungsreduzierende Copolymer in einer festen Form, suspendiert in einer Öl-externen Copolymeremulsion, oder als ein Bestandteil einer wässrigen Lösung bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt des Bereitstellens des reibungsreduzierenden Copolymers das Bereitstellen einer Öl-externen Copolymeremulsion umfasst, welche zusätzlich Wasser, eine mit Wasser unvermischbare Flüssigkeit, einen Emulgator und das reibungsreduzierende Copolymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei sich die Öl-externe Copolymeremulsion nach der Vereinigung mit Wasser umwandelt, wobei das reibungsreduzierende Copolymer in das Wasser freigegeben wird, mit welchem die Öl-externe Copolymeremulsion vereinigt wurde.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Öl-externe Copolymeremulsion des Weiteren eines der Folgenden umfasst: einen Inhibitor, ein Salz oder einen Inverter.
Verfahren nach Anspruch 10: wobei die Öl-externe Copolymeremulsion des Weiteren Ammoniumsalz, 4-Methoxyphenol und einen ethoxylierten C₁₂-C₁₆-Alkohol umfasst; und wobei die mit Wasser unvermischbare Flüssigkeit eine Mischung aus paraffinischen Kohlenwasserstoffen und naphthenischen Kohlenwasserstoffen umfasst; und wobei der Emulgator ein Tallölfettsäure-Diethanolamin, ein Polyoxyethylen(5)sorbitanmonooleat und ein Sorbitanmonooleat umfasst; und wobei das Acrylamid in dem reibungsreduzierenden Copolymer in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 80 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% des Copolymers vorhanden ist.
Wässriges Behandlungsfluid, umfassend: Wasser und ein reibungsreduzierendes Copolymer der vorliegenden Erfindung, welches Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-% und Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% umfasst.
Wässriges Behandlungsfluid nach Anspruch 14, wobei das reibungsreduzierende Copolymer in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,01 Gew.-% bis ungefähr 4 Gew.-% des wässrigen Behandlungsfluids vorhanden ist.
Wässriges Behandlungsfluid nach Anspruch 14, wobei das reibungsreduzierende Copolymer ein Molekulargewicht in dem Bereich von ungefähr 7500000 bis ungefähr 20000000 aufweist.
Wässriges Behandlungsfluid nach Anspruch 14, wobei das Acrylamid in dem reibungsreduzierenden Copolymer in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 80 bis ungefähr 90% vorhanden ist.
Wässriges Behandlungsfluid nach Anspruch 14, wobei die Acrylsäure in dem reibungsreduzierenden Copolymer in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 12 Gew.-% bis ungefähr 17 Gew.-% des reibungsreduzierenden Polymers vorhanden ist.
Wässriges Behandlungsfluid nach Anspruch 14, wobei das reibungsreduzierende Copolymer des Weiteren wenigsten eines der Folgenden umfasst: 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure; N,N-Dimethylacrylamid; Vinylsulfonsäure; N-Vinylacetamid; oder N-Vinylformamid.
Wässriges Behandlungsfluid nach Anspruch 14, wobei das reibungsreduzierende Copolymer wenigstens eines der Folgenden umfasst: das Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 70 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% des Copolymers, die Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 12,5 Gew.-% des Copolymers und 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 2,5 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% des Copolymers; das Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 80 Gew.-% des Copolymers, die Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 12,5 Gew.-% des Copolymers, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 7,5 Gew.-% bis unge fähr 20 Gew.-% des Copolymers, und N,N-Dimethylacrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 2,5 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-% des Copolymers; das Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% des Copolymers, die Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% des Copolymers, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 25 Gew.-% des Copolymers und Vinylsulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% des Copolymers; das Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% des Copolymers, die Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% des Copolymers, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 25 Gew.-% des Copolymers und N-Vinylacetamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% des Copolymers oder das Acrylamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 60 Gew.-% bis ungefähr 85 Gew.-% des Copolymers, die Acrylsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% des Copolymers, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 25 Gew.-% des Copolymers und N-Vinylformamid in einer Menge in dem Bereich von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% des Copolymers.