EA009529B1 - Improved fracturing fluid and method of use - Google Patents

Improved fracturing fluid and method of use Download PDF

Info

Publication number
EA009529B1
EA009529B1 EA200600660A EA200600660A EA009529B1 EA 009529 B1 EA009529 B1 EA 009529B1 EA 200600660 A EA200600660 A EA 200600660A EA 200600660 A EA200600660 A EA 200600660A EA 009529 B1 EA009529 B1 EA 009529B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
fluid
carbon atoms
fracturing
fracturing fluid
fluids
Prior art date
Application number
EA200600660A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200600660A1 (en
Inventor
Джералд Хинкел
Дж. Эрнест Браун
Кертис Боуни
Грегори Саттон
Original Assignee
Шлумбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шлумбергер Текнолоджи Б.В. filed Critical Шлумбергер Текнолоджи Б.В.
Publication of EA200600660A1 publication Critical patent/EA200600660A1/en
Publication of EA009529B1 publication Critical patent/EA009529B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/62Compositions for forming crevices or fractures
    • C09K8/66Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/68Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/685Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds containing cross-linking agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/52Compositions for preventing, limiting or eliminating depositions, e.g. for cleaning

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)

Abstract

Improved aqueous fracturing fluids are disclosed that are useful to fracture tight (low permeability) subterranean formations. Gas wells treated with these fracturing fluids have rapid cleanup and enhanced production. The fluids contain small but sufficient amounts of certain amine oxides to aid in the removal of fracturing fluid from the formation. By facilitating the removal of fluid from invaded zones, the damage to fracture faces in the formation is minimized. The amine oxides correspond to formula I, wherein Ris an aliphatic group of from 6 to about 20 carbon atoms, and Rand Rare each independently alkyl of from 1 to about 4 carbon atoms. The amine oxides in which Ris an alkyl group are preferred, and those in which Ris an alkyl group of from 8 to 10 carbon atoms and Rand Rare each methyl or ethyl groups are most preferred.

Description

Область применения изобретенияThe scope of the invention

В настоящее время открыты усовершенствованные водные жидкости для гидроразрыва, которые, в частности, полезны в качестве жидкостей для возбуждения скважины в случае подземных пластов с закрытыми трещинами (низкой проницаемостью). Газовые скважины, обрабатываемые такими жидкостями для гидроразрыва, характеризуются быстрой откачкой до получения чистого продукта (с1еапир) и повышенной производительностью скважины. Жидкости содержат небольшие, но достаточные для содействия удалению жидкости для гидроразрыва из пласта количества некоторых аминооксидов. Облегчая удаление жидкости из зоны проникновения, сводят к минимуму разрушение поверхностей трещин в пласте.Improved hydraulic fracturing aqueous fluids have now been discovered, which are particularly useful as well stimulating fluids in the case of subterranean formations with closed fractures (low permeability). Gas wells treated with such fracturing fluids are characterized by quick pumping to obtain a clean product (s1eapir) and increased well productivity. Fluids contain small but sufficient amounts of certain amino oxides to help remove frac fluid from the formation. Facilitating the removal of fluid from the penetration zone, fracture surfaces of cracks in the formation are minimized.

Предпосылки изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Различные аминооксиды использовали в качестве поверхностно-активных веществ для создания пен и удаления «внедренных жидкостей из стволов скважин» согласно патенту США № 3303896; их также использовали в качестве стабилизаторов пены согласно патенту США № 3317430. Определенные аминооксиды также использовали в сочетании с четвертичными соединениями аммония в качестве пенообразующих агентов и агентов для суспендирования илов. См., например, патент США № 4108782 и № 4113631. Применение аминооксидных поверхностно-активных веществ при нагнетании в пласт растворов химических реагентов с целью повышения нефтеотдачи описано в тематическом докладе Бау1б К. О1кеп в ΝΙΡΕΚ-417 (август 1989) по работе, выполненной для департамента энергетики США на основе совместного соглашения БЕ-ЕС22-63ЕЕ60149 с национальным институтом исследований в области нефти и энергетики (Ναΐίοηαΐ 1пк1йи1е £ог Ре1го1еит апб Епегду Кекеагсй). Однако, как известно заявителям, аминооксиды не использовали для улучшения свойств жидкостей для гидроразрыва и для содействия быстрой откачке до получения чистого продукта, или для повышения производительности скважины, возбужденной гидравлическим разрывом.Various amino oxides have been used as surfactants to create foams and remove “embedded fluids from wellbores” according to US Pat. No. 3,303,896; they were also used as foam stabilizers according to US Pat. No. 3,317,430. Certain amino oxides were also used in combination with quaternary ammonium compounds as foaming agents and sludge suspending agents. See, for example, US Patent No. 4108782 and No. 4113631. The use of amine oxide surfactants when injecting chemical solutions into the formation to increase oil recovery is described in the thematic report of Bau1b K. O1kep in ΝΙΡΕΚ-417 (August 1989) on the work performed for the US Department of Energy on the basis of a joint agreement BE-EU22-63EЕ60149 with the National Institute for Oil and Energy Research (Ναΐίοηαΐ 1пк1йи1е £ ogo Re1go1eit apb Epegdu Kekeages). However, as is known to the applicants, amine oxides were not used to improve the properties of fracturing fluids and to facilitate rapid pumping to obtain a clean product, or to increase the productivity of a fractured well.

Гидравлический разрыв подземных пород давно известен как эффективное средство стимуляции добычи углеводородных флюидов из ствола скважины. При гидравлическом разрыве пласта жидкость для возбуждения притока в скважину (обычно относящуюся к так называемой жидкости для гидравлического разрыва или «гидроразрыва») нагнетают внутрь и через ствол скважины и преодолевая сопротивление поверхности подземного пласта, сквозь который проходит ствол скважины, под давлением по меньшей мере достаточным, чтобы создать трещины в пласте. Обычно вначале нагнетают «жидкость подушки» (раб Ди1б), чтобы создать трещину, и затем нагнетают жидкость для гидроразрыва, часто содержащую гранулированный расклинивающий агент, под давлением и с расходом, достаточными для продления трещины от ствола скважины глубже в пласт. Если используют расклинивающий агент, задачей обычно является создание зоны, наполненной расклинивающим агентом, (иначе называемой барьером из расклинивающего агента) от вершины трещины назад к стволу скважины. В любом случае, вызванная гидравлическим путем трещина является более проницаемой, чем сам пласт, и она действует в качестве пути или канала для протекания углеводородных флюидов в пласте в ствол скважины и затем к поверхности, где их собирают. Способы разрыва пласта хорошо известны, и их можно варьировать для удовлетворения требований потребителя, но большинство из них следуют этой основной операции (которая является чрезмерно упрощенной).Hydraulic fracturing of underground rocks has long been known as an effective means of stimulating the production of hydrocarbon fluids from a wellbore. In case of hydraulic fracturing, the fluid for stimulating inflow into the well (usually referred to as the so-called fluid for hydraulic fracturing or “hydraulic fracturing”) is injected in and through the wellbore and overcoming the resistance of the surface of the underground formation through which the wellbore passes, at least enough pressure to create cracks in the formation. Typically, a “cushion fluid” is first injected (slave Di1b) to create a fracture, and then hydraulic fracturing fluid, often containing a granular proppant, is injected under pressure and at a rate sufficient to extend the fracture from the wellbore deeper into the formation. If a proppant is used, the task is usually to create a zone filled with a proppant (otherwise called a proppant barrier) from the top of the fracture back to the wellbore. In any case, a hydraulically generated fracture is more permeable than the formation itself and acts as a path or channel for hydrocarbon fluids in the formation to flow into the wellbore and then to the surface where they are collected. Fracturing methods are well known and can be varied to meet customer requirements, but most of them follow this basic operation (which is overly simplified).

Жидкости, используемые в качестве жидкостей для гидроразрыва, также изменяли, но многие, если не большинство из них, являются жидкостями на водной основе, которые «загущали» или делали более вязкими, добавляя природные или синтетические полимеры (сшитые или несшитые). Жидкостьюносителем обычно является вода или рассол (например, разбавленные водные растворы хлорида натрия и/или хлорида калия). Полимером-загустителем обычно является растворимый (или способный к гидратации) полисахарид, такой как галакотманнановая смола, гликоманнановая смола или производное целлюлозы. Примеры таких полимеров включают гуаровую смолу, оксипропилпроизводное гуаровой смолы, карбоксиметилпроизводное гуаровой смолы, карбоксиметилоксиэтилпроизводное гуаровой смолы, оксиэтилцеллюлозу, карбоксиметилоксиэтилцеллюлозу, оксипропилцеллюлозу, ксантан, полиакриламиды и другие синтетические полимеры. Среди них гуаровая смола, оксипропилпроизводное гуаровой смолы и карбоксиметилоксиэтилпроизводное гуаровой смолы обычно предпочтительны из-за их доступности в продаже и характеристик стоимости.The fluids used as fracturing fluids have also been modified, but many, if not most of them, are water-based fluids that have “thickened” or made more viscous by adding natural or synthetic polymers (crosslinked or non-crosslinked). The carrier fluid is usually water or brine (for example, dilute aqueous solutions of sodium chloride and / or potassium chloride). The thickening polymer is usually a soluble (or hydratable) polysaccharide, such as galakotmannanoy resin, glycomannan resin or a cellulose derivative. Examples of such polymers include guar gum, hydroxypropyl guar gum, carboxymethyl guar gum, carboxymethyloxyethyl guar gum, hydroxyethyl cellulose, carboxymethyloxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, xanthan, and other polymers. Among them, guar gum, hydroxypropyl guar gum derivative and carboxymethyloxyethyl guar gum are generally preferred because of their commercial availability and cost characteristics.

Во многих примерах, если не в большинстве, полимер-загуститель сшивают подходящим сшивающим агентом. Сшитый полимер имеет даже более высокую вязкость, и он даже более эффективен при переносе расклинивающего наполнителя внутрь трещиноватой породы. В качестве сшивающего агента широко использовали борат-ион, обычно в жидкостях с высоким рН, для гуаровой смолы, производных гуаровой смолы и других галактоманнанов. См., например, патент США № 3059909 и ряд других патентов, в которых описан этот классический водный гель в качестве жидкости для гидроразрыва. Другие сшивающие агенты включают, например, сшивающие агенты на основе титана (патент США № 3888312), хрома, железа, алюминия и циркония (патент США 3301723). Среди них обычно предпочитают титановые и циркониевые сшивающие агенты. Примеры обычно используемых сшивающих агентов на основе циркония включают комплексы триэтаноламина циркония, ацетилацетонат циркония, лактат цирокния, карбонат циркония и хелаты (сйе1ап!) органической альфа-оксикарбоновой кислоты (а1рйайуIn many examples, if not most, the thickener polymer is crosslinked with a suitable crosslinking agent. A crosslinked polymer has an even higher viscosity, and it is even more effective in transferring a proppant inside a fractured rock. As a cross-linking agent, borate ion was widely used, usually in high pH liquids, for guar gum, derivatives of guar gum and other galactomannans. See, for example, US Patent No. 3059909 and a number of other patents that describe this classic aqueous gel as a fracturing fluid. Other crosslinking agents include, for example, crosslinking agents based on titanium (US Pat. No. 3,888,312), chromium, iron, aluminum and zirconium (US Pat. No. 3,301,723). Among them, titanium and zirconium crosslinking agents are usually preferred. Examples of commonly used zirconium-based crosslinking agents include complexes of zirconium triethanolamine, zirconium acetylacetonate, zirconium lactate, zirconium carbonate and chelates (cie1ap!) Of organic alpha-hydroxycarboxylic acid (a1рйайу

- 1 009529 бгохусогЬохуйс ас1б) и циркония. Примеры обычно используемых сшивающих агентов на основе титана включают комплексы триэтаноламина титана, ацетилацетонат титана, лактат титана, и хелаты органической альфа-оксикарбоновой кислоты и титана.- 1 009529 bogusus boghuis ac1b) and zirconium. Examples of commonly used titanium-based crosslinking agents include complexes of titanium triethanolamine, titanium acetylacetonate, titanium lactate, and organic alpha hydroxycarboxylic acid and titanium chelates.

Дополнительная информация по разрыву пласта находится в описании 1апе1 Си1Ь|8 и Кксйагб М. Нобде в гл. 7 руководства «Стимулирование пласта»/Ке§егуо1 г 811ти1а1юп, опубликованного 1о1т \УП1су & 8опк, Ыб, ТЫгб Ебйюп, 2000 (Издатели Мюйае1 1. Есопот1бе§ и КеппеИ С. ЫоИе), которое включено сюда в качестве ссылки. Некоторым жидкостям для гидроразрыва также придавали большую активность путем добавки газа (например, азота или углекислого газа) для создания пены. См., например, новаторскую работу Ко1апб Е. В1аиег и С1агепсе 1. ЭнгЬогсау в патенте США № 3937283 («Гидравлический разрыв пласта устойчивыми пенами»/Гогта1юп Ггас1игшд \νί11ι 81аЬ1е Гоатк). Реологию традиционных полимерных растворов на водной основе, а также сложных жидкостей, таких как пены, можно, что обычно делают, изменять и усиливать некоторыми добавками для регулирования их характеристик. Добавки, снижающие фильтрацию жидкости, обычно добавляют для снижения потерь жидкостей для гидроразрыва внутри пласта.Additional information on fracturing can be found in the description of 1ae1 Si1b | 8 and Kxjagb M. Nobde in Ch. 7 of the “Stimulation stimulation” guide / Kegeguo1 g 811t1a1yup published by 1o1t \ UP1su & 8opk, Yb, Tygb Yebuyp, 2000 (Publishers Muyaye 1. Esopot1be§ and Keppey S. Yoye), which is incorporated here by reference. Some fracturing fluids were also given greater activity by adding gas (e.g. nitrogen or carbon dioxide) to create a foam. See, for example, the pioneering work of Co1apb E. B1aieg and C1agepse 1. Engbogsau in US Pat. No. 3,937,283 (“Hydraulic fracturing by stable foams” / Gogtlüp Ggasligss \ νί11ι 81а1е Goatk). The rheology of traditional water-based polymer solutions, as well as complex liquids such as foams, can, as is usually done, be modified and strengthened with some additives to control their characteristics. Fluid filtration reducing additives are typically added to reduce fracturing fluid loss within the formation.

Проблемы, связанные с потерей жидкостей для гидроразрыва внутри пласта хорошо известны. Например, в 1978 г. Холдитч (Но1бйсй) сообщал: «Жидкость, нагнетаемая во время обработки для гидравлического разрыва пласта, просачивается внутрь пласта и понижает относительную проницаемость по газу в области ее проникновения. Вблизи трещины проницаемость по газу снижается до нуля». В дополнение Холдитч сказал: «В некоторых случаях нагнетаемая жидкость для гидроразрыва может снижать проницаемость пласта в зоне проникновения». 81ерНеп А. Но1бйсй, 8РЕ 7561 (представлено на 53-ей ежегодной осенней технической конференции и выставке общества инженеров-нефтяников Американского института инженеров горной промышленности, состоявшейся в Хьюстоне, Техас, 1-3 октября 1978 г). Повреждение пласта могло бы быть значительным, что практически означало снижение потока углеводородов, низкую производительность и низкую рентабельность скважины. Не смотря на то, что современный уровень техники значительно усовершенствовался с тех пор, как Холдитч сообщал о проблемах, связанных с просачиванием жидкости для гидроразрыва, остаются те же проблемы. См., например, Уегпоп С. СопШеп, Сеогде ^. На^кшк, В. К. РгибЪотте и К.еша1бо №1уагге1е. гл. 8, озаглавленная «Характеристики материалов для гидравлического разрыва пласта «РегГогтапсе ок Ггас1игтд Ма1епа1к» и другие главы по образованию трещин в пласте и возбуждению притока в скважину в «Стимулирование пласта»/«К.е8егуо1г 811ти1а1юп», опубликованном 1оНп \УП1еу & 8опк, Ыб, ТЫгб Ебйюп, 2000 (Издатели М1сйае1 1. Есопот1бе§ и КепиеН С. ЫоНе), описание которых включено здесь путем ссылки. Эти и другие авторы подчеркивают важность «быстрой откачки до получения чистого продукта» или «быстрой откачки из трещины до получения чистого продукта» для оптимизации производительности получения углеводородных флюидов из скважины. Термин «быстрая откачка до получения чистого продукта» или «быстрая откачка из трещины до получения чистого продукта» относится к процессу удаления жидкости для гидроразрыва (без расклинивающего наполнителя) из трещин после завершения процессов гидравлического разрыва пласта. В технические приемы для содействия быстрой откачке из трещин до получения чистого продукта часто включают понижение вязкости жидкости для гидроразрыва, настолько, насколько это возможно практически, с тем, чтобы она более легко протекала обратно в сторону ствола скважины. Во многих примерах использовали так называемые «разжижители» для понижения вязкости жидкости. Разжижителями могут быть энзимы (окислители и катализаторы окислителей), и они могут быть капсулированы для замедления их высвобождения. См., например, патент США 4741401 (\Уа11ек е! а1.), принадлежащий 8сЫитЬегдег Эо\\'е11 и включенный здесь путем ссылки. Другой технический прием для реализации быстрой откачки до получения чистого продукта, хотя и с противоположным подходом, обнаружили в патенте США 6283212 (Н1пке1 и Еид1аиб), который также принадлежит 8сЫитЬегдег Эо\\'е11 и включен здесь в качестве ссылки.The problems associated with the loss of fracturing fluids within the formation are well known. For example, in 1978 Holditch (No1bysy) reported: “The fluid injected during processing for hydraulic fracturing seeps into the formation and reduces the relative gas permeability in the area of its penetration. Near a crack, gas permeability decreases to zero. " In addition, Holditch said: "In some cases, injection fracturing fluid can reduce the permeability of the formation in the penetration zone." 81erNep A. No1bysy, 8RE 7561 (presented at the 53rd Annual Autumn Technical Conference and Exhibition of the Society of Petroleum Engineers of the American Institute of Mining Engineers, held in Houston, Texas, October 1-3, 1978). Damage to the formation could be significant, which practically meant a decrease in hydrocarbon flow, low productivity and low profitability of the well. Despite the fact that the current level of technology has improved significantly since Holditch reported problems associated with the leakage of fracturing fluid, the same problems remain. See, for example, Vegpop S. SopShep, Seogde ^. On ^ kshk, V.K. Rgibotte and K.esha1bo №1uagge1e. ch. 8, entitled “Characteristics of Materials for Hydraulic Fracturing of a Formation“ RegGogtapse ok Ggasigtd Ma1epa1k ”and other chapters on formation of fractures in a reservoir and stimulation of inflow into a well in“ Stimulation of a Formation ”/ K.Ke8eguo1g 811ti1a1yup, published by 1Онп \ УП1е & 8 , Tybb Ebyup, 2000 (Publishers M1syae1 1. Esopot1be§ and KepieN S. YoNe), the description of which is incorporated herein by reference. These and other authors emphasize the importance of “fast pumping to obtain a clean product” or “fast pumping from a fracture to a clean product” to optimize the production rate of hydrocarbon fluids from a well. The term “quick pumping to obtain a clean product” or “fast pumping from a crack to a clean product” refers to the process of removing hydraulic fracturing fluid (without proppant) from the cracks after completion of the hydraulic fracturing process. Techniques to facilitate rapid pumping from fractures to produce a clean product often include lowering the fracture fluid viscosity as much as practicable so that it more easily flows back toward the wellbore. In many examples, so-called “thinners” were used to lower the viscosity of the liquid. The diluents can be enzymes (oxidizing agents and oxidizing agents), and they can be encapsulated to slow their release. See, for example, U.S. Patent 4,741,401 (\ Wa11eek e! A1.), Owned by 8CITBegdeo Eo \\ 'e11 and incorporated herein by reference. Another technique for implementing fast pumping to obtain a pure product, albeit with the opposite approach, was found in U.S. Pat.

До сих пор существует потребность в усовершенствовании жидкостей для гидроразрыва, и эту потребность частично удовлетворяет следующее изобретение.There is still a need for improved fracturing fluids, and the following invention partially satisfies this need.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

В настоящее время открыты усовершенствованные водные жидкости для гидроразрыва, которые, в частности, полезны в качестве жидкостей для возбуждения скважины в случае подземных пластов с закрытыми трещинами (низкой проницаемостью). Газовые скважины, обрабатываемые такими жидкостями для гидроразрыва, характеризуются быстрой откачкой до получения чистого продукта и повышенной производительностью скважины. Жидкости содержат небольшие, но достаточные для содействия удаления жидкости для гидроразрыва из пластов количества некоторых аминооксидов. Облегчая извлечение жидкости из зоны проникновения, сводят к минимуму разрушение поверхностей трещин в пласте. Аминооксиды соответствуют формулеImproved hydraulic fracturing aqueous fluids have now been discovered, which are particularly useful as well stimulating fluids in the case of subterranean formations with closed fractures (low permeability). Gas wells treated with such fracturing fluids are characterized by quick pumping to obtain a clean product and increased well productivity. The fluids contain small amounts of some amino oxides that are small but sufficient to help remove frac fluid from the formations. Facilitating the extraction of fluid from the penetration zone, fracture surfaces of cracks in the formation are minimized. Amino oxides correspond to the formula

- 2 009529- 2 009529

Яг (формула I) где К| является алифатической группой, имеющей от 6 до приблизительно 20 атомов углерода, и где каждый из В2 и В3 независимо является алкилом, имеющим от 1 до приблизительно 4 атомов углерода. Предпочтительны аминооксиды, в которых В1 является алкильной группой, и особо предпочтительны такие аминооксиды, в которых В1 является алкильной группой, имеющей от 8 до 12 атомов углерода (в частности, где В1 является линейной алкильной группой), и каждый из В2 и В3 является метильной или этильной группами.I r (formula I) where K | is an aliphatic group having from 6 to about 20 carbon atoms, and where each of B 2 and B 3 independently is alkyl having from 1 to about 4 carbon atoms. Amino oxides in which B 1 is an alkyl group are preferred, and particularly preferred are amine oxides in which B 1 is an alkyl group having from 8 to 12 carbon atoms (in particular where B 1 is a linear alkyl group), and each of B 2 and B 3 is methyl or ethyl groups.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 представлена зависимость проницаемости по газу от длины цепи. На этом чертеже показан график зависимости степени восстановления проницаемости от длины цепи алифатических групп, В1, некоторых аминооксидов.In FIG. 1 shows the dependence of gas permeability on chain length. This drawing shows a graph of the degree of restoration of permeability on the chain length of aliphatic groups, In 1 , some amino oxides.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Аминооксиды, используемые в настоящем изобретении, являются известными соединениями, и многие из них имеются в продаже. Их можно получать различными методами, один из которых состоит во взаимодействии третичного амина (соответствующего формуле Β1Β2Β3Ν, где В1, В2 и В3 определены выше) с пероксидом в подходящей водной реакционной среде. Продукты, образованные таким образом, являются водными жидкостями, содержащими аминооксиды в количестве до 30 мас.%. Водные растворы аминооксидов являются простой и предпочтительной формой продукта в этом изобретении, потому что их легко закачивать или другим способом дозировать в жидкость для гидроразрыва или смешивать с другими компонентами жидкости для гидроразрыва.The amino oxides used in the present invention are known compounds, and many of them are commercially available. They can be obtained by various methods, one of which consists in the interaction of a tertiary amine (corresponding to the formula Β 1 Β 2 Β 3 Ν, where B 1 , B 2 and B 3 are defined above) with peroxide in a suitable aqueous reaction medium. Products formed in this way are aqueous liquids containing up to 30 wt.% Amino oxides. Aqueous solutions of amino oxides are a simple and preferred form of the product in this invention because they are easy to pump or otherwise dispense into a fracturing fluid or mixed with other components of the fracturing fluid.

Примеры аминооксидов по формуле I, приведенной выше, включают, но не ограничиваются этим, такие аминооксиды, в которых В1 является алкильной группой с прямой цепью от 8 до 20 атомов углерода (например, октил, нонил, децил, додецил, тетрадецил, октадецил, и т.п.) или алкенильной группой с прямой цепью от 8 до 20 атомов углерода (например, олеил, эруцил, и т. п.), и каждый из В2 и В3 является метильной, этильной, н-бутильной или 2-гидроксиэтильной группой. Наиболее предпочтительными аминооксидами являются н-октилдиметиламин оксид и н-децилдиметиламин оксид. Тогда как все аминооксиды по формуле I можно было бы разумно классифицировать как поверхностно-активные вещества, многие из них известны как пенообразующие агенты, но предпочтительные аминооксиды для применения в настоящем изобретении (например, н-октилдиметиламин оксид и н-децилдиметиламин оксид), в частности, не являются эффективными пенообразующими агентами. Например, предпочтительные аминооксиды имеют время полураспада пены менее одной (1) мин, при испытании в 2% водном растворе хлорида калия (2% КС1), 3% растворе соляной кислоты, 0,2% водном растворе хлорида тетраметиламмония или рассоле ΑΡΙ (Американского нефтяного института). Время полураспада пены определяют с помощью испытаний, которые установлены в патенте США № 4108782, кол. 5 и 6, под названием «Испытание на объем исходной пены» и «Испытание на время полураспада пены», описание которого включено здесь в качестве ссылки. Таким образом, предпочтительные аминооксиды не способствуют образованию эмульсий (пены являются разновидностью эмульсии) в присутствии жидкостей для гидроразрыва, и они обеспечивают желаемое изменение (т. е. увеличение) краевого угла смачивания.Examples of amino oxides of Formula I above include, but are not limited to, such amino oxides in which B 1 is a straight chain alkyl group of 8 to 20 carbon atoms (e.g., octyl, nonyl, decyl, dodecyl, tetradecyl, octadecyl, and the like) or a straight chain alkenyl group of 8 to 20 carbon atoms (e.g. oleyl, erucyl, etc.), and each of B 2 and B 3 is methyl, ethyl, n-butyl or 2 a hydroxyethyl group. The most preferred amino oxides are n-octyldimethylamine oxide and n-decyldimethylamine oxide. While all amino oxides of Formula I could reasonably be classified as surfactants, many of them are known as foaming agents, but preferred amino oxides for use in the present invention (e.g. n-octyldimethylamine oxide and n-decyldimethylamine oxide), in particular are not effective foaming agents. For example, preferred amino oxides have a foam half-life of less than one (1) min when tested in a 2% aqueous potassium chloride solution (2% KCl), 3% hydrochloric acid solution, 0.2% aqueous solution of tetramethylammonium chloride, or ΑΡΙ brine (American Petroleum Institute). The half-life of the foam is determined using tests that are established in US patent No. 4108782, count. 5 and 6, entitled “Testing the Volume of the Initial Foam” and “Testing the Half-Life of the Foam,” the description of which is incorporated herein by reference. Thus, the preferred amino oxides do not contribute to the formation of emulsions (foams are a type of emulsion) in the presence of fracturing fluids, and they provide the desired change (i.e., increase) in the wetting angle.

Аминооксиды добавляют к жидкостям для гидроразрыва в небольших, но достаточных количествах для содействия быстрой откачке до получения чистого продукта. Обычно их добавляют в виде водных растворов в количествах от приблизительно 0,01 до приблизительно 1 мас.% аминооксида, исходя из массового соотношения (г/г) и предпочтительно от приблизительно 0,006 до 0,024 мас.%. Аминооксиды можно добавлять к жидкости для гидроразрыва «по ходу обработки», т.е. по мере того как ее нагнетают в ствол скважины, или аминооксиды можно добавлять в так называемые «цистерны с ингредиентами для приготовления жидкости для гидроразрыва», в которых держат воду для приготовления жидкости для гидроразрыва. Порядок добавления аминооксида к жидкости для гидроразрыва не является определяющим. Аминооксиды, по-видимому, являются совместимыми в основном со всеми ингредиентами жидкости для гидроразрыва, насколько об этом известно изобретателям. Они совместимы с кислотами (такими как соляная кислота), и, следовательно, их можно использовать в работах по так называемому «кислот ному гидравлическому разрыву пласта», когда в качестве жидкости для гидроразрыва используют водную кислоту (обычно в присутствии ингибиторов кислоты). Аминооксиды также совместимы с основаниями, и их можно использовать в жидкостях для гидроразрыва, имеющих щелочное рН, что является распространенным для жидкостей для гидроразрыва, содержащих гуаровую смолу или производные гуаровой смолы (например, оксипропилпроизводное гуаровой смолы («ОПГ»), карбоксиметилпроизводное гуаровой смолы, карбоксиметил-оксипропилпроизводное гуаровой смолы («КМОПГ») в качестве загустителей; эти жидкости могут быть сшиты боратами или циркониевыми или титановыми сшивающими агентами, также как и другие разновидности). Обычно жидкости для гидроразрыва имеют рН в интерваAmino oxides are added to the fracturing fluids in small but sufficient quantities to facilitate rapid pumping to a pure product. Usually they are added in the form of aqueous solutions in amounts of from about 0.01 to about 1 wt.% Amino oxide, based on the mass ratio (g / g) and preferably from about 0.006 to 0.024 wt.%. Amino oxides can be added to the fracturing fluid “during processing”, i.e. as it is injected into the wellbore, or amine oxides can be added to the so-called "tanks for the preparation of fracturing fluid" in which water is stored to prepare the fracturing fluid. The order in which the amine oxide is added to the fracturing fluid is not critical. Amino oxides, apparently, are compatible mainly with all ingredients of the fracturing fluid, as far as the inventors are aware of this. They are compatible with acids (such as hydrochloric acid), and therefore, they can be used in so-called “acid hydraulic fracturing” works when aqueous acid is used as a fracturing fluid (usually in the presence of acid inhibitors). Amino oxides are also compatible with bases and can be used in hydraulic fracturing fluids having an alkaline pH, which is common for hydraulic fracturing fluids containing guar gum or guar gum derivatives (eg, hydroxypropyl guar gum derivative (“OPG”), carboxymethyl guar gum derivative, carboxymethyl-hydroxypropyl derivative of guar gum (“CMOS”) as thickeners, these liquids can be crosslinked with borates or zirconium or titanium crosslinking agents, as well as other different visibility). Typically, fracturing fluids have a pH in the range of

- 3 009529 ле приблизительно от 4 до 12, и в таких жидкостях можно использовать аминооксиды. Жидкости для гидроразрыва со щелочным рН обычно бывают более термически стабильными и таким образом, в целом являются предпочтительными для использования при гидравлическом разрыве пластов с низкой проницаемостью. Жидкости для гидроразрыва по настоящему изобретению могут также содержать другие добавки, обычно имеющиеся в жидкостях для гидроразрыва. Например, расклинивающие агенты, другие добавки для снижения их фильтрации, антиэмульгаторы (поп-етикШега), разжижающие системы, стабилизаторы пласта, бактерициды и т.п.- 3 009529 le from about 4 to 12, and in such liquids amino oxides can be used. Alkaline pH fracturing fluids are generally more thermally stable and are thus generally preferred for use in hydraulic fracturing with low permeability. The fracturing fluids of the present invention may also contain other additives commonly found in fracturing fluids. For example, proppants, other additives to reduce their filtration, anti-emulsifiers (Pop-Shetik), thinning systems, formation stabilizers, bactericides, etc.

Жидкости для гидроразрыва по настоящему изобретению используют в соответствии с известными операциями по разрыву подземных пластов. См., например, операции по гидравлическому разрыву пласта, установленные в руководстве «Стимулирование пласта» («ЯекегуоЯ 811ти1а1юп»), цитируемом выше.The fracturing fluids of the present invention are used in accordance with known fracturing operations in subterranean formations. See, for example, hydraulic fracturing operations established in the Stimulation Guide (YaekeguoYa 811i1a1yup) cited above.

Примеры изобретенияExamples of the invention

Следующие примеры будут дополнительно иллюстрировать изобретениеThe following examples will further illustrate the invention.

Примеры 1-9.Examples 1-9.

Различные аминооксиды и одно коммерческое фторуглеродное поверхностно-активное вещество (указываемое как Ρ75Ν, не являющееся примером изобретения) испытывали в некоторых жидкостях при исследовании фильтрации на кернах, используя операции, приведенные ниже. Каждый аминооксид соответствовал формуле 1Various amino oxides and one commercial fluorocarbon surfactant (referred to as Ρ75Ν, not an example of the invention) were tested in some liquids in a core filtration study using the operations below. Each amino oxide corresponded to formula 1

П2 где каждый из Я2 и Я3 является метилом, а К.1 является н-октилом, н-децилом, н-додецилом, нтетрадецилом, н-гексадецилом, олеилом или эруцилом (две последние группы являются алкенильными группами с 18 и 22 углеродными атомами, соответственно). Данные представлены на фиг. 1, где белые кружки относятся к восстановлению фильтрации потока рассола, и черные квадраты относятся к восстановлению фильтрации азота. Подробные операции по исследованию фильтрации на кернах представлены ниже. Данные показывают, что аминооксиды обеспечивают степень восстановления, которая изменяется в зависимости от длины цепи алифатической группы Я! в аминооксиде. Удивительно, что те аминооксиды, в которых алифатическая группа Я1 имеет от 8 до 10 атомов углерода, проявляют лучшие характеристики (например, более высокую степень восстановления), чем коммерческое поверхностноактивное вещество Ρ75Ν, одна из лучших добавок в технологии содействия быстрой откачке до получения чистого продукта. Данные на фиг. 1 также показывают, что можно изменять скорость откачки до получения чистого продукта или восстановление проницаемости путем выбора аминооксида с различной длиной цепи для алифатической группы Я1. Это обеспечивает пользователя средствами изменения темпа, при котором достигают быстрой откачки до получения чистого продукта и вырабатывают скважину. Например, если желательно достигнуть высокого темпа быстрой откачки до получения чистого продукта и производительности, пользователь выбирал бы аминооксид с меньшим числом атомов углерода в Я1 (например, н-октил или н-децил). Если пользователь хочет иметь низкий темп быстрой откачки до получения чистого продукта (например, чтобы предотвратить образование протоков и возможное неполное возвращение жидкости для гидроразрыва), тогда он мог бы выбирать аминооксид с большим числом атомов углерода в Я1 (например, н-гексадецил, н-октадецил или олеил). Ожидают, что смеси таких аминооксидов можно также было бы использовать для достижения любого конкретного желаемого результата по быстрой откачке до получения чистого продукта. Способность изменять темп отбора и достигать предсказуемых и регулируемых способов быстрой откачки жидкостей для стимулирования пласта до получения чистого продукта, чтобы улучшить проницаемость по газу после обработки, является полезным инструментом в арсенале инженера. Аминооксиды экологически более безопасны, чем коммерческое фторуглеродное поверхностно-активное вещество (Ρ75Ν), и эффективны по затратам. Также было отмечено, что аминооксиды, в которых Я1 имеет большее число атомов углерода (например, или 18, или более) были как вязкоупругими, так и поверхностно-активными. Это сочетание поверхностной активности и вязкоупругости делает эти аминооксиды эффективными для обработки скважин, когда понижение трения и оптимальная быстрая откачка до получения чистого продукта являются особенно желательными. Передовая промышленность обеспечивает такие жидкости для гидроразрыва (например, водные вязкоупругие жидкости, которые не содержат гуаровой смолы или любых производных гуаровой смолы) под обозначением «вода с добавкой небольшого количества несшитого полимера» (811скта1ег).P 2 where each of Z 2 and Z 3 is methyl, and K. 1 is n-octyl, n-decyl, n-dodecyl, ntetradecyl, n-hexadecyl, oleyl or erucil (the last two groups are alkenyl groups 18 and 22 carbon atoms, respectively). The data are presented in FIG. 1, where white circles refer to restoration of brine flow filtration, and black squares relate to restoration of nitrogen filtration. Detailed core filtering studies are presented below. The data show that amino oxides provide a degree of reduction that varies with the chain length of the aliphatic group I! in amine oxide. Surprisingly, those amino oxides in which the aliphatic group H1 has from 8 to 10 carbon atoms exhibit better characteristics (for example, a higher degree of reduction) than the commercial surfactant Ρ75Ν, one of the best additives in the technology of promoting fast pumping to obtain a pure product . The data in FIG. 1 also show that it is possible to change the pumping rate to obtain a pure product or to restore permeability by choosing amino oxide with different chain lengths for the aliphatic group H1. This provides the user with a means of changing the rate at which fast pumping is achieved until a clean product is obtained and a well is developed. For example, if it is desired to achieve a high rate of fast pumping to obtain a pure product and productivity, the user would select an amino oxide with fewer carbon atoms in H1 (for example, n-octyl or n-decyl). If the user wants to have a low rate of fast pumping to obtain a pure product (for example, to prevent the formation of ducts and the possible incomplete return of the fracturing fluid), then he could choose an amino oxide with a large number of carbon atoms in H1 (for example, n-hexadecyl, n- octadecyl or oleyl). It is expected that mixtures of such amino oxides could also be used to achieve any particular desired fast pumping result to obtain a pure product. The ability to change the rate of selection and achieve predictable and controlled methods for rapidly pumping fluids to stimulate the formation to produce a clean product to improve gas permeability after processing is a useful tool in the engineer’s arsenal. Amino oxides are more environmentally friendly than commercial fluorocarbon surfactants (Ρ75Ν), and cost effective. It was also noted that amino oxides in which H1 has a greater number of carbon atoms (for example, either 18 or more) were both viscoelastic and surface-active. This combination of surface activity and viscoelasticity makes these amine oxides effective in well treatment where friction reduction and optimal quick pumping to a pure product are especially desirable. The industry provides such fracturing fluids (for example, aqueous viscoelastic fluids that do not contain guar gum or any derivative of guar gum) under the designation “water with a small amount of non-crosslinked polymer” (811 cg).

Исследование фильтрации на кернах для оценки аминооксидовCore Filtration Study for Amino Oxide Assessment

Фильтрация рассола:Brine Filtration:

1. Предварительно пропитать (рге-регт) сухие керны азотом для выравнивания (та!ей) кернов.1. Pre-impregnate (rge-regt) dry cores with nitrogen to level (that! Her) cores.

2. Насытить керны деионизированной водой с 2% №С1.2. Saturate the cores with deionized water with 2% No. C1.

- 4 009529- 4 009529

3. Определить исходную проницаемость по 2% №1С1 при фильтрации в прямом направлении для итогового количества 25 поровых объемов.3. Determine the initial permeability of 2% No. 1C1 when filtering in the forward direction for a total of 25 pore volumes.

4. Прокачать раствор поверхностно-активного вещества в обратном направлении для итогового количества пять (5) поровых объемов.4. Pump the surfactant solution in the opposite direction for a total of five (5) pore volumes.

5. Определить восстановленную проницаемость по 2% №1С1 в прямом направлении для итогового количества 25 поровых объемов.5. Determine the restored permeability of 2% No. 1C1 in the forward direction for a total of 25 pore volumes.

6. Определить отношение восстановленной проницаемости по 2% №1С1 к исходной проницаемости по 2% ЫаС1.6. Determine the ratio of the restored permeability at 2% No. 1С1 to the initial permeability at 2% NaCl.

Фильтрация керосина:Kerosene Filtration:

1. Предварительно пропитать сухие керны азотом для выравнивания кернов.1. Pre-impregnate dry cores with nitrogen to level the cores.

2. Насытить керны деионизированной водой с 2% №С1.2. Saturate the cores with deionized water with 2% No. C1.

3. Определить исходную проницаемость по 2% №1С1 при фильтрации в прямом направлении для итогового количества 25 поровых объемов.3. Determine the initial permeability of 2% No. 1C1 when filtering in the forward direction for a total of 25 pore volumes.

4. Прокачать раствор поверхностно-активного вещества в обратном направлении для итогового количества пять (5) поровых объемов.4. Pump the surfactant solution in the opposite direction for a total of five (5) pore volumes.

5. Определить восстановленную проницаемость по керосину в прямом направлении для итогового количества 25 поровых объемов.5. Determine the restored kerosene permeability in the forward direction for a total of 25 pore volumes.

6. Определить отношение восстановленной проницаемости по керосину к исходной проницаемости по 2% ЫаС1.6. To determine the ratio of the restored kerosene permeability to the initial permeability by 2% NaCl.

Фильтрация азота:Nitrogen Filtration:

1. Предварительно пропитать (рге-регт) сухие керны азотом для выравнивания кернов.1. Pre-impregnate (rge-regt) dry cores with nitrogen to level the cores.

2. Пропитать керны деионизированной водой с 2% №1С1.2. Soak the cores with deionized water with 2% No. 1C1.

3. Определить исходную проницаемость по 2% №1С1 при фильтрации в прямом направлении для итога в 25 поровых объемов.3. Determine the initial permeability of 2% No. 1C1 when filtering in the forward direction for a total of 25 pore volumes.

4. Прокачать раствор поверхностно-активного вещества в обратном направлении для итогового количества пять (5) поровых объемов.4. Pump the surfactant solution in the opposite direction for a total of five (5) pore volumes.

5. Определить восстановленную проницаемость по азоту в прямом направлении при 0,7 МПа (100 фунтов на кв. дюйм) для итогового времени, эквивалентного 25 поровым объемам рассола при 1,0 мл/мин (+/-140 мин).5. Determine the restored nitrogen permeability in the forward direction at 0.7 MPa (100 psi) for a total time equivalent to 25 pore volumes of brine at 1.0 ml / min (+/- 140 min).

6. Определить отношение восстановленной проницаемости по азоту к исходной проницаемости по 2% ЫаС1.6. Determine the ratio of the restored nitrogen permeability to the initial permeability at 2% NaCl.

Расчеты порового объема:Pore volume calculations:

Предположение:Assumption:

Пористость составляет 15%Porosity is 15%

Уравнение для объема:Equation for volume:

СУ = {3.1416 (О2)Ь}/4 РУ = СУ(пористость)/100 где РУ является поровым объемом в см3,SU = {3.1416 (O 2 ) b} / 4 RU = SU (porosity) / 100 where RU is the pore volume in cm 3 ,

СУ является объемом керна в см3,SU is the core volume in cm 3 ,

Ό является диаметром керна в см иΌ is the core diameter in cm and

Ь является длиной керна в см.B is the core length in cm.

Приведенное выше уравнение при допущенной пористости 15% дает поровый объем 1,93 см3 на 2,54 см (один дюйм) длины керна. Для простоты поровый объем будет округлен до 2 см3 на 2,54 см (один дюйм) длины керна.The above equation, with an assumed porosity of 15%, gives a pore volume of 1.93 cm 3 per 2.54 cm (one inch) of core length. For simplicity, the pore volume will be rounded to 2 cm 3 per 2.54 cm (one inch) of core length.

Пример 10.Example 10

Газовую скважину бурят внутрь пласта ЬоЬо 6 в западном Техасе до глубины приблизительно 2865,12 м (9400 футов). Продуктивная зона находится в песчанике с низкой проницаемостью. Температура в забое скважины составляет приблизительно 115,5°С (240Р) и давление в продуктивном пласте составляет приблизительно 30,7 МПа (4450 фунтов на кв. дюйм). Скважину традиционно цементируют и перфорируют, используя 4 шпура на 0,305 м (1 фут) интервала. Скважину разрывают разбавленной соляной кислоты и закупоривают (Ьа11еб ои1). Очевидно, что все отверстия принимают флюид. Затем скважину стимулируют путем гидравлического разрыва, нагнетая последовательно, со скоростью нагнетания 4451,7 (28 баррелей) в минуту (БВМ), жидкость подушки, жидкость для гидроразрыва с расклинивающим агентом, и промывают струей жидкости согласно схеме нагнетания, приведенной ниже в табл. 1.A gas well is drilled into the Lobo 6 formation in western Texas to a depth of approximately 2865.12 m (9400 ft). The productive zone is in sandstone with low permeability. The temperature at the bottom of the well is approximately 115.5 ° C (240P) and the pressure in the reservoir is approximately 30.7 MPa (4450 psi). The well is traditionally cemented and perforated using 4 holes per 0.305 m (1 ft) interval. The well is ruptured with dilute hydrochloric acid and plugged (ba11eb oi1). Obviously, all openings accept fluid. Then, the well is stimulated by hydraulic fracturing, injecting sequentially, with an injection rate of 4451.7 (28 barrels) per minute (BVM), cushion fluid, hydraulic fracturing fluid with a proppant, and washed with a fluid stream according to the injection scheme shown in the table below. one.

- 5 009529- 5 009529

Таблица 1Table 1

Стадия Stage Жидкость Liquid Объем стадии, л (галлоны) Stage volume, L (gallons) Расклинивающий агент стадии* Proppant stage * Среднее давление нагнетания, МПа (фунт на кв. дюйм) Average discharge pressure, MPa (psi) Концентрация, кг (фунт) ДРА Concentration, kg (lb) DRA кг (Фунты) kg (Pounds) 1 one Жидкость А Fluid A 870555 (23 000) 870555 (23,000) 0,0 0,0 0,0 0,0 48,825 (6975) 48,825 (6975) 2 2 Жидкость А Fluid A 15140 (4000) 15140 (4000) 0,908 (2,0) 0.908 (2.0) 3628,7 (8 000) 3628.7 (8,000) 49,455 (7065) 49,455 (7065) 3 3 Жидкость А Fluid A 15140 (4000) 15140 (4000) 1,361 (3,0) 1,361 (3.0) 5443 (12 000) 5443 (12,000) 49,7 (7100) 49.7 (7100) 4 4 Жидкость А Fluid A 18925 (5000) 18925 (5000) 1,814 (4,0) 1,814 (4.0) 9072 (20 000) 9072 (20,000) 50,505 (7215) 50,505 (7215) 5 5 Жидкость В Fluid B 30280 (8000) 30280 (8000) 2,268 (5,0) 2,268 (5.0) 18144 (40 000) 18144 (40,000) 47,25 (6750) 47.25 (6750) 6 6 Жидкость В Fluid B 37850 (10000) 37850 (10000) 2,722 (6,0) 2,722 (6.0) 27216 (60 000) 27216 (60,000) 44,38 (6340) 44.38 (6340) 7 7 Жидкость В Fluid B 15140 (4000) 15140 (4000) 3,175 (7,0) 3,175 (7.0) 12701 (28 000) 12701 (28,000) 45,22 (6460) 45.22 (6460) 8 8 Жидкость В Fluid B 15140 (4000) 15140 (4000) 3,629 (8,0) 3,629 (8.0) 14515 (32 000) 14515 (32,000) 46,655 (6665) 46,655 (6665) 9 5___________________________________________ nine 5___________________________________________ Жидкость С Fluid C 12491 (3300) 12491 (3300) 0,0 0,0 0,0 0,0 41,02 (5860) 41.02 (5860)

* - расклинивающим агентом является коммерческий расклинивающий песок, покрытый смолой.* - proppant is a commercial proppant sand coated with resin.

Жидкость А является водным полимерным раствором производного гуаровой смолы (КМОПГ при 18,144 кг (40 фунтов) полимера на 3785,00 л (1000 галлонов) жидкости для гидроразрыва), содержащим цирконатный сшивающий агент, высокотемпературный стабилизатор геля, стабилизатор глин и агенты для буферизации рН. Жидкость В является водным полимерным раствором производного гуаровой смолы (КМОПГ при 13,608 кг (30 фунтов) полимера на 3785,00 л (1000 галлонов) жидкости для гидроразрыва), содержащим цирконатный сшивающий агент, высокотемпературный стабилизатор геля, стабилизатор глин и разжижитель огеленного полимера. Жидкости А и В дополнительно включают добавку ндецил-ЦЫ-диметиламинооксида так, что каждая модифицированная жидкость содержит аминооксид в концентрации 0,1 мас.%. В большинстве случаев это соответствует добавлению поверхностно-активного вещества в соотношении от 3,785 до 7,571 л на 3 785 л (от 1 до 2 галлонов на тысячу галлонов) или 0,10,2 об.%.Fluid A is an aqueous polymer solution of a guar gum derivative (CMOS at 18.144 kg (40 pounds) of polymer per 3785.00 L (1000 gallons) of fracturing fluid) containing a zirconate crosslinking agent, a high temperature gel stabilizer, clay stabilizer and pH buffering agents. Fluid B is an aqueous polymer solution of a guar gum derivative (CMOS at 13.608 kg (30 pounds) of polymer per 3785.00 L (1000 gallons) of fracturing fluid) containing a zirconate crosslinking agent, a high temperature gel stabilizer, clay stabilizer, and a gelled polymer thinner. Fluids A and B further include an addition of ndecyl-CHA-dimethylamino oxide so that each modified liquid contains an amine oxide in a concentration of 0.1 wt.%. In most cases, this corresponds to the addition of a surfactant in a ratio of from 3.785 to 7.571 liters per 3,785 liters (1 to 2 gallons per thousand gallons) or 0.10.2 vol.%.

На стадии 1 жидкость А нагнетают в качестве жидкости подушки для разрыва пласта.In step 1, fluid A is pumped as a fracture cushion fluid.

На стадиях 2-8 к модифицированным жидкостям для гидроразрыва А и В добавляют расклинивающий агент «по ходу обработки», по мере нагнетания жидкости, и линейно повышают его концентрацию от исходной 0,907 кг (2,0 фунта) добавляемого расклинивающего агента (ДРА) на стадии 2 до 3,629 кг (8,0 фунтов) ДРА на стадии 8.At stages 2–8, proppants are added to the modified fracturing fluids A and B “during processing” as the fluid is injected, and its concentration is linearly increased from the initial 0.907 kg (2.0 lb) of the added proppant (DRA) at the stage 2 to 3.629 kg (8.0 pounds) of DRA in stage 8.

На стадии 9 жидкость С, коммерческую жидкость для гидроразрыва на основе КМОПГ, при 15,876 кг (35 фунтов) полимера на 3785 л (1000 галлонов) жидкости для гидроразрыва, использовали как «струю жидкости» для замещения и выталкивания жидкости для гидроразрыва, содержащей расклинивающий агент, из трубопровода и внутрь пласта. Аминооксид по изобретению обычно не нужен на этой стадии замещения/промывки струей. После промывки струей работу заканчивают и скважину запирают.In step 9, fluid C, a commercial CMOS based fracturing fluid, at 15.876 kg (35 pounds) of polymer per 3785 l (1000 gallons) of fracturing fluid, was used as a "fluid stream" to replace and push the fracturing fluid containing a proppant from the pipeline and into the reservoir. The amine oxide of the invention is usually not needed at this stage of jet substitution / washing. After flushing, the work is completed and the well is shut.

Работу по закачке проводят до завершения без происшествий. Получают раскрепленную трещину, имеющую полудлину (Х£) приблизительно 249,94 м (820 футов) со средней проводимостью (К(лу) приблизительно 1275 мД фут (шб.й).Injection work is carried out until completion without incident. An unfastened crack is obtained having a half-length (X £ ) of approximately 249.94 m (820 ft) with an average conductivity (K ( lu) of approximately 1275 mD ft (shb.y).

Затем скважину запирают на несколько часов и затем осуществляют отбор из скважины. Откачка до получения чистого продукта в значительной степени убыстряется (на 20-25% или выше) по сравнению с предшествующими работами, выполняемыми на соседних скважинах с использованием сравнимых па- 6 009529 раметров отбора (давление и размер фонтанного штуцера). Добыча газа из скважины также существенно возрастает по сравнению с предыдущими соседними скважинами.Then the well is locked for several hours and then the selection from the well is carried out. Pumping to obtain a clean product is significantly accelerated (by 20–25% or higher) compared to previous work performed on neighboring wells using comparable sampling parameters (pressure and size of the flow fitting). Gas production from the well also increases significantly compared to previous neighboring wells.

Аналогичные результаты получают при использовании жидкостей для гидроразрыва и операций, изложенных в приведенном выше примере 10, за исключением того, что полимер КМОПГ был сшит титанатным сшивающим агентом.Similar results are obtained using fracturing fluids and the operations described in Example 10 above, except that the CMOS polymer was crosslinked with a titanate crosslinking agent.

Аналогичные результаты также получают при использовании жидкостей для гидроразрыва и операций, изложенных в приведенном выше примере 10, за исключением того, что в качестве загустителя используют гуаровую смолу вместо КМОПГ.Similar results are also obtained when using fracturing fluids and the operations described in Example 10 above, except that guar gum is used instead of CMOS as a thickener.

Аналогичные результаты также получают при использовании жидкостей для гидроразрыва и операций, изложенных в приведенном выше примере 10, за исключением того, что в качестве загустителя используют гуаровую смолу вместо КМОПГ и вместо цирконатного сшивающего агента используют титанатный сшивающий агент.Similar results are also obtained when using fracturing fluids and operations described in Example 10 above, except that a guar gum is used instead of CMOS as a thickener and a titanate crosslinking agent is used instead of a zirconate crosslinking agent.

Аналогичные результаты также получают при использовании жидкостей для гидроразрыва и операций, изложенных в приведенном выше примере 10, за исключением того, что в качестве загустителя используют гуаровую смолу вместо КМОПГ и вместо цирконатного сшивающего агента используют боратный сшивающий агент. Эти жидкости имеют щелочное рН.Similar results are also obtained when using fracturing fluids and the operations described in Example 10 above, except that a guar gum instead of CMOS is used as a thickener, and a borate crosslinking agent is used instead of a zirconate crosslinking agent. These liquids have an alkaline pH.

Краевой угол смачиванияWetting angle

Как отмечено ранее, некоторые предпочтительные аминооксиды в присутствии пластовых флюидов обеспечивают желаемое увеличение краевого угла смачивания. Краевые углы смачивания измеряли согласно способу, состоящему в набивке тонко измельченных твердых веществ в трубку и затем измерении скорости, с которой жидкость проникает в блок. Когда водная жидкость вступит в контакт с блоком из тонко измельченных твердых веществ, она начинает двигаться внутри блока фронтально.As noted previously, some preferred amino oxides in the presence of formation fluids provide the desired increase in wetting angle. The wetting contact angles were measured according to a method consisting in packing finely ground solids into a tube and then measuring the rate at which liquid penetrates the block. When the aqueous liquid comes into contact with a block of finely divided solids, it begins to move frontally inside the block.

Полагая, что блок состоит из большого количества капилляров, можно вывести выражение для описания скорости, с которой жидкость движется внутри блока. Согласно Вокеп в «Поверхностно активные вещества и межфазные явления» (8игГас1ап1к апб 1п1егГас1а1 Рйепотепа, 8есопб Ебйюп, 1оЬп ^беу апб 8опк, 1989, р. 247), расстояние I, которое жидкость с вязкостью η преодолевает за время I равно следующему выражению:Assuming that the block consists of a large number of capillaries, an expression can be derived to describe the speed with which the fluid moves inside the block. According to Wockep in “Surface Active Substances and Interphase Phenomena” (8gGas1ap1k apb 1n1gGas1a1 Ryepotepa, 8esopb Ebjyup, 1oBn ^ beu apb 8opk, 1989, p. 247), the distance I, which the fluid with viscosity η travels over time I, is equal to the following expression:

-П где г является средним размером капилляров пустот внутри порошка и к является постоянной величиной, относящейся к извилистости. Очевидно тогда, что величина кг зависит от упаковки твердых веществ. Величину кг измеряют путем пропускания жидкости с известным поверхностным натяжением через блок; подходящим выбором является вода. Краевой угол смачивания жидкости с известным поверхностным натяжением также известен или его принимают равным 0, что является хорошим допущением в случае, когда испытываемой жидкостью является вода и блок состоит из песка, глины и кварцевой муки. В способе полагают, что ни флокуляция, ни растворение, ни рассевание не изменяют упаковки частиц. Мы также полагаем, что угол смачивания заготовки, θ1, равен 0. В способе дополнительно полагают, что концентрация поверхностно-активного вещества никогда не падает ниже критической мицеллярной концентрации за счет адсорбции поверхностно-активного вещества. Наконец, так как некоторые аминооксиды могут увеличивать вязкость испытываемого раствора, мы должны принимать во внимание любые различия в вязкости. Так, мы будем полагать, что η2 представляет собой вязкость испытываемого раствора. Если мы далее используем относительные данные для длины впитывающей колонны, то 11 = 1. Мы также знаем, что поверхностное натяжение воды без поверхностно-активного вещества, Υ1 = 72 дин/см, что приводит к следующей формуле для поверхностного угла смачивания (в радианах):- Where r is the average size of the capillaries of the voids inside the powder and k is a constant value related to tortuosity. It is obvious then that the kg value depends on the packing of solids. The value of kg is measured by passing a fluid with a known surface tension through the block; a suitable choice is water. The wetting angle of a liquid with a known surface tension is also known or is taken to be 0, which is a good assumption in the case where the tested liquid is water and the block consists of sand, clay and silica flour. In the method, it is believed that neither flocculation, nor dissolution, nor scattering change the packing of the particles. We also believe that the contact angle of the preform, θ 1 , is 0. In the method, it is further believed that the concentration of the surfactant never drops below the critical micellar concentration due to the adsorption of the surfactant. Finally, since some amino oxides can increase the viscosity of the test solution, we must take into account any differences in viscosity. So, we will assume that η 2 represents the viscosity of the test solution. If we further use the relative data for the length of the absorbent column, then 1 1 = 1. We also know that the surface tension of water without a surfactant is Υ1 = 72 dyne / cm, which leads to the following formula for the surface wetting angle (in radians ):

72/ф θ2 - Ягссоз—— “ У2 72 / f θ 2 - Yagssoz—— “Y 2

В следующей таблице соотнесены данные впитывания с краевым углом смачивания.The following table compares the absorption data with the wetting angle.

Образец Sample К, дин/см K, dyne / cm I, относительная I, relative Θ, градусы Θ, degrees Заготовка Billet 72 72 1.00 1.00 0 0 С8 ОМАО C8 OMAO 39,4 39,4 0,11 0.11 88,8 88.8 СЮ ϋΜΑΟ XU ϋΜΑΟ 37,0 37.0 0.26 0.26 82,5 82.5 С12 ОМАО C12 OMAO 43,1 43.1 0,36 0.36 76 3 76 3 С14 ОМАО C14 OMAO 42,6 42.6 0,21 0.21 57,8 57.8 олеил ОМАО oleyl OMAO 47,5 47.5 0.2 0.2 < 50 <50 Ρ75Ν (известный Ρ75Ν (famous 21 21 0,41 0.41 54,8 54.8 уровень техники) prior art) _ _

- 7 009529- 7 009529

X ΌΜΆΘ обозначает аминооксид согласно формуле 1, где Κι является X, а К2 и К3 являются метилами. Когда Х=Сп, то X является линейной алкильной цепью из η углеродовX ΌΜΆΘ is an amino oxide according to formula 1, where Κι is X, and K 2 and K 3 are methyl. When X = Cn, then X is a linear alkyl chain of η carbon

Особенно примечательно, что некоторые из испытываемых поверхностно-активных веществ по изобретению образуют краевой угол смачивания значительно больше, чем краевой угол смачивания поверхностно-активного вещества Ε75Ν известного уровня техники, в частности, образуют краевой угол смачивания больше, чем 60° и в некоторых случаях больше, чем 80°, и фактически приближающийся к 90°.It is particularly noteworthy that some of the test surfactants according to the invention form a contact angle much greater than the contact angle of the surfactant Ε75Ν of the prior art, in particular, form a contact angle greater than 60 ° and in some cases more than 80 °, and actually approaching 90 °.

Claims (9)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Жидкость для гидроразрыва на водной основе, отличающаяся добавкой от 0,006 до приблизительно 0,1 мас.% аминооксида, соответствующего формуле1. Water-based fracturing fluid, characterized by the addition of 0.006 to about 0.1% by weight of aminoxide, corresponding to the formula Аз «г где Κ1 является разветвленной или линейной алкильной или алкенильной группой, имеющей от 6 до приблизительно 20 атомов углерода, предпочтительно линейной алкильной группой, имеющей от 8 до 12 атомов углерода, и где каждый из К2 и Κ3 независимо является алкилом, имеющим от 1 до приблизительно 4 атомов углерода, предпочтительно каждый из них является метилом, чтобы облегчить удаление фильтрата жидкости для гидроразрыва из пласта.AZ "where Κ 1 is a branched or linear alkyl or alkenyl group having from 6 to about 20 carbon atoms, preferably a linear alkyl group having from 8 to 12 carbon atoms, and where each of K 2 and 3 is independently alkyl, having from 1 to about 4 carbon atoms, preferably each of them is methyl, to facilitate the removal of the filtrate of fracturing fluid from the reservoir. 2. Способ гидравлического разрыва подземного пласта, сквозь который проходит ствол скважины, включающий нагнетание жидкости для гидроразрыва на водной основе по п.1, возможно содержащей расклинивающий агент, внутрь и через указанный ствол скважины под давлением, достаточным для разрыва указанного подземного пласта, чтобы таким образом создать непрерывную проводящую зону от вершины трещины назад к стволу скважины.2. The method of hydraulic fracturing of an underground reservoir, through which the wellbore passes, including the injection of a hydraulic fracturing fluid based on water according to claim 1, possibly containing a propping agent, inside and through the specified wellbore under pressure sufficient to fracture the specified underground reservoir to way to create a continuous conductive zone from the top of the crack back to the wellbore. 3. Способ гидравлического разрыва по п.2, в котором аминооксид присутствует, по меньшей мере, в начальных порциях жидкости для гидроразрыва, которую нагнетают внутрь скважины (жидкость подушки).3. The method of hydraulic fracturing according to claim 2, in which the aminoxide is present, at least in the initial portions of the fracturing fluid, which is injected into the well (cushion fluid). 4. Способ гидравлического разрыва по п.2, в котором аминооксид добавляют к жидкости для гидроразрыва, по существу, непрерывно на всем протяжении обработки по гидравлическому разрыву.4. The method of hydraulic fracturing according to claim 2, in which the aminoxide is added to the fracturing fluid, essentially continuously throughout the treatment along the hydraulic fracture. 5. Способ гидравлического разрыва по любому из пп.2-4, в котором указанный аминооксид добавляют в количествах от 0,006 до приблизительно 0,024 мас.%.5. The method of hydraulic fracturing according to any one of claims 2-4, wherein said amino oxide is added in amounts from 0.006 to about 0.024 wt.%. 6. Водная жидкость для гидроразрыва, причем указанная жидкость включает водную жидкостьноситель, содержащую загущающее количество растворимого полисахарида и от 0,006 до приблизительно 1 мас.% количество аминооксида, соответствующего формуле где Κ ι является алифатической группой, имеющей от 6 до приблизительно 20 атомов углерода, и где каждый из Κ2 и Κ 3 независимо является алкилом, имеющим от 1 до приблизительно 4 атомов углеро да.6. An aqueous fracturing fluid, said fluid comprising an aqueous fluid carrier comprising a thickening amount of a soluble polysaccharide and from 0.006 to about 1% by weight of an amine oxide corresponding to the formula where Κ ι is an aliphatic group having from 6 to about 20 carbon atoms, and where each of Κ 2 and Κ 3 is independently alkyl having from 1 to about 4 carbon atoms. 7. Жидкость для гидроразрыва по п.6, в которой указанный растворимый полисахарид представляет собой галактоманнановую смолу, предпочтительно гуаровую смолу или производное гуаровой смолы, гликоманнановую смолу или производное целлюлозы.7. The fracturing fluid of claim 6, wherein said soluble polysaccharide is a galactomannan gum, preferably a guar gum or a guar gum derivative, a glycomannan gum or a cellulose derivative. 8. Жидкость для гидроразрыва по п.7, в которой указанный растворимый полисахарид сшит борат ным, или циркониевым, или титановым сшивающим агентом.8. The fracturing fluid according to claim 7, in which said soluble polysaccharide is crosslinked with a borate, or zirconium, or titanium crosslinking agent. 9. Жидкость для гидроразрыва на водной основе, отличающаяся добавкой небольшого, но достаточного для содействия быстрой откачке фильтрата до получения чистого продукта и повышения проницаемости пласта количества аминооксида, причем указанный аминооксид соответствует формуле9. A water-based fracturing fluid, characterized by the addition of a small amount of aminoxide, which is small but sufficient to facilitate rapid pumping of the filtrate to a pure product and an increase in the permeability of the formation; - 8 009529 где Κι является алифатической группой, имеющей от 6 до приблизительно 20 атомов углерода, и где каждый из Κ2 и К3 независимо является алкилом, имеющим от 1 до приблизительно 4 атомов углерода, для получения краевого угла смачивания выше 60°.- 8 009529 where Κι is an aliphatic group having from 6 to about 20 carbon atoms, and where each of Κ 2 and K 3 is independently alkyl, having from 1 to about 4 carbon atoms, to obtain a wetting angle above 60 °.
EA200600660A 2003-10-01 2003-10-01 Improved fracturing fluid and method of use EA009529B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2003/010902 WO2005040552A1 (en) 2003-10-01 2003-10-01 Improved fracturing fluid and method of use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200600660A1 EA200600660A1 (en) 2006-10-27
EA009529B1 true EA009529B1 (en) 2008-02-28

Family

ID=34486000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200600660A EA009529B1 (en) 2003-10-01 2003-10-01 Improved fracturing fluid and method of use

Country Status (5)

Country Link
AU (1) AU2003273938A1 (en)
CA (1) CA2540988C (en)
EA (1) EA009529B1 (en)
MX (1) MXPA06003675A (en)
WO (1) WO2005040552A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7261160B2 (en) 2005-09-13 2007-08-28 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and compositions for controlling the viscosity of viscoelastic surfactant fluids
US9783731B1 (en) 2014-09-09 2017-10-10 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Delay additive for oil gels
CN106479476B (en) * 2016-09-28 2019-05-10 西安石油大学 A kind of clean fracturing fluid and preparation method thereof
US11827846B2 (en) 2019-06-10 2023-11-28 Integrity Bio-Chemicals, Llc Decreasing proppant embedment with amine-functionalized polysaccharides

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2354541A (en) * 1999-09-22 2001-03-28 Baker Hughes Inc Treating subterranean formations using a non-ionic surfactant gelling agent
US20030040546A1 (en) * 1997-06-10 2003-02-27 Dahayanake Manilal S. Viscoelastic surfactant fluids and related methods of use
US20030092581A1 (en) * 2001-11-13 2003-05-15 Crews James B. Fracturing fluids for delayed flow back operations
US20030188870A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-09 Jerald Hinkel Fracturing fluid and method of use

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE603337A (en) 1960-05-05
US3059909A (en) 1960-12-09 1962-10-23 Chrysler Corp Thermostatic fuel mixture control
US3301723A (en) 1964-02-06 1967-01-31 Du Pont Gelled compositions containing galactomannan gums
US3303896A (en) 1965-08-17 1967-02-14 Procter & Gamble Process for drilling boreholes in the earth utilizing amine oxide surfactant foaming agent
US3888312A (en) 1974-04-29 1975-06-10 Halliburton Co Method and compositions for fracturing well formations
US3937283A (en) 1974-10-17 1976-02-10 The Dow Chemical Company Formation fracturing with stable foam
US4113631A (en) 1976-08-10 1978-09-12 The Dow Chemical Company Foaming and silt suspending agent
US4741401A (en) 1987-01-16 1988-05-03 The Dow Chemical Company Method for treating subterranean formations
US6283212B1 (en) 1999-04-23 2001-09-04 Schlumberger Technology Corporation Method and apparatus for deliberate fluid removal by capillary imbibition

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030040546A1 (en) * 1997-06-10 2003-02-27 Dahayanake Manilal S. Viscoelastic surfactant fluids and related methods of use
GB2354541A (en) * 1999-09-22 2001-03-28 Baker Hughes Inc Treating subterranean formations using a non-ionic surfactant gelling agent
US20030092581A1 (en) * 2001-11-13 2003-05-15 Crews James B. Fracturing fluids for delayed flow back operations
GB2383809A (en) * 2001-11-13 2003-07-09 Baker Hughes Inc Fracturing fluids for delayed flow back operations
US20030188870A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-09 Jerald Hinkel Fracturing fluid and method of use

Also Published As

Publication number Publication date
MXPA06003675A (en) 2006-08-11
EA200600660A1 (en) 2006-10-27
CA2540988C (en) 2008-12-30
AU2003273938A1 (en) 2005-05-11
CA2540988A1 (en) 2005-05-06
WO2005040552A1 (en) 2005-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6729408B2 (en) Fracturing fluid and method of use
US8607870B2 (en) Methods to create high conductivity fractures that connect hydraulic fracture networks in a well
EP1257729B1 (en) Foaming agents for use in coal seam reservoirs
US7886824B2 (en) Compositions and methods for gas well treatment
US6828280B2 (en) Methods for stimulating hydrocarbon production
US4442897A (en) Formation fracturing method
US8853135B2 (en) Method for treating wellbore in a subterranean formation with high density brines and complexed metal crosslinkers
US20040159433A1 (en) Foaming agents for use in coal seam reservoirs
GB2433951A (en) Well drilling fluids having clay formation control properties
AU2014411439B2 (en) Surfactant selection methods for wetting alteration in subterranean formations
US20030083206A1 (en) Oil and gas production optimization using dynamic surface tension reducers
EA009529B1 (en) Improved fracturing fluid and method of use
RU2664987C2 (en) Utilization of boron as crosslinking agent in emulsion system
US10259994B2 (en) Enhanced subterranean treatment fluids in ionic water or seawater
RU2660810C2 (en) Gel compositions for hydraulic fracturing applications
AU2015414720A1 (en) Alkyl polyglycoside surfactants for use in subterranean formations
Laurain Analysis of fracturing fluid system, effect of rock mechanical properties on fluid selection
CA2397040C (en) Oil and gas production optimization using dynamic surface tension reducers
Othman et al. Chelating Agents Usage in Optimization of Fracturing Fluid Rheology Prepared from Seawater. Polymers 2021, 13, 2111
CA2597137C (en) Foaming agents for use in coal seam reservoirs

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG MD TJ TM

QB4A Registration of a licence in a contracting state
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ RU