EA014811B1

EA014811B1 - Внутренний разжижитель для обработок на нефтяных месторождениях

Info

Publication number: EA014811B1
Application number: EA200970299A
Authority: EA
Inventors: Карлос Абад; Джесс К. Ли; Филип Ф. Салливан; Эрик Нельсон; Иянь Чен; Белгин Басер; Лицзюнь Линь
Original assignee: Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date: 2006-09-18
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2011-02-28
Also published as: US20070032386A1; EA200970299A1; US7677311B2; WO2008035254A2; US20100163228A1; CA2662210C; US7857051B2; WO2008035254A3; CA2662210A1

Abstract

Представлены композиция и способ, предназначенные для улучшения эффективности рабочей жидкости для множества обработок на нефтяных месторождениях. Композиция представляет собой твердую добавку в загущенной рабочей жидкости с диапазоном размеров, достаточно маленьких для обеспечения ее вхождения в поры пласта; она там необязательно формирует пробку, формируя внутреннюю фильтрационную корку, а после этого разлагается, образуя разжижитель для загущающей системы рабочей жидкости. Примеры подходящих для использования добавок включают воски, сложные полиэфиры, поликарбонаты, полиацетали, полимеламины, поливинилхлориды и поливинилацетаты. Разложение добавки может быть ускорено или отсрочено.

Description

Предпосылки изобретения

Настоящее изобретение относится к добыче нефти и газа из буровых скважин, а говоря более конкретно, к уменьшению поглощения рабочей жидкости пластом и к разжижению рабочих жидкостей внутри пор пласта в случае использования систем рабочих жидкостей на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ (ВУПАВ) в качестве несущих рабочих жидкостей и рабочих жидкостей для обработки приствольной зоны.

Существует множество областей применения на нефтяных месторождениях, в которых в стволе буровой скважины, в приствольной зоне или в одном или нескольких слоях пласта требуется наличие фильтрационных корок. Такими областями применения являются те, в которых при проведении обработки приствольной зоны в отсутствие фильтрационной корки наблюдалась бы утечка рабочей жидкости в пористую горную породу с нежелательной скоростью. Такие обработки включают бурение, вскрытие, заканчивание, интенсификацию притока (например, гидравлический разрыв пласта или растворение матрицы), борьбу с пескопроявлением (например, формирование гравийной засыпки, формирование засыпки при гидравлическом разрыве пласта и консолидация пескопроявляющих пород), избирательное закупоривание пласта, борьбу с образованием отложений, борьбу с водопроявлением и тому подобное. Обычно по завершении данных обработок продолжительное присутствие фильтрационной корки является нежелательным или неприемлемым. При проведении таких операций на нефтяных месторождениях, как гидравлический разрыв пласта и формирование гравийной засыпки, популярными в качестве несущих рабочих жидкостей являются системы рабочих жидкостей на основе вязкоупругих поверхностноактивных веществ (ВУПАВ) вследствие их способности формировать засыпку из очень чистых расклинивающего наполнителя или гравия. Однако иногда они претерпевают нежелательно высокое поглощение рабочей жидкости пластом, в особенности в случае обработки пластов, характеризующихся проницаемостями, большими чем приблизительно 5 мД. Следовательно, для уменьшения утечки совместно с такими несущими рабочими жидкостями зачастую используют добавки понизителей поглощения рабочих жидкостей пластом (ППРЖП).

Также существует множество областей применения, в которых требуются разжижители, уменьшающие вязкость рабочих жидкостей для обработки приствольной зоны, таких как рабочие жидкости для закрепления трещин, формирования гравийной засыпки и кислотной обработки пласта. Наиболее часто данные разжижители действуют в рабочих жидкостях, которые находятся в стволах буровых скважин или трещинах; некоторые разжижители могут действовать в рабочих жидкостях в порах пласта. Разжижители уменьшают вязкость в результате разложения полимеров или сшивок, если загустителями являются полимеры или сшитые полимеры. Разжижители уменьшают вязкость в результате разложения поверхностно-активных веществ или изменения или разрушения мицеллярной структуры, если загустителями являются системы рабочих жидкостей на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ.

Для формирования фильтрационных корок, в случае их необходимости, к рабочим жидкостям, использующимся при определенных обработках, обычно добавляют твердые нерастворимые материалы, такие как слюда (которые могут быть названы добавками понизителей поглощения рабочих жидкостей пластом (ППРЖП), добавками для борьбы с потерей циркуляции в буровой скважине и компонентами фильтрационной корки), хотя иногда фильтрационные корки могут формировать сами растворимые (или, по меньшей мере, высокодиспергированные) компоненты рабочих жидкостей для обработки приствольной зоны (такие как полимеры или сшитые полимеры) при том условии, что полимеры или сшитые полимеры будут слишком большими, или поры горных пород будут слишком маленькими, что обеспечит вхождение в поры большого количества полимера или сшитого полимера. Данная фильтрационная корка обычно находится на поверхности, такой как поверхность трещины. Удаление фильтрационной корки обычно осуществляют либо при использовании механических способов (скобления, струйной промывки и тому подобного), либо в результате последующего добавления рабочей жидкости, содержащей добавку (такую как кислота, основание или фермент), которая растворяет по меньшей мере часть фильтрационной корки, либо в результате проведения манипуляции с физическим состоянием фильтрационной корки (по механизму обращения эмульсии, например). Данные способы удаления обычно требуют использования инструмента или добавления другой рабочей жидкости (например, для изменения значения рН или добавления реагента). Иногда это может быть осуществлено в стволе буровой скважины, но обычно не может быть реализовано в засыпке из расклинивающего наполнителя или гравия. Иногда оператор может положиться на течение добываемых флюидов (которое будет происходить в направлении, противоположном течению рабочей жидкости при укладывании фильтрационной корки), разрыхляющее фильтрационную корку или растворяющее фильтрационную корку (например, если она представляет собой растворимую соль). Однако данные способы требуют наличия течения флюидов и зачастую в результате приводят к медленному или неполному удалению фильтрационной корки. Иногда в фильтрационную корку может быть введен разжижитель, но обычно его действие должно быть отсрочено (например, вследствие этерификации или инкапсулирования), и зачастую он дорого стоит, и/или его трудно разместить по месту, и/или его действие трудно запустить.

Иногда преимуществ можно добиться при формировании фильтрационной корки внутри пор пласта. Например, такая внутренняя фильтрационная корка не будет подвергаться эрозии под действием

- 1 014811 флюидов, протекающих через фильтрационную корку, которую сформировали на поверхности приствольной зоны, сетчатом фильтре, поверхности трещины или в подобном месте. Кроме того, внутренняя фильтрационная корка могла бы быть более эффективной при уменьшении всплеска первоначального поглощения рабочей жидкости пластом, который происходит во время формирования фильтрационной корки. Однако формирования внутренних фильтрационных корок обычно избегали, поскольку в прошлом их было трудно, если не невозможно, удалить.

Иногда существует потребность в разжижении вязких рабочих жидкостей в порах пластов, например в случае поступления вязких рабочих жидкостей в пласты во время проведения обработок по гидравлическому разрыву пласта, формированию гравийной засыпки, кислотной обработки пласта, обработки для борьбы с потерей циркуляции в буровой скважине, выжимания отложений и тому подобного. Данные рабочие жидкости, которые поступают в пласт, могут представлять собой основные рабочие жидкости для обработки приствольной зоны (такие как рабочие жидкости для закрепления трещин), или они могут представлять собой вторичные рабочие жидкости (такие как рабочие жидкости для избирательного закупоривания пласта или вязкоупругие рабочие жидкости для предотвращения утечки кислоты в проницаемую часть пласта). Большинство разжижителей представляет собой твердые вещества, например гранулы или инкапсулированные материалы, которые не поступают в пласт.

Ранее для использования в качестве добавки 1П1РЖП при обычной борьбе с поглощением рабочей жидкости пластом было предложено применение материала гидролизуемого сложного полиэфира; кроме того, продукты разложения таких материалов, как было показано, вызывают отсроченное разжижение жидкостей для закрепления трещин. В патенте И8 № 4715967 описывается использование полигликолевой кислоты (ПГК) в качестве добавки понизителя поглощения рабочей жидкости пластом, временно уменьшающей проницаемость пласта. В работе 8РЕ рарег 18211 описывается использование полигликолевой кислоты (ПГК) в качестве добавки понизителя поглощения рабочей жидкости пластом и разжижителя геля для рабочих жидкостей на основе сшитого гидроксипропилпроизводного гуаровой смолы. В патенте И8 № 6509301 описывается использование кислотообразующих соединений, таких как ПГК, в качестве разжижителей отсроченного действия для везикулярных рабочих жидкостей на основе поверхностно-активных веществ, таких как те, которые образуются из цвиттер-ионного материала лецитина. Предпочтительное значение рН для рабочей жидкости, в которой используются данные материалы, является большим чем 6,5, более предпочтительно находящимся в диапазоне от 7,5 до 9,5. Также известно и использование таких материалов, как разрушаемые внутренние фильтрационные корки. В публикации патентной заявки И8 № 2005-0252659 описывается способ, в котором рабочая жидкость содержит твердую гидролизуемую поликислоту, которая при растворении и гидролизе высвобождает кислоту, которая представляет собой разжижитель для загущающей системы. Подходящие для использования твердые гидролизуемые поликислоты включают полимолочную кислоту и полигликолевую кислоту. Рабочая жидкость в данной патентной заявке также содержит и регулятор значения рН, присутствующий в количестве, достаточном для нейтрализации любой кислоты, присутствующей в твердой гидролизуемой поликислоте до нагнетания, и для нейтрализации любой кислоты, генерируемой твердой гидролизуемой поликислотой во время нагнетания, так чтобы кислотный разжижитель не был бы способен вызывать разжижение рабочей жидкости во время нагнетания. В одном варианте реализации загуститель представляет собой систему рабочей жидкости на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества, а твердая гидролизуемая поликислота имеет размер, выбираемый для использования в качестве добавки понизителя поглощения рабочей жидкости пластом, например, при гидравлическом разрыве пласта или формировании гравийной засыпки. В еще одном варианте реализации твердую гидролизуемую поликислоту используют в виде частиц, достаточно маленьких для того, чтобы они входили бы в поры пласта. В любом случае загуститель разжижается после высвобождения твердым веществом кислоты в количестве, большем, чем то, которое может быть нейтрализовано регулятором значения рН. В публикации патентной заявки И8 № 2006-0157248 описывается обработка на нефтяном месторождении, при которой в буровую скважину нагнетают частицы полиола, такого как поливиниловый спирт. Частицы являются первоначально нерастворимыми и становятся растворимыми в результате нагревания или уменьшения уровня содержания соли. Частицы могут формировать внутреннюю фильтрационную корку, а после солюбилизации они могут являться разжижителями.

Предпочтительно иметь дополнительные композиции и способы обработки, при использовании которых формируется внутренняя фильтрационная корка, а после этого фильтрационная корка и загустители, использующиеся при обработке, разрушаются. Предпочтительно иметь несколько материалов, которые доступны в виде маленьких частиц, которые могут использоваться в рабочей жидкости для обработки приствольной зоны при формировании внутренней фильтрационной корки в пласте и которые после этого разлагаются без механического или химического воздействия оператора так, чтобы фильтрационная корка разрушалась, высвобождая продукты разложения, которые разжижают загустители на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества в рабочей жидкости. Также предпочтительно, если такие материалы используются в виде частиц, настолько маленьких, что они не формируют фильтрационной корки, но все еще исполняют функцию разжижителей. Предпочтительно иметь несколько таких материалов, так чтобы они могли быть использованы в различных подземных условиях, например по тем

- 2 014811 пературе и химизму пластовых флюидов.

Краткое изложение изобретения

Первый вариант реализации изобретения представляет собой способ обработки подземного пласта, пронизанного стволом буровой скважины, включающий нагнетание в пласт через поверхность пласта рабочей жидкости, содержащей загуститель и твердую добавку, включающую частицы, достаточно маленькие для прохождения в поры пласта. Твердая добавка включает материал, который является разлагаемым в пласте, и добавке дают возможность разлагаться с образованием материала, который является растворимым в рабочей жидкости в порах после нагнетания. Материал является разлагаемым, например, по механизму, выбираемому из термического разложения, плавления, гидролиза и любой комбинации данных механизмов. В еще одном варианте реализации рабочей жидкости дают возможность протекать между пластом и стволом буровой скважины или между стволом буровой скважины и пластом.

В еще одном варианте реализации частицы могут формировать внутреннюю фильтрационную корку, то есть фильтрационную корку внутри пор матрицы. В еще одном другом варианте реализации частицы необязательно могут формировать внешнюю фильтрационную корку, то есть фильтрационную корку на поверхности пласта.

Различные другие варианты реализации включают один или несколько следующих далее аспектов. Растворимый материал представляет собой разжижитель для загустителя в рабочей жидкости. Стадию нагнетания необязательно проводят при давлении большем, чем давление гидравлического разрыва пласта, для получения одной или нескольких трещин. Рабочая жидкость переносит расклинивающий наполнитель или гравий. Рабочая жидкость содержит соединение, растворяющее пласт. Загуститель представляет собой вязкоупругое поверхностно-активное вещество, например четвертичный амин, бетаин, карбоновые кислоты или амидоаминоксид. Загуститель представляет собой полисахарид.

В еще одном варианте реализации загуститель представляет собой полисахарид, а частицы содержат материал, выбираемый из сложных полиэфиров, поликарбонатов, полиацеталей, полимеламинов, поливинилхлоридов, поливинилацетатов, поливиниловых сложных эфиров, полиакрилатов, полиметакрилатов, поликарбоксилатов и смесей данных материалов.

В еще одном варианте реализации частицы содержат материал, выбираемый из восков, поликарбонатов, полиацеталей, полимеламинов, поливинилхлоридов, поливинилацетатов, поливиниловых сложных эфиров, полиакрилатов, полиметакрилатов, поликарбоксилатов и смесей данных материалов.

В еще одном варианте реализации рабочая жидкость также содержит регулятор значения рН, присутствующий в количестве, достаточном для нейтрализации любых кислоты или основания, присутствующих в твердом материале до нагнетания, и любых кислоты или основания, генерируемых твердым материалом во время нагнетания.

В еще одном варианте реализации загуститель представляет собой вязкоупругое поверхностно активное вещество, а частицы содержат материал, выбираемый из восков, сложных полиэфиров, поликарбонатов, полиацеталей, полимеламинов, поливинилхлоридов, поливинилацетатов, поливиниловых сложных эфиров, полиакрилатов, полиметакрилатов, поликарбоксилатов и смесей данных материалов.

Различные другие варианты реализации включают один или несколько следующих далее аспектов. Рабочая жидкость также содержит добавку понизителя поглощения рабочей жидкости пластом, которая включает частицы, слишком большие для прохождения в поры пласта. Частицы твердой добавки не формируют, по существу, водонепроницаемую пленку на поверхностях пласта или трещины. Присутствие частиц обеспечивают один или более чем один вариант, выбираемый из суспензии, дисперсии, латекса, внутренней фазы эмульсии масло-в-воде, их присутствия внутри структур, выбираемых из группы, состоящей из мицелл, липосом, везикул, эукариотических и прокариотических клеток и бактерий, или внутри мицелл.

В еще одном варианте реализации частицы содержат элемент, выбираемый из длинноцепных спиртов, алифатических или ароматических растворителей, жирных кислот, сложных эфиров жирных кислот, моно-, ди- или триглицеридов жирных кислот, сложных эфиров, полученных из длинноцепных спиртов и фосфорной кислоты, сложных эфиров дикислот и смесей данных материалов.

Еще один другой вариант реализации представляет собой композицию рабочей жидкости, включающую загуститель и твердую добавку, включающую частицы, достаточно маленькие для вхождения в поры подземного пласта; добавка включает материал, который может разлагаться в пласте с образованием материала, который является растворимым в рабочей жидкости в порах или пласте и способным разжижать загуститель.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 демонстрирует зависимость вязкости от времени для рабочей жидкости, которую загущают при использовании системы на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества и которая содержит различные количества соответствующего изобретению формирователя внутренней фильтрационной корки/разжижителя матрицы на основе воска;

фиг. 2 - зависимость вязкости от времени для рабочей жидкости, загущенной при использовании двух различных концентраций системы на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества, содержащей то же самое количество соответствующего изобретению формирователя внутренней фильтра

- 3 014811 ционной корки/разжижителя матрицы на основе воска;

фиг. 3 - зависимость вязкости от скорости сдвига и времени для рабочей жидкости, загущенной при использовании системы на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества и содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе воска;

фиг. 4 - зависимость вязкости от скорости сдвига и времени для рабочей жидкости, загущенной при использовании системы на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества и утяжеленной при использовании №1Вг. содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе воска;

фиг. 5 - зависимость вязкости от скорости сдвига и времени для рабочей жидкости. загущенной при использовании системы на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества и утяжеленной при использовании СаВг₂, содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе воска;

фиг. 6 - зависимость вязкости от скорости сдвига и времени для рабочей жидкости. загущенной при использовании системы на основе вязкоупругого поверхностно-активного вещества и утяжеленной при использовании СаС1₂, содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе воска;

фиг. 7 - влияние формирователя внутренней фильтрационной корки/разжижителя матрицы изобретения и продукта его разложения в зависимости от значения рН на вязкость системы рабочей жидкости на основе ВУПАВ в зависимости от скорости сдвига;

фиг. 8 - влияние формирователя внутренней фильтрационной корки/разжижителя матрицы изобретения. содержащего и не содержащего регулятор значения рН. на вязкость системы рабочей жидкости на основе ВУПАВ в зависимости от температуры;

фиг. 9 - зависимость вязкости от скорости сдвига от дня получения до десятого дня хранения в случае системы рабочей жидкости на основе бетаинового вязкоупругого поверхностно-активного вещества. содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе сухой эмульсии;

фиг. 10 - зависимость вязкости от скорости сдвига от дня получения до десятого дня хранения в случае системы рабочей жидкости на основе бетаинового вязкоупругого поверхностно-активного вещества. содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе сухой эмульсии;

фиг. 11 - зависимость вязкости от скорости сдвига от дня получения до десятого дня хранения в случае системы рабочей жидкости на основе бетаинового вязкоупругого поверхностно-активного вещества. содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе сухой эмульсии;

фиг. 12 - зависимость вязкости от скорости сдвига от дня получения до десятого дня хранения в случае системы рабочей жидкости на основе бетаинового вязкоупругого поверхностно-активного вещества. содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе сухой эмульсии.

Подробное описание изобретения

Повышенная эффективность рабочей жидкости и легкость очистки представляют собой наиболее важные свойства для любых добавки понизителя поглощения рабочей жидкости пластом или добавки для борьбы с потерей циркуляции в буровой скважине. использующихся в рабочих жидкостях для обработки на нефтяных месторождениях. При обработках подземных пластов на совокупный объем рабочих жидкостей. который необходимо закачивать для завершения обработки. сильное влияние оказывает количество рабочей жидкости. поглощенной в окружающей матрице. (В случае утечки сравнительно маленького количества рабочей жидкости рабочую жидкость называют эффективной; в случае утечки сравнительно больших количеств рабочей жидкости рабочую жидкость называют неэффективной. В случае утечки 70% рабочей жидкости эффективность рабочей жидкости составляет всего лишь 30%). Обычно использующийся подход базируется на формировании внешней фильтрационной корки (например. на поверхности трещины или стенке ствола буровой скважины. вне пласта). иногда при наличии разжижителя, внедренного в систему. (Кроме того, для загущенных рабочих жидкостей, использующихся при обработках на нефтяных месторождениях. важно. чтобы имелся механизм. по которому вязкость могла быть уменьшена, (то есть рабочая жидкость могла быть разжижена). Обычно к рабочей жидкости добавляют разжижители. Обычно действие разжижителя является отсроченным или требует запуска, такого как раздробление инкапсулированных разжижителей, для того чтобы рабочая жидкость могла исполнить свою функцию перед наступлением разжижения. Надлежащее размещение представляет собой важный признак любого разжижителя; он должен присутствовать в разжижаемых рабочей жидкости или фильтрационной корке). Сразу после попадания в пласт добавки понизителя поглощения рабочей жидкости пластом или добавки для борьбы с потерей циркуляции в буровой скважине большинство обычно использующихся разжижителей (таких как инкапсулированные окислители) или впоследствии добавленная кислота будут неэффективны с точки зрения очистки от добавки; кроме того, зачастую про

- 4 014811 дукт разложения (например, фрагменты полимеров или фрагменты сшитых полимеров) будет еще более ухудшать эксплуатационные характеристики пласта. Поэтому формирования внутренней фильтрационной корки (то есть в порах пласта) обычно старательно избегают для того, чтобы предотвратить ухудшение эксплуатационных характеристик пласта.

В обычно использующихся рабочих жидкостях, содержащих в качестве загустителей полимеры, во время начальной фазы обработки полимеры обычно отфильтровываются на поверхности горной породы с образованием полимерной фильтрационной корки, которая впоследствии будет препятствовать дальнейшему поглощению рабочей жидкости пластом. Если, как это часто бывает, этого будет недостаточно для ограничения поглощения рабочей жидкости горной породой, для стимулирования формирования фильтрационной корки обычно добавляют твердые вещества, называемые добавками для борьбы с потерей циркуляции в буровой скважине или добавками понизителей поглощения рабочих жидкостей пластом или ППРЖП. Рабочие жидкости на основе ВУПАВ не содержат полимер, что, в свою очередь, является большим преимуществом, поскольку полимеры, остающиеся в матрице после прекращения обработки, представляют собой основной источник ухудшения эксплуатационных характеристик пласта, и, следовательно, процесс поглощения рабочей жидкости пластом не определяется формированием полимерной фильтрационной корки. Для уменьшения поглощения рабочей жидкости пластом к рабочим жидкостям на основе ВУПАВ также могут быть добавлены добавки ППРЖП, но это может оказаться более трудным, поскольку, помимо прочего, отсутствует полимер, который бы этому способствовал.

Для преодоления тенденции к большому поглощению рабочей жидкости пластом в случае рабочих жидкостей на основе полимера и ВУПАВ (в частности, в случае рабочих жидкостей для закрепления трещин и рабочих жидкостей для формирования гравийной засыпки, но также и множества других рабочих жидкостей для обработки на нефтяных месторождениях) были предложены различные добавки для борьбы с поглощением рабочих жидкостей пластом. Диоксид кремния, слюда и кальцит, индивидуально, в комбинации или в комбинации с крахмалом, известны своей способностью уменьшать поглощение рабочей жидкости пластом в случае рабочих жидкостей для закрепления трещин на полимерной основе в результате формирования на поверхности пласта фильтрационной корки, которая является относительно непроницаемой для воды, как это описывается в патенте И8 № 5948733. Однако согласно наблюдениям использование в рабочей жидкости на основе ВУПАВ одних только данных добавок для борьбы с поглощением рабочих жидкостей пластом приводит всего лишь к умеренному уменьшению поглощения рабочей жидкости пластом, как это описывается в патенте И8 № 5929002. Неудовлетворительные эксплуатационные характеристики данных обычно использующихся добавок понизителей поглощения рабочих жидкостей пластом обычно приписывают периоду высокой утечки (всплеска) до формирования фильтрационной корки и формированию фильтрационной корки, проницаемой для рабочей жидкости на основе ВУПАВ. При получении добавки ППРЖП также могут быть использованы и коллоидальные суспензии. Обычно ими являются дисперсии дискретных очень маленьких частиц, сферических или удлиненных по форме, заряженных таким образом, чтобы отталкивание между одинаковыми заряженными частицами стабилизировало дисперсию, такие как те, которые описываются в патенте И8 № 7081439 (8иШуаи, с1 а1.). Нарушение баланса зарядов, например, вследствие удаления воды, изменения значения рН или добавления соли или смешиваемого с водой органического растворителя вызывает агрегирование коллоидных частиц, что в результате приводит к формированию геля. Частицы имеют размер, меньший, чем 1 мкм, а обычно находящийся в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 100 нм. Хотя одной целью изобретения является исключение потребности в ранее известных добавках ППРЖП, в объем изобретения попадает и использование ранее известных добавок ППРЖП совместно с композициями и способами изобретения.

Изобретение будет описываться главным образом в отношении гидравлического разрыва пласта, формирования гравийной засыпки, кислотной обработки и кислотного гидравлического разрыва пласта, хотя необходимо понимать то, что изобретение может быть использовано и по многим другим способам, например во множестве других обработок на нефтяных месторождениях. При гидравлическом разрыве пласта основная часть нагнетаемой рабочей жидкости для закрепления трещин содержит расклинивающий наполнитель, такой как гранулы из песка или синтетической керамики, так что при сбрасывании давления расклинивающий наполнитель будет захватываться между поверхностями трещины и предотвращать полное смыкание трещины, таким образом, оставляя линию тока открытой. Нагнетаемая рабочая жидкость для закрепления трещин обычно является загущенной. Увеличенная вязкость в результате приводит к формированию более широкой трещины и, таким образом, большей линии тока. Кроме того, требуется наличие минимальной вязкости для транспортирования надлежащих количеств расклинивающего наполнителя; требуемая фактическая вязкость главным образом зависит от скорости течения рабочей жидкости и плотности расклинивающего наполнителя. В обычном способе гидравлического разрыва пласта, таком как гидравлический разрыв пласта при использовании водных рабочих жидкостей, формирование трещины инициируют в результате закачивания сначала в пласт высоковязкой рабочей жидкости, демонстрирующей характеристики утечки в диапазоне от хороших до умеренных и обычно не содержащей расклинивающего наполнителя. За данной первоначальной рабочей жидкостью, обычно называемой рабочей жидкостью для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающего на

- 5 014811 полнителя, обычно следует вторая рабочая жидкость (рабочая жидкость для закрепления трещин), характеризующаяся подобной вязкостью и переносящая в расширенные трещину или трещины первоначально низкую концентрацию, а после этого постепенно или поэтапно (от стадии к стадии) увеличивающуюся концентрацию расклинивающего наполнителя. Рабочая жидкость для гидравлического разрыва пласта, не содержащая расклинивающий наполнитель, инициирует возникновение и стимулирует рост трещины, но не должна нести расклинивающий наполнитель. Все рабочие жидкости имеют тенденцию к утечке в пласт из создаваемой или расширяемой трещины. Обычно под конец работы будет иметь место утечка в пласт всего объема рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель. Данную утечку определяют и задают свойства рабочей жидкости (и добавок, которые она может содержать), скорость и давление закачивания и свойства горной породы. Определенная степень утечки, большая, чем минимально возможная, может оказаться желательной, например, а) в случае намерения разместить некоторое количество рабочей жидкости в горной породе для изменения свойств горной породы или обеспечить обратный приток в трещину во время смыкания, или Ь) в случае намерения сознательно стимулировать получение того, что называют концевым экранированием, или КЭ, - состояния, при котором расклинивающий наполнитель в некоторой точке в трещине формирует пробку, прекращая удлинение трещины и в результате приводя к последующему увеличению ширины трещины. С другой стороны, избыточная утечка является нежелательной, поскольку это может стать причиной напрасного расходования ценной рабочей жидкости и в результате привести к уменьшению эффективности работы. При кислотном гидравлическом разрыве пласта рабочая жидкость для закрепления трещин представляет собой кислоту (или другую рабочую жидкость, растворяющую пласт, такую как рабочая жидкость, содержащая хелатообразователь), и рабочая жидкость обычно не содержит расклинивающего наполнителя; трещина удерживается открытой благодаря наличию выступов на поверхностях трещины, обусловленных различным травлением материала, пласта. При структурной кислотной обработке кислоту или другую рабочую жидкость, растворяющую пласт, нагнетают при давлении, меньшем, чем давление гидравлического разрыва пласта, и рабочая жидкость поступает в пласт и растворяет материалы, ухудшающие эксплуатационные характеристики пласта, и/или часть пласта. Для успеха данных и других обработок на нефтяных месторождениях критическим моментом может оказаться надлежащая борьба с утечками. Для борьбы с утечками было разработано множество твердых дисперсных добавок, таких как диоксид кремния, слюда и крахмал. Кроме того, при данных типах и большинстве других типов обработок после проведения обработки необходимо уменьшить вязкость рабочих жидкостей, то есть разжижить их.

Как обнаружили заявители, определенные твердые разлагаемые материалы могут быть использованы для формирования внутренних фильтрационных корок, то есть фильтрационных корок внутри пласта, где преимуществом является то, что такие фильтрационные корки не будут удаляться рабочей жидкостью, протекающей мимо них, то есть в результате эрозии. Данные твердые материалы на поверхностях пласта, таких как поверхности трещины, необязательно формируют водонепроницаемую пленку. Разложение твердых частиц может происходить естественным путем в результате воздействия химических или физических условий, например температуры или значения рН. При необходимости данное разложение необязательно может быть ускорено или отсрочено. Данное разложение необязательно также может быть запущено при вхождении в контакт с другой текучей средой, такой как другая нагнетаемая рабочая жидкость, пластовый флюид или добываемый флюид. Предпочтительно, по меньшей мере, некоторая часть разложения происходит до обратного притока или добычи. Нагнетание другой рабочей жидкости для стимулирования разложения обычно не является желательным вследствие потенциальных затрат и сложности, но попадает в объем изобретения. Кроме того, продукты разложения некоторых из твердых разлагаемых дисперсных материалов изобретения являются разжижителями для полимерных загустителей, а продукты разложения всех разлагаемых материалов изобретения представляют собой разжижители для загустителей полимернесодержащих рабочих жидкостей (ВУПАВ). Эффект разжижения проявляется вне зависимости от того, будет или нет сформирована фильтрационная корка, например, в пачке раствора глушения или в случае чрезмерной малости размера частиц для формирования пробки и, таким образом, формирования корки. Заявители будут называть данный материал формирователем внутренней фильтрационной корки/разжижителем матрицы или ФВФКРМ при том понимании, что ему свойственны различные варианты применения в дополнение к одному или обоим вариантам, выбираемым из формирователя внутренней фильтрационной корки и разжижителя матрицы (и при том понимании, что в некоторых обстоятельствах он может поступать в пласт и не формировать фильтрационную корку). Материалы ФВФКРМ представляют собой частицы материалов надлежащих размеров, которые являются не растворимыми в закачиваемой рабочей жидкости для обработки приствольной зоны, но после закачивания разлагаются в забойных условиях с образованием водорастворимых или маслорастворимых материалов.

Заявители в настоящем документе для простоты используют термины твердый, разлагаться и частица. Как будет видно далее, материалы ФВФКРМ могут представлять собой материалы, которым данные термины не будут соответствовать в самом точном смысле слова. Например, материалы

- 6 014811

ФВФКРМ могут представлять собой воски, клетки или полимеры, имеющие молекулярную массу в диапазоне от промежуточной до высокой, которые могут являться жесткими твердыми веществами или податливыми твердыми веществами. Термин жесткое твердое вещество в настоящем документе используется для обозначения кристаллических, аморфных или частично кристаллических твердых веществ, которые имеют температуры размягчения (температуру плавления или температуру стеклования в зависимости от того, которая будет большей), превышающие комнатную температуру по меньшей мере приблизительно на 30-50°С. Термин податливое твердое вещество в настоящем документе используется для обозначения кристаллических, аморфных или частично кристаллических твердых веществ, которые имеют температуры размягчения, близкие к комнатной температуре (например, превышающие комнатную температуру менее чем приблизительно на 30°С). Материалы ФВФКРМ могут представлять собой частицы в различном смысле слова (например, они могут быть получены в виде клеток), и они могут стать разжижителями в результате плавления, и/или медленного растворения, или высвобождения небольших реагентов, содержащихся в них, без фактического разложения индивидуальных молекул или даже более крупных молекул. Термины твердый и разлагаться и частица предполагают включение таких дополнительных оттенков смысла, которые будут очевидны из контекста.

Таким образом, данные материалы, используемые надлежащим образом, значительно увеличивают эффективность множества операций на нефтяных месторождениях. Данные твердые материалы входят в поры пласта, необязательно образуя там пробку и формируя фильтрационную корку, а после этого разлагаются, разжижая загуститель рабочей жидкости. Они обеспечивают достижение высокой эффективности рабочей жидкости и полного разжижения рабочей жидкости; они сводят к минимуму количество рабочей жидкости, для которой происходит утечка, разжижают любую рабочую жидкость, для которой действительно происходит утечка, и в дополнение к этому любую рабочую жидкость, для которой утечка не происходит, и они разжижают любую фильтрационную корку, которая может сформироваться.

Данные материалы ФВФКРМ оказывают значительное влияние на эффективность рабочей жидкости для обработки приствольной зоны благодаря внедрению в пласт, а после этого разложению в забойных условиях с образованием водорастворимых или маслорастворимых низкомолекулярных материалов и, таким образом, исключению ухудшения эксплуатационных характеристик пласта. В частности, изобретение предлагает эффективную обработку высокопроницаемых пластов, поскольку оно уменьшает необходимые объемы рабочей жидкости. Изобретение является в особенности хорошо подходящим для использования в случае полимернесодержащих рабочих жидкостей, которые не формируют фильтрационных корок. Изобретение является в особенности хорошо подходящим для использования при формировании гравийной засыпки и тому подобном, когда нарушение эксплуатационных характеристик пласта в приствольной зоне зачастую представляет собой в особенности серьезную проблему. Изобретение делает возможным обработку буровых скважин, ранее исключенных из кандидатов на нее вследствие низкой эффективности рабочей жидкости, которую можно было бы ожидать. Материалы ФВФКРМ также могут исполнять функцию и самодеструктирующейся добавки для избирательного закупоривания пласта. Они также могут быть использованы в пачках раствора глушения, разжижение которых может оказаться затруднительным, поскольку в случае пачек раствора глушения механизмы, зачастую доступные для разжижения (такие как раздробление инкапсулированных материалов или последующее добавление другого компонента), использованы быть не могут. Кроме того, в случае наличия проблемной утечки для пачки раствора глушения они это предотвратят.

При обработках, которые обычно включают несколько стадий, таких как большинство вариантов реализации гидравлического разрыва пласта, кислотного гидравлического разрыва пласта, формирования засыпки при гидравлическом разрыве пласта и формирования гравийной засыпки, в рабочую жидкость для гидравлического разрыва пласта, не содержащую расклинивающего наполнителя, материал ФВФКРМ можно добавлять в ходе проведения всей обработки или только на некоторых стадиях, таких как некоторые из стадий формирования засыпки из расклинивающего наполнителя, формирования гравийной засыпки, кислотной обработки или избирательного закупоривания пласта.

Самодеструктирующиеся добавка для избирательного закупоривания пласта, добавка понизителя поглощения рабочей жидкости пластом, формирователь фильтрационной корки и разжижитель являются в особенности хорошо подходящими для использования при гидравлическом разрыве пласта, формировании засыпки при гидравлическом разрыве пласта и формировании гравийной засыпки, поскольку способы механического удаления использовать невозможно, а способы, включающие введение добавки в контакт с дополнительной рабочей жидкостью, не всегда являются практичными. Поскольку добавка является самодеструктирующейся, ее можно размещать внутри матрицы (внутреннее размещение) без ухудшения ее эффективности. Поскольку добавка является самодеструктирующейся, ее можно использовать в пачке раствора глушения, разжижение которой в противном случае было бы затруднительным. Композиции и способы изобретения также являются в особенности хорошо подходящими для использования в тех случаях, когда было бы желательно ограничить утечку, но при этом и обеспечить поступление в пласт определенного количества рабочей жидкости для обработки приствольной зоны, например, в целях изменения смачиваемости пласта или нефте- или водонасыщенности.

- 7 014811

Рабочие жидкости для обработки приствольной зоны, использующиеся в случае композиций и способов изобретения, обычно также содержат и другие материалы, такие как деэмульгаторы, ингибиторы коррозии, понизители трения, стабилизаторы неустойчивых глин, ингибиторы образования отложений, биоциды, добавки, способствующие действию разжижителей, взаимные растворители, поверхностноактивные вещества, противовспениватели, пеногасители, стабилизаторы вязкости, регуляторы уровня содержания железа, добавки для избирательного закупоривания пласта, эмульгаторы, пенообразователи, акцепторы кислорода, регуляторы значения рН, буферы и тому подобное. Совместимость материала ФВФКРМ с такими добавками должна быть проверена в лаборатории. Обработки изобретения обычно проводят, принимая во внимание улучшенную эффективность рабочей жидкости и разжижение. Рабочую жидкость для обработки приствольной зоны и добавки транспортируют на буровую площадку, перемешивают, хранят и закачивают по способам, обычным для соответствующих реагентов.

Изобретение реализуют, принимая во внимание информацию относительно буровой скважины, пласта, доступных рабочих жидкостей и добавок и критериев успешного проведения обработки и подготавливая оптимизированный план доведения до максимума эффективности обработки в соответствии с этими данными и критериями. Этого обычно добиваются в результате проведения анализа буровой скважины при использовании программного обеспечения для проектирования и оценки обработки; например, в программном обеспечении для гидравлического разрыва пласта градиенты давления объединяют с алгоритмами развития длины и высоты трещины, полной информацией об утечке и эффектами от нескольких нагнетаний рабочих жидкостей и изменений их температуры.

Оптимальные размер или распределение по размерам и концентрация добавки для борьбы с поглощением рабочей жидкости пластом могут быть определены в результате выбора желательных параметров утечки и измерения утечки для образцов предполагаемых рабочих жидкостей и пласта или горной породы, подобной пласту. Утечку определяют всплеск, который представляет собой первоначальную быструю утечку рабочей жидкости до формирования барьера из фильтрационной корки, и последующая утечка, которая происходит даже после формирования фильтрационной корки и обуславливается вязкостью и способностью рабочей жидкости и ее компонентов формировать стенку. Термин формирование стенки используется потому, что внешние фильтрационные корки обычно формируются на стенке, такой как поверхность трещины, но в настоящем документе он используется для обозначения обычной внешней фильтрационной корки, фильтрационной корки, сформированной внутренней, или обеих корок сразу. Утечку обычно измеряют в единицах объема или массы на единицу площади в единицу времени; для фиксированной геометрии в лаборатории она может быть измерена просто в виде зависимости массы или объема от времени. Специалистам в соответствующей области техники интенсификации притока в буровую скважину и борьбы с пескопроявлением знакомы измерение утечки, прогнозирование утечки и борьба с ней в результате формирования фильтрационной корки при использовании добавки понизителя поглощения рабочей жидкости пластом.

В случае обычной обработки для гидравлического разрыва пласта при использовании расклинивающего наполнителя для рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающего наполнителя, предполагается полная утечка в пласт; данная полная утечка в идеальном случае в точности совпадает с окончанием закачивания на стадиях формирования засыпки из расклинивающего наполнителя (закачивания суспензии, содержащей расклинивающий наполнитель), так что вновь созданная трещина благодаря расклинивающему наполнителю остается открытой. Для большинства, если не всего количества, обработок для гидравлического разрыва пласта неизбежной и нежелательной является утечка, превышающая минимальное количество, требуемое для оптимальных эффективности рабочей жидкости и размеров трещины. Таким образом, при проектировании работ соотношение между объемом рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, и объемом рабочей жидкости для закрепления трещин определяет большое количество факторов, обуславливаемых свойствами рабочих жидкостей и пласта и желательными размерами конечной трещины. Выбор подходящего для использования объема рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, специалисты в соответствующей области техники вполне могут сделать, приняв во внимание влияние добавки изобретения на эффективность рабочей жидкости.

Поскольку в некоторых вариантах реализации рабочая жидкость для гидравлического разрыва пласта, не содержащая расклинивающий наполнитель, и рабочая жидкость для закрепления трещин не содержат полимера, а добавка понизителя поглощения рабочей жидкости пластом и разжижитель являются полностью разлагаемыми, ни пласт в приствольной зоне буровой скважины, ни слой расклинивающего наполнителя, остающийся в трещине по завершении работы, не содержат вредных полимеров или твердых веществ, что имеет место в случае содержания в рабочей жидкости для закрепления трещин какоголибо полимера или в случае неполной разлагаемости добавки понизителя поглощения рабочей жидкости пластом и разжижителя. Поэтому проводимость трещины будет велика, а толщина приствольной зоны, характеризующейся пониженной проницаемостью, будет незначительной. Однако некоторые из разлагаемых материалов, подходящих для использования в качестве материалов ФВФКРМ изобретения, при

- 8 014811 своем разложении высвобождают кислоту; кислота разжижает некоторые рабочие жидкости, загущенные при использовании полимера и сшитого полимера (такого как полисахариды, такие как гуаровые смолы и замещенные гуаровые смолы), и, таким образом, некоторые материалы ФВФКРМ могут быть использованы совместно с некоторыми рабочими жидкостями на полимерной основе. Специалисты в соответствующей области техники знают, какие полимеры разжижаются под действием кислоты и при каких условиях.

Способы настоящего изобретения все еще могут удовлетворительно работать в пластах, в которых некоторые из устьев пор на поверхностях трещины или ствола буровой скважины являются слишком маленькими для поступления в пласт некоторых частиц добавки. В данном случае в дополнение к внутренним фильтрационным коркам формируют, а после этого разлагают внешние фильтрационные корки. В общем случае в малопроницаемых пластах требуется только минимальная степень борьбы с поглощением рабочей жидкости пластом, и относительно более важной ролью рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, является обеспечение наличия вязкости, позволяющей расширить трещину. В настоящем документе малопроницаемые пласты заявители определяют как характеризующиеся проницаемостями, меньшими чем приблизительно 20 мД, в особенности меньшими чем приблизительно 10 мД, а наиболее предпочтительно меньшими чем приблизительно 2 мД. В случае высокопроницаемых пластов борьба с поглощением рабочей жидкости пластом является более трудной и более критической, а добавки легче проникают в пласт.

Хотя данное изобретение и не связано каким-либо конкретным механизмом проведения операции или теорией, представляется, что для заданного распределения частиц добавки материала ФВФКРМ по размерам и заданной рабочей жидкости на основе ВУПАВ могут быть определены три диапазона проницаемости.

Во-первых, диапазон повышенной проницаемости, в котором и выше которого частицы добавок и мицеллы рабочих жидкостей на основе ВУПАВ могут поступать в пласт без формирования фильтрационной корки; в данном случае утечка является высокой, и/или проникновение является глубоким.

Во-вторых, диапазон промежуточной проницаемости, зависящий от размеров добавки и первоначально присутствующих мицелл рабочей жидкости на основе ВУПАВ и стабильности мицелл рабочей жидкости на основе ВУПАВ; добавка поступает в пласт и формирует внутреннюю фильтрационную корку, а мицеллы либо в него поступают, либо они разрушаются, а после этого поступают в виде молекул поверхностно-активного вещества или более мелких мицелл, которые затем повторно образуют мицеллы первоначального размера.

В-третьих, диапазон пониженной проницаемости, ниже которого, все еще в зависимости от размеров добавки и первоначально присутствующих мицелл рабочей жидкости на основе ВУПАВ и стабильности мицелл рабочей жидкости на основе ВУПАВ, добавка в пласт не поступает, мицеллы в него либо поступают, либо они разрушаются, а после этого поступают в виде мицелл поверхностно-активного вещества, которые после этого либо повторно образуют мицеллы, либо повторно их не образуют (добавка, которая в пласт не поступает, формирует внешнюю фильтрационную корку; ВУПАВ может перестать поступать в пласт вследствие наличия фильтрационной корки).

Несмотря на отсутствие универсального согласия в отношении формулирования точной зависимости между размером частиц, размером пор и формированием пробки, заявители в настоящем документе будут использовать следующие далее руководящие принципы. Частицы, имеющие диаметры, большие, чем приблизительно одна треть (некоторые исследователи говорят, что вплоть до половины) от диаметра устья пор, предположительно формируют пробку на поверхности пласта или поблизости от нее. Частицы, меньшие, чем эти, но большие, чем приблизительно одна седьмая от диаметра устья пор, предположительно поступают в пласт и там захватываются и формируют внутреннюю фильтрационную корку. Частицы, меньшие, чем приблизительно одна седьмая от диаметра устья пор, предположительно проходят в пласт и сквозь поры пласта, не оказывая существенного воздействия на текучесть. Необходимо понимать то, что существуют и другие важные факторы, такие как распределение частиц по размерам и пор по размерам, скорость течения, концентрация частиц и форма частиц.

Диапазон концентраций материалов ФВФКРМ может находиться, например, в пределах от приблизительно 0,01 до приблизительно 10% при расчете на массу рабочей жидкости, например от приблизительно 0,1 до приблизительно 3% при расчете на массу рабочей жидкости. Количество материала ФВФКРМ определяют по тому же самому способу, что и используемый при определении количества разжижителей и добавок понизителей поглощения рабочих жидкостей пластом.

Необходимо понимать то, что по всему ходу изложения данного описания изобретения в случае приведения или описания изобретателями диапазона концентраций или количеств как подходящего для использования, полезного и тому подобного заявители предполагают считающимися указанными все без исключения концентрации в пределах данного диапазона, включая граничные точки. Кроме того, каждое численное значение должно быть прочитано один раз как модифицированное термином приблизительно (если только еще не будет такого однозначного модифицирования), а после этого прочитано еще раз как не модифицированное таким образом, если только в контексте не будет указано другого. Например,

- 9 014811 диапазон от 1 до 10 должен быть прочитан как указывающий на все без исключения возможные числа в интервале от приблизительно 1 до приблизительно 10. Другими словами, в случае указания заявителями определенного диапазона даже и при однозначном представлении или приведении заявителями только нескольких конкретных экспериментальных точек в пределах данного диапазона или даже без представления или приведения каких-либо экспериментальных точек в пределах данного диапазона необходимо понимать то, что изобретатели предполагают и понимают считающимися указанными все без исключения экспериментальные точки в пределах данного диапазона, и что изобретатели располагают всем диапазоном и всеми точками в пределах данного диапазона. Специалистам в соответствующей области техники интенсификации притока в буровую скважину и борьбы с пескопроявлением знакомы проведение измерений для разжижения и понижения поглощения рабочей жидкости пластом и прогнозирование и контроль разжижения и понижения поглощения рабочей жидкости пластом.

Специалист, квалифицированный в соответствующей области техники и знающий свойства пласта и свойства компонентов рабочей жидкости, может определить, когда станет возможным значительное поступление (утечка) в пласт материала ФВФКРМ и/или рабочей жидкости на основе ВУПАВ, и будет или нет формироваться внешняя или внутренняя фильтрационная корка. Это будет зависеть, например, от природы ВУПАВ, распределения по размерам для добавки материала ФВФКРМ и проницаемости пласта и структуры пор. В патенте И8 № 5964295 (Вгслгп. с1 а1., выдан 12 октября 1999 г.) описывается несколько типов эффективных рабочих жидкостей на основе ВУПАВ, хотя изобретение и не ограничивается данными рабочими жидкостями на основе ВУПАВ, и разъясняются взаимозависимости между вязкостью и поглощением рабочей жидкости пластом и утечкой в относительно малопроницаемые пласты (при менее чем приблизительно 10 мД для поверхностно-активных веществ рабочих жидкостей на основе ВУПАВ, описанных в патенте И8 № 5964295, но при наличии различий для различных поверхностноактивных веществ рабочих жидкостей на основе ВУПАВ).

В изобретении может быть использована любая неполимерная рабочая жидкость, например рабочая жидкость на основе ВУПАВ, которая будет совместимой с пластом, пластовыми флюидами и другими компонентами рабочей жидкости, в том числе добавками материалов ФВФКРМ. В особенности эффективными неограничивающими примерами рабочих жидкостей являются те, которые описываются в патентах И8 №№ 5551516, 5964295, 5979555, 5979557, 6140277 и 6258859. Могут быть использованы рабочие жидкости на основе везикул, такие как те, которые описываются в патенте И8 № 6509301. Может быть использована любая рабочая жидкость на основе полимера или на основе сшитого полимера при том условии, что полимер будет разжижаться под действием кислоты, и что выбранный материал ФВФКРМ при разложении будет высвобождать кислоту.

В некоторых случаях определенная степень утечки является желательной, например, для того, чтобы при гидравлическом разрыве пласта было бы реализовано концевое экранирование - состояние, при котором расклинивающий наполнитель формирует пробку предпочтительно на краю трещины, удаленном от ствола буровой скважины, прекращая удлинение трещины и в результате приводя к последующему увеличению ширины трещины. Например, в целях борьбы с пескопроявлением в относительно высокопроницаемых пластах гидравлический разрыв пласта с последующим формированием гравийной засыпки обычно проводят в одну операцию, иногда называемую формированием засыпки при гидравлическом разрыве пласта, формированием засыпки с гидравлическим разрывом пласта, формированием засыпки в условиях гидравлического разрыва пласта, формированием засыпки и гидравлическим разрывом пласта или 8Т1МРАС™, иногда при сознательном концевом экранировании для формирования короткой широкой трещины. Однако время от времени такие операции проводят в малопроницаемых пластах, иногда для борьбы с пескопроявлением, но также и по другим причинам, например для обхода области ухудшенной проницаемости поблизости от приствольной зоны, обусловленной образованием отложений, или для улучшения плохого сообщения между стволом буровой скважины и пластом или прежней трещиной, или в пластах, в которых формирование перфорационных каналов приводит к получению мелочи, ухудшающей эксплуатационные характеристики пласта, или по другим причинам. Такие работы, предназначенные для формирования коротких широких трещин, также можно проводить и без последующего формирования гравийной засыпки, если борьба с пескопроявлением не составляет проблемы. Способы настоящего изобретения могут быть использованы в любом из данных случаев (гидравлический разрыв пласта с последующим формированием гравийной засыпки и/или гидравлический разрыв пласта для формирования коротких широких трещин, в любом случае в присутствии или в отсутствие сознательно полученного концевого экранирования). Для получения надлежащей скорости утечки у материала ФВФКРМ регулируют распределение частиц по размерам.

Кислота, использующаяся в способах структурной кислотной обработки и кислотного гидравлического разрыва пласта данного изобретения, может представлять собой любую кислоту, использующуюся при кислотном гидравлическом разрыве пласта, в том числе желатинизированную кислоту, кислоту, самостоятельно предотвращающую собственную утечку в проницаемую часть пласта, и кислоту отсроченного действия. Обычно использующиеся кислоты представляют собой нижеследующие, но не ограничиваются только этими: хлористо-водородная, фтористо-водородная, фтороборная, уксусная и муравьиная

- 10 014811 кислоты и их смеси и те кислоты, которые имеют форму эмульсий с внешней масляной фазой (для замедления скорости реакции) или эмульсий с внутренней масляной фазой (для обеспечения растворимости углеводородов). Кислоты могут содержать добавки, такие как ингибиторы коррозии и хелатообразователи, использующиеся для содействия растворению компонентов горной породы и удерживания их в растворе. Желатинизированная кислота, кислота, самостоятельно предотвращающая собственную утечку в проницаемую часть пласта, и кислота отсроченного действия могут быть подвергнуты желатинизации при использовании подходящих ВУПАВ.

Хотя при обычном гидравлическом разрыве пласта при использовании расклинивающего наполнителя наиболее частым способом борьбы с поглощением рабочей жидкости пластом является формирование на стенках (поверхностях) трещины непроницаемой или пониженно-проницаемой фильтрационной корки, при кислотном гидравлическом разрыве пласта, в особенности при использовании маловязкой нежелатинизированной кислоты, с точки зрения борьбы с поглощением рабочей жидкости пластом важной является вязкость рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель. Собственно говоря, если при обработке для гидравлического разрыва пласта рабочая жидкость для гидравлического разрыва пласта, не содержащая расклинивающий наполнитель, будет представлять собой рабочую жидкость на основе несшитого полимера, некоторая степень борьбы с утечкой в результате все еще будет иметь место даже и без формирования какой-либо фильтрационной корки или при формировании незначительной фильтрационной корки, потому что по мере утечки в пласт рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, она будет формировать слой вязкой жидкости на первых нескольких дюймах пласта по соседству с трещиной. Кроме того, в случае превышения для ВУПАВ низкосдвиговой вязкостью высокосдвиговой вязкости, что обычно и имеет место, по мере прохождения утечки ВУПАВ в пласт на короткое расстояние скорость течения будет уменьшаться, поэтому уменьшится и скорость сдвига, и рабочая жидкость станет более вязкой. Такие эффекты могут уменьшить утечку маловязкой нежелатинизированной кислоты лучше, чем система формирования стенки, которая растворяется или разлагается в кислоте. В данных случаях материал ФВФКРМ будет в особенности подходящим для использования в рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, потому что его можно будет выбрать обеспечивающим проникновение рабочей жидкости в пласт на заданное расстояние, а после этого ограничивающим дальнейшее проникновение. Это делает возможным проведение в пласте кислотной обработки на определенной выбранной глубине до формирования фильтрационной корки, что реализует исключительно желательную функцию предотвращения утечки в проницаемую часть пласта последующей кислоты.

Иногда кислотный гидравлический разрыв пласта проводят при использовании серии чередующихся стадий подачи рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, кислоты, рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, кислоты и так далее в целях оптимизации степени покрытия. Первая некислотная рабочая жидкость для гидравлического разрыва пласта, не содержащая расклинивающий наполнитель, инициирует образование трещины для последующей первой стадии подачи кислоты. На данной первой стадии подачи кислоты происходит травление части поверхности трещины. Последующие стадии подачи рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, и кислоты повторяют процесс вплоть до нагнетания расчетных объемов обработки и создания желательной трещины. В прошлом в данном способе всегда использовали желатинизированную рабочую жидкость для гидравлического разрыва пласта, не содержащую расклинивающий наполнитель, такую как сшитый полимер или несшитый полимер при высоких концентрациях, таких как в диапазоне от 4,8 до 7,2 г/л (от 40 до 60 фунтов массы/1000 галлонов или фунтов на тысячу галлонов). Способ изобретения может быть использован, по меньшей мере, на первой стадии подачи рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, а иногда на всех стадиях подачи рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель. В случае образования червоточин или наличия очень мелких естественных трещин, которые затягивают кислоту и сводят к минимуму количество кислоты, которая перемещается по поверхностям растущей трещины при гидравлическом разрыве пласта (что обычно имеет место для определенных типов известняковых и доломитовых пластов, подвергнутых кислотному гидравлическому разрыву пласта или гидравлическому разрыву пласта при чередовании стадий подачи рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, и кислоты), в выгодном случае на некоторых или на всех стадиях подачи рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта, не содержащей расклинивающий наполнитель, и/или кислоты могут присутствовать компоненты материала ФВФКРМ, ограничивающие проникновение кислоты в пласт желательной глубиной и предотвращающие утечку кислоты в другие места в трещине или пласте. Подобным же образом структурная кислотная обработка может быть проведена при чередовании стадий подачи кислоты и другой рабочей жидкости, такой как рабочая жидкость для избирательного закупоривания пласта, некоторое или все количество которой может быть загущено; для регулирования текучести и/или разжижения загустителя в некоторое или во все количество либо кислоты, либо другой рабочей жидкости могут быть включены материалы

- 11 014811

ФВФКРМ изобретения.

Важное преимущество использования материала ФВФКРМ изобретения в добавках понизителей поглощения рабочих жидкостей пластом, добавках для борьбы с потерей циркуляции в буровой скважине, во внешних и внутренних фильтрационных корках и даже при обработках, при которых никаких фильтрационных корок не образуется (так, как в случае пачек раствора глушения), заключается в том, что продукты разложения, образующиеся в процессе самодеструкции, исполняют функцию разжижителя для загустителей на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ. Определенные кислоты (такие как карбоновые кислоты), алкилсульфаты, фенолы, амины, диоксид углерода, спирты и другие материалы известны своей способностью либо повреждать или разрушать мицеллярные/везикулярные структуры, образуемые некоторыми вязкоупругими поверхностно-активными веществами, использующимися для загущения рабочих жидкостей для бурения, заканчивания и интенсификации притока, либо в некоторых случаях разрушать сами поверхностно-активные вещества. То, будет ли заданный продукт разложения (например, спирт, кислота, анион кислоты и тому подобное) представлять собой разжижитель для заданного ВУПАВ, зависит от структур, зарядов, гидрофильной/липофильной природы и тому подобного у продукта разложения и ВУПАВ. Примеры таких разжижителей структур и разжижителей поверхностно-активных веществ и других разжижителей описываются в патентах И8 №№ 6881709 и 6908881. Иногда один и тот же материал может являться разжижителем для некоторых поверхностно-активных веществ или при некоторых условиях и не оказывать какого-либо эффекта или даже являться стабилизатором для тех же самых и/или других поверхностно-активных веществ и/или при других условиях. То, будет ли продукт разложения разжижителем и при каких условиях, легко может быть определено при использовании простых экспериментов, хорошо известных специалистам в соответствующей области техники.

Материалы ФВФКРМ изобретения также могут быть использованы и в сочетании с обычными разжижителями, которые могут быть использованы для получения дополнительной разжижающей способности там, где они могут быть использованы, как, например, в трещинах. Это может оказаться в особенности выгодным в тех случаях, когда необходимо будет разжижить внешнюю фильтрационную корку. Материалы ФВФКРМ изобретения также могут быть использованы и в сочетании с внутренними разжижителями, предназначенными для использования в порах пласта. Примеры приводятся в находящейся на рассмотрении одновременно с данной заявке 1и1егпа1 Вгеакег Гог ΘίΙΓίοΙά Ишбк, представленной Ρΐιίΐίρ 8иШуаи, У1уаи Сйеи, Ве1дш Вакег, Саг1о8 ЛЬаб, Мейте! Раг1аг и Сгедогу КиЬа1а, поданной 18 сентября 2006 г. Специально в сочетании с материалами ФВФКРМ изобретения также могут быть использованы и добавки, способствующие действию разжижителя, такие как активаторы, отсрочивающие добавки или стабилизаторы.

Существует несколько классов материалов, например полимеров, которые характеризуются надлежащим химизмом и могут быть получены в виде частиц, имеющих подходящий для использования размер, так чтобы они формировали внутренние фильтрационные корки, а после этого разлагались в забойных условиях с образованием разжижителей для систем рабочих жидкостей на основе ВУПАВ. Также могут быть использованы и материалы (такие как воски), которые после нагнетания рабочих жидкостей расплавляются по мере разогревания пластов; в данном случае продукты разложения представляют собой просто углеводороды. Разложение, например, запускается в результате увеличения температуры или под действием химического пускателя, такого как изменение значения рН. Разложение также может быть достаточно медленным, даже в пластовых условиях, так что частицы не будут разлагаться вплоть до того, как вся рабочая жидкость не будет закачана. (Это, например, будет иметь место для определенных сложных эфиров при определенных условиях (например, по температуре и значению рН)). В общем случае материалы ФВФКРМ генерируют эффективные разжижители, если продукты разложения представляют собой, например, полиэлектролиты, кислоты, масла или полимеры, содержащие гидрофобные части.

Многие из полимеров и восков, описанных в настоящем документе, обычно доступны с диапазонами размеров частиц в пределах от десятков нанометров до сотен микрон. Суспензии таких частиц иногда неправильно называют эмульсиями, если они представляют собой углеводородные частицы, стабилизированные в водных жидкостях (по аналогии с истинными эмульсиями масло-в-воде, включающими две жидкие фазы). Материалы, доступные в виде таких суспензий и дисперсий, в общем случае доступны при меньших размерах, доходящих вплоть до микрон; они могут быть получены сухими или в форме обычных суспензии или дисперсии. Если будут необходимы размеры любого из материалов, которые не будут коммерчески доступны, их можно будет получить по известным способам. Некоторые из полимеров получают в массе, а после этого им придают желательные размер и форму, в то время как для большинства полимеров полимеризацию проводят непосредственно с получением желательных размера и морфологии, например, по механизму суспензионной (для частиц микронного размера) или эмульсионной (для частиц субмикронного размера) полимеризации.

Примеры материалов, подходящих для использования в качестве материалов ФВФКРМ, включают: (1) сложные полиэфиры.

- 12 014811

В общем случае типичными структурами данных материалов являются структуры 1 и 2; при разложении они высвобождают карбоновые кислоты и спирты. Продукты разложения обычно экологически безопасны.

Структура 1

Структура 2

В структуре 1 К обычно представляет собой линейный короткоцепной алифатический, насыщенный или ненасыщенный, углеводород, содержащий приблизительно до 10 атомов углерода. Их получают в результате этерификации соответствующего спирта такой дикарбоновой кислотой, как щавелевая кислота, пропандиоевая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, глутаровая кислота, адипиновая кислота, додецилдиоевая кислота, или ароматической дикислоты, такой как 1,2-фталевая кислота, 1,3фталевая кислота или 1,4-фталевая кислота (также обычно известные под наименованиями изофталевая кислота, терефталевая кислота и тому подобное), и их производных, например алкилзамещенных производных фталевой кислоты или хлорированной или фторированной фталевой кислоты. Они также могут быть получены в результате этерификации соответствующего спирта таким ангидридом, как малеиновый ангидрид, глутаровый ангидрид, адипиновый ангидрид, фталевый ангидрид; или в результате этерификации соответствующего спирта таким диацилгалогенидом (например, диацилхлорида), как, например, дихлорангидрид глутаровой кислоты, адипоилхлорид, фталоилхлорид. К также может включать разветвленную структуру, такую как в случае 2-метилдипропионовой кислоты. К' обычно представляет собой линейную короткоцепную алифатическую или ароматическую цепь, содержащую от приблизительно 2 до приблизительно 12 атомов углерода, такую как в случае, например, этиленгликоля, бутиленгликоля, гександиола; дифенола, такого как резорцин; гидрохинона; или разветвленную структуру, такую как в случае пропиленгликоля. Кроме того, подходящими для использования в качестве предшественников структуры 1 являются полиолы, такие как глицерин, сорбит, маннит; моносахариды, такие как глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза; дисахариды, такие как мальтоза или сахароза; или полимерные диолы, такие как простой полиэфир, такой как полиэтиленгликоль, полипропиленгликоль, полифениленоксид, полифеноксифенилметан, полифеноксифенилпропан; полимерные полиолы, такие как фенолформальдегидные сополимеры (резольные смолы или новолачные смолы); крезолформальдегидные сополимеры; эпоксидные смолы; алкидные смолы; и тому подобное. В структуре 1 η обычно находится в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 100000, а более часто от приблизительно 10 до приблизительно 10000.

В структуре 2 подходящие для использования сложные полиэфиры, например, выбирают из лактида, гликолида, полимолочной кислоты, полигликолевой кислоты, сополимеров полимолочной кислоты и полигликолевой кислоты, сополимеров гликолевой кислоты и других фрагментов, содержащих звенья гидрокси, карбоновой кислоты или гидроксикарбоновой кислоты, сополимеров молочной кислоты и других фрагментов, содержащих звенья гидрокси, карбоновой кислоты или гидроксикарбоновой кислоты, полимеров 3-гидроксипропионовой кислоты, эпсилон-капролактона, 4-гидроксимасляной кислоты, 5гидроксипентановой кислоты, 2-гидроксивалериановой кислоты, 3-гидроксивалериановой кислоты и смесей данных материалов. Предпочтительными поли(альфа-гидроксикислотами) являются поли(гликолевая кислота), поли(ПЬ-молочная кислота) и поли(Ь-молочная кислота). Подходящими для использования являются полилактоны, такие как пол (эпсилон-капролактон), поли(дельта-капролактон), поли(дельта-валеролактон) и поли(гамма-бутиролактон). Другие подходящие для использования сложные полиэфиры включают полимеры, которые получают в результате полимеризации гидроксиуксусной кислоты (гликолевой кислоты) с самой собой или с другими фрагментами, содержащими звенья гидрокси, карбоновой кислоты или гидроксикарбоновой кислоты, и описывают в патентах ϋ8 №№ 4848467, 4957165 и 4986355. Подходящие для использования сложные полиэфиры также описываются в публикациях патентных заявок ϋ8 №№ 2003/002195 и 2004/0152601. В особенности подходящими для использования сложными полиэфирами, которые известны своей биоразлагаемостью, являются полимолочная кислота (полилактид) и полигликолевая кислота (полигликолид), продемонстрированные в качестве структур 3 и 4. Использование таких материалов в качестве формирователей внешней фильтрационной корки и разжижителей для ВУПАВ в присутствии или в отсутствие рН-буфера, который позволяет системам рабочих жидкостей на основе ВУПАВ сохранять свою вязкость при наличии в полимере определенного количества свободной кислоты или при гидролизе определенного количества полимера, описывалось в публикации патентной заявки ϋ8 № 2005-0252659. Об использовании определенных сложных эфиров (сложных ортоэфиров, таких как триметилортоацетат) в качестве разжижителей отсроченного

- 13 014811 действия для ВУПАВ сообщалось в патентной заявке И8 № 2005-0045328, но они не являлись полимерами и не использовались в виде твердых частиц. Однако использование твердых сложных полиэфиров без формирования внешней фильтрационной корки, например, в качестве внутренних разжижителей или в качестве разжижителей для рабочих жидкостей, как в случае пачек раствора глушения, или в качестве формирователей внутренних фильтрационных корок, неизвестно. Подходящие для использования буферы включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: сесквикарбонаты, карбонаты и бикарбонаты натрия, калия и аммония. Также могут быть использованы и растворимые оксиды, в том числе медленно растворяющиеся оксиды, такие как МдО. Выбор буфера отчасти зависит от использующейся системы на основе ВУПАВ. Надлежащая концентрация буфера зависит от концентрации материала ФВФКРМ, а главным образом от желательного отсрочивания перед началом разжижения. Поскольку сложные полиэфиры разлагаются с образованием органических кислот, они также могут быть использованы в качестве материалов ФВФКРМ в случае рабочих жидкостей, загущенных при использовании подходящих линейных или сшитых полимеров (таких как многие полисахариды, такие как гуаровые смолы и дериватизированные гуаровые смолы).

О

II сн—с—о

I

СН₃

Полигликолид

Структура 4

Полилактид

Структура 3 (2) Поликарбонатные сополимеры и поликарбонаты.

Обычные родовые структуры продемонстрированы в структурах 5 и 6. В случае структуры 5 К и К' обычно представляют собой остаток диола, такой как алифатическая или ароматическая цепь, полученная из структур, например, этиленгликоля, бутиленгликоля, гександиола; дифенола, например резорцина; гидрохинона; или более часто продукта конденсации фенола и формальдегида или ацетона, например бисфенола Г (бисфенолформальдегида) или бисфенола А (бисфенолацетона). Также могут быть использованы и разветвленные или замещенные варианты, например алкилированный бисфенол А или пропиленгликоль. В структуре 5 η обычно находится в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 100000, например от приблизительно 10 до приблизительно 10000. В структуре 6 К обычно представляет собой алифатическую или ароматическую цепь, полученную из структур, таких как этиленгликоль, бутиленгликоль, гександиол и тому подобное; дифенолы, такие как резорцин; гидрохиноны; или более часто продукт конденсации фенола и кетона или альдегида, например формальдегида и/или ацетона, например бисфенол Г (бисфенолформальдегид) или бисфенол А (бисфенолацетон). Также могут быть использованы и разветвленные или замещенные варианты, например алкилированный бисфенол А или пропиленгликоль. В структуре 6 η обычно находится в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 100000, например от приблизительно 10 до приблизительно 10000. Данные типы материалов при разложении высвобождают диоксид углерода и спирты. Таким образом полученное давление СО₂ будет дополнительно повышать давление в системе и облегчать процесс очистки. Кроме того, диоксид углерода будет делать среду кислой, так что поликарбонаты также можно будет использовать в качестве ФВФКРМ в случае рабочих жидкостей, загущенных при использовании некоторых линейных или сшитых полимеров, которые разжижаются под действием кислот, а также в случае ВУПАВ, которые разжижаются под действием спиртов или кислоты.

(3) Полиацетали.

Подходящим для использования разлагаемым классом полимера являются полиацетали (структура 7), у которых К1 и К2 представляют собой группы либо алкила, либо Н. Конкретным примером являются полиформальдегид (структура 8) или полиоксиметилен, такой как ΌΕΚΚΙΝ™ (от ОиРоп! Сотрапу), который при разложении образует формальдегид, или его сополимеры, например, с тетрагидрофураном в виде сополимеров, таких как СЕЙСОК¹™ (Се1апезе Р1а8ЙС8 Со.), или поливинилбутираль. Полиацетали имеют низкие температуры разложения и, таким образом, являются хорошими кандидатами в качестве материалов ФВФКРМ, которые легко подвергаются термическому разложению. Обычно п находится в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 100000, а более часто от приблизительно 2 до приблизительно 10000. Разжижителями для поверхностно-активного вещества также могут являться и низкомолекулярный полиформальдегид, полученный в результате разложения полиоксиметилена, или полиформальдегид, включающий концевые алкильные структуры, получающийся в результате разложения

- 14 014811

перечисленных ранее сополимеров.

Ч-^снг-°4г

Структура 8

Структура 7 (4) Меламиновые полимеры и производные меламиновых полимеров.

Данный тип полимера (например, меламиноформальдегидная смола (структура 9)), у которого η обычно находится в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 5000, может быть легко дериватизирован в результате введения активных функциональных групп. Поэтому разлагаемость может быть тонко настроена, и данные материалы могут быть более гибкими в сопоставлении с другими полимерами. В качестве разжижителей для ВУПАВ могут быть использованы продукты разложения, имеющие различные молекулярные массы. В результате гидролиза данных полимеров могут быть высвобождены меламиновые мономер или олигомеры. Мономерные или олигомерные соединения внедряются в структуру поверхностно-активного вещества ВУПАВ и разрушают компоновку молекул поверхностноактивных веществ, таким образом, уменьшая вязкость рабочей жидкости.

Подобным же образом также могут быть использованы и производные мочевиноформальдегидного полимера, поскольку их термическая стабильность уступает термической стабильности меламиноформальдегидных смол, и продукты их разложения также могут исполнять функцию разжижителей для рабочей жидкости на основе поверхностно-активного вещества.

(5) Поливиниловые материалы, такие как поливинилхлориды, поливинилацетаты, поливиниловые сложные эфиры, полиакрилаты, полиметакрилаты и поликарбоксилаты.

Поливинилхлорид (продемонстрированный в структуре 10, η обычно находится в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 100000) представляет собой легко разлагаемый полимер. Атомы хлора на основной цепи полимера делают его очень восприимчивым к химической реакции с высвобождением НС1. Поливинилацетат (структура 11, η обычно находится в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 100000) также может быть подвергнут гидролизу до получения поливинилового спирта, который разлагается с образованием маленьких молекул. Разложение поливинилацетатов высвобождает уксусную кислоту, так что они также могут быть использованы в качестве материалов ФВФКРМ в случае рабочих жидкостей, загущенных при использовании подходящих линейных или сшитых полимеров (таких как многие полисахариды, такие как гуаровые смолы и дериватизированные гуаровые смолы).

Разлагаться с высвобождением кислот, имеющих различные длины углеводородных цепей, которые могут исполнять функцию разжижителей для рабочих жидкостей на основе ВУПАВ, также могут и поливиниловые сложные эфиры, например те, которые получают в результате сополимеризации с другими карбоновыми кислотами, такими как кислоты масляная, пропионовая, олеиновая, додекановая или неодекановая (также известная как версатиковая кислота). Разлагаться с высвобождением спиртов, имеющих различные длины углеводородных цепей, которые могут исполнять функцию разжижителей для рабочих жидкостей на основе ВУПАВ, также могут и полиакрилатные полимеры и сополимеры и полиметакрилатные полимеры и сополимеры, например метилакрилат, метилметакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, бутилакрилат, бутилметакрилат, 2-этилгексилакрилат, 2-этилгексилметакрилат, лаурилакрилат, лаурилметакрилат, олеилакрилат, олеилметакрилат, стеарилакрилат, стеарилметакрилат и другие соединения. Функцию разжижителя для рабочих жидкостей на основе ВУПАВ также может исполнять и полимерный поликарбоксилат с гидролизованной основной цепью. В качестве разжижителей для рабо

- 15 014811 чих жидкостей на основе ВУПАВ также могут быть использованы и поликарбоксилаты, полученные в результате полимеризации или сополимеризации акриловой кислоты или метакриловой кислоты или полученные в результате проведения гидролиза полиакриламидных или полиметакриламидных полимеров или сополимеров.

(6) Воски.

В качестве материала ФВФКРМ могут быть использованы маленькие частицы восков в случае охлаждения пласта, в котором формируется фильтрационная корка, до температуры, меньшей, чем температура плавления воска; их получают в виде водных суспензий или дисперсий мелких частиц, обычно меньших чем 1 мкм. Частицы являются твердыми при температуре нагнетаемой рабочей жидкости, и данная рабочая жидкость охлаждает пласт в степени, достаточной для обеспечения поступления частиц в пласт и сохранения ими твердого состояния. Если на ранней стадии обработки какое-либо количество воска расплавится при вхождении в контакт с частью пласта, которая имеет температуру, большую, чем температура плавления воска, то тогда поступающая нагнетаемая рабочая жидкость будет вызывать затвердевание данного воска, дополнительно закупоривая поры. Если после проведения обработки пласт разогреется обратно вплоть до своей первоначальной температуры, то тогда воск расплавится, и текучесть восстановится. Молекулы воска представляют собой разжижители для ВУПАВ. Водные суспензии или дисперсии восков обычно используют при нанесении покрытий на древесину; при специализированной переработке древесины; при переработке бумаги и картона; при нанесении защитных архитектурных и промышленных покрытий; при нанесении покрытий на бумагу; в каучуках и пластмассах; в чернилах; в текстилях; в керамике и так далее. Их производят в таких компаниях, как Негси1е8 1псогрога1сб. Уилмингтон, Делавэр, И8, торговое наименование РЛКЛСОЬ®, М1сйе1тап, Цинциннати, Огайо, И8, торговое наименование М1СНЕМ®, и СйетСог, Честер, Нью-Йорк, И8. В особенности подходящие для использования воски включают те, которые обычно используют на коммерческих автомойках. В дополнение к парафиновым воскам также могут быть использованы и другие воски, такие как полиэтилены и полипропилены. Однако необходимо помнить о том, что в случае слишком большого значения молекулярной массы материалов, таких как полиэтилены и полипропилены, они не будут принимать участия в образовании мицеллярной фазы и, таким образом, не будут подходящими для использования в изобретении. Ослаблению остроты данной проблемы будет способствовать эмульгирование с образованием мелких капель. Кроме того, в способности данных частиц исполнять функцию эффективных разжижителей важную роль играют размер частиц и состав суспензии, требуемый для сохранения воска диспергированным в рабочей жидкости, и, таким образом, для достоверного выяснения пригодности такие материалы необходимо подвергать испытаниям при использовании конкретных рабочих жидкостей на основе ВУПАВ (и их добавок) в условиях применения.

(7) Поливиниловые спирты.

В находящейся на рассмотрении одновременно с данной патентной заявке И8 № 11/316021, поданной 21 декабря 2005 г., описывается использование в качестве материалов ФВФКРМ определенных полиолов, таких как поливиниловые спирты.

(8) Инкапсулированные материалы ФВФКРМ.

Материалы ФВФКРМ могут представлять собой инкапсулированные частицы, например (a) в результате размещения их внутри структур, таких как мицеллы, липосомы, везикулы, эукариотические и прокариотические клетки или бактерии, или (b) в результате включения их во внутреннюю неводную фазу эмульсий, в том числе микроэмульсий и в том числе эмульсий, которые могут быть использованы для получения сухих эмульсий, или с) в результате использования их в качестве твердой части суспензий или дисперсий, таких как латексы (термин, зачастую использующийся для стабилизированных суспензий твердых полимеров в воде), в том числе суспензий так называемых сухих эмульсий, которые фактически представляют собой сухие мелкие порошки, получаемые и перерабатываемые вплоть до их суспендирования. Необходимо помнить о том, что суспензии или дисперсии частиц из некоторых полимеров и восков иногда называют эмульсиями, если они будут представлять собой углеводородные частицы, стабилизированные в водных жидкостях (по аналогии с истинными эмульсиями масло-в-воде, включающими две жидкие фазы). Данные новые материалы необходимо отличать от обычно использующихся инкапсулированных разжижителей, в которых твердые разжижители заключены в полимерные оболочки, которые обычно имеют размер расклинивающих наполнителей, и разжижители высвобождаются в результате растворения капсул, в результате раздробления или разламывания капсул или в результате диффундирования. Инкапсулированные материалы ФВФКРМ (дальше кавычки больше использоваться не будут) могут представлять собой жидкости, а также твердые вещества. Изготовление и использование суспензий или дисперсий (в том числе сухих эмульсий) очень хорошо известно в промышленности изготовления красок, клеев, бумаги, текстиля и в других отраслях промышленности. Латексы изготавливают по различным механизмам, таким как эмульсионная полимеризация, механическое эмульгирование, ультразвуковое эмульгирование, течение через пористые мембраны с предварительно заданными размерами пор и другие. Латексы зачастую используются в фармацевтической промышленности или в сельскохозяйственном производстве для

- 16 014811 медленного высвобождения реагентов, таких как лекарственные препараты или инсектициды.

В данном описании изобретения термин эмульсия используется для обозначения системы, которая включает более чем одну жидкую фазу; термины дисперсия и суспензия используются для обозначения системы, в которой твердые частицы суспендируют в жидкости, а термин сухая эмульсия используется для обозначения сухих твердых частиц, таких как те, которые обнаруживаются суспендированными в суспензии или дисперсии. Термин латекс обычно используется для обозначения стабилизированной суспензии маленьких твердых полимерных частиц и так и будет использоваться в настоящем документе; латекс или латексные частицы в настоящем документе иногда также используются для обозначения самих данных частиц. В латексе полимеры, подходящие для использования в вариантах реализации изобретения, диспергируют и стабилизируют в водной среде. Могут быть использованы любые подходящие способы стабилизации и диспергирования полимера в водной среде. Фактически использованная методика не особенно важна до тех пор, пока полимер или полимерная частица остаются диспергированными в водной среде, по меньшей мере, в течение периода времени, необходимого для доставки в пласт.

Необходимо отметить то, что структура, эмульсия или суспензия и материал ФВФКРМ, который они содержат, должны быть совместимыми с обычно использующимися добавками, включающими нижеследующие, но не ограничивающимися только этими: добавки для стабилизации неустойчивых глин, добавки для регулирования уровня содержания железа, добавки для регулирования температуры и тому подобное. Как уже отмечалось, твердым веществом может являться полимер, такой как латексная смола (также называемая латексным полимером), стабилизированный в водной среде. В соответствии с использованием в настоящем документе термины латексная смола, латекс или латексный полимер относятся к дисперсии полимера, которую можно получать по методикам полимеризации, таким как, например, эмульсионная полимеризация, а кроме того включают полимеры, полученные по данным методикам, где средний диаметр диспергированного полимера находится в диапазоне от наношкалы, как в случае нанолатексов, до микрогелей, у которых диаметр имеет порядок величины в диапазоне от приблизительно 10^-3 до приблизительно 10³ мкм, включая любой функциональный диаметр в данных пределах. Латексный полимер может представлять собой водные суспензии или дисперсию тонко измельченных полимерных частиц. В соответствии с изобретением может быть использована любая практичная смесь при наличии размеров латекса, такая как смесь латексного полимера с нанолатексным полимером.

Латексные смолы синтетически получают в результате полимеризации мономеров, которые были эмульгированы при использовании поверхностно-активных веществ. Например, при получении латекса в результате полимеризации обычно сначала в водном растворителе (в воде или в некоторых случаях в смесях воды и небольшого количества вспомогательного растворителя) растворяют определенное количество поверхностно-активного вещества, достаточное для получения сферических мицелл (поэтому при концентрациях, превышающих критическую концентрацию мицеллообразования). Внутреннее пространство мицеллы представляет собой место, необходимое для полимеризации. Добавляют мономер (например, стирол, гидроксилэтилакрилат, метилметакрилат, винилацетат, винилверсатат, акриловую кислоту, олеилакрилат, изооктилакрилат или бутилакрилат) и водорастворимый свободно-радикальный инициатор и всю партию перемешивают. Для получения полимеров в результате проведения эмульсионной полимеризации обычно используют все способы, выбираемые из периодического, полупериодического и непрерывного способов. Вода быстро губит анионные и катионные концевые группы цепей. В некоторых вариантах реализации изобретения подходящими для использования также являются и латексы со структурой ядро-оболочка. Как легко может быть понято специалистами в соответствующей области техники, получение латексов со структурой ядро-оболочка обычно проводят по способу двухстадийной эмульсионной полимеризации. На первой стадии по способу эмульсионной полимеризации получают полимер в качестве ядра. На второй стадии по способу эмульсионной полимеризации проводят полимеризацию для получения оболочки, сшитой с ядром. Термины сшитый и сшивание в соответствии с использованием в настоящем документе относятся к химическим связям между существующими полимерными цепями. Обычно латексные смолы (полимеры) стабилизируют в водной среде при использовании поверхностно-активных веществ, смесей поверхностно-активных веществ и смесей поверхностноактивных веществ и гидроколлоидов, при использовании функциональности оболочки в латексе со структурой ядро-оболочка или при использовании комбинации поверхностно-активного вещества и функциональности оболочки. Неограничивающие примеры типов латексов, которые являются подходящими для использования, включают латексы акриловых сополимеров, винильных мономеров, таких как винилхлорид или -фторид или винилиденхлорид и -фторид, поливинилацетата, который в результате гидролиза может обеспечить получение латексов, содержащих поливиниловый спирт, сшитых сополимеров поливинилового спирта/винилацетата, поливинилпирролидона, стирол-бутадиеновые латексы и тому подобное. В соответствии с изобретением может быть использован любой подходящий латекс. Дополнительные примеры включают винилацетатные гомополимеры и сополимеры винилацетата и/или одного или нескольких мономеров, выбираемых из различных ацетатов, таких как винилверсатат (УЕΟΥΑ), малеиновой кислоты или ее сложных эфиров, акрилатов и метакрилатов или других сложных

- 17 014811 эфиров; и сополимеры акриловой кислоты и/или одного или нескольких мономеров, выбираемых из различных акрилатов, таких как метакриловая кислота, метилакрилат, метилметакрилат, этилакрилат, нбутилакрилат и 2-этилгексилакрилат. Наиболее предпочтительные латексы, подходящие для использования в изобретении, содержат лабильную связь, например сложноэфирную связь, в форме компонента в виде акрилата, метакрилата или винилового сложного эфира.

Для получения материалов ФВФКРМ может быть инкапсулирован широкий ассортимент разжижителей и предшественников разжижителей; не каждый разжижитель или предшественник разжижителя может быть инкапсулирован по любому способу инкапсулирования, но специалисты, знакомые с заданным способом инкапсулирования, имеют представление о том, что может быть инкапсулировано. Представительные разжижители, подходящие для использования при данных типах инкапсулирования, включают длинноцепные спирты, линейные или разветвленные, насыщенные или ненасыщенные, такие как додеканол, тридеканол, тетрадеканол, пентадеканол, гексадеканол, или продуценты данных спиртов; кислоты или продуценты кислот, таких как стеариновая кислота, олеиновая кислота, додекановая кислота, линолевая кислота, эруковая кислота и тому подобное; углеводородные растворители, такие как тетрадекан, гексадекан, октадекан, или пропиленгликольмонометиловый простой эфир, этиленгликольмонометиловый сложный эфир и тому подобное; сырую нефть или минеральные масла; воски; олигомерные полимеры, сополимеры и амфифильные сополимеры, такие как полистиролсульфонатные сополимеры, сополимеры поливинилового спирта, частично гидролизованные поливиниловые сложные эфиры, полинафталинсульфонатные сополимеры, фенольные смолы, полиакрилаты, полимолочная кислота, полигликолевая кислота, полигидроксиалканоаты; короткоцепные поверхностно-активные вещества; ферменты или белки; окислители и хелатообразователи. Множество разжижителей и предшественников разжижителей описывается в патентах И8 №№ 6881709 и 6908888. Примеры активаторов, которые могут быть инкапсулированы, включают кислоты и основания.

В особенности подходящим для использования способом инкапсулирования жидкостей и низкоплавких твердых веществ является получение сухих эмульсий, например, в соответствии со способами, описанными в патентах И8 №№ 6528473, 6596337 и 6537583 и в публикации патентной заявки И8 № 2005-0277727. Сухие эмульсии включают внешнюю оболочку и внутреннюю твердую или жидкую фазу; при перемешивании с водой они образуют водные суспензии или дисперсии.

Твердые материалы ФВФКРМ (такие как полимеры и воски) можно изготавливать при различных формах твердого вещества, включающих, но не ограничивающихся ими, волокна, приблизительно сферические гранулы, пленки, ленты и пластинки. Однако поскольку для вхождения в поры пласта они должны быть достаточно маленькими, и в общем случае при изготовлении маленькие частицы представляют собой приблизительно сферические гранулы, последние и являются предпочтительной формой. При суспендировании в воде данные материалы могут считаться латексом, дисперсией или суспензией. Иногда частицы, например, латекса, дисперсии или суспензии будут состоять только из самого материала ФВФКРМ (например, воска или полимера). Иногда в рамках части способа изготовления частиц будут использоваться материалы, такие как поверхностно-активные вещества или другие полимеры; зачастую данные другие материалы также будут являться разжижителями, в особенности для ВУПАВ.

В случае разложения материалов ФВФКРМ по механизму гидролиза для замедления гидролиза на них может быть нанесено покрытие. Подходящие для использования покрытия включают поликапролат (сополимер гликолида и эпсилон-капролактона) и стеарат кальция, из которых оба материала являются гидрофобными. Сам поликапролат гидролизуется медленно.

Формирование гидрофобного слоя на поверхности материалов ФВФКРМ по любому способу отсрочивает гидролиз. Обратите внимание на то, что в настоящем документе нанесение покрытия может обозначать обычное инкапсулирование, например, при использовании полимера, или просто изменение поверхности в результате прохождения химической реакции или формирования или добавления тонкой пленки из другого материала.

Мицеллы (любой формы, в том числе везикулы) в рабочей жидкости на основе ВУПАВ могут являться носителем гидрофобного компонента, который будет включен в гидрофобное ядро мицеллы. Гидрофобный компонент может представлять собой либо разжижитель для ВУПАВ, либо активатор разжижителя; примеры включают линейные спирты и гидротропы. Высвобождение данных компонентов определяет диффундирование из ядра в растворитель. Таким образом, компоненты требуют наличия минимального уровня растворимости в воде. В случае использования везикул для инкапсулирования разжижителя или активатора везикулы наиболее часто получают при использовании системы смешанных поверхностно-активных веществ, содержащей анионные и катионные поверхностно-активные вещества. В качестве подходящих механизмов доставки могут быть использованы биологические везикулы, такие как липосомы. Эмульсии хорошо известны. Инкапсулированные разжижители данных типов получают в воде или соляном растворе в результате проведения механического перемешивания и стабилизации подходящих для использования размеров капсул (мицелл, везикул, капель и тому подобного) при помощи смесей неионных, анионных, катионных, цвиттер-ионных поверхностно-активных веществ и блоксополимеров. Вязкость органической фазы регулируют в результате добавления различных количеств полимера или олигомера. Для регулирования вязкости может быть использовано множество полимеров,

- 18 014811 обсуждавшихся ранее в качестве материалов ФВФКРМ, например ПМК (полимолочная кислота), ПГК, несшитые сложные полиэфиры, такие как алкидные смолы, несшитые меламиновые смолы, несшитые эпоксидные смолы, несшитые фенольные смолы, поливинилацетатные сополимеры, полиакрилатные сополимеры, например, те акрилаты, которые получают из длинноцепных спиртов. В качестве эффективных разжижителей геля также могут быть использованы сами полимер или олигомер или продукты их разложения. Данный подход способствует подавлению скорости диффундирования органического соединения из капсулы и поэтому содействует медленному высвобождению органической молекулы. Разжижители, которые могут быть инкапсулированы в мицеллах, везикулах или каплях, включают нижеследующие, но не ограничиваются только этими: длинноцепные спирты (например, от приблизительно С₈ до приблизительно С₂₄), алифатические или ароматические растворители, жирные кислоты (например, от С₁₂ до приблизительно С₂₄), сложные эфиры жирных кислот, моно-, ди- или триглицериды жирных кислот, сложные эфиры, полученные из длинноцепных спиртов и фосфорной кислоты, сложные эфиры дикислот (также известные как двухосновные сложные эфиры), такие как диалкилмалеинаты, диалкилфумараты, диалкилглутараты и диалкиладипинаты, у которых термин алкил указывает на алифатические или ароматические группы, образующиеся из спиртов, содержащих от 1 до приблизительно 24 атомов углерода, например, метилового, этилового, бутилового, додецилового, октилового, гексадецилового, олеилового или эруцилового спиртов, другие двухосновные сложные эфиры и их смеси.

В жирных кислотах, поливиниловом спирте и синтетических смолах могут быть инкапсулированы, например, ферменты и белки. Времязависимое высвобождение фермента определяют растворимость и/или пористость покрытия. Подходящие для использования материалы описываются в находящейся на рассмотрении одновременно с данной заявке 1п1егпа1 Вгеакег £ог Θίΐίίβΐά Εΐιιίάδ. представленной ΡΗίΙίρ 8иШуап, У1уап СНеп, Ве1дш Вакег, Саг1ок АЬаб, МеНше! Раг1аг и Сгедогу КиЬа1а, поданной 18 сентября 2006 г.

В случае использования материала ФВФКРМ к системе рабочей жидкости на основе ВУПАВ перед нагнетанием рабочей жидкости добавляют небольшие количества инкапсулированного варианта реализации материала ФВФКРМ, такого как латекс, содержащий по меньшей мере один тип, например, органической молекулы, которая может нарушать упорядочивание в червеобразной мицелле вязкоупругого поверхностно-активного вещества. Последующим медленным высвобождением органической молекулы определяется момент времени разжижения геля ВУПАВ. Высвобождение определяет либо растворимость латексной оболочки в водной рабочей жидкости, либо способность разжижителя диффундировать через оболочку в базовую рабочую жидкость, либо вхождение поверхности латексной частицы в контакт с разжижаемой мицеллой. Другими параметрами, которые могут оказывать воздействие на скорость высвобождения разжижителя, являются температура и вязкость базовой рабочей жидкости.

В некоторых областях применения медленное высвобождение непригодно, и предпочтительным является отсроченное высвобождение. В таких случаях для стабилизации латексных частиц могут быть использованы разлагаемые поверхностно-активные вещества; таким образом, скорость их разложения будет оказывать влияние на стабильность латекса. Примеры разлагаемых поверхностно-активных веществ могут быть найдены в патенте И8 № 7036985 и в патентной публикации И8 № 2004-0102330.

Различные количества встречающихся в природе сложных полиэфиров, в общем случае известных как полигидроксиалканоаты, такие как сополимеры полигидроксибутирата, полигидроксивалерата, полигидроксигексаноата и/или полигидроксиоктаноата, при предварительно заданных условиях роста могут содержать клетки микробов различных видов, таких как а1са11депе8 1а1и8, а1са11депе8 еи1горйи8, ЬасШик тедаЮпит или гаМоша еШгорйа. Бактерии, содержащие данные полимеры, могут быть использованы для транспортирования разжижителей отсроченного действия. Для стимулирования дестабилизации, разламывания или разрывания клеточной мембраны бактерии по механизмам, таким как осмос, могут быть использованы забойные условия (например, значение рН, температура, давление и уровень содержания соли). Таким образом, данные бактерии исполняют функцию инкапсулирования сложных полиэфиров, которые могут являться разжижителями для рабочих жидкостей на основе ВУПАВ в случае своего высвобождения при разрывании клеточной мембраны. Дополнительное отсрочивание может быть обусловлено кинетикой разложения сложных полиэфиров. В цитоплазму таких клеток могут быть введены соединения, такие как воска, олигомеры или другие полимеры, которые не усваиваются живыми клетками, или биопродукты, которые могут усваиваться живыми клетками (такие как жир или моно-, диили триглицериды), но которые накапливаются в цитоплазме в случае избытка питательных веществ и недостатка критических соединений для их метаболизма (например, недостатка необходимого олигоэлемента, такого как металл, или конкретной аминокислоты) и представляют собой разжижители для ВУПАВ. Поглощение клеткой некоторой части своей внутриклеточной жидкости называют эндоцитозом; если поглощенным материалом являются суспендированные частицы, то тогда имеет место фагоцитоз, и в случае нахождения поглощенного материала в растворе говорят о пиноцитозе. Содержимое клеток от их окружения защищают различные биологические мембраны. Данные мембраны являются проницаемыми и могут быть использованы для обеспечения медленного высвобождения содержимого клеток в результате диффундирования; содержимое клеток также может быть высвобождено в результате разрывания клеточной мембраны при изменениях температуры, давления, значения рН или уровня содержания

- 19 014811 соли. Таким образом, клетки, содержащие надлежащие реагенты, могут представлять собой разжижители для ВУПАВ отсроченного действия. Во время процесса разрывания высвобождаться также могут и соединения, образующие клеточную мембрану, которые, в конечном счете, становятся разжижителями для рабочей жидкости. Содержимое самих клеток микробов состоит из множества органических соединений (полисахаридов, липидов, нуклеиновых кислот, а в особенности белков всех типов), которые также могут являться разжижителями для рабочих жидкостей на основе ВУПАВ.

В некоторых случаях необходимым или подходящим для использования может оказаться ускорение разложения материалов ФВФКРМ. Этого можно добиться многими способами в зависимости от химизма и формы материала ФВФКРМ. Ускорители могут быть включены в частицы материала ФВФКРМ или могут находиться в фазе рабочей жидкости, содержащей материалы ФВФКРМ, или могут находиться в другой фазе рабочей жидкости или в другой рабочей жидкости. Может быть использован более чем один тип ускорителя. Один тип материала ФВФКРМ может представлять собой ускоритель для другого типа материала ФВФКРМ. Неограничивающие примеры способов ускорения разложения материалов ФВФКРМ включают дополнительное включение окислителей в присутствии или в отсутствие катализаторов окисления; дополнительное включение скрытых кислот; дополнительное включение ферментов; и увеличение температуры.

Материалы ФВФКРМ в рабочую жидкость для обработки приствольной зоны можно добавлять в результате их дозирования в базовую водную рабочую жидкость в виде концентрированной жидкости. В случае получения материала в виде суспензии или дисперсии его можно будет хранить в данной форме и непосредственно в данной форме использовать. В случае его получения в сухой форме (например, в виде твердого диспергируемого порошка из мелких полимерных гранул или в виде сухой эмульсии) частицы по мере надобности можно будет подвергнуть предварительному диспергированию в воде или соляном растворе и дозированию в виде жидкого потока, или в альтернативном варианте их можно будет добавить в поток базовой рабочей жидкости в виде твердого вещества. Могут быть использованы смеси различных типов материалов ФВФКРМ, в том числе смеси с различным химизмом (например, смесь двух различных латексов или смесь воска и латекса) и смеси с двумя различными физическими формами (например, смесь эмульсии, содержащей один тип частиц в дисперсной фазе и один тип частиц в непрерывной фазе).

Материал ФВФКРМ разлагается (самодеструктирует) ίη δίΐιι. то есть в том месте, в котором его размещают. Хотя в настоящем документе заявители главным образом обсуждают варианты использования для обработки на нефтяном месторождении, при которых материал размещают внутри пор пласта, материал в виде части суспензии в рабочей жидкости для обработки приствольной зоны также можно размещать и в стволе буровой скважины, в перфорационных каналах, в гравийной засыпке или в трещине; или в виде компонента фильтрационной корки - на стенках ствола буровой скважины или трещины. В особенности выгодным его использование является при наличии трудностей с введением разжижителя (например, в случае пачки раствора глушения) или при наличии трудностей с запуском разжижения (например, в случае гравийной засыпки). Материал ФВФКРМ также можно использовать и в других отраслях промышленности, таких как бытовая и промышленная очистка.

Особенным преимуществом многих данных материалов является то, что они и продукты их разложения в общем случае являются нетоксичными для человека и водных животных, и то, что обычно они являются биоразлагаемыми.

Материалы ФВФКРМ могут быть использованы в карбонатах и песчаниках. В карбонатах кислота, полученная в результате гидролиза некоторых материалов ФВФКРМ, интенсифицирует приток из пласта в буровую скважину. Такие смеси, которые генерируют дополнительную кислоту, являются в особенности подходящими для использования в карбонатных продуктивных пластах при проведении операций по бурению, вскрытию и интенсификации притока.

Скорость разложения конкретного материала ФВФКРМ, характеризующегося конкретными химическим и физическим составами, в том числе покрытия в случае наличия такового, при конкретной температуре и в контакте с загущенными рабочими жидкостью или жидкостями конкретного состава (например, в том, что касается значения рН и концентрации и природы других компонентов, в особенности электролитов) легко определяют при использовании простого эксперимента: воздействие на материал ФВФКРМ рабочих жидкости или жидкостей в условиях обработки и отслеживание вязкости.

Некоторые системы на основе ВУПАВ, например некоторые катионные системы, являются не очень чувствительными к значению рН, а некоторые системы на основе ВУПАВ, например некоторые анионные системы, при обычном использовании обычно буферируют для получения значения рН, большего, чем 12, и материалы ФВФКРМ данного изобретения, которые генерируют кислоту при разложении, не могут быть легко использованы в качестве разжижителей для таких систем. В данных случаях используют другие материалы ФВФКРМ.

Материалы ФВФКРМ данного изобретения могут быть использованы в случае ВУПАВ, полученных при использовании любого типа поверхностно-активного вещества или смесей поверхностноактивных веществ, в присутствии или в отсутствие одного или нескольких вспомогательных поверхностно-активных веществ и в присутствии или в отсутствие других добавок, предназначенных для стабили

- 20 014811 зации или модифицирования свойств мицелл или везикул (таких как буферы, добавки для восстановления сдвигового воздействия, соли и реологические активаторы). Предпочтительные ВУПАВ являются катионными, анионными, амфотерными и цвиттер-ионными. Подходящие для использования ВУПАВ, например, описываются в патентах И8 №№ 5964295, 5979557, 6306800, 6637517 и 6258859. Вязкоупругое поверхностно-активное вещество, например, может описываться следующей формулой: Я-Ζ, где Я представляет собой гидрофобный хвост поверхностно-активного вещества, который представляет собой полностью или частично насыщенную, линейную или разветвленную углеводородную цепь, содержащую по меньшей мере 14 атомов углерода, а Ζ представляет собой концевую группу поверхностноактивного вещества, которая может представлять собой, например, -ΝΚ.|Κ.₂Κ.₃'. -8О₃ ^-, -СОО^-, или, для случая когда поверхностно-активное вещество является цвиттер-ионным, Ν'(Β1) (Я2)Я3-СОО^-, где каждый из К.1, Я₂ и Я₃ независимо представляет собой водород или полностью или частично насыщенную, линейную или разветвленную алифатическую цепь, содержащую по меньшей мере один атом углерода; и где Я! или Я₂ могут иметь гидроксильную концевую группу.

Как описывается в XVО 02/064945, могут быть использованы расщепляемые вязкоупругие поверхностно-активные вещества, например, описывающиеся следующей формулой: Я-Χ-Υ-Ζ, где Я представляет собой гидрофобный хвост поверхностно-активного вещества, который представляет собой полностью или частично насыщенную, линейную или разветвленную углеводородную цепь, содержащую по меньшей мере 18 атомов углерода, Χ представляет собой расщепляемую или разлагаемую группу поверхностно-активного вещества, которая представляет собой связь ацеталя, амида, простого эфира или сложного эфира, Υ представляет собой разделительную группу, которая является короткой насыщенной или частично насыщенной углеводородной цепью, содержащей η атомов углерода, где п, по меньшей мере, равен 1, предпочтительно 2, а в случае п, равного или большего 3, цепь может представлять собой прямую или разветвленную насыщенную или частично насыщенную цепь, и Ζ представляет собой концевую группу поверхностно-активного вещества, которая может представлять собой NЯ1Я₂Я₃ ⁺, -8О3^-, -СОО^- или, для случая когда поверхностно-активное вещество является цвиттер-ионным, -^(К^ШЯ,СОО^-), где каждый из Я1, Я₂ и Я₃ независимо представляет собой водород или полностью или частично насыщенную, линейную или разветвленную алифатическую цепь, содержащую по меньшей мере один атом углерода, возможно имеющую гидроксильную концевую группу. Вследствие присутствия расщепляемой или разлагаемой группы расщепляемые поверхностно-активные вещества в забойных условиях способны разлагаться.

Неограничивающим примером подходящего для использования катионного вязкоупругого поверхностно-активного вещества, подходящего для реализации изобретения, является хлорид ^эруцил-Н^ бис(2-гидроксиэтил)-№метиламмония. Неограничивающими примерами некоторых полезных анионных вязкоупругих поверхностно-активных веществ, подходящих для использования при реализации изобретения, являются монокарбоксилаты ЯСОО^-, такие как олеат, где Я представляет собой С17Н33, или диили олигомерные карбоксилаты, такие как те, которые описываются в VО 02/11874.

Как было установлено, материалы ФВФКРМ данного изобретения представляют собой в особенности подходящие для использования разжижители при их применении для случаев нескольких типов цвиттер-ионных поверхностно-активных веществ. В общем случае подходящие для использования цвиттер-ионные поверхностно-активные вещества описываются формулой

ЯСОNΗ-(СΗ2)а(СΗ2СΗ2О)_т(СΗ2)ь-N⁺(СΗ₃)2-(СН2)_а- (С1ГС11_;О)...· (СН₂)ь СОО^-, в которой Я представляет собой алкильную группу, содержащую от приблизительно 11 до приблизительно 23 атомов углерода, которая может быть разветвленно- или прямоцепной и которая может быть насыщенной или ненасыщенной; каждый из а, Ь, а' и Ь' находится в диапазоне от 0 до 10, а каждый из т и т' находится в диапазоне от 0 до 13; каждый из а и Ь равен 1 или 2, если т не равен 0, и сумма (а + Ь) находится в диапазоне от 2 до приблизительно 10, если т равен 0; каждый из а' и Ь' равен 1 или 2, если т' не равен 0, и сумма (а' + Ь') находится в диапазоне от 1 до приблизительно 5, если т равен 0; сумма (т + т') находится в диапазоне от 0 до приблизительно 14; а СН₂СН₂О также может быть ориентирован и как ОСН₂СН₂. Предпочтительными поверхностно-активные веществами являются бетаины и амидоаминоксиды.

Двумя примерами бетаинов являются олеиламидопропилдиметилбетаин и эруциламидопропилдиметилбетаин. Олеиламидопропилдиметилбетаин имеет группу амида олеиновой кислоты (имеющую группу С1₇Н₃₃ алкенового хвоста); эруциламидопропилдиметилбетаин имеет группу амида эруковой кислоты (имеющую группу С₂1Н₄1 хвоста). Бетаиновые и другие поверхностно-активные вещества, которые являются подходящими для использования, описываются в патенте И8 № 6258859.

Хотя по ходу всего изложения изобретение и описывалось при использовании термина ВУПАВ или вязкоупругое поверхностно-активное вещество для описания неполимерной загущенной водной рабочей жидкости, для загущения водной рабочей жидкости может быть использован любой неполимерный материал при том условии, что будут удовлетворены требования для такой рабочей жидкости, описанные в настоящем документе, например, по требуемым вязкости, стабильности, совместимости и отсутствию ухудшения эксплуатационных характеристик поверхности ствола буровой скважины, пласта

- 21 014811 или трещины. Примеры вне зависимости от того, будут ли они формировать или будут описываться как формирующие везикулы или вязкоупругие рабочие жидкости, включают, но не ограничиваются ими, загустители, которые описываются в патенте И8 № 6035936 и в заявке СВ № 2366307А.

Кроме того, необязательно рабочие жидкости для закрепления трещин могут содержать материалы, такие как волокна, предназначенные для содействия транспортированию расклинивающего наполнителя и/или для ограничения обратного притока расклинивающего наполнителя по завершении операции гидравлического разрыва пласта в результате формирования пористой засыпки в зоне трещины. Такими материалами могут быть любые материалы, известные на современном уровне техники, такие как доступные в компании ЗсЫитЬегдег под торговым наименованием ΡτορΝΕΤ™ (например, см. патент И8 № 5501275). Примеры ингибиторов обратного притока расклинивающего наполнителя включают волокна или пластинки новолоидных полимеров или полимеров новолоидного типа (патент И8 № 5782300).

Материалы ФВФКРМ по изобретению также могут быть использованы в желатинизированных нефтях, таких как желатинизиррванная очищенная нефть, (обычно называемых в промышленности нефтью, используемой для гидравлического разрыва пласта) или любом подобном материале, который обеспечивает получение определенной вязкости и не оставляет в трещине твердых веществ, ухудшающих ее эксплуатационные характеристики. Могут быть использованы следующие далее продукты от компании Поте Ре!го1еит Ытйеб из Калгари, Альберта: РКАС О1Ь 120, РКАС О1Ь 200, РКЛС О1Ь 300, РКЛС О1Ь 500; а также 8ИРЕК РКЛС™, доступный в компании Ноте О11 Сотрапу Ытйеб из Калгари; а также керосин, дизельное топливо, конденсат и сырая нефть. Материал ФВФКРМ может и не являться разжижителем для желатинизированных нефтей.

Некоторые из материалов ФВФКРМ по изобретению также могут быть использованы в рабочих жидкостях, загущенных при использовании полимеров, таких как биополимеры, такие как полисахариды, в том числе сшитых полимеров, при том условии, что, само собой разумеется, выбранный материал ФВФКРМ будет содержать или высвобождать добавку, такую как кислота, хелатообразователь или окислитель, которая будет разжижать либо полимер, либо сшитый полимер, либо оба материала.

Размер частиц материала ФВФКРМ выбирают, главным образом, исходя из желательных характеристик поглощения рабочей жидкости пластом. В случае желательности наличия внешней фильтрационной корки по меньшей мере часть материала ФВФКРМ должна быть слишком большой для вхождения в поры матрицы. В случае нежелательности наличия внешней фильтрационной корки частицы должны быть достаточно маленькими для вхождения в поры. Таким образом, размер зависит от желательности наличия внутренней фильтрационной корки (что будет иметь место, например, в случае желательности наличия фильтрационной корки, но при подверженности внешней фильтрационной корки эрозии). Выбор материала главным образом базируется на желательной скорости разложения в используемой рабочей жидкости при температуре, при которой она будет использоваться. На данные варианты выбора влияние также может оказывать и желательное время до отсроченного разжижения, которое может зависеть от масштаба работы, природы работы и других факторов, известных специалистам в соответствующей области техники. Подобным же образом концентрация любых буфера, отсрочивающей добавки или ускорителя базируется на учете множества факторов, которые будут понятны специалисту в соответствующей области техники, включая концентрации и природу ВУПАВ, материала ФВФКРМ и любых других добавок, температуру и желательное время до разжижения.

Надлежащие концентрации буфера, отсрочивающей добавки или ускорителя можно определить при использовании простых лабораторных экспериментов, например, в результате перемешивания всех компонентов, нагревания до температуры работ и отслеживания вязкости. Система, содержащая материал ФВФКРМ, может быть использована в любой водной рабочей жидкости в диапазоне от пресной воды до концентрированных соляных растворов; требованием является совместимость воды с системой на основе ВУПАВ. Система, содержащая материал ФВФКРМ, также работает и в случае систем на основе ВУПАВ, которые содержат вспомогательные поверхностно-активные вещества или другие добавки, обычно включаемые в рабочие жидкости для обработок на нефтяных месторождениях. Также требованием является совместимость с системой на основе ВУПАВ. Рабочую жидкость, содержащую материал ФВФКРМ, можно перемешивать в периодическом режиме или перемешивать во время закачивания.

В случае использования материалов ФВФКРМ в рабочих жидкостях при таких обработках, как бурение, вскрытие, заканчивание, интенсификация притока (например, гидравлический разрыв пласта или растворение матрицы), борьба с пескопроявлением (например, формирование гравийной засыпки, формирование засыпки при гидравлическом разрыве пласта и консолидация пескопроявляющих пород), избирательное закупоривание пласта, глушение скважины, борьба с потерей циркуляции в буровой скважине и тому подобное, материалы ФВФКРМ первоначально являются инертными по отношению к другим компонентам рабочих жидкостей, так что другие рабочие жидкости можно будет получать и использовать обычным образом. В случае использования расклинивающих наполнителей с покрытием из смолы (РНПС) необходимо провести испытание для того, чтобы удостовериться в совместимости между РНПС и материалами ФВФКРМ и в отсутствии помех, создаваемых любым из них для реализации эксплуатационных характеристик другого; обычные расклинивающие наполнители и гравии естественного и син

- 22 014811 тетического происхождения обычно могут быть использованы без испытаний. Обычно такие рабочие жидкости уже содержат добавку понизителя поглощения рабочей жидкости пластом и формирователь фильтрационной корки, так что материалы ФВФКРМ будут замещать некоторое или все количество добавки понизителя поглощения рабочей жидкости пластом и формирователя фильтрационной корки, которое в противном бы случае использовалось. Во многих случаях при содержании в рабочей жидкости компонента, который оказывает воздействие на материал ФВФКРМ или подвергается его воздействию, (такого как буфер, материал, реагирующий с кислотой, или загуститель, который формирует фильтрационные корки или включен в них), для компенсации взаимодействия можно регулировать либо количество или природу материала ФВФКРМ, либо количество или природу компонента, создающего помехи или страдающего от помех. Это может быть легко определено при использовании простых лабораторных экспериментов.

Могут быть включены любые добавки, обычно использующиеся при таких обработках, при том условии, что они будут совместимыми с другими компонентами и желательными результатами обработки. Такие добавки могут включать, но не ограничиваются ими, антиоксиданты, сшиватели, ингибиторы коррозии, отсрочивающие добавки, биоциды, буферы, добавки понизителей поглощения рабочих жидкостей пластом и тому подобное. Подвергаемые обработке стволы буровых скважин могут быть вертикальными, наклонными или горизонтальными. Они могут быть закончены при использовании обсадной колонны и перфорационных каналов или представлять собой необсаженную скважину.

В случаях формирования гравийной засыпки или объединения гидравлического разрыва пласта и формирования гравийной засыпки в объем изобретения попадает использование композиций и способов изобретения для обработок, которые проводят в присутствии или в отсутствие сетчатого фильтра. Хотя обычно обработки проводят для содействия добыче углеводородов, в объем изобретения попадает и использование композиций и способов изобретения в скважинах, предназначенных для добычи других флюидов, таких как диоксид углерода, вода или соляной раствор, или в нагнетательных скважинах. Хотя изобретатели описали изобретение в связи с невспененными рабочими жидкостями, могут быть использованы и вспененные или газированные рабочие жидкости (например, в сочетании с азотом или диоксидом углерода или их смесями). Необходимо будет провести исправление соответствующих концентраций вследствие любых изменений после вспенивания свойств рабочей жидкости (или других параметров, таких как концентрация расклинивающего наполнителя).

Экспериментальная часть

Пример 1. Воски.

Как и в случае других материалов, подходящих для использования в качестве материалов ФВФКРМ, при размерах частиц воска, значительно меньших, чем размеры пор пласта, частицы воска будут исполнять функцию только источников разжижителя. В данном случае при своем плавлении они высвобождают разжижитель для большинства систем рабочих жидкостей на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ. В случае частиц, больших, чем устья пор пласта, они формируют внутреннюю фильтрационную корку, а затем при своем плавлении они обеспечивают получение разжижителя. Специалист в соответствующей области техники будет знать, как выбрать надлежащий диапазон размеров, который будет или не будет обеспечивать формирование внешней или внутренней фильтрационной корки для заданного пласта, и будет знать, как провести испытания для определения надлежащей концентрации частиц воска.

Фиг. 1 демонстрирует зависимость вязкости от времени при 65,6°С (150°Р) для рабочей жидкости, загущенной при использовании 4 мас.% концентрата вязкоупругого поверхностно-активного вещества, содержащего приблизительно 38 мас.% поверхностно-активного вещества эруциламидопропилдиметилбетаина, 1,1 мас.% полинафталинсульфоната, 22 мас.% изопропанола, 5 мас.% хлорида натрия и в виде остальной части воду. Рабочая жидкость также содержала 2 мас.% КС1 и 1 мас.% этиленгликольмонобутилового эфира. Фигура демонстрирует вязкость данной рабочей жидкости в отсутствие воска, в присутствии дисперсии воска с концентрацией 1 мас.% и дисперсии воска с концентрацией 2 мас.%. Воск представлял собой материал рагаРйи 150-50, полученный в компании СНстСог. Честер, Нью-Йорк, И8. Данный материал представляет собой нефтепродукт высокой степени очистки, содержащий менее чем 3% масла, и является низкомолекулярным прямоцепным углеводородом, имеющим температуру плавления, равную приблизительно 66°С (приблизительно 150°Р). Его используют на коммерческих автомойках. При получении он имеет данное производителем наименование эмульсия и характеризуется уровнем содержания воска, равным приблизительно 40-51%, и значением рН в диапазоне приблизительно от 9,7 до 10,7. Как можно видеть, данная рабочая жидкость при данной температуре не обнаруживала какой-либо тенденции к разжижению в отсутствие воска. Дисперсия воска вызывала разжижение; при увеличении количеств дисперсии воска увеличивались как скорость разжижения, так и степень разжижения.

Фиг. 2 демонстрирует разжижение для вязкости рабочих жидкостей, содержащих 4 мас.% или 8 мас.% того же самого концентрата вязкоупругого поверхностно-активного вещества в рабочей жидкости, содержащей 2 мас.% КС1, 1 мас.% этиленгликольмонобутилового эфира и 1 мас.% той же самой дисперсии воска, при 65,6°С (150°Р). В данном случае рабочая жидкость, содержащая повышенную концентра

- 23 014811 цию ВУПАВ, была стабильной в течение многих часов.

Фиг. 3 демонстрирует поведение рабочей жидкости, содержащей 4 мас.% того же самого концентрата вязкоупругого поверхностно-активного вещества, 2 мас.% КС1, 1 мас.% этиленгликольмонобутилового эфира и 1 мас.% той же самой дисперсии воска при различных временах и различных скоростях сдвига при 65,6°С (150°Р). Результаты получали при использовании пластометра Βοϊιΐίη. В данных экспериментах на всем рассматриваемом диапазоне скоростей сдвига для уменьшения вязкости до приблизительно 10 сП требовалось 5 ч.

Фиг. 4 демонстрирует поведение рабочей жидкости, содержащей 6 мас.% того же самого концентрата вязкоупругого поверхностно-активного вещества, 1,38 кг/л (11,5 фунт/галлон) ИаВг, 1 мас.% этиленгликольмонобутилового эфира и 1 мас.% той же самой дисперсии воска, при различных временах и различных скоростях сдвига (пластометр Βοϊιΐίη) при 65,6°С (150°Р). В сопоставлении с высокими скоростями сдвига рабочая жидкость демонстрирует более быстрые снижения начальной вязкости при низких скоростях сдвига, но демонстрирует подходящую для использования вязкость при низких скоростях сдвига в течение по меньшей мере 5 дней и при высоких скоростях сдвига в течение по меньшей мере 4 дней. Данная система могла бы быть описана как характеризующаяся контролируемым разжижением по истечении приблизительно 5 дней.

Фиг. 5 демонстрирует тот же самый эксперимент, что и в случае фиг. 4, за исключением того, что добавленная соль представляла собой СаВг₂. Рабочая жидкость была менее стабильной в сопоставлении со случаем использования ЫаВг.

Фиг. 6 демонстрирует тот же самый эксперимент, что и в случае фиг. 4 и 5, за исключением того, что соль представляла собой СаС12. Рабочая жидкость характеризуется большей вязкостью и большей стабильностью, чем рабочие жидкости в случае СаВг₂ или ЫаВг. В концентрированных соляных растворах разжижение можно дополнительно контролировать благодаря выбору утяжеляющей соли.

Данные из эксперимента, проведенного при использовании другой дисперсии воска ро1уеШу1епе 629Л30, также полученной в компании СРетСог, Честер, Нью-Йорк, И8 и также называемой производителем эмульсией воска, не показаны. Полиэтилен имел низкую плотность и температуру плавления 104°С, для содействия эмульгированию в него ввели анионные группы в результате сополимеризации с акриловой кислотой и его перевели в натриевую форму. В экспериментах, подобных тем, что описывались ранее, данный материал не разжижал вязкоупругое поверхностно-активное вещество даже и при температуре, большей, чем его температура плавления.

Пример 2. Сложные полиэфиры.

То, что карбоновые кислоты, высвобождаемые в результате разложения сложных полиэфиров, являются разжижителями для ВУПАВ, продемонстрировано на фиг. 7, которая демонстрирует результаты измерения вязкости для одного примера системы рабочей жидкости на основе ВУПАВ при различных количествах гликолевой кислоты (ГК), растворенной в рабочей жидкости. Измерения проводили при 66°С (150°Т). Буфер, использующийся в экспериментах, продемонстрированных на фиг. 7, представлял собой сесквикарбонат натрия, который во всех экспериментах использовали при концентрации 30 фунтов на тысячу галлонов (3,6 г/л). Систему рабочей жидкости на основе ВУПАВ получали при 6% того же самого концентрата вязкоупругого поверхностно-активного вещества, что и использованный в примере

1. Данный эксперимент продемонстрировал результаты, которые бы наблюдались по мере разложения полигликолевой кислоты (ПГК), и выявил влияние разжижения на вязкость рабочей жидкости по мере гидролиза ПГК с образованием гликолевой кислоты. В дополнение к этому, данные на фигуре также демонстрируют отсутствие значительного уменьшения вязкости данного ВУПАВ в результате добавления рН-буфера, сохраняющего значение рН рабочей жидкости равным приблизительно 9,5.

Как можно видеть, вязкость системы на основе поверхностно-активного вещества в отсутствие какого-либо буфера или ПГК (верхняя линия, ромбики) в результате добавления 0,5% ПГК (42 фунта на тысячу галлонов или 0,5 г/л) уменьшалась, а значение рН при его измерении доходило уже вплоть до 4. Использующаяся ПГК представляла собой препарат ЭиРоШ ТЬР 6267™, который при получении может содержать вплоть до приблизительно 5% гликолевой кислоты, и приблизительно 90% которого имеют размер частиц, меньший чем приблизительно 20 мкм. Данным материалом является кристаллическая ПГК, имеющая молекулярную массу, равную приблизительно 600. Для моделирования гидролиза и растворения ПГК к частям системы базовой рабочей жидкости добавляли все возрастающие количества ГК; в результате это приводило к последовательным все более значительным уменьшениям вязкости. На вязкость базового материала добавление сесквикарбоната натрия для буферирования системы на уровне значения рН, равного приблизительно 9,5, влияния не оказывало.

Фиг. 8 демонстрирует вязкость той же самой системы рабочей жидкости на основе 6%-го поверхностно-активного вещества как базовой системы из экспериментов, продемонстрированных на фиг. 7, согласно определению при использовании вискозиметра Рагт 50 У18соте1ег в определенном диапазоне температур при добавлении ПГК в присутствии или в отсутствие буфера, задающего значение рН 9,5. В отсутствие буфера на своем месте вязкость рабочей жидкости существенно уменьшалась; поэтому одна только данная ПГК в качестве формирователя внутренней фильтрационной корки и/или в качестве раз

- 24 014811 жижителя матрицы не будет удовлетворительной за исключением наиболее коротких из обработок на нефтяных месторождениях. В случае присутствия буфера вязкость системы рабочей жидкости, содержащей ПГК в качестве добавки ППРЖП и разжижителя отсроченного действия, была, по существу, идентична вязкости базовой системы. Совокупная продолжительность каждого из данных экспериментов составляла приблизительно 3 ч. Как можно видеть, по окончании эксперимента с использованием буфера вязкость уменьшалась ниже базовой линии, что предполагает начало разжижения рабочей жидкости в результате гидролиза ПГК при повышенной температуре, когда температура становилась большей чем приблизительно 121°С (250°Р). (В данный момент действие буфера преодолевалось). Время, в течение которого данная система находилась при приблизительно 121°С (250°Р), составляло приблизительно 160 мин. Поэтому данная система рабочей жидкости, содержащая ПГК в качестве добавки ППРЖП и разжижителя отсроченного действия, является подходящей для использования при гидравлическом разрыве пласта и формировании гравийной засыпки.

Пример 3. Сухие эмульсии.

Использующуюся сухую эмульсию получали в компании КйоФа, 1пс., Крэнбери, Нью-Джерси, И8 и изготавливали в результате приготовления дисперсии масляной фазы в воде при использовании гидрофильного полимера в качестве полимера оболочки, а после этого высушивания получающейся в результате эмульсии до получения сухого твердого вещества. Такие сухие эмульсии обычно стабилизируют при использовании поверхностно-активного вещества и/или гидрофильного полимерного стабилизатора. Такие материалы сухих эмульсий позволяют иметь очень удобный способ инкапсулирования органических соединений, которые представляют собой разжижители для ВУПАВ, заключающийся в растворении их в масляной фазе перед получением сухой эмульсии. В случае использования материала ФВФКРМ для разжижения системы рабочей жидкости на основе ВУПАВ на размер частиц высушенной эмульсии, а также на степень разжижения и отсрочивания оказывают влияние все параметры, выбираемые из типа и количества масляного растворителя, типа и концентрации поверхностно-активного вещества, типа и количества гидрофильного полимера и типа и концентрации разжижителя для ВУПАВ в масле. Все данные варианты выбора зависят от требуемых условий для конкретной области применения на нефтяном месторождении. Необходимо отметить то, что в качестве материала ФВФКРМ также может быть использована и эмульсия до высушивания.

В непоказанных экспериментах вязкость рабочей жидкости, содержащей 6 мас.% того же самого концентрата вязкоупругого поверхностно-активного вещества, что и использованный в предшествующих примерах, в соляном растворе ЫаВг с концентрацией 1,39 кг/л (11,6 фунт/галлон (фунты на один галлон)), отслеживали в пластометре Рапп 50 К11сотс1сг при 65,6°С (150°Р) в течение вплоть до 14 ч. В отсутствие добавленного разжижителя вязкость была постоянной при приблизительно 40 сП при 100 с^-1. В случае добавления 1 мас.% сухой эмульсии, полученной при использовании парафинового масла, вязкость все еще была постоянной. В случае добавления 2 мас.% той же самой сухой эмульсии вязкость начинала уменьшаться по истечении приблизительно 7 ч и по истечении приблизительно 12 ч становилась равной вязкости воды.

Фиг. 9 демонстрирует зависимость вязкости от скорости сдвига от дня получения до десятого дня хранения при 65,6°С (150°Р) в случае системы рабочей жидкости на основе бетаинового вязкоупругого поверхностно-активного вещества, содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе сухой эмульсии. Рабочая жидкость содержала 6 мас.% того же самого концентрата вязкоупругого поверхностно-активного вещества, что и использованный в предшествующих примерах, в соляном растворе ЫаВг с концентрацией 1,38 кг/л (11,5 фунт/галлон (фунты на один галлон)) совместно с 1 мас.% сухой эмульсии, полученной при использовании парафинового масла. Вязкость измеряли при 65,6°С (150°Р) при использовании пластометра ВоЫт. Низкосдвиговая вязкость в течение десяти дней монотонно уменьшалась до приблизительно 1/1000-ной от своего первоначального значения, но она все еще была значительной и по окончании эксперимента. Высокосдвиговая вязкость была постоянной в течение по меньшей мере первых 5 дней, но по истечении 10 дней существенно уменьшалась.

Фиг. 10 демонстрирует зависимость вязкости от скорости сдвига от дня получения до десятого дня хранения при 65,6°С (150°Р) в случае системы рабочей жидкости на основе бетаинового вязкоупругого поверхностно-активного вещества, содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе сухой эмульсии. Рабочая жидкость содержала 6 мас.% того же самого концентрата вязкоупругого поверхностно-активного вещества, что и использованный в предшествующих примерах, в соляном растворе СаС1₂ с концентрацией 1,38 кг/л (11,5 фунт/галлон (фунты на один галлон)) совместно с 1 мас.% сухой эмульсии, полученной при использовании парафинового масла. Вязкость измеряли при 65,6°С (150°Р) при использовании пластометра Βοϊιΐίη. Поведение было подобным тому, что и наблюдавшееся на фиг. 9, за исключением того, что в течение первых 5 дней высокосдвиговая вязкость также несколько уменьшалась.

Фиг. 11 демонстрирует зависимость вязкости от скорости сдвига от дня получения до десятого дня хранения при 65,6°С (150°Р) в случае системы рабочей жидкости на основе бетаинового вязкоупругого

- 25 014811 поверхностно-активного вещества, содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе сухой эмульсии. Рабочая жидкость содержала 6 мас.% того же самого концентрата вязкоупругого поверхностно-активного вещества, что и использованный в предшествующих примерах, в соляном растворе СаВг с концентрацией 1,38 кг/л (11,5 фунт/галлон (фунты на один галлон)) совместно с 1 мас.% сухой эмульсии, содержащей парафиновое масло. Вязкость измеряли при 65,6°С (150°Р) при использовании пластометра ВоЫш. Поведение при низкой скорости сдвига было подобным тому, что и наблюдавшееся в предшествующих двух экспериментах, но уменьшение вязкости при скоростях сдвига в диапазоне от промежуточной до высокой в течение всего временного периода протекало более равномерно.

Фиг. 12 демонстрирует зависимость вязкости от скорости сдвига от дня получения до десятого дня хранения при 65,6°С (150°Р) в случае системы рабочей жидкости на основе бетаинового вязкоупругого поверхностно-активного вещества, содержащей соответствующий изобретению формирователь внутренней фильтрационной корки/разжижитель матрицы на основе сухой эмульсии. Рабочая жидкость содержала 4 мас.% того же самого концентрата вязкоупругого поверхностно-активного вещества, что и использованный в предшествующих примерах, в соляном растворе ИаВг с концентрацией 1,38 кг/л (11,5 фунт/галлон (фунты на один галлон)) совместно с 1 мас.% сухой эмульсии, содержащей парафиновое масло. Вязкость измеряли при 65,6°С (150°Р) при использовании пластометра ВоЫш. Вплоть до истечения пятого дня наблюдалось незначительное уменьшение низкосдвиговой вязкости, и вплоть до пятого дня наблюдалось незначительное уменьшение высокосдвиговой вязкости.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обработки подземного пласта, пронизанного стволом буровой скважины, включающий

a) нагнетание в пласт через поверхность пласта рабочей жидкости, содержащей загуститель и твердую добавку, включающую достаточно маленькие частицы для прохождения в поры пласта, причем твердая добавка включает разлагаемый в пласте материал, и

b) обеспечение разложения твердой добавки в материал, который является растворимым в рабочей жидкости в порах после нагнетания, где частицы содержат материал, выбираемый из восков, поликарбонатов, полиацеталей, полимеламинов, поливинилхлоридов, поливинилацетатов, поливиниловых сложных эфиров, полиакрилатов, полиметакрилатов, поликарбоксилатов и смесей данных материалов, и рабочая жидкость дополнительно содержит регулятор значения рН в количестве, достаточном для нейтрализации любых кислоты или основания, присутствующих в твердом материале до нагнетания, и любых кислоты или основания, генерируемых твердым материалом во время нагнетания.
2. Способ по п.1, где материал разлагается по механизму термического разложения, плавления, гидролиза и любой их комбинации.
3. Способ по п.1, дополнительно включающий обеспечение протекания рабочей жидкости между пластом и стволом буровой скважины или между стволом буровой скважины и пластом.
4. Способ по п.1, где частицы формируют внутреннюю фильтрационную корку.
5. Способ по п.2, где частицы дополнительно формируют внешнюю фильтрационную корку.
6. Способ по п.1, где частицы не формируют внешнюю фильтрационную корку.
7. Способ по п.1, где растворимый материал представляет собой разжижитель для загустителя.
8. Способ по п.1, где стадию нагнетания проводят при давлении, большем, чем давление гидравлического разрыва пласта, для получения одной или нескольких трещин, имеющих поверхности.
9. Способ по п.1, где рабочая жидкость дополнительно содержит расклинивающий наполнитель или гравий.
10. Способ по п.1, где рабочая жидкость дополнительно содержит соединение, растворяющее пласт.
11. Способ по п.1, где загуститель содержит вязкоупругое поверхностно-активное вещество.
12. Способ по п.11, где вязкоупругое поверхностно-активное вещество выбирают из группы, состоящей из четвертичных аминов, бетаинов, карбоновых кислот и амидоаминоксидов.
13. Способ по п.1, где загуститель содержит полисахарид.
14. Способ по п.13, где загуститель представляет собой полисахарид и частицы содержат материал, выбираемый из сложных полиэфиров, поликарбонатов, полиацеталей, полимеламинов, поливинилхлоридов, поливинилацетатов, поливиниловых сложных эфиров, полиакрилатов, полиметакрилатов, поликарбоксилатов и смесей данных материалов.
15. Способ по п.1, где частицы содержат сложные полиэфиры.
16. Способ по п.1, в котором загуститель представляет собой вязкоупругое поверхностно-активное вещество и частицы содержат материал, выбираемый из восков, сложных полиэфиров, поликарбонатов, полиацеталей, полимеламинов, поливинилхлоридов, поливинилацетатов, поливиниловых сложных эфиров, полиакрилатов, полиметакрилатов, поликарбоксилатов и смесей данных материалов.
17. Способ по п.1, в котором рабочая жидкость дополнительно содержит добавку понизителя поглощения рабочей жидкости пластом, которая включает частицы, слишком большие для прохождения в

- 26 014811 поры пласта.
18. Способ по п.1, в котором частицы твердой добавки не формируют, по существу, водонепроницаемую пленку на поверхностях пласта или трещины.
19. Способ по п.1, где присутствие частиц обеспечивает суспензию.
20. Способ по п.1, где присутствие частиц обеспечивает дисперсию.
21. Способ по п.1, где присутствие частиц обеспечивает латекс.
22. Способ по п.1, где присутствие частиц обеспечивает внутреннюю фазу эмульсии ’’масло-вводе.
23. Способ по п.1, где частицы присутствуют внутри структур, выбираемых из группы, состоящей из мицелл, липосом, везикул, эукариотических и прокариотических клеток и бактерий.
24. Способ по п.23, где частицы, присутствующие внутри структур, обеспечивают мицеллы.
25. Способ по п.24, где частицы содержат элемент, выбираемый из длинноцепных спиртов, алифатических или ароматических растворителей, жирных кислот, сложных эфиров жирных кислот, моно-, диили триглицеридов жирных кислот, сложных эфиров, полученных из длинноцепных спиртов и фосфорной кислоты, сложных эфиров дикислот и смесей данных материалов.