EA041391B1 - DIFFERENT ACIDS CONTAINING WATER-SOLUBLE RETAILER, AND METHODS OF MANUFACTURING AND APPLICATION - Google Patents

DIFFERENT ACIDS CONTAINING WATER-SOLUBLE RETAILER, AND METHODS OF MANUFACTURING AND APPLICATION Download PDF

Info

Publication number
EA041391B1
EA041391B1 EA201890638 EA041391B1 EA 041391 B1 EA041391 B1 EA 041391B1 EA 201890638 EA201890638 EA 201890638 EA 041391 B1 EA041391 B1 EA 041391B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
acid
vda
aqueous composition
water
hcl
Prior art date
Application number
EA201890638
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Яковлев
Сюэхао Тань
Кристофер Дейффлер
Мохан Канака Раджу ПАНГА
Original Assignee
Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. filed Critical Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Publication of EA041391B1 publication Critical patent/EA041391B1/en

Links

Description

Информация о родственной заявкеRelated Application Information

Данная заявка испрашивает приоритет на основании предварительной заявки на патент США № 62/214,047, поданной 3 марта 2015 года, которая включена в данный документ во всей своей полноте.This application claims priority from U.S. Provisional Application No. 62/214,047, filed March 3, 2015, which is incorporated herein in its entirety.

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к отклоняющим кислотам, содержащим водорастворимые замедляющие действие кислот средства, а также к способам изготовления и применения.The present invention relates to diverting acids containing water-soluble acid retardants, as well as to methods of manufacture and use.

Уровень техникиState of the art

В данном разделе представлена информация об уровне техники для лучшего понимания различных аспектов настоящего изобретения. Следует понимать, что утверждения в данном разделе данного документа должны быть прочитаны в этом свете, а не в качестве принятия предшествующего уровня техники.This section provides background information for a better understanding of various aspects of the present invention. It should be understood that the statements in this section of this document are to be read in that light and not as acceptance of the prior art.

Техническое обслуживание и интенсификация нефтегазовых скважин с помощью специально разработанных жидкостей имеют решающее значение для эффективного извлечения таких ресурсов. Жидкости для обработки скважин выполняют множество функций: гидроразрыв пласта, гравийная набивка, заводнение и кислотная обработка. Кислотная обработка считается старейшей технологией интенсификации скважин, впервые примененной в 1895 г. При закачивании при низких скоростях в карбонатные формации хлористоводородная кислота (HCl) может образовывать проводящие каналы, которые проходят радиально от ствола скважины. Кислоты также могут быть закачаны в подземные формации при скоростях, достаточно высоких, чтобы вызвать разрыв. В данном случае кислота неравномерно растворяет стенки поверхности излома таким образом, что если закачивание останавливают и поверхность излома закрывается, проводящие каналы, проходящие по длине поверхности излома, остаются.The maintenance and stimulation of oil and gas wells with specially designed fluids is critical to the efficient extraction of such resources. Well treatment fluids perform many functions: hydraulic fracturing, gravel packing, flooding, and acidizing. Acidizing is considered the oldest well stimulation technology, first applied in 1895. When pumped at low rates into carbonate formations, hydrochloric acid (HCl) can form conductive channels that extend radially from the wellbore. Acids can also be injected into subterranean formations at rates high enough to cause fracture. In this case, the acid unevenly dissolves the walls of the fracture surface such that if pumping is stopped and the fracture surface closes, conductive channels running the length of the fracture surface remain.

HCl является очень реактивной и при более высоких температурах (>200°F) и/или низких скоростях закачивания способствует поверхностному растворению в процессе образования каналов при матричных обработках. По этой причине продолжали поиски менее реактивных кислотных составов. Один подход заключается в применении органических кислот, таких как муравьиная и уксусная кислоты. Органические кислоты характеризуются более высокими значениями pKa по сравнению с HCl и при этом не будут полностью расходоваться в пласте. Второй подход заключается в суспендировании кислоты в виде эмульсии типа масло в воде, что ограничивает контакт водного раствора кислоты с пластом и, таким образом, замедляет скорость реакции. В последней работе авторы настоящего изобретения разработали способ, посредством которого реакционную способность HCl ослабляют путем применения определенных водорастворимых соединений с образованием однофазных систем на основе кислоты замедленного действия.HCl is highly reactive and at higher temperatures (>200°F) and/or low injection rates promotes surface dissolution during channeling in matrix treatments. For this reason, the search for less reactive acid formulations continued. One approach is to use organic acids such as formic and acetic acids. Organic acids have higher pKa values than HCl and will not be completely consumed in the reservoir. The second approach is to slurry the acid as an oil-in-water emulsion, which limits the contact of the aqueous acid solution with the formation and thus slows down the reaction rate. In the latter work, the authors of the present invention have developed a method by which the reactivity of HCl is weakened by the use of certain water-soluble compounds with the formation of one-phase systems based on the acid delayed action.

Во время кислотной обработки части с наивысшей проницаемостью в формации будут принимать наибольшие объемы кислоты, повышая, таким образом, проницаемость таких зон с высокой проницаемостью еще больше. Непрерывная обработка таких одних и тех же зон незначительно интенсифицирует добычу в других частях пласта. Для перенаправления потока кислоты в менее проницаемые части пласта между стадиями с кислотой часто закачивают отклоняющие жидкости. Отклоняющие жидкости разрабатывают с возможностью попадания в наиболее проницаемые участки формации и образования временной пробки. Следующая стадия с кислотой будет направлена в другую часть формации, и при этом такие стадии могут повторяться для достижения оптимального размещения жидкости.During acid treatment, the highest permeability portions of the formation will receive the most acid, thus increasing the permeability of such high permeability zones even more. Continuous processing of such same zones slightly intensifies production in other parts of the reservoir. Diverting fluids are often injected between acid stages to redirect acid flow to less permeable parts of the formation. Diverting fluids are designed to penetrate into the most permeable areas of the formation and form a temporary plug. The next acid stage will be directed to a different part of the formation, and such stages may be repeated to achieve optimal fluid placement.

В качестве отклоняющих средств может выступать ряд веществ. Простые соединения, такие как хлопья бензойной кислоты, применяют для закупоривания формации очень близко к стволу скважины и затем растворения в естественных углеводородах по мере добычи в скважине. Растворимые в масле смолы также функционируют по данному принципу. Другие жидкости, часто содержащие полимер или поверхностно-активные вещества, разрабатывают для повышения вязкости в формации с установкой толстой пробки, которая будет разрушаться после завершения обработки.A number of substances can act as diverting agents. Simple compounds such as benzoic acid flakes are used to plug the formation very close to the wellbore and then dissolve in natural hydrocarbons as the well is produced. Oil-soluble resins also work on this principle. Other fluids, often containing polymer or surfactants, are designed to increase the viscosity in the formation by setting a thick plug that will break after completion of the treatment.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

В разделе Сущность изобретения предоставлен выбор концепций, которые подробнее описываются далее в подробном описании изобретения. Раздел Сущность изобретения не предназначен для указания ключевых или существенных признаков заявляемого объекта изобретения, а также его не следует рассматривать, как ограничивающий объем заявляемого объекта изобретения.The Summary of the Invention section provides a selection of concepts that are described in more detail later in the Detailed Description of the Invention. The Summary of the Invention section is not intended to indicate key or essential features of the claimed subject matter, nor should it be construed as limiting the scope of the claimed subject matter.

В первом аспекте настоящего изобретения представлена водная композиция(-ии), включающая: воду; вязкоупругое поверхностно-активное вещество; кислоту и водорастворимое замедляющее действие кислот средство.In a first aspect of the present invention, there is provided an aqueous composition(s) comprising: water; viscoelastic surfactant; acid; and a water-soluble acid retarding agent.

В другом аспекте настоящего изобретения представлены способы, включающие a) обеспечение водной композиции, включающей: воду; вязкоупругое поверхностно-активное вещество; кислоту и водорастворимое замедляющее действие кислот средство; и b) осуществление обработки формации, соединенной по текучей среде со стволом скважины, с помощью нефтепромысловой жидкости для обработки, содержащей водную композицию.In another aspect of the present invention, methods are provided comprising a) providing an aqueous composition comprising: water; viscoelastic surfactant; an acid and a water-soluble acid retarding agent; and b) treating the formation fluidly connected to the wellbore with an oilfield treatment fluid containing the aqueous composition.

Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения далее в данном документе будут описаны со ссылкой на сопровождающие графические материалы, на которых одинаковые позиционные обозначения обозначают одинаковые элементы. Однако следует понимать, что сопровождающие фигурыSome embodiments of the present invention will be described hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals designate like elements. However, it should be understood that the accompanying figures

- 1 041391 иллюстрируют различные варианты реализации, описанные в данном документе, и не предназначены для ограничения объема различных технологий, описанных в данном документе, и при этом:- 1 041391 illustrate various implementations described in this document and are not intended to limit the scope of the various technologies described in this document, and at the same time:

на фиг. 1 изображен пример оборудования, применяемого для обработки ствола скважины и/или формации, соединенной по текучей среде со стволом скважины, в соответствии с определенными вариантами осуществления настоящего изобретения;in fig. 1 depicts an example of equipment used to treat a wellbore and/or a formation fluidly connected to the wellbore, in accordance with certain embodiments of the present invention;

на фиг. 2 показаны кривые значений объема пор для прорывания в зависимости от внутрипоровой скорости для водных растворов кислот на основании испытаний, проведенных при 70°F, в соответствии с настоящим изобретением;in fig. 2 shows curves of breakthrough pore volume versus pore velocity for aqueous acid solutions based on tests carried out at 70°F in accordance with the present invention;

на фиг. 3 показаны кривые значений объема пор для прорывания в зависимости от внутрипоровой скорости для водных растворов кислот на основании испытаний, проведенных при 200°F, в соответствии с настоящим изобретением;in fig. 3 shows curves of breakthrough pore volume versus pore velocity for aqueous acid solutions based on tests conducted at 200°F in accordance with the present invention;

на фиг. 4A-E изображен профиль растворения для образцов керна, рассчитанный в соответствии с настоящим изобретением; и на фиг. 5 показаны кривые концентрации образованного кальция в зависимости от времени для определенных водных растворов кислот, рассчитанные в соответствии с настоящим изобретением;in fig. 4A-E depict the dissolution profile for core samples calculated in accordance with the present invention; and in FIG. 5 shows curves of the concentration of formed calcium as a function of time for certain aqueous solutions of acids, calculated in accordance with the present invention;

на фиг. 6 показана вязкость в зависимости от скорости сдвига для свежих VDA, содержащих вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 6 shows viscosity versus shear rate for fresh VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

на фиг. 7 показана вязкость в зависимости от скорости сдвига для отработанных VDA, содержащих вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 7 shows viscosity versus shear rate for spent VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

на фиг. 8 показан объем пор для прорывания (PVBT) в зависимости от расхода для VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 8 shows pore volume to break through (PVBT) versus flow rate for VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2;

на фиг. 9 изображены конфигурации каналов в известняковом керне после обработки с помощью VDA, содержащих вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него, и при том же расходе, составляющем 0,2 мл/мин;in fig. 9 shows channel configurations in limestone core after VDA treatment containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 , and at the same flow rate of 0.2 ml/min;

на фиг. 10 показано нормализованное давление в зависимости от объема пор (PV) для VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него, при расходе 6 мл/мин;in fig. 10 shows normalized pressure versus pore volume (PV) for VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 , at a flow rate of 6 ml/min;

на фиг. 11 показан смоделированный на компьютере график MD (измеренной глубины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/1 мД (миллидарси)) при общей скорости закачивания 0,5 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 11 shows a computer simulated plot of MD (measured depth) versus channel radius (at 100/1 mD (millidarcy) permeability contrast at a total injection rate of 0.5 bbl/min VDA containing a viscoelastic surfactant and HCl, with MgCl 2 and without it;

на фиг. 12 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/1 мД) при общей скорости закачивания 0,5 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 12 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/1 mD permeability contrast) at a total injection rate of 0.5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2;

на фиг. 13 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/1 мД) при общей скорости закачивания 1 баррель/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 13 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at a permeability contrast of 100/1 mD) at a total injection rate of 1 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2 ;

на фиг. 14 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/1 мД) при общей скорости закачивания 1 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 14 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at a permeability contrast of 100/1 mD) at a total injection rate of 1 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

на фиг. 15 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/1 мД) при общей скорости закачивания 5 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 15 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at a permeability contrast of 100/1 mD) at a total injection rate of 5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2 ;

на фиг. 16 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/1 мД) при общей скорости закачивания 5 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 16 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at a permeability contrast of 100/1 mD) at a total injection rate of 5 bbl/min VDA containing a viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2;

на фиг. 17 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/1 мД) при общей скорости закачивания 10 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 17 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at a permeability contrast of 100/1 mD) at a total injection rate of 10 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 him;

на фиг. 18 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/1 мД) при общей скорости закачивания 10 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 18 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/1 mD permeability contrast) at a total injection rate of 10 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

на фиг. 19 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/10 мД) при общей скорости закачивания 0,5 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 19 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at a permeability contrast of 100/10 mD) at a total injection rate of 0.5 bbl/min VDA containing a viscoelastic surfactant and HCl, with MgCl2 and without him;

на фиг. 20 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/10 мД) при общей скорости закачивания 0,5 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 20 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/10 mD permeability contrast) at a total injection rate of 0.5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

на фиг. 21 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зави- 2 041391 симости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/10 мД) при общей скорости закачивания 1 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 21 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at 100/10 mD permeability contrast) at a total injection rate of 1 bbl/min VDA containing a viscoelastic surfactant and HCl, with MgCl2 and without it;

на фиг. 22 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/10 мД) при общей скорости закачивания 1 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 22 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/10 mD permeability contrast) at a total injection rate of 1 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

на фиг. 23 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/10 мД) при общей скорости закачивания 5 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 23 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at 100/10 mD permeability contrast) at a total injection rate of 5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 him;

на фиг. 24 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/10 мД) при общей скорости закачивания 5 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 24 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/10 mD permeability contrast) at a total injection rate of 5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2;

на фиг. 25 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/10 мД) при общей скорости закачивания 10 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 25 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at 100/10 mD permeability contrast) at a total injection rate of 10 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 him;

на фиг. 26 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/10 мД) при общей скорости закачивания 10 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 26 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/10 mD permeability contrast) at a total injection rate of 10 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

на фиг. 27 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/20 мД) при общей скорости закачивания 0,5 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 27 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at a permeability contrast of 100/20 mD) at a total injection rate of 0.5 bbl/min VDA containing a viscoelastic surfactant and HCl, with MgCl2 and without him;

на фиг. 28 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/20 мД) при общей скорости закачивания 0,5 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 28 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/20 mD permeability contrast) at a total injection rate of 0.5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

на фиг. 29 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/20 мД) при общей скорости закачивания 1 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 29 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at a permeability contrast of 100/20 mD) at a total injection rate of 1 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 him;

на фиг. 30 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/20 мД) при общей скорости закачивания 1 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 30 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/20 mD permeability contrast) at a total injection rate of 1 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2;

на фиг. 31 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/20 мД) при общей скорости закачивания 5 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 31 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at 100/20 mD permeability contrast) at a total injection rate of 5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2 ;

на фиг. 32 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/20 мД) при общей скорости закачивания 5 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 32 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/20 mD permeability contrast) at a total injection rate of 5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

на фиг. 33 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/20 мД) при общей скорости закачивания 10 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 33 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at 100/20 mD permeability contrast) at a total injection rate of 10 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2 ;

на фиг. 34 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/20 мД) при общей скорости закачивания 10 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 34 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/20 mD permeability contrast) at a total injection rate of 10 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2;

на фиг. 35 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/50 мД) при общей скорости закачивания 0,5 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 35 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at 100/50 mD permeability contrast) at a total injection rate of 0.5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl with MgCl 2 and without it;

на фиг. 36 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/50 мД) при общей скорости закачивания 0,5 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 36 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/50 mD permeability contrast) at a total injection rate of 0.5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2;

на фиг. 37 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/50 мД) при общей скорости закачивания 1 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 37 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at 100/50 mD permeability contrast) at a total injection rate of 1 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2 ;

на фиг. 38 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/50 мД) при общей скорости закачивания 1 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 38 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/50 mD permeability contrast) at a total injection rate of 1 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

- 3 041391 на фиг. 39 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/50 мД) при общей скорости закачивания 5 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;- 3 041391 in Fig. 39 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at 100/50 mD permeability contrast) at a total injection rate of 5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2 ;

на фиг. 40 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/50 мД) при общей скорости закачивания 5 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него;in fig. 40 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/50 mD permeability contrast) at a total injection rate of 5 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl 2 ;

на фиг. 41 показан смоделированный на компьютере график MD (длины ствола скважины) в зависимости от радиуса канала (при контрастности проницаемости 100/50 мД) при общей скорости закачивания 10 баррелей/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него; и на фиг. 42 показан смоделированный на компьютере график скорости на зону в зависимости от времени (при контрастности проницаемости 100/50 мД) при общей скорости закачивания 10 барреля/мин VDA, содержащей вязкоупругое поверхностно-активное вещество и HCl, с MgCl2 и без него.in fig. 41 shows a computer simulated plot of MD (wellbore length) versus channel radius (at 100/50 mD permeability contrast) at a total injection rate of 10 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2 ; and in FIG. 42 shows a computer simulated plot of velocity per zone versus time (at 100/50 mD permeability contrast) at a total injection rate of 10 bbl/min VDA containing viscoelastic surfactant and HCl, with and without MgCl2.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Следующее описание вариаций является просто иллюстративным по своему характеру и никоим образом не предназначено для ограничения объема настоящего изобретения, области его применения или применений. Описание и примеры представлены в данном документе исключительно с целью иллюстрации различных вариантов осуществления настоящего изобретения и не должны толковаться в контексте ограничения объема и применимости настоящего изобретения. Несмотря на то, что композиции в соответствии с настоящим изобретением описаны в данном документе как содержащие определенные вещества, следует понимать, что композиция может необязательно содержать два или более различных с химической точки зрения веществ. Кроме того, композиция также может содержать определенные компоненты, отличные от таковых, которые уже приведены. В кратком описании сущности изобретения и подробном описании каждое численное значение следует воспринимать как модифицированное термином приблизительно (если оно уже не модифицировано так в явном виде) и затем читать опять как не модифицированное таким образом, если из контекста не следует иное. Также, при прочтении разделов Сущность изобретения и Подробное описание изобретения следует понимать, что под диапазоном концентраций или количества, перечисленным или описанным как применимый, подходящий и т.п., подразумевается любые и каждые концентрация или количество в пределах указанного диапазона, включая крайние значения. Например, диапазон от 1 до 10 следует воспринимать как описывающий все без исключения возможные числа в континууме от приблизительно 1 до приблизительно 10. Таким образом, даже если определенные значения в пределах диапазона, или ни одно из значений в пределах диапазона, в явном виде указаны или обозначены лишь несколькими конкретными значениями, следует понимать, что авторы изобретения подразумевают и понимают под этим, что любые и все значения в пределах диапазона следует рассматривать, как указанные, и что авторы настоящего изобретения имеют в виду весь диапазон и значения в пределах этого диапазона.The following description of variations is merely illustrative in nature and is in no way intended to limit the scope of the present invention, its scope or applications. The description and examples are provided herein solely for the purpose of illustrating various embodiments of the present invention and should not be construed as limiting the scope and applicability of the present invention. Although compositions in accordance with the present invention are described herein as containing certain substances, it should be understood that the composition may optionally contain two or more chemically different substances. In addition, the composition may also contain certain components other than those already given. In the Summary and Detailed Descriptions, each numerical value should be taken as modified by the term approximately (unless already explicitly so modified) and then read again as not so modified unless the context dictates otherwise. Also, when reading the Summary of the Invention and the Detailed Description of the Invention, it should be understood that a range of concentrations or amounts listed or described as applicable, suitable, etc., means any and every concentration or amount within the specified range, including extreme values. For example, the range from 1 to 10 should be taken to describe all possible numbers, without exception, on a continuum of about 1 to about 10. Thus, even if certain values are within the range, or none of the values are within the range, either denoted by only a few specific values, it is to be understood that the inventors mean and understand by this that any and all values within the range should be considered as indicated, and that the authors of the present invention have in mind the entire range and values within this range.

Если прямо не указано обратное, или относится к включающему или, а не к исключающему или. Например, условия A или B удовлетворяют любое из следующих условий: A истинно (или выполняется) и B ошибочно (или не выполняется), A ошибочно (или не выполняется) и B истинно (или выполняется), и A и B истинны (или выполняются).Unless expressly stated otherwise, or refers to an inclusive or and not an exclusive or. For example, conditions A or B satisfy any of the following conditions: A is true (or true) and B is false (or not true), A is false (or not true) and B is true (or true), and A and B are true (or true). ).

Кроме того, применение формы единственного числа используют для описания элементов и компонентов вариантов осуществления, описанных в данном документе. Это делается только для удобства и чтобы представить общий смысл идей в соответствии с настоящим изобретением. Настоящее описание следует читать как включающее один или по меньшей мере один, и форма единственного числа также включает форму множественного числа, если не указано иное.In addition, the use of the singular form is used to describe elements and components of the embodiments described herein. This is only for convenience and to provide a general sense of the ideas in accordance with the present invention. This description should be read as including one or at least one, and the singular form also includes the plural form, unless otherwise indicated.

Терминология и фразеология, применяемые в данном документе, предназначены для описательных целей и не должны толковаться как ограниченные по объему. Выражение, такое как включающий, содержащий, имеющий, вмещающий или включающий в себя, а также их варианты, предусмотрено в широком смысле и предназначено для охвата объекта, указанного в данном случае, эквивалентов и дополнительного не указанного объекта.The terminology and phraseology used in this document is for descriptive purposes and should not be construed as limiting in scope. An expression such as including, containing, having, containing, or including, as well as variants thereof, is provided in a broad sense and is intended to cover the subject matter herein specified, equivalents, and additional non-specified subject matter.

Также применяемые в данном документе любые ссылки на один вариант осуществления или некоторый вариант осуществления означает, что конкретный элемент, признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены по меньшей мере в один вариант осуществления. Появление фразы в одном варианте осуществления в различных местах данного описания необязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления.Also used herein, any reference to one embodiment or some embodiment means that a particular element, feature, structure, or characteristic described in connection with an embodiment is included in at least one embodiment. The occurrence of a phrase in one embodiment at various places in this specification does not necessarily refer to the same embodiment.

Термины формация или подземная формация, используемые в данном документе, следует понимать в широком смысле, и при этом их применяют взаимозаменяемо. Формация включает любую подземную соединенную по текучей среде пористую формацию и может включать без ограничения любые формации для приема или получения нефти, газа, конденсата, смеси углеводородов, парафина, керобитума, воды и/или CO2. Формация может быть соединена по текучей среде со стволом скважины, который может представлять собой нагнетательную скважину, эксплуатационную скважину и/или шахту для хра- 4 041391 нения жидкости. Ствол скважины может проходить через формацию вертикально, горизонтально, в отклоненной ориентации или в ориентации, комбинированной из таковых. Формация может предусматривать любой геологический разрез, включающий, по меньшей мере, песчаник, известняк, доломит, сланец, нефтеносный песок и/или несцементированную формацию. Ствол скважины может представлять собой отдельный ствол скважины и/или часть ряда стволов скважины, направленно отклоняющихся от нескольких близко расположенных стволов скважины (например, в удаленной от стартовой позиции площадке или буровой площадке), или единственный исходный ствол скважины, который делится на множество стволов скважины под поверхностью.The terms formation or subterranean formation as used herein should be understood in a broad sense and are used interchangeably. The formation includes any subterranean fluidly connected porous formation and may include, without limitation, any formation for receiving or producing oil, gas, condensate, a mixture of hydrocarbons, paraffin, kerobitumen, water, and/or CO2. The formation may be in fluid communication with a wellbore, which may be an injection well, a production well, and/or a fluid storage well. The wellbore may pass through the formation vertically, horizontally, in a deviated orientation, or a combination of these. The formation may include any geological section, including at least sandstone, limestone, dolomite, shale, oil sand and/or uncemented formation. The wellbore may be a single wellbore and/or part of a series of wellbores directionally diverging from several closely spaced wellbores (e.g., at a remote site or wellsite), or a single parent wellbore that is subdivided into multiple wellbores. below the surface.

Термин нефтепромысловая жидкость для обработки, используемый в данном документе, следует понимать в широком смысле. В некоторых вариантах осуществления нефтепромысловая жидкость для обработки включает любую жидкость, характеризующуюся применимостью на нефтяных месторождениях, включающих газовую, нефтяную, геотермальную или нагнетательную скважину. В некоторых вариантах осуществления нефтепромысловая жидкость для обработки включает любую жидкость, характеризующуюся применимостью в любой формации или стволе скважины, описанных в данном документе. В некоторых вариантах осуществления нефтепромысловая жидкость для обработки включает жидкость для матричной кислотной обработки, жидкость для промывки ствола скважины, травильную жидкость, жидкость для промывки загрязнения призабойной зоны, жидкость для обработки на основе поверхностно-активных веществ, незагущенную жидкость для гидроразрыва (например, жидкость для гидроразрыва на водной основе) и/или любую другую жидкость, соответствующую жидкостям, иным образом описанным в данном документе. Нефтепромысловая жидкость для обработки может включать добавку любого типа, известную из уровня техники из таковых, которые не перечислены в данном документе с целью ясности настоящего описания, но которые могут, по меньшей мере, понизители трения, замедлители, поверхностно-активные вещества и/или смачивающие средства, отклоняющие жидкость средства, твердые частицы, замедляющие действие кислоты средства (кроме случаев, когда предусмотрено иное в данном документе), органические кислоты, хелатообразующие средства, активирующие средства (например, CO2 или N2), газообразующие средства, растворители, эмульгирующие средства, средства для регуляции обратного притока, смолы, брейкеры и/или загустители на основе, не относящейся к полисахаридам.The term oilfield treatment fluid as used herein should be understood in a broad sense. In some embodiments, the oilfield treatment fluid includes any fluid having utility in oil fields, including a gas, oil, geothermal, or injection well. In some embodiments, the oilfield treatment fluid includes any fluid having applicability in any formation or wellbore described herein. In some embodiments, the oilfield treatment fluid includes a matrix acidizing fluid, a wellbore fluid, a pickling fluid, a bottomhole fouling fluid, a surfactant-based treatment fluid, a non-thickened fracturing fluid (e.g., a fracturing fluid). water-based fracturing) and/or any other fluid consistent with the fluids otherwise described herein. The oilfield treatment fluid may include any type of additive known in the art from those not listed herein for purposes of clarity herein, but which may at least include friction reducers, retarders, surfactants and/or wetting agents. agents, liquid diverting agents, particulates, acid retardants (except as otherwise provided herein), organic acids, chelating agents, activating agents (e.g. CO2 or N2), blowing agents, solvents, emulsifying agents, agents for flow control, resins, breakers and/or thickeners based on non-polysaccharides.

Термин насос высокого давления, используемый в данном документе, следует понимать в широком смысле. В некоторых вариантах осуществления насос высокого давления включает в себя поршневой насос прямого вытеснения, который обеспечивает соответствующую месторождению скорость закачивания, например, составляющую по меньшей мере 0,5 барреля в минуту (bpm), хотя конкретный пример не имеет ограничительного характера. Насос высокого давления включает в себя насос, способный к закачиванию жидкостей при соответствующем месторождению давлении, в том числе составляющем по меньшей мере 500 фунтов на кв. дюйм, по меньшей мере 1000 фунтов на кв. дюйм, по меньшей мере 2000 фунтов на кв. дюйм, по меньшей мере 5000 фунтов на кв. дюйм, по меньшей мере 10000 фунтов на кв. дюйм, не более 15000 фунтов на кв. дюйм и/или при еще более высоких значениях давления. Насосы, подходящие для цементирования месторождения, матричной кислотной обработки и/или обработок для гидроразрыва пласта, доступны в виде насосов высокого давления, хотя могут использоваться другие насосы.The term high pressure pump as used in this document should be understood in a broad sense. In some embodiments, the high pressure pump includes a positive displacement pump that provides a field-appropriate pumping rate, such as at least 0.5 barrels per minute (bpm), although the specific example is not restrictive. The high pressure pump includes a pump capable of pumping fluids at an appropriate field pressure, including at least 500 psi. inch, at least 1000 psi. inch, at least 2000 psi. inch, at least 5000 psi. inch, at least 10,000 psi. inch, not more than 15000 psi. inch and/or even higher pressures. Pumps suitable for field cementing, matrix acidizing, and/or fracturing treatments are available as high pressure pumps, although other pumps may be used.

Термин концентрация при обработке, используемый в данном документе, следует понимать в широком смысле. Концентрация при обработке в контексте концентрации HCl представляет собой конечную концентрацию в жидкости перед размещением жидкости в стволе скважины и/или формации для обработки и может представлять собой любую концентрацию, необходимую для обеспечения достаточной кислотной функции. Концентрация при обработке может представлять собой концентрацию в смеси, доступную из содержащей HCl жидкости, в месте расположения скважины или другом расположении, в которое подается жидкость. Концентрация при обработке может быть модифицирована путем разбавления перед осуществлением обработки и/или во время осуществления обработки. Дополнительно, концентрация при обработке может быть модифицирована путем введения добавок в жидкость. В некоторых вариантах осуществления концентрацию при обработке определяют перед подачей добавок (например, в смесителе, засыпной воронке или смесительном баке), и при этом изменение концентрации в результате добавления добавок игнорируется. В некоторых вариантах осуществления концентрация при обработке представляет собой концентрацию жидкой фазы или кислотной фазы в части конечной жидкости например, если жидкость представляет собой активированную или эмульгированную жидкость.The term processing concentration as used herein should be understood in a broad sense. The treatment concentration in the context of the HCl concentration is the final concentration in the fluid before the fluid is placed in the wellbore and/or formation to be treated, and may be any concentration necessary to provide sufficient acid function. The treatment concentration may be the concentration in the mixture available from the HCl-containing fluid at the location of the well or other location to which the fluid is supplied. The processing concentration can be modified by dilution before processing and/or during processing. Additionally, the processing concentration can be modified by adding additives to the liquid. In some embodiments, the processing concentration is determined prior to the addition of additives (eg, in a blender, hopper, or mixing tank) and the change in concentration due to the addition of additives is ignored. In some embodiments, the processing concentration is the concentration of the liquid phase or acid phase in a portion of the final liquid, for example, if the liquid is an activated or emulsified liquid.

Водные композиции, описанные ниже и применимые в соответствии с настоящим изобретением, характеризуются замедленной реакционной способностью кислоты, которая способствует большей глубине разрыва и/или матричной кислотной обработке. Водная композиция может содержать, по сути состоять из или состоять из: воды; вязкоупругого поверхностно-активного вещества; кислоты и водорастворимого замедляющего действие кислот средства. Кислота может быть выбрана из группы, состоящей из хлористоводородной кислоты (HCl), азотной кислоты, фосфорной кислоты, серной кислоты, фтористоводородной кислоты, бромистоводородной кислоты, перхлорной кислоты, йодоводорода, алкансульфоновых кислот, арилсульфоновых кислот, уксусной кислоты, муравьиной кислоты, алкилкарбоновых кислот, акриловой кислоты, молочной кислоты, гликолевой кислоты, малоновой кислоты, фумаровойThe aqueous compositions described below and used in accordance with the present invention are characterized by delayed acid reactivity, which promotes greater depth of fracture and/or matrix acid treatment. The aqueous composition may contain, essentially consist of, or consist of: water; viscoelastic surfactant; acid and a water-soluble acid retarding agent. The acid may be selected from the group consisting of hydrochloric acid (HCl), nitric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, hydrobromic acid, perchloric acid, hydrogen iodide, alkane sulfonic acids, arylsulfonic acids, acetic acid, formic acid, alkyl carboxylic acids, acrylic acid, lactic acid, glycolic acid, malonic acid, fumaric

- 5 041391 кислоты, лимонной кислоты, винной кислоты или их производных и их смесей. Как правило, кислоту транспортируют в место расположения скважины. В соответствии с определенными вариантами осуществления кислота присутствует в водных композициях в количестве, составляющем не более приблизительно 36 мас.%, или от приблизительно 7,5 до приблизительно 36 мас.%, или от приблизительно 7,5 до приблизительно 28 мас.%, или от приблизительно 7,5 до приблизительно 20 мас.%, причем в пересчете на общую массу композиции. В других определенных вариантах осуществления кислота присутствует в водных композициях в количестве, составляющем по меньшей мере приблизительно 37 мас.%.- 5 041391 acid, citric acid, tartaric acid or their derivatives and mixtures thereof. Typically, the acid is transported to the location of the well. In certain embodiments, the acid is present in the aqueous compositions in an amount of not more than about 36% by weight, or from about 7.5% to about 36% by weight, or from about 7.5% to about 28% by weight, or from about 7.5 to about 20 wt.%, and in terms of the total weight of the composition. In certain other embodiments, the acid is present in the aqueous compositions in an amount of at least about 37% by weight.

В определенных вариантах осуществления кислота, которая продемонстрировала определенную применимость в водной композиции в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой хлористоводородную кислоту. В других определенных вариантах осуществления водная композиция может включать некоторое количество фтористоводородной кислоты (HF). HF характеризуется реакциями, отличными от таковых для HCl, и является применимой в некоторых областях применения для повышения активности полученного в результате водного раствора. Например, HF используют при промывке формаций из песчаника, при которой HCl сама по себе не является эффективной для устранения некоторых типов нарушений эксплуатационных свойств формации. Полагают, что водный раствор в соответствии с настоящим изобретением будет проявлять эффекты с применением HF, подобные наблюдаемым эффектам с применением HCl. Соответственно, растворы могут быть составлены с общим количеством кислоты, которое значительно выше такового в получаемых настоящее время составах. В еще одном варианте осуществления HF присутствует в водной композиции в количестве, составляющем по меньшей мере 0,25% по массе. HF может быть присутствовать в дополнение к количеству HCl и/или вместо количества HCl.In certain embodiments, the acid that has shown some utility in the aqueous composition of the present invention is hydrochloric acid. In certain other embodiments, the implementation of the aqueous composition may include some amount of hydrofluoric acid (HF). HF has different reactions than HCl and is useful in some applications to increase the activity of the resulting aqueous solution. For example, HF is used in sandstone formation flushing where HCl alone is not effective in correcting certain types of formation disturbances. It is believed that an aqueous solution in accordance with the present invention will exhibit similar effects with HF as observed with HCl. Accordingly, solutions can be formulated with a total amount of acid that is significantly higher than that of currently produced formulations. In yet another embodiment, HF is present in the aqueous composition in an amount of at least 0.25% by weight. HF may be present in addition to the amount of HCl and/or instead of the amount of HCl.

Другие компоненты водных композиций, применимые в соответствии с настоящим изобретением, представляют собой водорастворимые замедляющие действие кислот средства (RA), которые обладают применимостью при замедлении скорости, при которой кислотный раствор вступает в реакцию с карбонатно-минеральными или другими поверхностями внутри формации. Таким образом, водорастворимое замедляющее действие кислот средство может замедлять реакционную способность кислоты по отношению к карбонатно-минеральным поверхностям без нарушения ее кислотности. Такое замедление применяют в контексте интенсификации или улучшения добычи из подземных формаций, которые содержат углеводороды, пар, геотермальные рассолы и другие ценные вещества, известные из уровня техники. Замедление скорости реакции может обеспечить более глубокое проникновение кислоты в подземные формации по сравнению с обычной кислотой с повышением тем самым проницаемости формации и производительности. Водорастворимые замедляющие действие кислот средства, применяемые в данном документе, включают любое вещество, которое снижает активность кислоты за счет механизма, отличного от простого разбавления. Водорастворимое замедляющее действие кислот средство может содержать компонент, выбранный из группы, состоящей из соли, мочевины или одного из ее производных, альфааминокислоты, бета-аминокислоты, гамма-аминокислоты, спирта с одним-пятью атомами углерода, поверхностно-активного вещества, имеющего структуру в соответствии с формулой I или II ниже, и их комбинаций.Other components of aqueous compositions useful in accordance with the present invention are water soluble acid retardants (RA) that have utility in slowing the rate at which an acid solution reacts with carbonate-mineral or other surfaces within a formation. Thus, the water-soluble acid retarding agent can retard the reactivity of an acid towards carbonate-mineral surfaces without disturbing its acidity. Such retardation is used in the context of enhancing or improving production from subterranean formations that contain hydrocarbons, steam, geothermal brines, and other valuable substances known in the art. Slowing down the reaction rate can allow acid to penetrate deeper into subterranean formations than conventional acid, thereby increasing formation permeability and productivity. The water-soluble acid retarding agents used herein include any agent that reduces acid activity by a mechanism other than simple dilution. The water-soluble acid retarding agent may contain a component selected from the group consisting of a salt, urea or one of its derivatives, an alpha-amino acid, a beta-amino acid, a gamma-amino acid, an alcohol with one to five carbon atoms, a surfactant having a structure in according to formula I or II below, and combinations thereof.

ОABOUT

II

А С—N—R3—YA C-N-R 3 -Y

Формула I, в которой R1 представляет собой углеводородную группу, которая может быть с разветвленной или прямой цепью, ароматической, алифатической или олефиновой, и содержит от приблизительно 1 до приблизительно 26 атомов углерода, и может включать амин; R2 представляет собой водород или алкильную группу, содержащую от 1 до приблизительно 4 атомов углерода; R3 представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до приблизительно 5 атомов углерода; и Y представляет собой электроноакцепторную группу. В качестве примера данного варианта осуществления цвиттер-ионное поверхностноактивное вещество имеет бетаиновую структуруFormula I, wherein R1 is a hydrocarbon group, which may be branched or straight chain, aromatic, aliphatic, or olefinic, and contains from about 1 to about 26 carbon atoms, and may include an amine; R 2 is hydrogen or an alkyl group containing from 1 to about 4 carbon atoms; R 3 is a hydrocarbon group containing from 1 to about 5 carbon atoms; and Y is an electron withdrawing group. As an example of this embodiment, the zwitterionic surfactant has a betaine structure

ОABOUT

Формула II в которой R представляет собой углеводородную группу, которая может быть с разветвленной или прямой цепью, ароматической, алифатической или олефиновой, и содержит от приблизительно 1 до приблизительно 26 атомов углерода, и может включать амин; при этом п=от приблизительно 2 до приблизительно 4; и р=от 1 до приблизительно 5.Formula II in which R represents a hydrocarbon group, which may be branched or straight chain, aromatic, aliphatic or olefinic, and contains from about 1 to about 26 carbon atoms, and may include an amine; wherein n=from about 2 to about 4; and p=1 to about 5.

Соль может содержать: i) катион, выбранный из группы, состоящей из состоящий из лития, натрия, калия, рубидия, цезия, бериллия, магния, кальция, стронция, бария, скандия, иттрия, титана, циркония,The salt may contain: i) a cation selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, scandium, yttrium, titanium, zirconium,

- 6 041391 гафния, ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена, вольфрама, марганца, технеция, рения, железа, рутения, осмия, кобальта, родия, иридия, никеля, палладия, платины, меди, серебра, золота, цинка, кадмия, ртути, бора, алюминия, галлия, индия, таллия, олова, аммония, алкиламмония, диалкиламмония, триалкиламмония и тетраалкиламмония и их комбинаций; и ii) анион, выбранный из группы, состоящей из фторида, хлорида, бромида, йодида, сульфата, бисульфата, сульфита, бисульфитного нитрата, алкансульфонатов, арилсульфонатов, ацетата, формиата и их комбинаций. В соответствии с представленными вариантами осуществления замедляющее действие средство добавляют в водную композицию в количестве, не превышающем его предел растворимости в водной композиции. В соответствии с определенными вариантами осуществления водорастворимое замедляющее действие кислот средство присутствует в водной композиции(-ях) в количестве, составляющем не более приблизительно 40 мас.%, или от приблизительно 1 до приблизительно 40 мас.%, или от приблизительно 5 до приблизительно 35 мас.%, или от приблизительно 5 до приблизительно 20 мас.%, причем в пересчете на общую массу водной композиции.- 6 041391 hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium, rhenium, iron, ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, zinc, cadmium , mercury, boron, aluminum, gallium, indium, thallium, tin, ammonium, alkylammonium, dialkylammonium, trialkylammonium and tetraalkylammonium and combinations thereof; and ii) an anion selected from the group consisting of fluoride, chloride, bromide, iodide, sulfate, bisulfate, sulfite, bisulfite nitrate, alkane sulfonates, arylsulfonates, acetate, formate, and combinations thereof. According to the present embodiments, the retarding agent is added to the aqueous composition in an amount not exceeding its solubility limit in the aqueous composition. In certain embodiments, the water-soluble acid retarding agent is present in the aqueous composition(s) in an amount of not more than about 40 wt.%, or from about 1 to about 40 wt.%, or from about 5 to about 35 wt. .%, or from about 5 to about 20 wt.%, and in terms of the total weight of the aqueous composition.

В определенных вариантах осуществления, таких как в присутствии мочевины, водная композиция может включать HCl в качестве кислоты при массовой доле, превышающей 37%. Присутствие замедляющего действие средства в определенных водных композициях, применимых в соответствии с настоящим изобретением, обеспечивает возможность превышения доли HCl, составляющей 37%, которая обычно соответствует пределу растворимости HCl при атмосферном давлении. Такие замедляющие действие средства включают по меньшей мере одно солевое соединение и мочевину или производное мочевины. Выше 37%, как правило, выделение газообразной HCl из раствора препятствует какому-либо повышению доли HCl. В одном или нескольких вариантах осуществления массовая доля HCl в водном растворе может составлять вплоть до 45,7 мас.%.In certain embodiments, such as in the presence of urea, the aqueous composition may include HCl as the acid at a weight fraction greater than 37%. The presence of a retarding agent in certain aqueous compositions useful in accordance with the present invention allows the proportion of HCl to be exceeded of 37%, which typically corresponds to the solubility limit of HCl at atmospheric pressure. Such retarding agents include at least one salt compound and urea or a urea derivative. Above 37%, as a rule, the release of gaseous HCl from the solution prevents any increase in the proportion of HCl. In one or more embodiments, the implementation of the mass fraction of HCl in aqueous solution can be up to 45.7 wt.%.

Без ограничения какой-либо конкретной теорией авторы настоящего изобретения исследовали механизмы, за счет которых происходит подавление активности кислот. Первый связан с разрушением сети водородных связей воды. В эстафетном протонном механизме Гротгуса протоны перемещаются в воде не за счет броуновского движения, а скорее за счет переноса заряда посредством перемещающихся водородных связей. Известно, что растворенные вещества нарушают механизм Гротгуса за счет взаимодействия с самой водой, а не за счет обеспечения свободного связывания протонов. Это замедляет перенос протонов к стенке канала во время матричной кислотной обработки. Введение солевых растворов также имеет аналогичный второй эффект за счет простой замены воды. Отсутствие молекул воды создает пространственное препятствие для жидкости и ограничивает диффузию протонов. Количество RA, присутствующее в композиции, может соответствовать любой концентрации, необходимой для обеспечения достаточной функции замедления действия кислоты.Without limiting to any particular theory, the authors of the present invention investigated the mechanisms by which the suppression of acid activity occurs. The first is related to the destruction of the network of hydrogen bonds in water. In the Grotthuss proton relay mechanism, protons move through water not by Brownian motion, but rather by charge transfer via moving hydrogen bonds. Solutes are known to disrupt the Grotthuss mechanism by interacting with water itself, rather than by allowing free binding of protons. This slows down the transfer of protons to the channel wall during matrix acid treatment. The introduction of saline solutions also has a similar second effect by simply changing the water. The absence of water molecules creates a spatial obstacle for the liquid and limits the diffusion of protons. The amount of RA present in the composition may be any concentration necessary to provide sufficient acid retarding function.

Второй механизм предусматривает диссоциацию кислот в растворе. Как указано, органические кислоты характеризуются более высокими значениями pKa по сравнению с HCl, что делает протоны из таких кислот менее доступными для реакции. В некоторых аспектах настоящего изобретения применяют соединения, которые снижают поляризуемость (на что указывает диэлектрическая постоянная) воды, что, следовательно, снижает диссоциацию протонов кислот. Полагают, что водные растворы могут модифицировать активность кислот в воде в одном или обоих таких механизмах.The second mechanism involves the dissociation of acids in solution. As stated, organic acids have higher pKa values than HCl, which makes protons from such acids less available for reaction. In some aspects of the present invention, compounds are used that reduce the polarizability (as indicated by the dielectric constant) of water, which therefore reduces the dissociation of acid protons. It is believed that aqueous solutions can modify the activity of acids in water in one or both of these mechanisms.

Параметр, с помощью которого количественно определяют замедление кислоты, представляет собой коэффициент замедления. Описанный в данном документе коэффициент замедления указывает на соотношение скоростей реакции на видимой поверхности. В соответствии с представленными вариантами осуществления коэффициент замедления для водной композиции составляет более или равняется коэффициенту замедления второго раствора кислоты с той же самой концентрацией, соответствующей количеству кислоты, содержащейся в водной композиции без замедляющего действие средства. Например, в различных вариантах осуществления водная композиция может характеризоваться коэффициентом замедления действия кислоты, который больше или равняется приблизительно 3, по меньшей мере приблизительно 5 или по меньшей мере приблизительно 11 при приблизительно 70°F (21°C). При приблизительно 200°F (93°C) композиция может характеризоваться коэффициентом замедления действия кислоты, который больше или равняется приблизительно 3, который больше или равняется приблизительно 5 или еще который больше или равняется приблизительно 7.The parameter by which acid retardation is quantified is the retardation factor. The deceleration factor described herein indicates the ratio of reaction rates on the visible surface. According to the present embodiments, the retardation factor for the aqueous composition is greater than or equal to the retardation factor of the second acid solution at the same concentration corresponding to the amount of acid contained in the aqueous composition without the retarding agent. For example, in various embodiments, the aqueous composition may have an acid retardation factor greater than or equal to about 3, at least about 5, or at least about 11 at about 70°F (21°C). At about 200°F (93°C), the composition may have an acid retardation factor that is greater than or equal to about 3, greater than or equal to about 5, or greater than or equal to about 7.

Вода присутствует в водной композиции в количестве, достаточном для растворения кислоты и замедляющего действие средства. В соответствии с вариантами осуществления в соответствии с настоящим изобретением концентрация воды, включенной в водную композицию, может составлять больше 0 мас.% и может составлять меньше или равняться 80 мас.%. В различных вариантах осуществления концентрация воды может составлять менее 60, или менее, или менее 20 мас.%, и может равняться или составлять более 8 мас.%, или может равняться или составлять более 10 мас.%. В еще других вариантах осуществления концентрация воды может составлять еще меньше 8 мас.%.Water is present in the aqueous composition in an amount sufficient to dissolve the acid and the retarding agent. In accordance with embodiments according to the present invention, the concentration of water included in the aqueous composition may be greater than 0 wt.% and may be less than or equal to 80 wt.%. In various embodiments, the water concentration may be less than 60, or less, or less than 20 wt.%, and may be equal to or greater than 8 wt.%, or may be equal to or greater than 10 wt.%. In still other embodiments, the implementation of the concentration of water may be even less than 8 wt.%.

В соответствии с определенными вариантами осуществления количество воды смешивают с замедляющим действие средством, где количество воды присутствует в количестве, кратном от 0,3 до 5 массе RA, при этом любой нижний предел может составлять 0,35, 0,4 или 0,45, и любой верхний предел может составлять 1,0, 1,2, 1,25, причем любой нижний предел может быть объединен с любым верхним пределом. Процедура дополнительно включает растворение некоторого количества кислоты в объединенномAccording to certain embodiments, the amount of water is mixed with the retarding agent, where the amount of water is present in an amount that is a multiple of 0.3 to 5 times the weight of the RA, any lower limit being 0.35, 0.4, or 0.45, and any upper limit may be 1.0, 1.2, 1.25, any lower limit may be combined with any upper limit. The procedure further includes dissolving some of the acid in the combined

- 7 041391 количестве воды и RA. Кислота, такая как HCl, может быть добавлена с помощью любого способа, такого как барботирование газообразной HCl через раствор. Растворение HCl может осуществляться после растворения RA, одновременно с растворением RA или, по меньшей мере, частично, перед растворением RA. Количество газообразной HCl в молярном соотношении соответствует кратному 4,0-0,5 количеству RA. В еще одном варианте осуществления процедура включает растворение, по меньшей мере, части RA в воде во время растворения HCl в объединенных воде и RA. Иллюстративные операции включают начало растворения HCl и добавление RA в виде твердого вещества или раствора, обеспечение определенного количества RA в растворе с водой и определенного количества RA в виде твердого вещества и/или обеспечение RA в виде твердого вещества в воде и растворение HCl в воде при растворении RA.- 7 041391 amount of water and RA. The acid, such as HCl, may be added by any method, such as bubbling gaseous HCl through the solution. The dissolution of HCl may be carried out after the dissolution of the RA, simultaneously with the dissolution of the RA, or at least partially before the dissolution of the RA. The amount of gaseous HCl in a molar ratio corresponds to a multiple of 4.0-0.5 of the amount of RA. In yet another embodiment, the procedure includes dissolving at least a portion of the RA in water while dissolving the HCl in the combined water and RA. Exemplary operations include initiating HCl dissolution and adding RA as a solid or solution, providing a certain amount of RA in solution with water and a certain amount of RA as a solid and/or providing RA as a solid in water, and dissolving HCl in water upon dissolution RA.

Вязкоупругие поверхностно-активные вещества (VES) образуют водные гели, которые используют в качестве средств для обработки нефтяной скважины с целью гидроразрыва пласта, регуляции миграции песка и отклонения. Патент США № 7237608, выданный Fu et al., SELF DIVERTING MATRIX ACID, поданный в патентное ведомство США 20 октября 2004 г., выданный 3 июля 2007 г., включен в данный документ посредством ссылки в полном объеме, и при этом в нем описаны вязкоупругие поверхностноактивные вещества, в том числе, которые применимы для водной композиции(-ий), описанной в данном документе. Вязкоупругое поверхностно-активное вещество может представлять собой цвиттер-ионное поверхностно-активное вещество, имеющее структуру в соответствии с формулой III или IV ниже.Viscoelastic surfactants (VES) form aqueous gels that are used as oil well treatments for hydraulic fracturing, sand control and diversion. US Patent No. 7237608, issued to Fu et al., SELF DIVERTING MATRIX ACID, filed with the US Patent Office on October 20, 2004, issued July 3, 2007, is incorporated herein by reference in its entirety, and it describes viscoelastic surfactants, including those applicable to the aqueous composition(s) described herein. The viscoelastic surfactant may be a zwitterionic surfactant having a structure according to formula III or IV below.

Rx--С—N—R3—YR x --С—N—R 3 —Y

Формула III, в которой R1 представляет собой углеводородную группу, которая может быть с разветвленной или прямой цепью, ароматической, алифатической или олефиновой, и содержит от приблизительно 17 до приблизительно 26 атомов углерода, и может включать амин; R2 представляет собой водород или алкильную группу, содержащую от 1 до приблизительно 4 атомов углерода; R3 представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до приблизительно 5 атомов углерода; и Y представляет собой электроноакцепторную группу. В качестве примера данного варианта осуществления цвиттер-ионное поверхностно-активное вещество имеет бетаиновую структуру:Formula III wherein R1 is a hydrocarbon group which may be branched or straight chain, aromatic, aliphatic, or olefinic, and contains from about 17 to about 26 carbon atoms, and may include an amine; R2 is hydrogen or an alkyl group containing from 1 to about 4 carbon atoms; R 3 is a hydrocarbon group containing from 1 to about 5 carbon atoms; and Y is an electron withdrawing group. As an example of this embodiment, the zwitterionic surfactant has a betaine structure:

ОABOUT

Формула IV, в которой R представляет собой углеводородную группу, которая может быть с разветвленной или прямой цепью, ароматической, алифатической или олефиновой, и содержит от приблизительно 17 до приблизительно 26 атомов углерода, и может включать амин; при этом п=от приблизительно 2 до приблизительно 4; и р=от 1 до приблизительно 5.Formula IV wherein R is a hydrocarbon group, which may be branched or straight chain, aromatic, aliphatic or olefinic, and contains from about 17 to about 26 carbon atoms, and may include an amine; wherein n=from about 2 to about 4; and p=1 to about 5.

Вязкоупругое поверхностно-активное вещество может представлять собой эруковый амидопропилдиметилбетаин. В соответствии с определенными вариантами осуществления вязкоупругое поверхностно-активное вещество присутствует в водной композиции(-ях) в количестве, составляющем не более приблизительно 6% об./об. или составляющем от приблизительно 0,02 до приблизительно 6% об./об., или от приблизительно 0,04 до приблизительно 4% об./об., или от приблизительно 0,2 до приблизительно 3% об./об., причем в пересчете на общий объем водной композиции.The viscoelastic surfactant may be erucic amidopropyl dimethyl betaine. In certain embodiments, the viscoelastic surfactant is present in the aqueous composition(s) in an amount of not more than about 6% v/v. or from about 0.02 to about 6% v/v, or from about 0.04 to about 4% v/v, or from about 0.2 to about 3% v/v, wherein in terms of the total volume of the aqueous composition.

Водная композиция может быть представлена в форме геля. Водная композиция может иметь более низкую вязкость при pH ниже приблизительно 0 по сравнению с вязкостью эквивалентной водной композиции, которая не содержит водорастворимое замедляющее действие кислот средство. Водная композиция может иметь вязкость при температурах от приблизительно 70°F (21°C) до приблизительно 200°F (93°C) и pH выше приблизительно 3, которая выше вязкости эквивалентной водной композиции, которая не содержит водорастворимое замедляющее действие кислот средство.The aqueous composition may be in the form of a gel. The aqueous composition may have a lower viscosity at a pH below about 0 compared to the viscosity of an equivalent aqueous composition that does not contain a water-soluble acid retarding agent. The aqueous composition may have a viscosity at temperatures from about 70°F (21°C) to about 200°F (93°C) and a pH above about 3, which is higher than the viscosity of an equivalent aqueous composition that does not contain a water-soluble acid retarding agent.

Кроме того, в объем настоящего изобретения также входит, что водные композиции могут быть объединены с одной или более другими добавками, известными специалисту в данной области техники, такими как, без ограничения, другие отклоняющие средства, такие как, без ограничения, акриламидные полимеры, волокна, такие как из полимолочной кислоты, нейлона или целлюлозы, или твердые частицы, такие как твердые частицы полимолочной кислоты, твердые частицы хлорида натрия или хлопья бензойной кислоты, ингибиторы коррозии, ингибиторы солеотложения, деэмульгаторы, вспенивающие средства, сероводородные поглотители, восстановители и/или хелатирующие средства и т.п. Например, в качестве не оказывающих негативного воздействия на окружающую среду ингибиторов коррозии могут применяться поверхностно-неактивные замещенные аммонийсодержащие производные аминокислот, которые эффективно защищают различные инструменты, используемые в нефтепромысловых операциях, посредством обработки поверхностей таких инструментов.Furthermore, it is also within the scope of the present invention that the aqueous compositions may be combined with one or more other additives known to those skilled in the art, such as, without limitation, other diverters such as, but not limited to, acrylamide polymers, fibers , such as from polylactic acid, nylon or cellulose, or solid particles, such as solid particles of polylactic acid, solid particles of sodium chloride or benzoic acid flakes, corrosion inhibitors, scale inhibitors, demulsifiers, foaming agents, hydrogen sulfide scavengers, reducing agents and/or chelating agents funds, etc. For example, surface-inactive substituted ammonium-containing amino acid derivatives can be used as environmentally friendly corrosion inhibitors that effectively protect various tools used in oilfield operations by treating the surfaces of such tools.

- 8 041391- 8 041391

Ингибитор коррозии, как правило, предоставляют в жидкой форме и смешивают с другими компонентами жидкости для обработки на поверхности и затем вводят в формацию. Система на основе ингибитора коррозии присутствует в жидкости для обработки в количестве, составляющем от приблизительно 0,2 до приблизительно 3% по общей массе жидкости для обработки. Ингибитор коррозии, применяемый в жидкостях в соответствии с настоящим изобретением, включает алкил, алкенил, алициклический или ароматической замещенный алифатический кетон, который включает алкенилфеноны, или алифатический или ароматической альдегид, который включает альфа- или бета-ненасыщенные альдегиды, или комбинацию таковых. Алкильные, алициклические или ароматические феноновые и ароматические альдегидные соединения также могут применяться в некоторых областях применения. Также могут применяться другие ненасыщенные кетоны или ненасыщенные альдегиды. Также могут применяться алкинолфеноновые, ароматические и ацетиленовые спирты и соединения четвертичного аммония, а также смеси таковых. Таковые могут быть диспергированы в подходящем растворителе, таком как спирт, и могут дополнительно включать диспергирующее средство и другие добавки.The corrosion inhibitor is typically provided in liquid form and mixed with the other components of the surface treatment fluid and then injected into the formation. The corrosion inhibitor system is present in the treatment fluid in an amount of from about 0.2 to about 3% by weight of the total treatment fluid. The corrosion inhibitor used in the fluids of the present invention includes an alkyl, alkenyl, alicyclic or aromatic substituted aliphatic ketone which includes alkenylphenones, or an aliphatic or aromatic aldehyde which includes alpha or beta unsaturated aldehydes, or a combination thereof. Alkyl, alicyclic or aromatic phenones and aromatic aldehyde compounds can also be used in some applications. Other unsaturated ketones or unsaturated aldehydes may also be used. Alkynolphenones, aromatic and acetylenic alcohols and quaternary ammonium compounds, as well as mixtures thereof, may also be used. These may be dispersed in a suitable solvent such as alcohol and may further include a dispersant and other additives.

Хелатообразующие средства представляют собой вещества, которые используют, среди прочих целей, для контроля нежелательных реакций с ионами металлов. При нефтепромысловых химических обработках хелатообразующие средства часто добавляют в кислоты для обработки под давлением ниже давления гидроразрыва для предотвращения осаждения твердых веществ (контроль реакций с металлами), поскольку кислоты расходуются в формации, подлежащей обработке. Такие отложения включают гидроксид железа и сульфид железа. Кроме того, хелатообразующие средства применяют в качестве компонентов во многих составах для удаления/предотвращения образования отложений. Могут применяться два различных типа хелатообразующих средств: поликарбоновые кислоты (в том числе аминокарбоновые кислоты и полиаминополикарбоновые кислоты) и фосфонаты. Поверхностно-неактивные замещенные аммонийсодержащие аминокислотные производные могут выполнять функцию хелатообразующих средств, если присутствуют в жидкости для обработки в количестве от приблизительно 0,05 до приблизительно 10% или от приблизительно 1 до приблизительно 5 мас.%, причем в пересчете на процент общей массы жидкости для обработки.Chelating agents are substances that are used, among other purposes, to control unwanted reactions with metal ions. In oilfield chemical treatments, chelating agents are often added to treatment acids below fracture pressure to prevent solids settling (control of metal reactions) as the acids are consumed in the formation to be treated. Such deposits include iron hydroxide and iron sulfide. In addition, chelating agents are used as components in many formulations to remove/prevent deposits. Two different types of chelating agents can be used: polycarboxylic acids (including aminocarboxylic acids and polyaminopolycarboxylic acids) and phosphonates. Surface-inactive substituted ammonium-containing amino acid derivatives can function as chelating agents when present in the treatment fluid in an amount of from about 0.05 to about 10%, or from about 1 to about 5 wt.%, and in terms of the percentage of the total weight of the treatment fluid. processing.

Определенные варианты осуществления в соответствии с настоящим изобретением представляют собой способы обработки формации, через которую проходит ствол скважины. Способы включают подачу нефтепромысловой жидкости для обработки, включающей водную композицию, описанную в данном документе, в насос высокого давления и приведение в действие насоса высокого давления для обработки по меньшей мере одного ствола скважины и формации, соединенной по текучей среде со стволом скважины. В одном варианте осуществления водную композицию получают путем смешивания кислоты, водорастворимого замедляющего действие кислот средства, вязкоупругого поверхностно-активного вещества и воды, присутствующей в количестве, достаточном для растворения других компонентов. Режим работы насоса может включать по меньшей мере одно из следующего: (i) закачивание жидкости для обработки в формацию при скоростях, которые ниже таковых, при которых создается давление, превышающее давление гидроразрыв пласта; (ii) закачивание жидкости для обработки в формацию при давлении, равном давлению, при котором происходит гидроразрыв формации; и (iii) приведение в контакт по меньшей мере одного ствола скважины и формации с нефтепромысловой жидкостью для обработки.Certain embodiments in accordance with the present invention are methods of treating a formation through which a wellbore passes. The methods include supplying an oilfield treatment fluid, including an aqueous composition described herein, to a high pressure pump and actuating the high pressure pump to treat at least one wellbore and a formation fluidly connected to the wellbore. In one embodiment, the aqueous composition is prepared by mixing an acid, a water-soluble acid retarding agent, a viscoelastic surfactant, and water present in an amount sufficient to dissolve the other components. The mode of operation of the pump may include at least one of the following: (i) pumping the treatment fluid into the formation at rates that are lower than those at which pressure is generated in excess of the fracturing pressure; (ii) pumping the treatment fluid into the formation at a pressure equal to the pressure at which the formation fracturing occurs; and (iii) contacting at least one wellbore and formation with the oilfield fluid for treatment.

Обратимся теперь к фиг. 1, на ней изображена система 100, применяемая для обработки ствола 106 скважины и/или формации 108, соединенной по текучей среде со стволом 106 скважины. Формация 108 может представлять собой формацию любого типа с температурой на забое, составляющей не более приблизительно 204°C (400°F). В различных вариантах осуществления температура составляет по меньшей мере 38°C (100°F). Также температура может находиться в диапазоне от приблизительно 38°C до приблизительно 204°C. Ствол 106 скважины изображен как вертикальный обсаженный и сцементированный ствол 106 скважины, имеющий перфорационные отверстия, обеспечивающие сообщение по текучей среде между формацией 108 и внутренним пространством ствола 106 скважины. Однако определенные элементы ствола 106 скважины не имеют ограничительного характера, и при этом пример предусматривает иллюстративный вариант 100 для процедуры.Let us now turn to FIG. 1, it depicts a system 100 used to treat a wellbore 106 and/or a formation 108 in fluid communication with the wellbore 106. Formation 108 may be any type of formation with a bottomhole temperature not greater than about 204°C (400°F). In various embodiments, the temperature is at least 38°C (100°F). Also, the temperature may range from about 38°C to about 204°C. The wellbore 106 is depicted as a vertical cased and cemented wellbore 106 having perforations allowing fluid communication between the formation 108 and the interior of the wellbore 106 . However, certain elements of the wellbore 106 are not restrictive, and the example provides an illustrative option 100 for the procedure.

Система 100 включает в себя насос 104 высокого давления с источником водной композиции 102, как описано в данном документе. Насос 104 высокого давления соединен по текучей среде со стволом 106 скважины, в примере посредством линий 120 высокого давления. Иллюстративная система 100 включает в себя систему 126 трубопроводов в стволе 106 скважины. Система 126 трубопроводов является необязательной и не имеющей ограничительного характера. В различных вариантах осуществления система 106 трубопроводов может быть опущена, при этом может присутствовать колтюбинговая установка (не показана), и/или насос 104 высокого давления может быть соединен по текучей среде с обсадной колонной или межтрубным пространством 128. Система трубопроводов или обсадная колонна могут быть выполнены из стали.System 100 includes a high pressure pump 104 with an aqueous composition source 102 as described herein. The high pressure pump 104 is fluidly connected to the wellbore 106, in the example via high pressure lines 120. Exemplary system 100 includes a piping system 126 in a wellbore 106 . The piping system 126 is optional and non-limiting. In various embodiments, the piping system 106 may be omitted, a coiled tubing unit (not shown) may be present, and/or the high pressure pump 104 may be in fluid communication with the casing or annulus 128. The piping or casing may be made of steel.

В водную композицию 102 могут быть добавлены некоторые добавки (не показаны) для получения нефтепромысловой жидкости для обработки. Добавки могут быть добавлены в смеситель (не показан), в смесительный бак насоса 104 высокого давления и/или любым другим способом. В одном или нескольких вариантах осуществления вторая жидкость 110 может представлять собой жидкость для разбавления,Several additives (not shown) may be added to the aqueous composition 102 to provide an oilfield treatment fluid. The additives may be added to the mixer (not shown), to the mixing tank of the high pressure pump 104, and/or in any other manner. In one or more embodiments, the second liquid 110 may be a dilution liquid,

- 9 041391 и при этом водная композиция 102, объединенная с определенным количеством второй жидкости 110, может образовывать нефтепромысловую жидкость для обработки. Жидкость для разбавления может не содержать кислоту и/или может содержать кислоту при более низкой концентрации по сравнению с водной композицией 102. Вторая жидкость 110 может дополнительно включать любые другие вещества, подлежащие добавлению в нефтепромысловую жидкость для обработки, в том числе дополнительные количества RA. В некоторых вариантах осуществления присутствует дополнительный раствор 112 RA и он может быть добавлен в водную композицию 102 во время части, когда используется водная композиция 102. Дополнительный раствор 112 RA может включать такое же RA или отличное от такового в водной композиции 102 и/или может включать RA при концентрации, отличной от таковой для водной композиции.- 9 041391 and while the aqueous composition 102, combined with a certain amount of the second fluid 110, can form an oilfield treatment fluid. The dilution fluid may not contain acid and/or may contain acid at a lower concentration than the aqueous composition 102. The second fluid 110 may further include any other substances to be added to the oilfield treatment fluid, including additional amounts of RA. In some embodiments, additional RA solution 112 is present and may be added to aqueous composition 102 during the portion when aqueous composition 102 is used. Additional RA solution 112 may include the same or different RA as in aqueous composition 102 and/or may include RA at a concentration different from that of the aqueous composition.

Насос 104 высокого давления может обеспечивать обработку ствола 106 скважины и/или формации 108, например, за счет размещения жидкости в нем, за счет закачивания жидкости в ствол 106 скважины и/или за счет закачивания жидкости в формацию 108. Иллюстративные и не имеющие ограничительного характера операции включают любую нефтепромысловую обработку без ограничения. Потенциальные технологические маршруты жидкости включают течение из насоса 104 высокого давления в систему 126 трубопроводов, в формацию 108 и/или в межтрубное пространство 128. Жидкость может рециркулироваться из скважины перед попаданием в формацию 108, например, с использованием насоса 114 с приводом. Снова обратимся к фиг. 1, межтрубное пространство 128 показано в сообщении по текучей среде в системе 126 трубопроводов. В различных вариантах осуществления межтрубное пространство 128 и система 126 трубопроводов может быть отделена (например, с помощью гидравлической манжеты). Другой иллюстративный технологический маршрут жидкости предусматривает течение нефтепромысловой жидкости для обработки в формацию при скорости, которая ниже таковой, при которой создается давление, превышающее давление гидроразрыва пласта (например, скорость, при которой формация способна принимать поток жидкости через нормальный пористый поток), и/или при скорости, при которой создается давление, превышающее давление гидроразрыв пласта. Поток жидкости в формации может или растекаться из формации и/или смываться с призабойной зоны скважины следующей жидкостью. Жидкость, текущая в формацию, может течь в шахту или емкость (не показаны), обратно в резервуар для жидкости, может быть подготовлена для обработки и/или направлена любым другим способом, известным из уровня техники. Кислота, оставшаяся в рециркулирующей жидкости, может быть извлечена или нейтрализована.High pressure pump 104 may provide treatment to wellbore 106 and/or formation 108, for example, by placing fluid therein, by pumping fluid into wellbore 106, and/or by pumping fluid into formation 108. Illustrative and non-limiting operations include any oilfield processing without limitation. Potential fluid flow paths include flowing from the high pressure pump 104 into the pipeline system 126, into the formation 108, and/or into the annulus 128. The fluid may be recirculated from the well prior to entering the formation 108, for example, using a powered pump 114. Referring again to FIG. 1, annular space 128 is shown in fluid communication in piping system 126. In various embodiments, annulus 128 and piping 126 may be separated (eg, using a hydraulic collar). Another exemplary fluid flow path involves flowing the oilfield treatment fluid into the formation at a rate that is below that at which pressure is generated in excess of the fracturing pressure (e.g., the rate at which the formation is capable of receiving fluid flow through normal porous flow), and/or at a rate at which pressure is generated in excess of the fracturing pressure. Fluid flow in the formation may either flow out of the formation and/or be washed away from the wellbore by the next fluid. Fluid flowing into the formation may flow into a shaft or reservoir (not shown), back into a fluid reservoir, prepared for processing, and/or directed in any other manner known in the art. Acid remaining in the recirculating fluid can be recovered or neutralized.

Другой иллюстративный технологический маршрут жидкости включает водную композицию 102, включающую кислоту, RA и вязкоупругое поверхностно-активное вещество. Иллюстративный технологический маршрут жидкости включает второй водный раствор 116, включающий кислоту и необязательно RA. Технологический маршрут жидкости включает, последовательно, первый насос 104 высокого давления и второй насос 118 высокого давления для осуществления обработки формации 108. Как видно на фиг. 1, второй насос 118 высокого давления соединен по текучей среде с системой 126 трубопроводов через вторую линию 122 высокого давления. Конструкция для подачи жидкости является необязательной и не имеющей ограничительного характера. В одном варианте осуществления единственный насос может подавать как водный раствор 102, так и второй водный раствор 116. В еще одном примере первым может подаваться либо первый водный раствор 102, либо второй водный раствор 116, и при этом один или более растворов 102, 116 могут подаваться во множестве и попеременных стадиях таким образом, что водная композиция 102, включающая кислоту, RA и вязкоупругое поверхностно-активное вещество, поступает в наиболее проницаемый участок(участки) формации с образованием временной пробки, позволяя на последующей стадии второму водному раствору 116, включающему кислоту и необязательно RA, протекать к менее проницаемым участкам формации и проникать в них. Теоретически способ может также включать определенные стадии, на которых растворы 102, 116 смешивают.Another exemplary fluid flow includes an aqueous composition 102 comprising an acid, RA, and a viscoelastic surfactant. An exemplary fluid flow includes a second aqueous solution 116 including an acid and optionally RA. The fluid flow path includes, in sequence, a first high pressure pump 104 and a second high pressure pump 118 to effect formation 108 treatment. As seen in FIG. 1, the second high pressure pump 118 is in fluid communication with the piping system 126 via the second high pressure line 122. The fluid supply structure is optional and non-limiting. In one embodiment, a single pump may supply both the aqueous solution 102 and the second aqueous solution 116. In yet another example, either the first aqueous solution 102 or the second aqueous solution 116 may be supplied first, and one or more solutions 102, 116 may be delivered in multiple and alternating stages such that the aqueous composition 102 comprising acid, RA and viscoelastic surfactant enters the most permeable portion(s) of the formation to form a temporary plug, allowing a second aqueous solution 116 comprising acid and optionally RA, flow to and penetrate less permeable portions of the formation. Theoretically, the method may also include certain stages in which the solutions 102, 116 are mixed.

Следующие примеры представлены для дополнительной иллюстрации получения и свойств жидкостей для обработки ствола скважины в соответствии с настоящим изобретением и не должны толковаться как ограничивающие объем настоящего изобретения, если в прилагаемой формуле изобретения явно не указано иное.The following examples are provided to further illustrate the preparation and properties of wellbore treatment fluids in accordance with the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention unless expressly stated otherwise in the appended claims.

ПримерыExamples

Пример 1.Example 1

Получали различные составы с применением различных замедляющие действие средств и HCl в качестве кислоты. Для оценки таких составов проводили ряд испытаний. Для полной оценки свойств полученных составов испытания проводили в автоклаве при гидростатическом давлении, составляющем не более 3000 фунтов на кв. дюйм, с применением тепловой энергии, передаваемой через ванну с кремниевым маслом. Для определения коэффициента замедления (RF) для некоторых добавок проводили испытания реакции в формации с различными составами на основе кислоты. В экспериментах известняковые керны из штата Индиана, которые составляли 1 дюйм в диаметре и 6 дюймов в длину, выдерживали при горном давлении, составляющем ~2800 фунтов на кв. дюйм, чтобы обеспечить отсутствие каких-либо жидкостей, образующих каналы по сторонам, и нагревали до нужной температуры. Жидкости на основе кислоты пропускали через керн при противодавлении породы, составляющем ~1200 фунтов на кв. дюйм,Various formulations were prepared using various retarding agents and HCl as the acid. A number of tests were carried out to evaluate such formulations. To fully evaluate the properties of the compositions obtained, tests were carried out in an autoclave at a hydrostatic pressure of not more than 3000 psi. inch, using thermal energy transmitted through a silicon oil bath. To determine the retardation factor (RF) for some additives, reaction tests were conducted in the formation with various acid-based formulations. In the experiments, limestone cores from Indiana, which were 1 inch in diameter and 6 inches long, were held at a rock pressure of ~2800 psi. inch to ensure that no liquids form channels on the sides and heated to the desired temperature. Acid-based fluids were passed through the core at a rock back pressure of ~1200 psi. inch,

- 10 041391 что обеспечивало условия, при которых кислота преимущественно будет образовывать каналы. Если канал проходил по всей длине керна, давление падало вдоль керна, приближаясь к нулю, что указывало на то, что жидкость больше не течет через пористую среду, а скорее приближается к извилистой трубке.- 10 041391 which provided conditions under which the acid would predominantly form channels. If the channel ran the entire length of the core, the pressure dropped along the core, approaching zero, indicating that the fluid was no longer flowing through the porous medium, but rather approaching the tortuous tube.

Числовые значения объема пор для жидкости, необходимые для образования каналов, представляли собой зависимость от скорости закачивания кислоты (ui, фиг. 2 и 3). Оптимальной скоростью закачива ния (uj.opt) является таковая, при которой необходимы наименьшие числовые значения объема пор для канала с целью прорывания керна. С применением данного подхода получали кривые объема пор для прорывания (PVBT) в зависимости от кривых внутрипоровой скорости и рассчитывали (ui-opt и RF для каждого состава на основе кислоты (табл. 1) при 70°F (фиг. 2) и 200°F (фиг. 3).The fluid pore volume numbers required to form channels were plotted against acid injection rate (u i , FIGS. 2 and 3). The optimal injection rate (uj. o p t ) is the one that requires the smallest numerical values of the pore volume for the channel in order to break through the core. Using this approach, curves of pore volume to breakthrough (PVBT) versus pore velocity curves were obtained and calculated (u i-opt and RF for each acid-based composition (Table 1) at 70°F (Fig. 2) and 200 °F (Fig. 3).

Таблица 1. Коэффициенты замедления для составов на основе кислотыTable 1. Retarding factors for acid-based formulations

Темпера Tempera Концентрация Concentration Замедляющее действие retarding action замедляющего slowing down Расчетный Estimated Вход Entrance тура tour средство means действие action коэффициент coefficient (°F) (°F) Добавка Additive средства (% по массе) funds (% by mass) замедления (RF) deceleration (RF)

1 2 3 1 2 3 отсутствует мочевина N, N'-диметил мочевина (DMU) МдС12 no urea N,N'-dimethyl urea (DMU) MgC1 2 18,5 27 19 18.5 27 19 3,3 5, 8 10, 9 3.3 5, 8 10, 9 4 4 70 70 5 6 5 6 200 200 отсутствует мочевина absent urea 18,5 18.5 1,3 1.3 7 7 МдС12 MdS1 2 19 19 3, 1 3, 1

Расчетный коэффициент замедления рассчитывали в соответствии со следующим уравнением / \ 2 (ui-opt,HCl\The design deceleration factor was calculated according to the following equation / \ 2 ( u i-opt,HCl\

RFX - I---------I \ Щ-opt.x JRF X - I---------I\W-opt.x J

Для всех водных жидкостей производили расчет в отношении содержания хлористоводородной кислоты (15% масса/объем) и ингибитора коррозии (0,6% по объему). Результаты показывают, что соединения, которые разрушают сеть водородных связей в воде и снижают ее диэлектрическую постоянную, способны к замедлению действия кислоты в подземных формациях. В частности, хлорид магния (MgCl2), применяемый в качестве замедляющего действие средства, продемонстрировал существенное замедление при подобных или более низких концентрациях по сравнению с другими замедляющими действие средствами, подлежащими оценке.For all aqueous liquids, calculations were made in relation to the content of hydrochloric acid (15% w/v) and corrosion inhibitor (0.6% v/v). The results show that compounds that break the hydrogen bond network in water and lower its dielectric constant are capable of slowing down the action of acid in subterranean formations. In particular, magnesium chloride (MgCl 2 ), used as a retarding agent, showed a significant delay at similar or lower concentrations compared to other retarding agents to be evaluated.

Каналы в карбонатных формациях могут иметь различные структуры в зависимости от скорости закачивания кислоты. При очень низких скоростях закачивания каналы отсутствуют вовсе, поскольку растворяется только внешняя поверхность формации. Каналы, которые образуются при низких скоростях закачивания, имеют тенденцию быть широкими и коническими. Вблизи оптимальной скорости закачивания образуется преобладающий узкий канал с небольшим разветвлением. Если скорость закачивания повышается за пределы оптимальной скорости закачивания, кислота выталкивается в менее проницаемые зоны и образует ветвящийся (высоко разветвленный) канал. При очень высоких скоростях закачивания ветвящиеся структуры будут переходить на равномерно растворенную породу. Путем сравнения характеристик внешней поверхности для закачивания кернов из эксперимента с закачиванием кислоты, описанного в оценках выше, можно получить оценки характеристик канала. В табл. 2 представлены низкие скорости закачивания кислоты, значения времени до прорыва и значения объема пор из оценок выше при 200°F, и при этом на фиг. 4A-C графически проиллюстрированы изображения внешней поверхности керна и характеристики прорыва при низких скоростях закачивания кислоты при 200°F (фотографические представления приведены в предварительной заявке на патент США № 62/154,945, и при этом они предусмотрены в данном документе посредством включения).Channels in carbonate formations can have different structures depending on the rate of acid injection. At very low injection rates, there are no channels at all, since only the outer surface of the formation is dissolved. Channels that form at low injection rates tend to be wide and tapered. Near the optimum injection rate, a predominantly narrow channel with little branching is formed. If the pumping rate is increased beyond the optimal pumping rate, the acid is pushed into less permeable zones and forms a branching (highly branched) channel. At very high pumping rates, branching structures will transition to uniformly dissolved rock. By comparing the outer surface characteristics for core injection from the acid injection experiment described in the evaluations above, estimates of the channel characteristics can be obtained. In table. 2 shows the low acid injection rates, time to breakthrough, and pore volume values from the estimates above at 200°F, while FIG. 4A-C are graphical representations of core exterior and breakthrough performance at low acid injection rates at 200°F (photographic representations are provided in U.S. Provisional Application No. 62/154,945 and are provided herein by inclusion).

- 11 041391- 11 041391

Таблица 2. Изображения внешней поверхности керна и характеристики прорыва при низких скоростях закачивания кислоты при 200°FTable 2—Exterior Core Surface Images and Breakthrough Characteristics at Low Acid Rates at 200°F

15% НС1+18,5% 15% HC1+18.5% 15% НС1+19% 15% HC1+19% Жидкость => Liquid => 15% 15% НС1 HC1 мочевины urea МдС12 MdS1 2

Скорость закачивания 0,2 0,3 0,2 (мл/мин)Pumping rate 0.2 0.3 0.2 (ml/min)

Время до > 3:30 > 1:30 0:34 прорыва (ч:мм) Значения объема пор для >3,4 >3 0,53 прорыванияTime to > 3:30 > 1:30 0:34 breakthrough (h:mm) Pore volume values for >3.4 >3 0.53 breakthrough

В испытаниях, проведенных при 200°F, причем внешние поверхности керна обрабатывали 15% HCl (фиг. 4A) и 15% HCl с мочевиной (фиг. 4B), было продемонстрировано как значительное поверхностное растворение 402 керна, так и образование конических каналов 404. Однако в обоих случаях горное давление обеспечивало пробивание рукава, удерживающего керн, поскольку слишком большая часть внешней поверхности породы растворялась. Для жидкости на основе 15% HCl с MgCl2 (фиг. 4C) входной канал был значительно меньше, и каналы 406 прорывались к противоположной внешней поверхности своевременно, 34 минуты при значении объема пор для прорывания, составляющем 0,53. Это указывает на то, что при более низких скоростях закачивания кислота замедленного действия с MgCl2 была эффективной. В табл. 3 представлены результаты того же эксперимента, проведенного при 250°F, с подобными сравнительными результатами как по данным, так и по поверхностному растворению, как показано на фиг. 4D (для HCl самой по себе) и фиг. 4E (для HCl с MgCl2). Для HCl самой по себе происходило значительное поверхностное растворение 402 керна и образование конических каналов 404, при этом для смеси HCl и MgCl2 были достигнуты незначительное поверхностное растворение и более узкий канал 406.In tests conducted at 200°F, with the outer surfaces of the core treated with 15% HCl (Fig. 4A) and 15% HCl with urea (Fig. 4B), both significant surface dissolution 402 of the core and the formation of conical channels 404 were demonstrated. However, in both cases, the overburden pressure was able to break through the sleeve holding the core, as too much of the outer surface of the rock was dissolved. For the 15% HCl with MgCl 2 fluid (FIG. 4C), the inlet channel was significantly smaller and the channels 406 broke through to the opposite outer surface in a timely manner of 34 minutes at a breakthrough pore volume value of 0.53. This indicates that at lower injection rates, the MgCl 2 delayed acid was effective. In table. 3 shows the results of the same experiment conducted at 250°F with similar comparative results in both data and surface dissolution as shown in FIG. 4D (for HCl per se) and FIG. 4E (for HCl with MgCl 2 ). For HCl itself, significant surface dissolution 402 of the core and the formation of conical channels 404 occurred, while for a mixture of HCl and MgCl 2, slight surface dissolution and a narrower channel 406 were achieved.

Таблица 3. Характеристики прорыва керна при низких скоростях закачивания кислоты при 250°FTable 3. Core Breakthrough Characteristics at Low Acid Rates at 250°F

Жидкость => 15% НС1 15% НС1+19% МдС12 Liquid => 15% HC1 15% HC1 + 19% MgS1 2

Скорость закачивания (мл/мин) Pumping speed (ml/min) 0,4 0.4 0,4 0.4 Время до прорыва Time to breakout (ч: мм) Значения объема (h:mm) Volume values > 2:05 > 2:05 0:13 0:13 пор для прорывания breakout pore > 4 > 4 0,34 0.34

Пример 2.Example 2

В другом примере проводили эксперименты с вращающимся диском для определения относительных скоростей поверхностных реакций кислотных растворов. Эксперимент проводили путем вращения мраморного или известнякового диска при температуре окружающей среды и 1250 об./мин в составе на основе кислоты и при этом с периодическим отбором образцов раствора. Затем образцы анализировали в отношении концентрации кальция в зависимости от времени, в результате чего получали константу скорости растворения известкового шпата (CaCO3) с помощью растворов, содержащих хлористоводородную кислоту. Снижение константы скорости указывает на состав, содержащий замедляющее действие кислот средство, поверхностная реакция которого замедляется относительно хлористоводородной кислоты самой по себе без какого-либо замедляющего действие средства. На графике на фиг. 5 проиллюстрированы более низкая скорость растворения или более низкая скорость высвобождения ионов Ca2+ с течением времени для 15% раствора HCl, содержащего MgCl2, по сравнению с немодифицированной 15% HCl в течение 10 минут. Результаты на фиг. 5 представляют собой сравнение 15% HCl самой по себе с 15% HCl, смешанной с 18,7% замедляющего действие средства, представляющего собой MgCl2.In another example, spinning disk experiments were performed to determine the relative rates of surface reactions of acidic solutions. The experiment was carried out by rotating a marble or limestone disk at ambient temperature and 1250 rpm in an acid-based composition while periodically sampling the solution. The samples were then analyzed for calcium concentration as a function of time, resulting in a dissolution rate constant of calcareous spar (CaCO 3 ) with solutions containing hydrochloric acid. A decrease in the rate constant is indicative of a composition containing an acid retarding agent whose surface reaction is retarded relative to hydrochloric acid itself without any retarding agent. On the graph in Fig. 5 illustrates the slower dissolution rate or slower release rate of Ca 2+ ions over time for a 15% HCl solution containing MgCl 2 compared to unmodified 15% HCl for 10 minutes. The results in FIG. 5 is a comparison of 15% HCl alone with 15% HCl mixed with 18.7% MgCl 2 retardant.

Пример 3.Example 3

Вязкоупругие отклоняющие кислоты (VDA) состоят из двух основных компонентов: вязкоупругого поверхностно-активного вещества и хлористоводородной кислоты. Вязкость VDA существенно повышается, если кислота начинает вступать в реакцию с карбонатным пластом (т.е. если pH повышается) - в результате чего, по меньшей мере, в части молекул вязкоупругого поверхностно-активного вещества происходит перегруппировка в червеобразные мицеллы и образование гелеобразной структуры.Viscoelastic diverting acids (VDA) consist of two main components: a viscoelastic surfactant and hydrochloric acid. The viscosity of the VDA increases significantly if the acid begins to react with the carbonate formation (i.e. if the pH rises) - causing at least a portion of the viscoelastic surfactant molecules to rearrange into worm-like micelles and form a gel-like structure.

Для данного примера свежая VDA включала 36 об./об. HCl (37 мас.% раствор), 49 об./об. MgCl2 (35 мас.% раствор), 5% об./об. спиртосодержащего растворителя, 1,6% об./об. ингибитора коррозии и 7,9% об./об. вязкоупругого поверхностно-активного вещества (39 мас.% активный компонент). ПрименяемоеFor this example, fresh VDA included 36 v/v. HCl (37 wt.% solution), 49 vol./about. MgCl 2 (35 wt.% solution), 5% vol./about. alcohol-containing solvent, 1.6% vol./about. corrosion inhibitor and 7.9% vol./about. viscoelastic surfactant (39 wt.% active component). Applicable

- 12 041391- 12 041391

VES представляло собой эруковый амидопропилдиметилбетаин. Реологические свойства свежей VDA (полное содержание HCl) и отработанной VDA (нулевое содержание HCl) измеряют при температуре окружающей среды с помощью вискозиметра Fann 35 и сравнивают с жидкостью на основе VDA, которая не содержит соль MgCl2 в составе. Отработанную VDA получали путем полной нейтрализации HCl достаточным количеством порошка карбоната кальция.VES was erucic amidopropyl dimethyl betaine. The rheological properties of fresh VDA (full HCl) and spent VDA (zero HCl) are measured at ambient temperature using a Fann 35 viscometer and compared to a VDA-based fluid that does not contain the MgCl2 salt in the formulation. Spent VDA was obtained by complete neutralization of HCl with a sufficient amount of calcium carbonate powder.

Как показано на фиг. 6, вязкость свежей VDA, содержащей хлорид магния, была приблизительно на один порядок величины меньше таковой для свежей VDA, которая не содержала хлорида магния. Таким образом, добавление замедлителя в VDA обеспечивает снижение потерь на трение при закачивании жидкости.As shown in FIG. 6, the viscosity of fresh VDA containing magnesium chloride was about one order of magnitude lower than that of fresh VDA that did not contain magnesium chloride. Thus, the addition of a retarder to the VDA provides a reduction in friction losses during fluid injection.

Как показано на фиг. 7, отработанная VDA, содержащая хлорид магния, демонстрирует более высокую вязкость по сравнению с таковой для отработанной VDA без хлорида магния. Таким образом, присутствие хлорида магния теоретически может улучшить отклоняющие свойства VDA.As shown in FIG. 7, spent VDA containing magnesium chloride exhibits a higher viscosity compared to that of spent VDA without magnesium chloride. Thus, the presence of magnesium chloride could theoretically improve the deflection properties of the VDA.

Механически считается, что каждый из хлорида магния и мочевины по отдельности может разрушать сеть водородных связей воды таким образом, что свободные протоны диффундируют с достижением поверхности пористых сред формации. Это замедляет диффузию кислоты. Кроме того, известно, что хлорид магния может снижать диэлектрическую постоянную воды. Кислоты склонны к более низким значениям константы диссоциации в менее диэлектрических средах. Активность протона может быть снижена данным образом за счет стимуляции его связывания со своим противоанионом.Mechanically, it is believed that each of magnesium chloride and urea alone can break the hydrogen bond network of water such that free protons diffuse to reach the surface of the porous media of the formation. This slows down the diffusion of the acid. In addition, it is known that magnesium chloride can reduce the dielectric constant of water. Acids tend to have lower dissociation constants in less dielectric media. The activity of a proton can be reduced in this way by stimulating its binding to its counteranion.

Пример 4.Example 4

Эксперименты с заводнением кернов с помощью модифицированной VDA (как описано в примере 3) проводили с применением известняковых кернов из штата Индиана с проницаемостью 70 мД и пористостью 17%. Каждый керн имел длину 6 и диаметр 1. Перед испытанием керны насыщали 2% солевым раствором на основе KCl. Температура испытания составляла 200°F. VDA закачивали при постоянной скорости в керн, пока она не прорывала другой конец керна (PVBT). Скорость закачивания VDA изменяли в диапазоне 0,1-6 мл/мин. Зависимость PVBT от скорости закачивания кислоты показана на фиг. 8.Core flooding experiments with modified VDA (as described in Example 3) were performed using limestone cores from Indiana with a permeability of 70 mD and a porosity of 17%. Each core had a length of 6 and a diameter of 1. Prior to testing, the cores were saturated with 2% KCl-based brine. The test temperature was 200°F. VDA was pumped at a constant rate into the core until it broke through the other end of the core (PVBT). The pumping rate of VDA was changed in the range of 0.1-6 ml/min. The dependence of PVBT on acid injection rate is shown in FIG. 8.

Как можно увидеть на фиг. 8, добавление хлорида магния обеспечивает более высокую эффективность VDA (необходимо меньшее количество жидкости для прорывания керна). В частности, улучшенная эффективность модифицированной VDA наблюдается при низких скоростях закачивания (ниже 6 мл/мин). Как показано на фиг. 9, конфигурация каналов также изменяется, если в VDA присутствует замедляющее действие средство (хлорид магния). Канал становится тоньше, и с помощью VDA, содержащей хлорид магния, растворяется меньшая часть поверхности керна.As can be seen in FIG. 8, the addition of magnesium chloride results in higher VDA efficiency (less drilling fluid required). In particular, improved performance of the modified VDA is observed at low pumping rates (below 6 ml/min). As shown in FIG. 9, the channel configuration also changes if a retarding agent (magnesium chloride) is present in the VDA. The channel becomes thinner and a smaller portion of the core surface is dissolved with the VDA containing magnesium chloride.

Пример 5.Example 5

VDA образует вязкий гель при проникании в керн и вступлении в реакцию с известняком. Вязкий гель оказывает сопротивление течению жидкости через керн, и при этом давление нагнетания повышается. Отклоняющая способность VDA может быть определена как максимальное давление, достигаемое в керне в экспериментах с заводнением перед прорывом жидкости (dPmax/dP0, где dP0 представляет собой проницаемость солевого раствора).VDA forms a viscous gel when it penetrates the core and reacts with limestone. The viscous gel resists the flow of fluid through the core, and the discharge pressure increases. VDA can be defined as the maximum pressure reached in the core in waterflood experiments before fluid breakthrough (dP max /dP 0 , where dP 0 is the brine permeability).

На фиг. 10 можно увидеть, что давление повышается, если через керн закачивают исходную VDA и VDA, модифицированную хлоридом магния (как описано в примере 3). Действительно, добавление хлорида магния в VDA обуславливает немного более высокое давление для течения через керн при той же скорости закачивания.In FIG. 10, it can be seen that the pressure increases when the original VDA and VDA modified with magnesium chloride are pumped through the core (as described in Example 3). Indeed, the addition of magnesium chloride to the VDA results in a slightly higher pressure for core flow at the same injection rate.

Пример 6.Example 6

Путем аппроксимации данных в отношении повышения давления и данных в отношении PVBT с помощью новых обновленных корреляций авторы настоящего изобретения применили лабораторный моделирующий стенд для кислотной обработки для некоторых простых примеров с целью демонстрации преимущества VDA с MgCl2.By fitting the pressure rise data and the PVBT data with the new updated correlations, the inventors of the present invention used a laboratory acid treatment simulator for some simple examples to demonstrate the benefit of VDA with MgCl2.

Моделирующий стенд, применяемый в данном документе для получения следующих результатов моделирования, описан в следующем справочном документе и в патентах, каждый из которых включен в данный документ посредством ссылки во всей своей полноте:The simulator used in this document to obtain the following simulation results is described in the following reference document and patents, each of which is incorporated herein by reference in its entirety:

P. M. J Tardy, B. Lecerf, Y. Christanti An Experimentally Validated Wormhole Model for Self-Diverting and Conventional Acids in Carbonate Rocks Under Radial Flow Conditions, статья SPE 107854, представленная на Европейской конференции о нарушениях эксплуатационных свойств пласта, проходившей в Схевенингене, Нидерланды, 30 мая - 1 июня 2007 г.;P. M. J Tardy, B. Lecerf, Y. Christanti An Experimentally Validated Wormhole Model for Self-Diverting and Conventional Acids in Carbonate Rocks Under Radial Flow Conditions, paper SPE 107854 presented at the European Reservoir Disruption Conference, Scheveningen, The Netherlands , May 30 - June 1, 2007;

P.M.J Tardy METHOD FOR PREDICTING ACID PLACEMENT IN CARBONATE RESERVOIRS; патент США № 7603261, поданный в патентное ведомство США 29 ноября 2006 г., выданный 13 октября 2009 г.;P.M.J Tardy METHOD FOR PREDICTING ACID PLACEMENT IN CARBONATE RESERVOIRS; U.S. Patent No. 7,603,261, filed with the U.S. Patent Office Nov. 29, 2006, issued Oct. 13, 2009;

P.M.J. Tardy, B. Lecerf FLOW OF SELF-DIVERTING ACIDS IN CARBONATE CONTAINING HYDROCARBON RESERVOIRS; патент США № 7774183, поданный в патентное ведомство США 11 июля 2006 г., выданный 10 августа 2010 г.P.M.J. Tardy, B. Lecerf FLOW OF SELF-DIVERTING ACIDS IN CARBONATE CONTAINING HYDROCARBON RESERVOIRS; U.S. Patent #7,774,183, filed with the U.S. Patent Office July 11, 2006, issued August 10, 2010.

В данном примере предусмотрено два слоя с различными значениями контрастности проницаемости в диапазоне от 100/1, 100/10, 100/20 мД до не более 100/50 мД. Для каждого из таких значений контрастности проницаемости применяли различные скорости закачивания в диапазоне от 0,5 барреля/мин,In this example, two layers are provided with different translucency contrast values ranging from 100/1, 100/10, 100/20 mD to no more than 100/50 mD. For each of these permeability contrast values, different injection rates were used ranging from 0.5 bbl/min,

--

Claims (8)

1 барреля/мин, 5 баррелей/мин до не более 10 барреля/мин. При одинаковом объеме, составляющем 500 галлонов VDA или VDA/MgCl2, закачанных в формацию, на график наносили результаты скорости на зону и длину канала для сравнения VDA/MgCl2 с исходной VDA. Входные данные для примера можно найти в таблице. Входные данные для модели также включали состав жидкостей, полученных для примеров 3 и 4, а также в модели для таких жидкостей применяли данные в отношении PVBT на фиг. 8 и данные в отношении снижения давления на фиг. 10.1 bbl/min, 5 bbl/min to no more than 10 bbl/min. With the same volume of 500 gallons of VDA or VDA/MgCl2 injected into the formation, the velocity per zone and channel length results were plotted to compare VDA/MgCl2 to baseline VDA. The input data for the example can be found in the table. The input data for the model also included the composition of the fluids obtained for Examples 3 and 4, and the PVBT data in FIG. 8 and the pressure reduction data in FIG. 10. Входные данныеInput data Зона 1 Зона 2Zone 1 Zone 2 Толщина, фут 50 50Thickness, ft 50 50 Прониц., мД 100 1-50Penetration, mD 100 1-50 Пористость 15 15Porosity 15 15 Давление в зоне, фунт на кв.Zone pressure, lb per sq. дюйм 3206 3206inch 3206 3206 Результаты моделирования приведены на фиг. 11-42.The simulation results are shown in Fig. 11-42. Из результатов моделирования можно сделать вывод, что для всех приведенных случаев VDA/MgCl2 демонстрирует более глубокое проникновение в канал по сравнению с исходной VDA за счет улучшенного коэффициента замедления. Кроме того, если контрастность проницаемости снижается до 10 или меньше, а скорость повышается до 1 барреля/мин и выше, отклонение начинает влиять на распределение расхода между двумя зонами. На основании результатов моделирования VDA/MgCl2 демонстрирует улучшенный отклоняющий эффект за счет различного характера повышения давления для таких двух жидкостей.From the simulation results, it can be concluded that for all the cases presented, VDA/MgCl 2 shows a deeper penetration into the channel compared to the original VDA due to the improved retardation factor. Also, if the permeability contrast is reduced to 10 or less and the velocity is increased to 1 bbl/min or more, the deviation starts to affect the flow distribution between the two zones. Based on the simulation results, VDA/MgCl 2 shows an improved diverting effect due to different pressure rise patterns for the two fluids. Вышеприведенное описание вариантов осуществления было предоставлено для целей иллюстрации и описания. Иллюстративные варианты осуществления приведены так, что описание будет в достаточной степени исчерпывающим и передаст объем специалистам в данной области техники. Изложенные многочисленные детали, такие как примеры конкретных компонентов, устройств и способов, представлены для обеспечения полного понимания вариантов осуществления настоящего изобретения, но не предназначены для исчерпывающего изложения или ограничения настоящего изобретения. В объеме настоящего изобретения будет понятно, что отдельные элементы или признаки конкретного варианта осуществления, как правило, не ограничиваются таким конкретным вариантом осуществления, но, где применимо, являются взаимозаменяемыми и могут применяться в выбранном варианте осуществления, даже если это конкретно не указано или не описано. Его же можно изменять различными способами. Такие изменения не следует рассматривать как отступление от настоящего изобретения, и все такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения.The above description of the embodiments has been provided for purposes of illustration and description. The exemplary embodiments are provided so that the description will be sufficiently exhaustive and convey the scope to those skilled in the art. The numerous details set forth, such as examples of specific components, devices, and methods, are provided to provide a thorough understanding of the embodiments of the present invention, but are not intended to exhaust or limit the present invention. It will be understood within the scope of the present invention that the individual elements or features of a particular embodiment are generally not limited to that particular embodiment, but, where applicable, are interchangeable and may be used in the selected embodiment, even if not specifically stated or described. . It can also be modified in various ways. Such changes should not be construed as a departure from the present invention, and all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention. Кроме того, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления хорошо известные способы, хорошо известные структуры устройств и хорошо известные технологии подробно не описаны. Кроме того, специалистам в данной области техники будет очевидно, что при разработке, изготовлении и эксплуатации устройства для достижения результата, описанного в описании, например, могут иметь место изменения конструкции устройства, конструкции, состояния, эрозии компонентов, промежутки между компонентами.In addition, in some illustrative embodiments, well-known methods, well-known device structures, and well-known technologies are not described in detail. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that changes in device design, construction, condition, erosion of components, gaps between components may occur during the development, manufacture and operation of the device to achieve the result described in the description, for example. Несмотря на то, что термины первый, второй, третий и т.д. могут применяться в данном документе для описания различных элементов, компонентов, областей, слоев и/или участков, такие элементы, компоненты, области, слои и/или участки не должны ограничиваться такими терминами. Такие термины могут применяться только для определения отличия одних элемента, компонента, области, слоя или участка от других области, слоя или участка. Термины, такие как первый, второй и другие численные термины, применяемые в данном документе, не подразумевают последовательность или порядок, если это ясно не указано в контексте. Таким образом, первые элемент, компонент, область, слой или участок, рассмотренные ниже, могут быть названы вторыми элементом, компонентом, областью, слоем или участком, не отступая от идей иллюстративных вариантов осуществления.Although the terms first, second, third, etc. may be used herein to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, such elements, components, regions, layers and/or regions should not be limited to such terms. Such terms can only be used to distinguish one element, component, region, layer or area from another area, layer or area. Terms such as first, second, and other numerical terms used herein do not imply sequence or order unless clearly indicated in the context. Thus, the first element, component, region, layer, or region discussed below may be referred to as the second element, component, region, layer, or region, without departing from the teachings of the illustrative embodiments. Несмотря на то, что несколько вариантов осуществления настоящего изобретения подробно описаны выше, специалисты в данной области техники легко поймут, что возможно множество модификаций без существенного отклонения от идей настоящего изобретения. Соответственно, такие модификации входят в объем настоящего изобретения, определенный в формуле изобретения.While several embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will readily appreciate that many modifications are possible without substantially deviating from the teachings of the present invention. Accordingly, such modifications are within the scope of the present invention as defined in the claims. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Водная композиция для обработки геологической формации, через которую проходит ствол скважины, содержащая:1. An aqueous composition for treating a geological formation through which a wellbore passes, comprising: воду;water; вязкоупругое поверхностно-активное вещество, при этом вязкоупругое поверхностно-активное веviscoelastic surfactant, while the viscoelastic surfactant - 14 041391 щество имеет структуру в соответствии с формулой III- 14 041391 the substance has a structure in accordance with formula III Е<2 I Ri--С N — R3—YE<2 I Ri--C N - R 3 -Y Формула III, в которой R1 представляет собой углеводородную группу, которая может быть с разветвленной или прямой цепью, ароматической, алифатической или олефиновой, и содержит от 17 до 26 атомов углерода, и может включать амин; R2 представляет собой водород или алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода; R3 представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до 5 атомов углерода; и Y представляет собой электроноакцепторную группу;Formula III wherein R1 is a hydrocarbon group which may be branched or straight chain, aromatic, aliphatic or olefinic and contains from 17 to 26 carbon atoms and may include an amine; R 2 represents hydrogen or an alkyl group containing from 1 to 4 carbon atoms; R3 is a hydrocarbon group containing 1 to 5 carbon atoms; and Y is an electron withdrawing group; хлористоводородную кислоту, присутствующую в концентрации от 7,5 до 45,7 мас.%, ингибитор коррозии на основе поверхностно-неактивного замещенного аммонийсодержащего аминокислотного производного, и водорастворимое замедляющее действие кислот средство в количестве от 1 до 40 мас.%, содержащее по меньшей мере одно из:hydrochloric acid present in a concentration of from 7.5 to 45.7 wt.%, a corrosion inhibitor based on a surface-inactive substituted ammonium-containing amino acid derivative, and a water-soluble acid retarding agent in an amount of from 1 to 40 wt.%, containing at least one of: хлорида магния (MgCl2), мочевины, производного мочевины, или их сочетание.magnesium chloride (MgCl 2 ), urea, a urea derivative, or a combination thereof. 2. Водная композиция по п.1, отличающаяся тем, что водорастворимое замедляющее действие кислот средство дополнительно содержит одно или несколько соединений из группы, состоящей из альфааминокислоты, бета-аминокислоты, гамма-аминокислоты, спирта с одним-пятью атомами углерода, поверхностно-активного вещества, имеющего структуру в соответствии с формулой I, и их комбинаций2. An aqueous composition according to claim 1, characterized in that the water-soluble acid retarding agent additionally contains one or more compounds from the group consisting of alpha-amino acid, beta-amino acid, gamma-amino acid, alcohol with one to five carbon atoms, surfactant a substance having a structure in accordance with formula I, and combinations thereof Rx С—N—R3—YRx C—N—R 3 —Y Формула I, в которой R1 представляет собой углеводородную группу, которая может быть с разветвленной или прямой цепью, ароматической, алифатической или олефиновой, и содержит от 1 до 26 атомов углерода, и может включать амин; R2 представляет собой водород или алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода; R3 представляет собой углеводородную группу, содержащую от 1 до 5 атомов углерода; и Y представляет собой электроноакцепторную группу.Formula I, in which R 1 represents a hydrocarbon group, which may be branched or straight chain, aromatic, aliphatic or olefinic, and contains from 1 to 26 carbon atoms, and may include an amine; R 2 represents hydrogen or an alkyl group containing from 1 to 4 carbon atoms; R 3 is a hydrocarbon group containing 1 to 5 carbon atoms; and Y is an electron withdrawing group. 3. Водная композиция по п.1, отличающаяся тем, что вязкоупругое поверхностно-активное вещество представляет собой эруковый амидопропилдиметилбетаин.3. An aqueous composition according to claim 1, characterized in that the viscoelastic surfactant is an erucic amidopropyl dimethyl betaine. 4. Водная композиция по п.1, отличающаяся тем, что водная композиция находится в форме геля.4. An aqueous composition according to claim 1, characterized in that the aqueous composition is in the form of a gel. 5. Водная композиция по п.4, где композиция имеет более низкую вязкость при pH ниже 0 по сравнению с вязкостью эквивалентной водной композиции, которая не содержит водорастворимое замедляющее действие кислот средство.5. An aqueous composition according to claim 4, wherein the composition has a lower viscosity at a pH below 0 compared to the viscosity of an equivalent aqueous composition that does not contain a water-soluble acid retarding agent. 6. Водная композиция по п.1, имеющая вязкость при температурах от 70°F (21°C) до 200°F (93°C) и pH выше 3, которая выше вязкости эквивалентной водной композиции, которая не содержит водорастворимое замедляющее действие кислот средство.6. An aqueous composition according to claim 1, having a viscosity at temperatures from 70°F (21°C) to 200°F (93°C) and a pH above 3, which is higher than the viscosity of an equivalent aqueous composition that does not contain water-soluble acid retarder means. 7. Водная композиция по п.6, отличающаяся тем, что водорастворимое замедляющее действие кислот средство содержит хлорид магния (MgCl2).7. An aqueous composition according to claim 6, characterized in that the water-soluble acid retarding agent contains magnesium chloride (MgCl2). 8. Способ обработки геологической формации, через которую проходит ствол скважины, включающий:8. A method for treating a geological formation through which a wellbore passes, comprising: a) растворение водорастворимого замедляющего действие кислот средства в воде в количестве от 1 до 40 мас.% с образованием смеси, при этом водорастворимое замедляющее действие кислот средство содержит по меньшей мере одно из:a) dissolving the water-soluble acid retarding agent in water in an amount of from 1 to 40 wt.% to form a mixture, wherein the water-soluble acid retarding agent contains at least one of: хлорида магния (MgCl2), мочевины, производного мочевины, или их сочетание;magnesium chloride (MgCl2), urea, a urea derivative, or a combination thereof; b) одновременное или последовательное добавление в указанную смесь вязкоупругого поверхностно-активного вещества, при этом вязкоупругое поверхностно-активное вещество имеет структуру в соответствии с формулой III о r2 b) simultaneous or sequential addition to said mixture of a viscoelastic surfactant, wherein the viscoelastic surfactant has a structure according to formula III o r 2 II III I Rx С N—R3—YRx C N-R 3 -Y Формула III, в которой R1 представляет собой углеводородную группу, которая может быть с разветвленной или прямой цепью, ароматической, алифатической или олефиновой, и содержит от 17 до 26 атомов углерода,Formula III wherein R 1 is a hydrocarbon group which may be branched or straight chain, aromatic, aliphatic or olefinic and contains from 17 to 26 carbon atoms, --
EA201890638 2015-09-03 2016-08-31 DIFFERENT ACIDS CONTAINING WATER-SOLUBLE RETAILER, AND METHODS OF MANUFACTURING AND APPLICATION EA041391B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/214,047 2015-09-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041391B1 true EA041391B1 (en) 2022-10-19

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10954432B2 (en) On the fly mixing of acids and diversion fluids with water-soluble retarding agents
US10378325B2 (en) Aqueous retarded acid solution and methods for use thereof
RU2736755C2 (en) Emulsions containing water-soluble agents, retarding acid reaction, and methods of their production and application
US11692128B2 (en) Diversion acid containing a water-soluble retarding agent and methods of making and using
US10066157B2 (en) Injecting polyelectrolyte based sacrificial agents for use in unconventional formations
Al-Anazi et al. Stimulation of tight carbonate reservoirs using acid-in-diesel emulsions: Field application
US20130126169A1 (en) Tight Gas Stimulation by In-Situ Nitrogen Generation
Mahmoud et al. Mixing chelating agents with seawater for acid stimulation treatments in carbonate reservoirs
NO339170B1 (en) Methods for treating a subsurface formation
EA010361B1 (en) Method of treating a subterranean carbonate formation
US20230279284A1 (en) Methods for making and using retarded acid compositions for well stimulation
Alhamad et al. Organic acids for stimulation purposes: A review
Patterson et al. Preproduction-deployed scale-inhibition treatments in deepwater West Africa
WO2021040713A1 (en) Methods of stabilizing carbonate-bearing formations
US9587165B2 (en) Non-damaging bimodal stimulation composition and method of use thereof
US8720557B2 (en) In-situ crosslinking with aluminum carboxylate for acid stimulation of a carbonate formation
WO2016077135A1 (en) Flowing fracturing fluids to subterranean zones
EA041391B1 (en) DIFFERENT ACIDS CONTAINING WATER-SOLUBLE RETAILER, AND METHODS OF MANUFACTURING AND APPLICATION
EA041225B1 (en) INJECTION MIXING ACIDS AND DIFFERENT LIQUIDS WITH WATER-SOLUBLE RETAILER AGENTS
Kayumov et al. Experience of carbonate acidizing in the challenging environment of the Volga-Urals region of Russia
Legemah et al. Successful Acidizing Treatment of Four Offshore Wells with High Bottomhole Temperatures in Mobile Bay, Gulf of Mexico: Laboratory and Field Case Studies
Al-Anazi et al. Enhancement of Gas Productivity Using Alcoholic Acids: Laboratory and Field Studies
WO2023183462A1 (en) Single-phase retarded acid based on an amphoteric surfactant
WO2023183465A1 (en) Single-phase retarded acid based on a cationic surfactant
US10815765B2 (en) Enhanced viscosity of polymer solutions in high salinity brines