RU2043491C1 - Structurized hydrocarbon gel-like composition for formation hydraulic fracturing - Google Patents
Structurized hydrocarbon gel-like composition for formation hydraulic fracturing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2043491C1 RU2043491C1 SU5057118A RU2043491C1 RU 2043491 C1 RU2043491 C1 RU 2043491C1 SU 5057118 A SU5057118 A SU 5057118A RU 2043491 C1 RU2043491 C1 RU 2043491C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gel
- triethanolamine
- aluminum
- hydrocarbon
- composition
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lubricants (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к технологическим жидкостям, являющимся углеводородными гелями, применяющимся для гидравлического разрыва нефтяных и газовых пластов, глушения и консервации скважин, а также для ограничения водопритоков. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to process fluids, which are hydrocarbon gels, used for hydraulic fracturing of oil and gas reservoirs, killing and conservation of wells, as well as to limit water inflows.
В процессе ГРП нефтяных и газовых скважин используются специальные углеводородные жидкости, обладающие низкими потерями на трение, а также высокой вязкостью, необходимой для создания трещин и транспортировки в них расклинивающего материала, при этом вязкость жидкости при увеличении температуры растет, достигая максимума в пределах 60-70оС.In the process of hydraulic fracturing of oil and gas wells, special hydrocarbon fluids are used, which have low friction losses and high viscosity necessary to create cracks and transport proppant material in them, while the fluid viscosity increases with increasing temperature, reaching a maximum of 60-70 about S.
Подобные жидкости получают растворением в углеводородах алюминиевых солей органических ортофосфорных эфиров. В настоящее время существует несколько подобных соединений. В американском патенте N 3.757.864 US Cl 166/308, оп. 11.11.1973 г. в качестве снижающего потери на трение и гелирующего агента предлагается алюминиевая соль органического ортофосфорного эфира, имеющего следующую структурную формулу:
(HO)nAl[O-
R и R1 алифатические углеводородные радикалы, с числом атомов углерода от 1 до 20, или этиленовые углеводородные радикалы, с числом атомов углерода от 2 до 20, а также или R, или R1, но не оба, могут быть атомом водорода.Such liquids are prepared by dissolving aluminum salts of organic phosphoric esters in hydrocarbons. There are currently several similar compounds. U.S. Patent No. 3,757,864 to US Cl 166/308, op. 11/11/1973, as a reducing friction loss and gelling agent, an aluminum salt of organic phosphoric ether is proposed having the following structural formula:
(HO) n Al [O-
R and R 1 are aliphatic hydrocarbon radicals, with the number of carbon atoms from 1 to 20, or ethylene hydrocarbon radicals, with the number of carbon atoms from 2 to 20, and also R, or R 1 , but not both, can be a hydrogen atom.
Указанную соль получают в результате реакции органического ортофосфорного эфира, например метилдодецилортофосфорного эфира с алюмосодержащим компонентом, в качестве которого предлагается Al2(SO4)3*18H2O. Полученную соль растворяют в органической жидкости в количестве 0,5-100 фунтов на 1000 галлонов (0,06-12,43 кг на 1000 л) органической жидкости, в качестве которой предлагается использовать: бензин, керосин, дизельное топливо или сырую нефть.The specified salt is obtained by the reaction of an organic orthophosphoric ester, for example methyldodecylphosphoric ester with an aluminum-containing component, which is proposed Al 2 (SO 4 ) 3 * 18H 2 O. The resulting salt is dissolved in an organic liquid in an amount of 0.5-100 pounds per 1000 gallons (0.06-12.43 kg per 1000 l) of the organic liquid, which is proposed to be used as gasoline, kerosene, diesel fuel or crude oil.
Полученные таким образом гели не содержат комплексообразователь, поэтому являются загущенными, а не структурированными системами, и не обладают высокой вязкостью. The gels thus obtained do not contain a complexing agent, therefore, they are thickened rather than structured systems and do not have a high viscosity.
В американском патенте N 4.200.539 U.S. Cl 252/8.55 оп. 29.4.1980 г. в качестве жидкости для ГРП предлагается углеводородная композиция на основе алюминиевых солей ароматических ортофосфорных эфиров, имеющих следующую структурную формулу:
[
R1 ароматический углеводородный радикал, с числом атомов углерода от 6 до 26;
R2 алифатический углеводородный радикал, с числом атомов углерода от 1 до 26 или атом водорода. Указанная композиция может быть приготовлена отдельно, с последующим растворением образца соли в нефтяной жидкости, или приготовлена в самой нефти путем добавления в нее ортофосфорного эфира и алюмосодержащего компонента.In US patent N 4.200.539 US Cl 252 / 8.55 op. 04/29/1980, as a fluid for hydraulic fracturing, a hydrocarbon composition based on aluminum salts of aromatic orthophosphoric esters having the following structural formula is proposed:
[
R 1 aromatic hydrocarbon radical, with the number of carbon atoms from 6 to 26;
R 2 is an aliphatic hydrocarbon radical, with the number of carbon atoms from 1 to 26 or a hydrogen atom. The specified composition can be prepared separately, followed by dissolution of the salt sample in the oil liquid, or prepared in the oil itself by adding orthophosphoric ether and an aluminum-containing component to it.
Вязкость геля, полученного при растворении в керосине 1,43 мас. алюминиевой соли ароматического ортофосфорного эфира, составляет 7500сП при скорости сдвига 1,3 с-1. Полученные таким образом гели не содержат комплексообразователь, поэтому являются загущенными, а не структурированными системами и не обладают высокой вязкостью.The viscosity of the gel obtained by dissolving in kerosene 1.43 wt. aluminum salt of aromatic phosphoric ether, is 7500 cP at a shear rate of 1.3 s -1 . The gels thus obtained do not contain a complexing agent, therefore, they are thickened rather than structured systems and do not have a high viscosity.
В американском патенте N 4.174.283 US Cl 252/8.55R оп. 13.11.1979 г. в качестве жидкости для ГРП предлагается углеводородная композиция на основе алюминиевых солей органических ортофосфорных эфиров, представляющих собой сложную смесь, полученную в результате реакции следующих компонентов:
а) реагент, содержащий в своем составе пятивалентный фосфор, например пятиокись фосфора, или смесь пятиокиси фосфора с полифосфорной кислотой;
б) оксаспирт, имеющий структурную формулу ROR1OH, где: R алкильная группа, содержащая от 1 до 6 атомов углерода; R1 алкиленовая группа, содержащая от 2 до 3 атомов углерода, причем общее содержание атомов углерода в группах R и R1 cоставляет от 3 до 8;
в) в случае, если содержание атомов углерода в оксаспирте 3 или 4, то используется алифатический спирт с длиной цепи не менее 5 атомов углерода, а если содержание атомов углерода в оксаспирте от 5 до 8, то используется или алифатический спирт с длиной цепи не менее 5 атомов углерода, или спирт с короткой цепью (от 1 до 4 атомов углерода), или их смесь. При этом индивидуальные молярные отношения оксаспирта, спирта с длинной цепью и спирта с короткой цепью к общему количеству пятиокиси фосфора от 0,4:1 до 4,5:1; от 0:1 до 4,0:1; от 0:1 до 5,0:1, соответственно.In U.S. Patent No. 4,174,283 US Cl 252 / 8.55R op. 11/13/1979, as a fluid for hydraulic fracturing, a hydrocarbon composition based on aluminum salts of organic phosphoric ethers is proposed, which is a complex mixture obtained by the reaction of the following components:
a) a reagent containing pentavalent phosphorus, for example phosphorus pentoxide, or a mixture of phosphorus pentoxide with polyphosphoric acid;
b) an oxoalcohol having the structural formula ROR 1 OH, where: R is an alkyl group containing from 1 to 6 carbon atoms; R 1 is an alkylene group containing from 2 to 3 carbon atoms, the total content of carbon atoms in the groups R and R 1 being from 3 to 8;
c) if the content of carbon atoms in the oxo-alcohol is 3 or 4, then an aliphatic alcohol with a chain length of at least 5 carbon atoms is used, and if the content of carbon atoms in the oxo-alcohol is from 5 to 8, then aliphatic alcohol with a chain length of at least 5 carbon atoms, or short-chain alcohol (1 to 4 carbon atoms), or a mixture thereof. In this case, the individual molar ratios of oxaspirt, long-chain alcohol and short-chain alcohol to the total amount of phosphorus pentoxide from 0.4: 1 to 4.5: 1; from 0: 1 to 4.0: 1; from 0: 1 to 5.0: 1, respectively.
Указанная композиция приготавливается путем растворения 0,1-2,5 об. органического ортофосфорного эфира в углеводородной жидкости и добавлении к полученному раствору алюмосодержащего компонента, в качестве которого используется алюминат натрия, изопропанолят и гидрат алюминия. The specified composition is prepared by dissolving 0.1-2.5 vol. organic phosphoric ether in a hydrocarbon liquid and adding to the resulting solution an aluminum-containing component, which is used as sodium aluminate, isopropanolate and aluminum hydrate.
Вязкость геля, полученного при растворении 0,8 об. гелеобразователя, полученного при использовании 3-оксапентанола и спиртов фракции С8-10, составляет 315сП при скорости сдвига 160 с-1. В качестве активатора использовался водно-щелочной раствор алюмината натрия. Полученные таким образом гели не содержат комплексообразователь, поэтому являются загущенными, а не структурированными системами, и не обладают высокой вязкостью.The viscosity of the gel obtained by dissolving 0.8 vol. gelling agent obtained using 3-oxapentanol and alcohols of fraction C 8-10 is 315 cP at a shear rate of 160 s -1 . An aqueous alkaline solution of sodium aluminate was used as an activator. The gels thus obtained do not contain a complexing agent, therefore, they are thickened rather than structured systems and do not have a high viscosity.
В американском патенте N 4.316.810 U.S. Cl 252/8.55R оп. 23.2.1982 г [1] в качестве жидкости для ГРП предлагается углеводородная композиция на основе алюминиевых солей органических ортофосфорных эфиров, имеющих следующую структурную формулу:
[R2O-
R2O и R4O алкилокси, или алкенилокси, или алкинилокси группы с содержанием атомов углерода от 1 до 18;
R1O и R2O могут быть различны, но должны составлять вместе от 1 до 24 атомов углерода; R3O и R4O могут быть различны, но должны составлять вместе от 1 до 20 атомов углерода; R2O и R4O будут существовать только при условии, что R1O и R3O будут или -СH2CH(CH3)O-, или -СН2СН2О-.In U.S. Patent No. 4,316,810 to US Cl 252 / 8.55R op. 23.2.1982 g [1] as a fluid for hydraulic fracturing, a hydrocarbon composition based on aluminum salts of organic phosphoric esters having the following structural formula is proposed:
[R 2 O-
R 2 O and R 4 O alkyloxy, or alkenyloxy, or alkynyloxy groups containing carbon atoms from 1 to 18;
R 1 O and R 2 O may be different, but must be together from 1 to 24 carbon atoms; R 3 O and R 4 O may be different, but must be together from 1 to 20 carbon atoms; R 2 O and R 4 O will exist only if R 1 O and R 3 O are either —CH 2 CH (CH 3 ) O— or —CH 2 CH 2 O—.
Указанная композиция может быть приготовлена отдельно, с последующим растворением 0,25-6,00 мас. образца в органической жидкости, или приготовлена путем добавления в органическую жидкость 0,23-5,3 мас. органического ортофосфорного эфира и алюминийсодержащего соединения, например, 0,02-0,5 мас. водно-щелочного раствора алюмината натрия. The specified composition can be prepared separately, followed by dissolution of 0.25-6.00 wt. sample in an organic liquid, or prepared by adding 0.23-5.3 wt. organic phosphoric ether and an aluminum-containing compound, for example, 0.02-0.5 wt. aqueous alkaline solution of sodium aluminate.
Углеводородные гели, полученные на основе оксиалкил или оксиалкилалкилфосфатов алюминия, отличаются наиболее высокой вязкостью по сравнению с приведенными выше аналогами. Так вязкость геля, полученного при растворении в керосине 1,43 мас. алюминиевой соли октанол-2-оксабутанолортофосфорного эфира составляет 20000сП, при скорости сдвига 1,3 с-1.Hydrocarbon gels based on aluminum hydroxyalkyl or hydroxyalkylalkylphosphates have the highest viscosity compared to the above analogues. So the viscosity of the gel obtained by dissolving in kerosene 1.43 wt. the aluminum salt of octanol-2-oxabutanol-phosphoric ether is 20,000 cP, at a shear rate of 1.3 s -1 .
Алюминиевые соли органических ортофосфорных эфиров плохо растворимы в углеводородах, поэтому они образуют не истинные растворы, а коллоиды, при нагревании их растворимость увеличивается, поэтому увеличивается вязкость геля. Aluminum salts of organic orthophosphoric esters are poorly soluble in hydrocarbons, so they form not true solutions, but colloids, when heated, their solubility increases, so the gel viscosity increases.
При растворении перечисленных алюминиевых солей органических ортофосфорных эфиров в углеводородах получаются ассоциированные комплексы большой молекулярной массы вида (американский патент N 4.781.845 US Cl 252/8.551 оп. 1.11.1988 г.):
Наличием этих линейных комплексов можно объяснить высокую вязкость гелей и низкие фрикционные потери.Upon dissolution of the listed aluminum salts of organic orthophosphoric esters in hydrocarbons, associated complexes of a large molecular mass of the form are obtained (American patent N 4.781.845 US Cl 252 / 8.551 op. 11.11.1988):
The presence of these linear complexes can explain the high viscosity of the gels and low frictional losses.
Недостатком указанного изобретения является то, что предлагаемая композиция представляет собой загущенную систему, в которой частицы полимера (ассоциированные комплексы) не связаны между собой. Это требует большего расхода реагентов для образования высоковязкого геля. Кроме того, несвязанные частицы геля проникают в пласт при фильтрации, забивая его поры. The disadvantage of this invention is that the proposed composition is a thickened system in which the polymer particles (associated complexes) are not interconnected. This requires a greater consumption of reagents for the formation of a highly viscous gel. In addition, unbound particles of the gel penetrate the formation during filtration, clogging its pores.
К недостаткам данной композиции нужно отнести также то, что в качестве алюмосодержащего компонента используется нерастворимый в органической среде водно-щелочной раствор алюмината натрия, что вызывает трудности при приготовлении геля. The disadvantages of this composition should also include the fact that an aluminum-insoluble aqueous-alkaline solution of sodium aluminate is used as an aluminum-containing component, which causes difficulties in the preparation of the gel.
Целью изобретения являются:
1) упрощение процесса приготовления геля за счет использования жидких углеводородорастворимых компонентов;
2) повышение вязкости, термической стабильности и улучшение фильтрационных характеристик, а именно снижение вязкости геля после фильтрации при низких значениях коэффициентов фильтрации за счет образования структурированного геля.The aim of the invention are:
1) simplification of the gel preparation process through the use of liquid hydrocarbon-soluble components;
2) an increase in viscosity, thermal stability, and an improvement in filtration characteristics, namely, a decrease in the viscosity of the gel after filtration at low filtration coefficients due to the formation of a structured gel.
Поставленная цель достигается тем, что гелированная углеводородная жидкость, содержащая органический ортофосфорный эфир (гелеобразователь), в качестве алюмосодержащего компонента (активатора) содержит жидкий углеводородорастворимый, не образующий твердых, плохорастворимых ассоциатов, вторбутанолят алюминия, а в качестве структурирующего компонента (комплексообразователя) дополнительно содержит триэтаноламин или моно-, или диолеат триэтаноламина, или эмультал, или триолоксид, при следующем соотношении компонентов, об. This goal is achieved in that the gelled hydrocarbon liquid containing organic orthophosphoric ether (gelling agent), contains as an aluminum-containing component (activator) a liquid hydrocarbon-soluble, not forming solid, poorly soluble associates, aluminum sec-butanolate, and additionally contains triethanolamine as a structuring component (complexing agent) or mono- or dioleate of triethanolamine, or emulsion, or trioloxide, in the following ratio of components, vol.
Гелеобразователь 0,25-10,0 (органический ортофосфорный эфир, имеющий следующую структурную формулу:
R2O 
R 2 O
В качестве деструктора указанная композиция преимущественно содержит пергидрат карбоната натрия в количестве 0,5-5 кг на 1000 л геля. As a destructor, this composition mainly contains sodium carbonate perhydrate in an amount of 0.5-5 kg per 1000 l of gel.
Интервал концентраций гелеобразователя определяется тем, что снижение ее ниже 0,25 об. не позволяет получить вязкий гель, а при увеличении выше 10 об. вязкость слишком высока, в результате чего возникают трудности при прокачивании геля по трубам. The range of concentrations of the gelling agent is determined by the fact that its decrease below 0.25 vol. does not allow to obtain a viscous gel, but with an increase above 10 vol. the viscosity is too high, resulting in difficulties in pumping the gel through the pipes.
Интервал концентраций активатора определяется интервалом концентрации гелеобразователя (для каждой концентрации гелеобразователя экспериментально подбирается своя концентрация активатора). The range of activator concentrations is determined by the concentration range of the gelling agent (for each concentration of the gelling agent, its own concentration of activator is experimentally selected).
Интервал концентраций комплексообразователя определяется тем, что снижение ее ниже 0,02 об. не дает возможность получить структурированный гель, а увеличение выше 2 об. не дает улучшения качества и поэтому является экономически нецелесообразным. The range of concentrations of the complexing agent is determined by the fact that its decrease is below 0.02 vol. does not allow to obtain a structured gel, and an increase above 2 vol. does not improve the quality and therefore is not economically feasible.
Интервал концентраций деструктора определяется тем, что при содержании его ниже 0,5 кг на 1000 л геля гель деструктируется слишком медленно, более 1 сут, что задерживает процесс вызова притока после ГРП, а при содержании его выше 5 кг на 1000 л, гель деструктируется слишком быстро (менее 1 часа), до завершения процесса гидравлического разрыва пласта, что не позволяет провести его качественно из-за увеличенной в результате деструкции геля фильтрации жидкости в пласт. The range of concentrations of the destructor is determined by the fact that when its content is below 0.5 kg per 1000 l of gel, the gel is destroyed too slowly for more than 1 day, which delays the process of inducing inflow after hydraulic fracturing, and if it is above 5 kg per 1000 l, the gel is destroyed too quickly (less than 1 hour), until the completion of the hydraulic fracturing process, which does not allow it to be carried out qualitatively due to the increased filtration of the fluid into the formation as a result of gel destruction.
Для экспериментальной проверки заявляемого состава были приготовлены 22 смеси ингредиентов, представленных в табл.1, для которых специальным образом приготавливались органические ортофосфорные эфиры. For experimental verification of the claimed composition were prepared 22 mixtures of the ingredients shown in table 1, for which organic orthophosphoric esters were specially prepared.
Для примеров 1-10 органические ортофосфорные эфиры приготавливались следующим образом. В 250 мл колбе, снабженной мешалкой, обогревом и термометром, смешивались 43,3 г промышленной фракции спиртов С8-10(спирты с длинной цепью) и 22,8 г 2-оксабутанола (оксаспирт), после чего в смесь подавалось 24,3 г пятиокиси фосфора (Р2О5), после чего смесь перемешивали в течение 30 минут, а затем нагревали до 120оС и выдерживали при перемешивании в течение 1 ч.For examples 1-10, organic orthophosphoric esters were prepared as follows. In a 250 ml flask equipped with a stirrer, heating and a thermometer, 43.3 g of the industrial fraction of C 8-10 alcohols (long-chain alcohols) and 22.8 g of 2-oxabutanol (oxaspirt) were mixed, after which 24.3 g of phosphorus pentoxide (P 2 O 5), and the mixture was stirred for 30 minutes and then heated to 120 ° C and kept under stirring for 1 hour.
Органические ортофосфорные эфиры для примеров 13-14, 17-18, 21-22 приготавливались аналогично, за исключением того, что в качестве оксаспирта и спирта с длинной цепью в примерах 13-14 использовались 3-оксапентанол и спирты С6-10, в примерах 17-18 5-оксагептанол и спирты С10-12, а в примерах 21-22 2-оксабутанол и оксэтилированный алкилфенол (неонол-4).Organic orthophosphoric esters for examples 13-14, 17-18, 21-22 were prepared similarly, except that 3-oxapentanol and C 6-10 alcohols were used in examples 13-14 as long-chain oxo alcohols and alcohol, in examples 17-18 5-oxaheptanol and alcohols C 10-12 , and in examples 21-22 2-oxabutanol and ethoxylated alkyl phenol (neonol-4).
Для примеров 11-12 органические ортофосфорные эфиры приготавливались следующим образом: в 250 мл колбе, снабженной мешалкой, обогревом и термометром, смешивались 43,3 г фракции спиртов С8-10(спирты с длинной цепью) и 22,8 г 2-оксабутанола (оксаспирт), после чего в смесь подавалось 47,3 г пятиокиси фосфора (Р2О5), после чего смесь перемешивали 15 мин, охлаждали до 50оС и вводили 19,2 г метанола (спирт с короткой цепью), затем смесь нагревали до 80оС и выдерживали в течение 6 ч.For examples 11-12, organic orthophosphoric esters were prepared as follows: in a 250 ml flask equipped with a stirrer, heating and thermometer, 43.3 g of a fraction of C 8-10 alcohols (long-chain alcohols) and 22.8 g of 2-oxabutanol were mixed ( oksaspirt), after which the mixture was applied to 47.3 g of phosphorus pentoxide (P 2 O 5), after which the mixture was stirred for 15 min, cooled to 50 ° C and methanol was added 19.2 g (short chain alcohol), and then the mixture was heated up to 80 about C and kept for 6 hours
Органические ортофосфорные эфиры для примеров 15-16, 19-20 приготавливались аналогично, за исключением того, что в качестве оксаспирта и спиртов с длинной и короткой цепью в примерах 15-16 использовались 3-оксапентанол, спирты С6-10 и метанол, в примерах 19-20 5-оксагептанол, спирты С10-12 и бутанол.Organic orthophosphoric esters for examples 15-16, 19-20 were prepared in a similar manner, except that 3-oxapentanol, C 6-10 alcohols and methanol were used in the examples 15-16 as oxo alcohols and long and short chain alcohols . 19-20 5-oxaheptanol, C 10-12 alcohols and butanol.
В результате проведенных реакций, в каждом отдельном случае получались сложные смеси моно- и дизамещенных ортофосфорных эфиров. As a result of the reactions carried out, in each individual case, complex mixtures of mono- and disubstituted orthophosphoric esters were obtained.
В качестве активатора для примеров использовался вторбутанолят алюминия (С12Н27О3Аl) ТУ 6-09-13-513-76.Aluminum activator (C 12 H 27 O 3 Al) TU 6-09-13-513-76 was used as an activator for examples.
В качестве комплексообразователей использовались: Триэтаноламин (ТЭА) ТУ 6-02-916-79
Моно- и диолеаты триэтаноламина ТУ 6-14-761-77 моно-ОТЭА, ди-ОТЭА) Эмультал ТУ 6-14-1035-79 (сложный эфир триэтаноламина и таллового масла) Триолоксид ТУ 6-14-120-84 (полиоксэтилиро- ванный триэтаноламин).As complexing agents used: Triethanolamine (TEA) TU 6-02-916-79
Mono-and dioleates of triethanolamine TU 6-14-761-77 mono-OTEA, di-OTEA) Emultul TU 6-14-1035-79 (ester of triethanolamine and tall oil) Trioloxide TU 6-14-120-84 (polyoxyethyl bath triethanolamine).
В качестве углеводородных жидкостей использовались газоконденсат, дизельное топливо и сырая нефть Салымского месторождения (Западная Сибирь) со следующими физико-химическими характеристиками: Плотность, кг/м3 826
Содержание, мас. парафинов 4,2 серы 0,4 асфальтенов 0,4 смол силикагелевых 2,0
Вязкость, МПа ˙ с: при 20оС 5,5 при 50оС 2,7
Температура, оС: застывания ниже -16 начала кипения 50
Фракционный состав, до 150оС 20 до 200оС 30 до 300оС 49
Для проведения экспериментов в углеводородных жидкостях последовательно при перемешивании растворялись органический ортофосфорный эфир (гелеобразователь), алюминийсодержащий компонент (активатор) и комплексообразователь, после чего смесь выдерживалась для созревания в течение 1 сут.As hydrocarbon liquids, gas condensate, diesel fuel and crude oil from the Salym field (Western Siberia) with the following physicochemical characteristics were used: Density, kg / m 3 826
Content, wt. paraffins 4.2 sulfur 0.4 asphaltenes 0.4 resins silica gel 2.0
Viscosity, MPa ˙ from: at 20 ° C 5.5 at 50 ° C 2.7
Temperature, о С: solidification below -16 at the beginning of boiling 50
Fractional composition, up to 150 о С 20 to 200 о С 30 to 300 о С 49
To conduct experiments in hydrocarbon liquids, organic orthophosphoric ester (gelling agent), aluminum-containing component (activator) and complexing agent were successively dissolved with stirring, after which the mixture was aged for 1 day to mature.
Реологические исследования проводились на ротационном вискозиметре "Pheotest-2". При этом определялись динамические вязкости при скоростях сдвига 3 и 160 с-1, коэффициент консистенции, характеризующий консистенцию полученного геля и показатель неньютоновского поведения, характеризующий структурированность системы.Rheological studies were carried out on a rotational viscometer "Pheotest-2". In this case, dynamic viscosities were determined at shear rates of 3 and 160 s -1 , a consistency coefficient characterizing the consistency of the obtained gel, and an indicator of non-Newtonian behavior characterizing the structure of the system.
Фильтрационные исследования проводились на фильтр-прессе фирмы "Вaroid", при этом определялись коэффициент утечки с кольматацией (Сw) и коэффициент мгновенной утечки (Cw'), а затем на вискозиметре определялась вязкость полученного фильтрата. Filtration studies were carried out on a Baroid filter press, and the leakage coefficient with mudding (Сw) and the instantaneous leakage coefficient (Cw ') were determined, and then the viscosity of the obtained filtrate was determined on a viscometer.
Результаты физико-химических исследований представлены в табл.2 и 3. The results of physico-chemical studies are presented in tables 2 and 3.
Из данных табл.2 следует, что углеводородный гель предлагаемого состава (п. п. 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22) обладает лучшими реологическими показателями как при нормальной (20оС), так и при повышенной (80оС) температуре более высокими значениями динамической вязкости, более высокими значениями коэффициента консистенции и более низкими значениями показателя неньютоновского поведения, что указывает на структурированность геля; из данных табл.3 следует, что углеводородный гель предлагаемого состава обладает лучшими фильтрационными характеристиками при повышенной (80оС) температуре (пп. 2, 6, 8, 10, 16).From the data in Table 2 it follows that the hydrocarbon gel of the proposed composition (
Применение комплексообразователя позволяет увеличить (при том же количестве гелеобразователя) вязкость, термостабильность геля и снизить вязкость геля после фильтрации при низких значениях коэффициентов фильтрации. Причем вязкости полученных гелей значительно увеличиваются в области малых значений скоростей сдвига (кажущаяся вязкость явление тиксотропии, что указывает на наличие структуры, образование связей между частицами геля), что особенно важно во время остановок процесса (не будет оседать пропант в стволе скважины), в то же время при высоких скоростях сдвига эти связи разрываются (резкое снижение вязкости при увеличении скорости сдвига до 160 с-1). Это указывает на то, что фрикционные потери будут оставаться минимальными.The use of a complexing agent makes it possible to increase (with the same amount of a gelling agent) the viscosity, thermal stability of the gel and reduce the viscosity of the gel after filtration at low values of the filtration coefficients. Moreover, the viscosities of the obtained gels significantly increase in the region of low shear rates (the apparent viscosity is a thixotropy phenomenon, which indicates the presence of a structure, the formation of bonds between gel particles), which is especially important during process shutdowns (proppant will not settle in the wellbore), however, at high shear rates, these bonds break (a sharp decrease in viscosity with an increase in shear rate to 160 s -1 ). This indicates that frictional losses will remain minimal.
При фильтрации структурированного геля наблюдается "эффект губки", при этом происходит незначительное отделение углеводородной жидкости основы геля низкой вязкости, без разрушения структуры геля, в результате чего не происходит забивания пласта гелированными частицами. When filtering the structured gel, a “sponge effect” is observed, with a slight separation of the hydrocarbon liquid of the low viscosity gel base without destroying the gel structure, as a result of which the formation of gelled particles does not clog the formation.
Исходя из экспериментальных данных, можно сделать вывод, что при введении в состав геля комплексообразователя образуется структурированный гель, в котором частицы ассоциированных комплексов (полимерные цепочки) сшиваются поперечными водородными связями. Based on experimental data, it can be concluded that when a complexing agent is introduced into the gel, a structured gel is formed in which particles of the associated complexes (polymer chains) are crosslinked by transverse hydrogen bonds.
На чертеже показано образование поперечных водородных связей при использовании в качестве комплексообразователя триэтаноламина. The drawing shows the formation of transverse hydrogen bonds when used as a complexing agent triethanolamine.
Образованию водородных связей способствует наличие в молекуле триэтаноламина четырех неподеленных пар электронов одной у атома азота и по одной у трех атомов кислорода (аналогично и у других приведенных комплексообразователей: моно- и диолеатов триэтаноламина, эмультала, триолоксида); с другой стороны, наличие в углеводородных хвостах самой полимерной цепочки (ассоциированного комплекса) неподеленных электронных пар (окса-группы) способствует образованию таких связей с молекулами комплексообразователя. The formation of hydrogen bonds is facilitated by the presence of four unshared electron pairs in the triethanolamine molecule, one at the nitrogen atom and one at three oxygen atoms (similarly to the other complexing agents mentioned: triethanolamine mono- and dioleates, emulsal, trioloxide); on the other hand, the presence of unshared electron pairs (oxa groups) in the hydrocarbon tails of the polymer chain (associated complex) itself promotes the formation of such bonds with complexing molecules.
Известно, что в качестве деструкторов для гелей на основе органических ортофосфорных эфиров используются различные химические соединения, например, карбонаты и бикарбонаты щелочных металлов и аммония (американский патент N 3.990.978 US Сl 252/8.55 оп. 9.11.1976 г.). It is known that various chemical compounds are used as destructors for gels based on organic orthophosphoric esters, for example, alkali metal and ammonium carbonates and bicarbonates (US patent N 3.990.978 US Cl 252 / 8.55 op. 9.11.1976).
Для приготовления технологической жидкости для ГРП в состав структурированного геля преимущественно вводится в качестве деструктора от 0,5 до 5 кг на 1000 л геля пергидрата карбоната натрия (Na2CO3 ˙ 1,5H2O2 ˙ H2O), который разрушит гель после завершения процесса.To prepare the process fluid for hydraulic fracturing, structured gel is predominantly introduced as a destructor from 0.5 to 5 kg per 1000 l of sodium carbonate perhydrate gel (Na 2 CO 3 ˙ 1.5H 2 O 2 ˙ H 2 O), which destroys the gel after completion of the process.
Время деструкции геля регулируется количеством деструктора в системе и пластовой температурой. The time of gel destruction is controlled by the amount of destructor in the system and the reservoir temperature.
В табл.4 приводится процент снижения вязкости геля, приготовленного, как указано в примере 2, табл.1, в течение 5 ч при температуре 80оС.Table 4 shows the percentage reduction in viscosity of the gel prepared as described in example 2, table 1, for 5 hours at a temperature of 80 about C.
Деструкция геля (% снижения вязкости) при различных концентрациях деструктора при температуре 80оС
Процент снижения вязкости учитывался по динамической вязкости, измеренной на ротационном вискозиметре "Pheotest-2" при скорости сдвига 160 с-1.The destruction of the gel (% viscosity reduction) at various concentrations of the destructor at a temperature of 80 about
The percentage reduction in viscosity was taken into account by the dynamic viscosity measured on a Pheotest-2 rotational viscometer at a shear rate of 160 s -1 .
Claims (2)
Втор-бутанолят алюминия 0,1 7,5
Комплексообразователь на основе триэтаноламина 0,02 2,0
Газоконденсат, или дизельное топливо, или сырая нефть Остальное
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве комплексообразователя на основе триэтаноламина используется триэтаноламин N(C2H4OH)3, или моноолеат триэтаноламина, или диолеат триэтаноламина, или эмультал, или триолоксид.Organic phosphoric esters 0.25 10.0
Second-butanolate aluminum 0.1 7.5
Triethanolamine-based complexing agent 0.02 2.0
Gas condensate, or diesel, or crude oil
2. The composition according to p. 1, characterized in that triethanolamine N (C 2 H 4 OH) 3 , or triethanolamine monooleate, or triethanolamine dioleate, or an emulsion, or trioloxide is used as a complexing agent based on triethanolamine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5057118 RU2043491C1 (en) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | Structurized hydrocarbon gel-like composition for formation hydraulic fracturing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5057118 RU2043491C1 (en) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | Structurized hydrocarbon gel-like composition for formation hydraulic fracturing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2043491C1 true RU2043491C1 (en) | 1995-09-10 |
Family
ID=21610791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5057118 RU2043491C1 (en) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | Structurized hydrocarbon gel-like composition for formation hydraulic fracturing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2043491C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10550304B2 (en) | 2013-08-01 | 2020-02-04 | M-I Drilling Fluids Uk Limited | Quaternary ammonium compounds and gas hydrate inhibitor compositions |
-
1992
- 1992-07-29 RU SU5057118 patent/RU2043491C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Патент США N 4316810, кл. E 21B 43/26, опублик. 1982. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10550304B2 (en) | 2013-08-01 | 2020-02-04 | M-I Drilling Fluids Uk Limited | Quaternary ammonium compounds and gas hydrate inhibitor compositions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4200539A (en) | Fracturing compositions and method of preparing and using the same | |
| US4153649A (en) | Phosphate ester-type reaction product and method of preparing same | |
| US6149693A (en) | Hydrocarbon gels useful in formation fracturing | |
| US6147034A (en) | Gelling agent for hydrocarbon liquid and method of use | |
| US5417287A (en) | Hydrocarbon gels useful in formation fracturing | |
| US4215001A (en) | Methods of treating subterranean well formations | |
| US5614010A (en) | Hydrocarbon gels useful in formation fracturing | |
| JPS6317984A (en) | Low toxic oil composition and use thereof in drilling fluid | |
| NL8200827A (en) | METHOD AND TREATMENT FLUID FOR STABILIZING FORMATIONS CONTAINING WATER-SENSITIVE CLAY. | |
| US4615740A (en) | Liquid polymer containing compositions for thickening aqueous mediums | |
| CA2241871C (en) | Gelling agent for hydrocarbon liquid and method of use | |
| RU2043491C1 (en) | Structurized hydrocarbon gel-like composition for formation hydraulic fracturing | |
| US4997582A (en) | Compositions for acid treating subterranean formations | |
| US4780221A (en) | Method and composition for viscosifying hydrocarbons | |
| RU2066737C1 (en) | Gel-like hydrocarbon composition for formation hydraulic fracturing | |
| RU2179993C2 (en) | Method of preparing demulsifier | |
| CA2722868C (en) | Phosphate ester oil gellant | |
| RU2081297C1 (en) | Compound for isolation of water inflow to oil and gas wells | |
| RU2184222C2 (en) | Hydrocarbon gel based on iron salts of organic orthophosphoric esters | |
| RU2242494C2 (en) | Reagent for taking away water-condensate mixture from well | |
| US20200392397A1 (en) | Crosslinkable friction reducer | |
| RU2308474C2 (en) | Hydrocarbon gel based on ortophosphoric acid ester iron salts | |
| RU2793051C1 (en) | Polysaccharide gel composition for hydraulic fracturing | |
| SU1707192A1 (en) | Compound for hydraulic fracturing of formation | |
| CA2615024C (en) | Non-phosphorus-based gellant for hydrocarbon fluids |