RU2544943C2 - Inhomogeneous distribution of proppant - Google Patents
Inhomogeneous distribution of proppant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544943C2 RU2544943C2 RU2012150663/03A RU2012150663A RU2544943C2 RU 2544943 C2 RU2544943 C2 RU 2544943C2 RU 2012150663/03 A RU2012150663/03 A RU 2012150663/03A RU 2012150663 A RU2012150663 A RU 2012150663A RU 2544943 C2 RU2544943 C2 RU 2544943C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- proppant
- polymer
- formation
- polyelectrolyte
- syneresis
- Prior art date
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 129
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 claims abstract description 90
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 59
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 50
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims abstract description 38
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 30
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 26
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 22
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 19
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 18
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 17
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 13
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 12
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 229920001448 anionic polyelectrolyte Polymers 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 238000006683 Mannich reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000247 superabsorbent polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 14
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000011557 critical solution Substances 0.000 abstract 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 67
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 44
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 36
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 244000007835 Cyamopsis tetragonoloba Species 0.000 description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 25
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 17
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 17
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 16
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 16
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 15
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 15
- -1 cation hydroxide Chemical class 0.000 description 12
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 208000000415 potassium-aggravated myotonia Diseases 0.000 description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 8
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 7
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 7
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 7
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N n-[bis(dimethylamino)phosphinimyl]-n-methylmethanamine Chemical compound CN(C)P(=N)(N(C)C)N(C)C GKTNLYAAZKKMTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 6
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 6
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N [(1r,2s,4r,5r)-3-hydroxy-4-(4-methylphenyl)sulfonyloxy-6,8-dioxabicyclo[3.2.1]octan-2-yl] 4-methylbenzenesulfonate Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)O[C@H]1C(O)[C@@H](OS(=O)(=O)C=2C=CC(C)=CC=2)[C@@H]2OC[C@H]1O2 NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 4
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 229920003213 poly(N-isopropyl acrylamide) Polymers 0.000 description 4
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NOWKCMXCCJGMRR-UHFFFAOYSA-N Aziridine Chemical compound C1CN1 NOWKCMXCCJGMRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101000979578 Homo sapiens NK-tumor recognition protein Proteins 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102100023384 NK-tumor recognition protein Human genes 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 3
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 3
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 3
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 3
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 3
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- JWYVGKFDLWWQJX-UHFFFAOYSA-N 1-ethenylazepan-2-one Chemical compound C=CN1CCCCCC1=O JWYVGKFDLWWQJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 9H-xanthene Chemical group C1=CC=C2CC3=CC=CC=C3OC2=C1 GJCOSYZMQJWQCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 0 CCN(C=CNC)*=CCNCCN(CCNCCNCCC(C)(*)*)C=C Chemical compound CCN(C=CNC)*=CCNCCN(CCNCCNCCC(C)(*)*)C=C 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 2
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 2
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000004312 hexamethylene tetramine Substances 0.000 description 2
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 2
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 description 2
- QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N n-propan-2-ylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)NC(=O)C=C QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 description 2
- 239000004583 superabsorbent polymers (SAPs) Substances 0.000 description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 2
- 239000007762 w/o emulsion Substances 0.000 description 2
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 description 2
- PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 1-(2,3-difluorophenyl)ethanone Chemical compound CC(=O)C1=CC=CC(F)=C1F PQUXFUBNSYCQAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FWWXYLGCHHIKNY-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxyethyl prop-2-enoate Chemical compound CCOCCOC(=O)C=C FWWXYLGCHHIKNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFCUBKYHMMPGBY-UHFFFAOYSA-N 2-methoxyethyl prop-2-enoate Chemical compound COCCOC(=O)C=C HFCUBKYHMMPGBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QENRKQYUEGJNNZ-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1-(prop-2-enoylamino)propane-1-sulfonic acid Chemical compound CC(C)C(S(O)(=O)=O)NC(=O)C=C QENRKQYUEGJNNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUGYUZFBKRTXGT-JQCXWYLXSA-N 2-methyl-n-[(2s,3r,4r,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexyl]prop-2-enamide Chemical compound CC(=C)C(=O)NC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO XUGYUZFBKRTXGT-JQCXWYLXSA-N 0.000 description 1
- YQIGLEFUZMIVHU-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-n-propan-2-ylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)NC(=O)C(C)=C YQIGLEFUZMIVHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007318 Mannich aminomethylation reaction Methods 0.000 description 1
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 description 1
- 229940063013 borate ion Drugs 0.000 description 1
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 1
- 229920003090 carboxymethyl hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000679 carrageenan Substances 0.000 description 1
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 description 1
- 235000010418 carrageenan Nutrition 0.000 description 1
- 229940113118 carrageenan Drugs 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 229920003118 cationic copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 125000004177 diethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- GQOKIYDTHHZSCJ-UHFFFAOYSA-M dimethyl-bis(prop-2-enyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C=CC[N+](C)(C)CC=C GQOKIYDTHHZSCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- WEHWNAOGRSTTBQ-UHFFFAOYSA-N dipropylamine Chemical compound CCCNCCC WEHWNAOGRSTTBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- UYMKPFRHYYNDTL-UHFFFAOYSA-N ethenamine Chemical compound NC=C UYMKPFRHYYNDTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MEGHWIAOTJPCHQ-UHFFFAOYSA-N ethenyl butanoate Chemical compound CCCC(=O)OC=C MEGHWIAOTJPCHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002466 imines Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M methyl orange Chemical compound [Na+].C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 STZCRXQWRGQSJD-GEEYTBSJSA-M 0.000 description 1
- 229940012189 methyl orange Drugs 0.000 description 1
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- 229940088644 n,n-dimethylacrylamide Drugs 0.000 description 1
- YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylprop-2-enamide Chemical compound CN(C)C(=O)C=C YLGYACDQVQQZSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZJDNTSGQAOAXNR-UHFFFAOYSA-N n-ethenyl-2-methylpropanamide Chemical compound CC(C)C(=O)NC=C ZJDNTSGQAOAXNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YVEXWBLMSGDWMQ-UHFFFAOYSA-N n-ethenyl-n-propylacetamide Chemical compound CCCN(C=C)C(C)=O YVEXWBLMSGDWMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RQAKESSLMFZVMC-UHFFFAOYSA-N n-ethenylacetamide Chemical compound CC(=O)NC=C RQAKESSLMFZVMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QISNULGCGWEUKY-UHFFFAOYSA-N n-ethyl-2-methylidenebutanamide Chemical compound CCNC(=O)C(=C)CC QISNULGCGWEUKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920001078 poly (N-Isopropyl methacrylamide) Polymers 0.000 description 1
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 1
- 229920002432 poly(vinyl methyl ether) polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- PNXMTCDJUBJHQJ-UHFFFAOYSA-N propyl prop-2-enoate Chemical compound CCCOC(=O)C=C PNXMTCDJUBJHQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006239 protecting group Chemical group 0.000 description 1
- 230000005588 protonation Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006903 response to temperature Effects 0.000 description 1
- 239000003340 retarding agent Substances 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229940047670 sodium acrylate Drugs 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012258 stirred mixture Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 229920000428 triblock copolymer Polymers 0.000 description 1
- FZGFBJMPSHGTRQ-UHFFFAOYSA-M trimethyl(2-prop-2-enoyloxyethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCOC(=O)C=C FZGFBJMPSHGTRQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
- UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L zinc;1-(5-cyanopyridin-2-yl)-3-[(1s,2s)-2-(6-fluoro-2-hydroxy-3-propanoylphenyl)cyclopropyl]urea;diacetate Chemical compound [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CCC(=O)C1=CC=C(F)C([C@H]2[C@H](C2)NC(=O)NC=2N=CC(=CC=2)C#N)=C1O UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
- E21B43/267—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/62—Compositions for forming crevices or fractures
- C09K8/66—Compositions based on water or polar solvents
- C09K8/68—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
- C09K8/685—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds containing cross-linking agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
- C09K2208/08—Fiber-containing well treatment fluids
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
Description
Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к интенсификации добычи углеводородов из пласта способом гидравлического разрыва. В частности, изобретение относится к способам неоднородного размещения расклинивающего агента (НРРА) в трещинах, что повышает их проводимость и продуктивность скважины. НРРА достигается путем образования кластеров из расклинивающего агента в трещине in situ с использованием фазовых переходов или химических превращений в полимерном геле.The present invention relates to the intensification of hydrocarbon production from the reservoir by the method of hydraulic fracturing. In particular, the invention relates to methods for heterogeneous placement of a proppant (HPPA) in fractures, which increases their conductivity and well productivity. HPPA is achieved by forming proppant clusters in an in situ fracture using phase transitions or chemical transformations in a polymer gel.
Имеется потребность в создании способа индуцирования неоднородного размещения расклинивающего агента в трещинах гидроразрыва в подземных формациях, который не требует значительных изменений вязкости или концентрации расклинивающего агента в закачиваемой суспензии.There is a need to create a method for inducing non-uniform proppant placement in hydraulic fractures in subterranean formations, which does not require significant changes in the viscosity or proppant concentration in the injected slurry.
Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Одним из вариантов осуществления настоящего изобретения является способ индуцирования агрегации расклинивающего агента в трещине гидроразрыва, включающий этапы (1) приготовления жидкости-носителя расклинивающего агента, вязкость которой повышена путем использования первого полимерного геля, подвергаемого синерезису; (2) закачивания суспензии расклинивающего агента и упомянутой жидкости в скважину; и (3) инициирования синерезиса геля. Упомянутая жидкость-носитель может содержать волокна, а часть используемого расклинивающего агента может иметь полимерное покрытие.One of the embodiments of the present invention is a method for inducing proppant aggregation in a fracture, comprising the steps of (1) preparing a proppant carrier fluid whose viscosity is increased by using a first polymer gel subjected to syneresis; (2) pumping a suspension of proppant and said fluid into the well; and (3) initiation of gel syneresis. Said carrier fluid may contain fibers, and part of the proppant used may have a polymer coating.
В одном варианте описанного осуществления упомянутый полимерный гель представляет собой сшитый гель, например сшитый боратом полимерный гель, а упомянутый синерезис инициируется введением в гель поливалентного катиона. Упомянутый поливалентный катион представляет собой катион металла, выбранного, например, из Ca, Zn, Al, Fe, Cu, Co, Cr, Ni, Ti, Zr, а также их смесей. Упомянутый катион вводится в гель, например, путем растворения или медленного растворения, например, соли, оксида или гидроксида катиона. Также дополнительно на момент инициирования синерезиса упомянутый катион может присутствовать в форме гидроксида или образованного in situ гидроксида.In one embodiment of the described embodiment, said polymer gel is a crosslinked gel, for example a borate crosslinked polymer gel, and said syneresis is initiated by incorporating a polyvalent cation into the gel. Said polyvalent cation is a metal cation selected, for example, from Ca, Zn, Al, Fe, Cu, Co, Cr, Ni, Ti, Zr, as well as mixtures thereof. Said cation is introduced into the gel, for example, by dissolving or slowly dissolving, for example, a salt, oxide or hydroxide of the cation. Also, additionally, at the time of initiation of syneresis, said cation may be present in the form of a hydroxide or in situ formed hydroxide.
В другом варианте описанного осуществления упомянутый синерезис вызывается избыточной сшивкой полимерного геля. Избыточная сшивка геля может быть задержана, например, путем использования задерживающего сшивку агента, либо может индуцироваться, например, инкапсулированным сшивающим агентом, медленно растворяющимся сшивающим агентом, либо температурно-активируемым сшивающим агентом.In another embodiment of the described embodiment, said syneresis is caused by excessive crosslinking of the polymer gel. Excessive crosslinking of the gel can be delayed, for example, by using a crosslinking delaying agent, or it can be induced, for example, by an encapsulated crosslinking agent, a slowly dissolving crosslinking agent, or a temperature-activated crosslinking agent.
В еще одном варианте описанного осуществления упомянутый синерезис вызывается путем введения в состав жидкости, дополнительно к полимеру первого полимерного геля, второго полимера и агента задержанной сшивки для второго полимера. Упомянутый второй полимер дополнительно присутствует в концентрации ниже его концентрации кроссовера.In yet another embodiment of the described embodiment, said syneresis is caused by introducing into the composition of the liquid, in addition to the polymer, a first polymer gel, a second polymer and a delayed crosslinking agent for the second polymer. Said second polymer is further present at a concentration below its crossover concentration.
В других вариантах описанного осуществления упомянутый синерезис вызывается суперабсорбирующим полимером или инициируется второй жидкостью, контактирующей с несущей расклинивающий агент жидкостью непосредственно в трещине гидроразрыва.In other embodiments of the described embodiment, said syneresis is caused by a superabsorbent polymer or initiated by a second fluid in contact with the proppant-bearing fluid directly in the fracture.
Другой вариант осуществления способа индуцирования агрегации расклинивающего агента в трещине гидроразрыва включает этапы (1) приготовления жидкости-носителя расклинивающего агента, содержащей (i) по меньшей мере один анионный полиэлектролит или предшественник по меньшей мере одного анионного полиэлектролита, и (ii) по меньшей мере один катионный полиэлектролит или предшественник по меньшей мере одного катионного полиэлектролита; (2) закачивания суспензии расклинивающего агента и упомянутой жидкости в скважину; и (3) инициирования образования комплекса полиэлектролитов. Упомянутая жидкость-носитель может дополнительно содержать волокна, а по меньшей мере часть используемого расклинивающего агента может иметь полимерное покрытие.Another embodiment of a method for inducing proppant aggregation in a fracture includes the steps of (1) preparing a proppant carrier fluid containing (i) at least one anionic polyelectrolyte or a precursor of at least one anionic polyelectrolyte, and (ii) at least one a cationic polyelectrolyte or a precursor of at least one cationic polyelectrolyte; (2) pumping a suspension of proppant and said fluid into the well; and (3) initiating the formation of a complex of polyelectrolytes. Said carrier fluid may further comprise fibers, and at least a portion of the proppant used may have a polymer coating.
В различных вариантах данного осуществления упомянутое образование комплекса полиэлектролитов индуцируется изменением pH; упомянутое образование комплекса полиэлектролитов индуцируется превращением по меньшей мере одного предшественника полиэлектролита в полиэлектролит; упомянутое образование комплекса полиэлектролитов индуцируется образованием катионного полиэлектролита непосредственно в трещине гидроразрыва; причем упомянутый катионный полиэлектролит образуется непосредственно в трещине гидроразрыва по реакции Манниха или в результате разложения полиакриламида по Гофману; упомянутое образование комплекса полиэлектролитов индуцируется образованием анионного полиэлектролита непосредственно в трещине гидроразрыва; причем упомянутый анионный полиэлектролит образуется непосредственно в трещине гидроразрыва в процессе гидролиза; по меньшей мере один электролит или предшественник полиэлектролита исходно присутствует в жидкости во внутренней фазе эмульсии; по меньшей мере один электролит или предшественник полиэлектролита исходно присутствует в твердом виде; образование комплекса полиэлектролитов задерживается во времени путем введения по меньшей мере одного полиэлектролита в жидкость в виде комплекса полиэлектролит-ПАВ; и упомянутое инициирование производится второй жидкостью, которая приводится в контакт с несущей расклинивающий агент жидкостью непосредственно в трещине гидроразрыва.In various embodiments of this embodiment, said complex formation of polyelectrolytes is induced by a change in pH; said polyelectrolyte complex formation is induced by converting at least one polyelectrolyte precursor into a polyelectrolyte; said polyelectrolyte complex formation is induced by the formation of a cationic polyelectrolyte directly in the fracture; moreover, said cationic polyelectrolyte is formed directly in the fracture by the Mannich reaction or as a result of the decomposition of polyacrylamide according to Hoffmann; said polyelectrolyte complex formation is induced by the formation of an anionic polyelectrolyte directly in the fracture; moreover, said anionic polyelectrolyte is formed directly in the fracture during hydrolysis; at least one electrolyte or polyelectrolyte precursor is initially present in the liquid in the internal phase of the emulsion; at least one electrolyte or polyelectrolyte precursor is initially present in solid form; the formation of a complex of polyelectrolytes is delayed in time by introducing at least one polyelectrolyte into a liquid in the form of a polyelectrolyte-surfactant complex; and said initiation is carried out by a second fluid, which is brought into contact with the proppant carrier fluid directly in the fracture.
Еще один вариант осуществления изобретения представляет собой способ индуцирования агрегации расклинивающего агента в трещине гидроразрыва, включающий этапы (1) приготовления жидкости-носителя расклинивающего агента, содержащей полимер при температуре, меньшей его нижней критической температуры растворения; и (2) закачивания суспензии расклинивающего агента и упомянутой жидкости в подземную формацию при температуре, большей нижней критической температуры растворения полимера. Упомянутая жидкость-носитель может дополнительно содержать волокна, а по меньшей мере часть используемого расклинивающего агента может иметь полимерное покрытие.Another embodiment of the invention is a method for inducing proppant aggregation in a fracture, comprising the steps of (1) preparing a proppant carrier fluid containing a polymer at a temperature lower than its lower critical dissolution temperature; and (2) pumping a suspension of proppant and said liquid into the subterranean formation at a temperature higher than the lower critical temperature of polymer dissolution. Said carrier fluid may further comprise fibers, and at least a portion of the proppant used may have a polymer coating.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 приведена зависимость степени синерезиса от времени для образцов сшитого боратом гуарового геля с различными концентрациями Ca(OH)2 при комнатной температуре.Figure 1 shows the dependence of the degree of syneresis on time for samples of a borate crosslinked guar gel with different concentrations of Ca (OH) 2 at room temperature.
На фиг.2 приведена степень синерезиса для сшитого боратом гуарового геля с различными концентрациями Mg(OH)2 при комнатной температуре.Figure 2 shows the degree of syneresis for a borate crosslinked guar gel with different concentrations of Mg (OH) 2 at room temperature.
На фиг.3 приведена степень синерезиса для образцов сшитого боратом гуарового геля с различными концентрациями AlCl3·6H2O.Figure 3 shows the degree of syneresis for samples of a borate crosslinked guar gel with different concentrations of AlCl 3 · 6H 2 O.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Хотя в приведенном ниже обсуждении акцент делается на гидроразрыв пласта, составляющие предмет настоящего изобретения фазовые переходы и химические превращения в полимерном геле могут использоваться для проведения гидроразрыва, обсыпки скважины, а также сочетания гидроразрыва и обсыпки скважины в одной операции. Описание настоящего изобретения дается на примере обработки вертикальных скважин, но оно в равной степени применимо к скважинам с любой ориентацией. Описание изобретения дается на примере скважин для добычи углеводородов, но подразумевается, что настоящее изобретение может также использоваться в скважинах для добычи других жидкостей, таких как вода или диоксид углерода, или, например, в нагнетательных скважинах и скважинах хранения. Подразумевается также, что в рамках данного технического описания при указаниях на какой-либо диапазон используемых, соответствующих и т.п. концентраций или количеств имеются в виду любые концентрации или количества в пределах данного диапазона, включая начальную и конечную точки. Кроме того, каждое числовое значение следует сначала читать как имеющее определение «приблизительно» (если такое определение отсутствует в тексте), и в дальнейшем читать как не имеющее такого определения, если в контексте не оговорено иначе. Например, «диапазон от 1 до 10» означает указание на все без исключения возможные числа в непрерывном множестве между приблизительно 1 и приблизительно 10. Иными словами, в случае, когда дается некоторый диапазон, даже если только несколько конкретных точек указаны в явном виде или подразумеваются внутри этого диапазона, или даже если никакие точки не подразумеваются внутри этого диапазона, следует иметь в виду, что авторы изобретения учитывают и понимают, что все без исключения точки рассматриваются в качестве заданных, и что авторы изобретения обладают всем диапазоном и всеми точками внутри указанного диапазона.Although the discussion below focuses on fracturing, the phase transitions and chemical transformations in the polymer gel that are the subject of the present invention can be used to fracture, sprinkle a well, and combine frac and sprinkle in one operation. The description of the present invention is given by the example of processing vertical wells, but it is equally applicable to wells with any orientation. The invention is described using hydrocarbon production wells as an example, but it is understood that the present invention can also be used in wells for producing other fluids, such as water or carbon dioxide, or, for example, in injection wells and storage wells. It is also understood that within the framework of this technical description, when referring to any range of used, relevant, etc. concentrations or quantities refers to any concentration or amount within a given range, including the start and end points. In addition, each numerical value should first be read as having a definition of “approximately” (if such a definition is not available in the text), and further read as not having such a definition, unless the context says otherwise. For example, “a range from 1 to 10” means an indication of all possible numbers in a continuous set between about 1 and about 10. In other words, in the case when a certain range is given, even if only a few specific points are indicated explicitly or implied within this range, or even if no points are implied within this range, it should be borne in mind that the inventors take into account and understand that, without exception, the points are considered as given, and that the inventors The points have the entire range and all points within the specified range.
Хотя гидравлический разрыв на сегодня является одним из наиболее важных и широко используемых способов интенсификации добычи из пласта, он до сих пор не лишен серьезных фундаментальных ограничений, которые приводят к ограничению добычи углеводородов. При проведении стандартной операции по интенсификации добычи в скважину закачивается загущенная жидкость с расходом и давлением, достаточным для гидроразрыва формации; образующаяся трещина заполняется расклинивающим материалом, обычно доставляемым в трещину с той же самой жидкостью. Вводимый расклинивающий материал предназначен для недопущения закрытия трещины и, как правило, представляет собой песок или керамические гранулы. Создаваемый при этом слой расклинивающего материала обеспечивает гидравлическую проницаемость, на порядки превышающую проницаемость исходной формации, тем самым облегчая приток добываемой жидкости в ствол скважины. Однако, несмотря на значительные усилия, направленные на разработку новых расклинивающих материалов с оптимизированными свойствами (высокое сопротивление раздавливанию, малая плотность и низкая себестоимость), достигаемая проводимость (проницаемость) расклиниваемых традиционными агентами трещин все еще может играть роль фактора, ограничивающего добычу целевой жидкости.Although hydraulic fracturing is one of the most important and widely used methods of stimulating production from the reservoir, it is still not without serious fundamental restrictions that limit the production of hydrocarbons. During a standard operation to intensify production, a thickened fluid is pumped into the well at a flow rate and pressure sufficient to fracture the formation; the resulting crack is filled with proppant, usually delivered to the crack with the same fluid. Introduced proppant is designed to prevent crack closure and, as a rule, is sand or ceramic granules. The proppant layer created in this process provides hydraulic permeability that is several orders of magnitude higher than the permeability of the initial formation, thereby facilitating the flow of produced fluid into the wellbore. However, despite considerable efforts aimed at developing new proppant materials with optimized properties (high crush resistance, low density and low cost), the achieved conductivity (permeability) of cracks propped by traditional agents can still play the role of a factor limiting the production of the target fluid.
Неоднородное размещение расклинивающего агента (НРРА), например размещение расклинивающего агента в трещине в виде компактных кластеров (например, опор) и тем самым создание открытых каналов в трещине, может резко повысить проводимость трещины по сравнению с уровнем, достижимым для стандартных способов размещения расклинивающего агента. В отличие от подхода, при котором размещение расклинивающего агента определяется в основном специальным режимом закачки жидкости в скважину, в настоящем изобретении описан класс способов НРРА, в которых кластеры из расклинивающего агента, т.е. агломераты или агрегаты, генерируются in situ непосредственно в трещине, а момент формирования кластеров и их размещение контролируются химическими средствами с использованием фазовых переходов или химических превращений в полимерном геле.Inhomogeneous proppant placement (HPPA), such as proppant placement in a fracture in the form of compact clusters (e.g., supports) and thereby creating open channels in a fracture, can drastically increase the crack conductivity compared to the level achievable with standard proppant placement methods. In contrast to the approach in which the placement of the proppant is determined mainly by the special mode of pumping fluid into the well, the present invention describes a class of HPPA methods in which clusters of proppant, i.e. agglomerates or aggregates are generated in situ directly in the fracture, and the moment of cluster formation and their placement are controlled by chemical means using phase transitions or chemical transformations in a polymer gel.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в полимерном геле, используемом в качестве загустителя жидкости для гидроразрыва, целенаправленно индуцируется синерезис. Обычно этот процесс считается совершенно нежелательным, поскольку при синерезисе резко изменяются реологические свойства жидкости для гидроразрыва, и нередко принимаются специальные меры для его исключения или ослабления. Однако при надлежащем контроле синерезис с выделением воды из геля может привести к агрегации частиц расклинивающего агента. Образующиеся при этом сгустки полимера захватывают расклинивающий агент и удерживают его внутри себя; расстояния между частицами в таких сгустках оказываются значительно короче, чем в исходной однородной суспензии. Удерживающие трещину от закрытия агрегаты (кластеры) из расклинивающего агента оказываются разделены каналами, что значительно повышает проводимость трещины.In one of the embodiments of the present invention in a polymer gel used as a thickener for fracturing fluid, syneresis is purposefully induced. Typically, this process is considered completely undesirable, since the rheological properties of the fracturing fluid change dramatically during syneresis, and special measures are often taken to eliminate or weaken it. However, with proper control, syneresis with the release of water from the gel can lead to aggregation of proppant particles. The resulting clots of the polymer capture proppant and hold it inside; the distances between particles in such clumps are much shorter than in the initial homogeneous suspension. The aggregates (clusters) holding the crack from closing from the proppant are separated by channels, which significantly increases the conductivity of the crack.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения упомянутые сгустки полимера образуются в результате химически инициируемого взаимодействия между двумя разными полимерами. В качестве примера можно привести образование комплексов между двумя противоположно заряженными полиэлектролитами. Образование таких комплексов сопровождается агрегацией частиц расклинивающего агента и как следствие НРРА. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения агрегация расклинивающего агента в кластеры происходит в результате фазового перехода в растворе полимера. В полимерном растворе с нижней критической температурой растворения при температуре пласта происходит расслоение фаз, и образующийся при этом осадок полимера скрепляет между собой частицы расклинивающего агента.In another embodiment of the present invention, said polymer clots are formed as a result of a chemically initiated interaction between two different polymers. An example is the formation of complexes between two oppositely charged polyelectrolytes. The formation of such complexes is accompanied by aggregation of proppant particles and, as a result, HPPA. In yet another embodiment of the present invention, proppant aggregation into clusters occurs as a result of a phase transition in the polymer solution. In a polymer solution with a lower critical temperature of dissolution at the temperature of the formation, phase separation occurs, and the resulting polymer precipitate bonds the proppant particles together.
Агрегаты частиц расклинивающего агента, формируемые с использованием способов, составляющих предмет настоящего изобретения, могут далее упрочняться путем полимеризации нанесенного на них полимерного покрытия с использованием волокон либо любыми иными способами, известными специалистам в данной области.The proppant particle aggregates formed using the methods of the present invention can be further hardened by polymerizing the polymer coating applied thereto using fibers or by any other methods known to those skilled in the art.
В настоящем изобретении раскрыт способ формирования неоднородных кластеров из расклинивающего агента с использованием фазовых переходов в геле и химических превращений, приводящих к агрегации частиц расклинивающего агента.The present invention discloses a method of forming heterogeneous clusters from a proppant using phase transitions in the gel and chemical transformations leading to aggregation of proppant particles.
Формирование неоднородных структур расклинивающего агента способами, составляющими предмет настоящего изобретения, может контролироваться синерезисом геля для гидроразрыва. В целях настоящего изобретения синерезис определяется как процесс отделения воды из геля. Синерезис приводит к фазовому расслоению геля и образованию водной фазы, вызванному разрушением геля. Если такой гель содержит в себе частицы расклинивающего агента, процесс синерезиса приводит к их агрегации, которая в целом зависит от степени усадки геля. В настоящем изобретении синерезис может регулироваться различными средствами.The formation of heterogeneous proppant structures by methods that are the subject of the present invention can be controlled by syneresis of the fracturing gel. For the purposes of the present invention, syneresis is defined as the process of separating water from a gel. Syneresis leads to phase separation of the gel and the formation of an aqueous phase caused by the destruction of the gel. If such a gel contains proppant particles, the syneresis process leads to their aggregation, which generally depends on the degree of gel shrinkage. In the present invention, the syneresis can be controlled by various means.
Один предпочтительный способ инициирования и контроля синерезиса состоит в использовании сшитых боратом полимерных гелей и поливалентных катионов. Считается, что описываемый способ также применим для работы с гелями, сшитыми титаном и цирконием. Например, добавление гидроксида кальция в сшитый боратом гель вызывает синерезис геля. Например, хлорид кальция, борат и полимер смешиваются на поверхности. В смесь добавляют гидроксид или источник задержанного образования гидроксида, такой как оксид магния, для генерации гидроксида кальция in situ. Синерезис происходит после введения достаточного количества гидроксида поливалентного катиона. Предпочтительным является генерация упомянутого гидроксида поливалентного катиона in situ. Чем выше количество иона кальция, тем глубже и быстрее проходит синерезис. Могут использоваться и другие поливалентные катионы, например Zn, Al, Mg, Fe, Cu, Cr, Co, Ti, Zr и (или) Ni. Степень синерезиса зависит не только от концентрации поливалентного катиона, но также и от плотности боратной сшивки. Следует отметить, что может использоваться недорогой и (или) немодифицированный гуар, поскольку обеспечение вязкости теперь не является критической функцией и поскольку наличие примесей, попадающих в агломераты частиц расклинивающего агента, теперь не представляет проблемы.One preferred method for initiating and controlling syneresis is to use borate crosslinked polymer gels and polyvalent cations. It is believed that the described method is also applicable to work with gels crosslinked by titanium and zirconium. For example, adding calcium hydroxide to a borate crosslinked gel causes gel syneresis. For example, calcium chloride, borate and polymer are mixed on the surface. A hydroxide or a source of delayed hydroxide formation, such as magnesium oxide, is added to the mixture to generate calcium hydroxide in situ. The syneresis occurs after the introduction of a sufficient amount of hydroxide of the polyvalent cation. Preferred is the in situ generation of said polyvalent cation hydroxide. The higher the amount of calcium ion, the deeper and faster the syneresis passes. Other polyvalent cations can be used, for example, Zn, Al, Mg, Fe, Cu, Cr, Co, Ti, Zr and (or) Ni. The degree of syneresis depends not only on the concentration of the polyvalent cation, but also on the density of borate crosslinking. It should be noted that inexpensive and (or) unmodified guar can be used, since ensuring viscosity is no longer a critical function, and since the presence of impurities entering the agglomerates of the proppant particles is no longer a problem.
Еще один способ инициирования и контроля синерезиса заключается в использовании избыточной сшивки геля. В отрасли хорошо известно, что высокие концентрации сшивающего агента могут приводить к повышению плотности сшивки и в конечном итоге к разрушению геля, из-за чего часто принимаются специальные меры для недопущения избыточной сшивки. Однако в настоящем изобретении для инициирования контролируемого синерезиса используется по меньшей мере один сшивающий агент и (или) по меньшей мере один механизм задержки сшивки. Использование более одного сшивающего агента и (или) механизма задержки позволяет производить первичную закачку суспензии со стандартной вязкостью и требуемой степенью сшивки, обеспечивая тем самым качественную доставку расклинивающего агента глубоко в трещину. Последующая избыточная сшивка геля происходит непосредственно в трещине и инициируется либо системой сшивки, отличной от системы, активной при первичной закачке, либо дополнительным механизмом задержки сшивки, либо обоими этими факторами. Агенты задержки сшивки известны специалистам в данной области; примеры включают многоатомные спирты, инкапсулированные сшивающие агенты, медленно растворяющиеся сшивающие агенты, и pH-контролируемые и (или) температурно-активируемые сшивающие агенты. Медленно растворяющиеся сшивающие агенты могут использоваться в чистом виде либо могут быть осажены на/нанесены на/внедрены в частицы расклинивающего агента. В целях настоящего изобретения могут использоваться различные системы сшивки, такие как системы на основе бора, любые известные в данной области системы сшивки на основе металла (такого как цирконий, хром, железо, бор, алюминий и титан), а также системы на основе органических соединений (таких как альдегиды, диальдегиды, фенолальдегидные композиции, многофункциональные амины и имины). Во всех случаях медленное возрастание концентрации сшивающего агента в геле приводит к контролируемой избыточной сшивке геля и синерезису. Размер образующихся при этом агрегатов геля (сгустков) регулируется сдвиговой историей, составом геля и условиями окружающей среды.Another way to initiate and control syneresis is to use excessive gel crosslinking. It is well known in the industry that high concentrations of a crosslinking agent can lead to an increase in crosslinking density and ultimately to destruction of the gel, which is why special measures are often taken to prevent excessive crosslinking. However, the present invention uses at least one crosslinking agent and / or at least one crosslink delay mechanism to initiate controlled syneresis. The use of more than one crosslinking agent and (or) a delay mechanism allows the initial injection of a suspension with a standard viscosity and the required degree of crosslinking, thereby ensuring high-quality delivery of the proppant deep into the fracture. Subsequent excessive cross-linking of the gel occurs directly in the fracture and is initiated either by a cross-linking system that is different from the system active during the initial injection, or by an additional cross-link delay mechanism, or both of these factors. Crosslinking delay agents are known to those skilled in the art; examples include polyhydric alcohols, encapsulated crosslinking agents, slowly dissolving crosslinking agents, and pH controlled and / or temperature activated crosslinking agents. Slowly dissolving crosslinking agents can be used in pure form or may be deposited on / deposited on / embedded in proppant particles. For the purposes of the present invention, various crosslinking systems can be used, such as boron based systems, any metal based crosslinking systems (such as zirconium, chromium, iron, boron, aluminum and titanium) known in the art, as well as organic compound based systems (such as aldehydes, dialdehydes, phenolaldehyde compositions, multifunctional amines and imines). In all cases, a slow increase in the concentration of the cross-linking agent in the gel leads to a controlled excessive cross-linking of the gel and syneresis. The size of the gel aggregates (clots) formed during this process is governed by the shear history, gel composition, and environmental conditions.
Другой способ регулирования синерезиса заключается в использовании селективной сшивки. В смеси сшиваемых и несшиваемых полимеров, в которой упомянутый несшиваемый полимер выполняет функцию загустителя, а сшиваемый полимер присутствует в концентрации ниже концентрации его кроссовера, сшиваемый полимер при сшивке образует так называемые «микрогели» (т.е. фрагменты геля, которые не могут перекрыться между собой для заполнения всего пространства). Такие микрогели формируются внутри вязкой матрицы несшиваемого полимера. Дополнительно возможно использование смеси двух полимеров и двух сшивающих агентов, в которой каждый сшивающий агент производит сшивку только одного из присутствующих в смеси полимеров. Одна пара полимер/сшивающий агент обеспечивает загущение жидкости, а вторая пара полимер/сшивающий агент образует микрогели. Дополнительно упомянутый загущающий полимер может быть сшит для стандартных целей гидроразрыва, а упомянутые микрогели могут быть сформированы позднее для обеспечения неоднородности размещения расклинивающего агента. Примеры таких систем включают (1) полимер матрицы = гуар/борат + полимер микрогеля = ксантан/Cr3+ (задержанный) или (2) полимер матрицы = гуар/борат + полимер микрогеля = полиакриламид/Cr3+ (задержанный) или полиакриламидформальдегид (задержанный, например, с использованием гексаметилентетрамина).Another way to control syneresis is to use selective crosslinking. In a mixture of crosslinkable and non-crosslinkable polymers, in which said non-crosslinkable polymer acts as a thickener, and the crosslinkable polymer is present at a concentration below its crossover concentration, the crosslinkable polymer forms the so-called “microgels” upon crosslinking (ie gel fragments that cannot overlap between yourself to fill the entire space). Such microgels are formed inside the viscous matrix of a non-crosslinkable polymer. Additionally, it is possible to use a mixture of two polymers and two crosslinking agents, in which each crosslinking agent crosslinkes only one of the polymers present in the mixture. One pair of polymer / crosslinking agent thickens the liquid, and a second pair of polymer / crosslinking agent forms microgels. Additionally, said thickening polymer may be crosslinked for standard fracturing purposes, and said microgels may be formed later to provide heterogeneous placement of the proppant. Examples of such systems include (1) matrix polymer = guar / borate + microgel polymer = xanthan / Cr 3+ (delayed) or (2) matrix polymer = guar / borate + microgel polymer = polyacrylamide / Cr 3+ (delayed) or polyacrylamide formaldehyde ( delayed, for example, using hexamethylenetetramine).
Другой способ регулирования синерезиса состоит в использовании смеси полимеров. В состав подобной смеси могут входить полимеры сходных типов (например, различные полисахариды, такие как исходный гуар и карбоксиметилгидроксиэтилгуар) или полимеры различных типов (например, полисахариды и полиакриламиды). В качестве системы сшивки могут применяться, например, любые из описанных выше систем. Различное сродство к сшивающему агенту разных полимеров приводит к формированию областей геля с различными вязкостями. Размеры и распределение таких областей могут регулироваться составом раствора, эффективностью смешивания и свойствами отдельных полимеров.Another way to control syneresis is to use a mixture of polymers. Such a mixture may include polymers of similar types (e.g., different polysaccharides, such as starting guar and carboxymethylhydroxyethylguar) or polymers of various types (e.g., polysaccharides and polyacrylamides). As the crosslinking system, for example, any of the systems described above can be used. Different affinity for the crosslinking agent of different polymers leads to the formation of gel regions with different viscosities. The size and distribution of such regions can be controlled by the composition of the solution, mixing efficiency and the properties of individual polymers.
Еще один способ регулирования синерезиса заключается в использовании суперабсорбирующих полимеров (САП) для вытягивания воды из сшитого геля. Молекулярный вес и химические свойства используемых САП могут быть подобраны таким образом, чтобы возникающее осмотическое давление приводило к транспорту воды из фазы геля в фазу САП. Потеря гелем воды в свою очередь приводит к агрегации частиц расклинивающего агента. Суперабсорбирующие полимеры могут вводиться в суспензию в сухом или в частично разбухшем виде. Степень разбухания и выбор используемого совместно с САП растворителя могут использоваться для регулирования конкурирующего разбухания геля и САП. Кроме того, поглощение воды суперабсорбентом может инициироваться изменением pH, ионной силы раствора/геля, температуры и другими факторами. Молекулы САП могут быть как сшитыми, так и несшитыми.Another way to control syneresis is to use superabsorbent polymers (SAPs) to draw water from a crosslinked gel. The molecular weight and chemical properties of the used SAP can be selected so that the resulting osmotic pressure leads to the transport of water from the gel phase to the SAP phase. Gel loss of water in turn leads to aggregation of proppant particles. Superabsorbent polymers can be introduced into the suspension in a dry or partially swollen form. The degree of swelling and the choice of solvent used in conjunction with SAP can be used to control competing gel and SAP swelling. In addition, the absorption of water by a superabsorbent can be initiated by a change in pH, ionic strength of the solution / gel, temperature, and other factors. SAP molecules can be either cross-linked or non-cross-linked.
Еще один способ регулирования синерезиса состоит в добавлении волокон, например волокон полимолочной кислоты в любую из упомянутых выше систем. Волокна не влияют на степень синерезиса, но они определяют объем, занимаемый усевшим гелем. Чем выше количество используемого волокна, тем больше будет конечный объем гелевой фазы при той же степени синерезиса. Кроме того, присутствие волокон значительно изменяет механические свойства гелевой фазы.Another way to control syneresis is to add fibers, for example polylactic acid fibers, to any of the systems mentioned above. Fibers do not affect the degree of syneresis, but they determine the volume occupied by the sunken gel. The higher the amount of fiber used, the greater the final volume of the gel phase will be with the same degree of syneresis. In addition, the presence of fibers significantly changes the mechanical properties of the gel phase.
Растворы полиэлектролитов широко применяются в различных нефтепромысловых технологиях, обычно обеспечивая уникальное сочетание свойств. Карбоксиметилированные гуары и целлюлозы (такие как карбоксиметилгуар (КМГ), карбоксиметилгидроксипропилгуар (КМПГ), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), полианионная целлюлоза, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза и т.д.) представляют собой наиболее широко распространенные полимеры такого типа, используемые в буровых растворах и гелях для гидроразрыва. Эти функционализированные полисахариды имеют полярные карбоксильные группы, которые повышают растворимость полимера в воде, увеличивают его химическую стойкость и позволяют использовать металлы для сшивки. Многие природные и полусинтетические полимеры также представляют собой полианионы, например, ксантан, каррагинан, лигносульфонат и т.д. Среди чисто синтетических полианионов особую роль играют полимеры на основе полиакриловой кислоты и полиакриламида. Они используются в качестве флокулянтов, обезвоживающих и смазывающих агентов, а также имеют множество иных применений. Полиакриламиды содержат анионные группы либо в связи с естественным гидролизом акриламида до акриловой кислоты, либо в связи с наличием целенаправленно введенных сульфоновых групп (как, например, в акриламидо-2-метил-1-пропансульфоновой кислоте (AMPS)). Комплексы гуара с борат-ионом демонстрируют полианионные свойства в основной среде.Polyelectrolyte solutions are widely used in various oilfield technologies, usually providing a unique combination of properties. Carboxymethylated guars and celluloses (such as carboxymethyl guar (CMH), carboxymethylhydroxypropyl guar (CMH), carboxymethyl cellulose (CMC), polyanionic cellulose, carboxymethyl hydroxyethyl cellulose, etc.) are the most widely used hydrochloric acid polymers for this type of polymer. These functionalized polysaccharides have polar carboxyl groups that increase the solubility of the polymer in water, increase its chemical resistance and allow the use of metals for crosslinking. Many natural and semi-synthetic polymers are also polyanions, for example, xanthan, carrageenan, lignosulfonate, etc. Among purely synthetic polyanions, polymers based on polyacrylic acid and polyacrylamide play a special role. They are used as flocculants, dehydrating and lubricating agents, and also have many other uses. Polyacrylamides contain anionic groups either due to the natural hydrolysis of acrylamide to acrylic acid, or due to the presence of purposefully introduced sulfonic groups (as, for example, in acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid (AMPS)). Complexes of guar with borate ion demonstrate polyanionic properties in the main medium.
Поликатионы в нефтепромысловых технологиях применяются не так широко, поскольку они, как правило, дороже соответствующих анионных аналогов. Примеры наиболее часто используемых поликатионов включают различные сополимеры полиакриламида с хлоридом диаллилдиметиламмония (DADMAC), хлоридом акрилоилоксиэтилтриметиламмония и другими четвертичными аммониевыми мономерами, поливинилпирролидон, полиэтиленимин (PEI), а также природные полимеры, такие как хитозан, желатин (и другие полипептиды) и поли-L-лизин.Polycations in oilfield technologies are not used as widely as they are usually more expensive than the corresponding anionic analogues. Examples of the most commonly used polycations include various copolymers of polyacrylamide with diallyldimethylammonium chloride (DADMAC), acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride and other quaternary ammonium monomers, polyvinylpyrrolidone, polyethyleneimine (PEI), as well as natural polymers and other polymers such as polymers and other polymers -lysine.
Взаимодействие противоположно заряженных полиэлектролитов в растворе приводит к агрегации и образованию полиэлектролитного комплекса (ПЭК). При образовании ПЭК происходит высвобождение находящихся рядом с заряженными группами свободных полиэлектролитов малых противоионов, что приводит к выигрышу энтропии, который считается главной движущей силой такого взаимодействия. Длинноцепочечные полианионы и поликатионы, каждый со своими малыми органическими или неорганическими противоионами, образуют комплексы полимеров, в которых они играют роль противоионов друг к другу, так что исходные малые противоионы не включаются в состав такого комплекса. В формирование комплексов могут вносить вклад и другие эффекты, такие как образование межцепочечных водородных связей, гидрофобные взаимодействия и т.д.The interaction of oppositely charged polyelectrolytes in solution leads to aggregation and the formation of a polyelectrolyte complex (PEC). With the formation of PEC, small counterions of small counterions located next to charged groups of free polyelectrolytes are released, which leads to a gain in entropy, which is considered the main driving force of this interaction. Long chain polyanions and polycations, each with its own small organic or inorganic counterions, form polymer complexes in which they play the role of counterions to each other, so that the original small counterions are not included in the composition of such a complex. Other effects, such as the formation of interchain hydrogen bonds, hydrophobic interactions, etc., can contribute to the formation of complexes.
Известны несколько типов структур ПЭК. Одна из них основана на образовании практически стехиометрических комплексов между полиэлектролитами близкого молекулярного веса; такую структуру обычно называют комплексом «лестничного» типа, в ней противоположно заряженные полимерные цепи выровнены относительно друг друга и ионно связаны между собой (как показано на канале A, фиг.4). Также известны водорастворимые упорядоченные нестехиометрические комплексы со структурой лестничного типа. В более разориентированных ПЭК, для описания структуры которых применяется термин комплексы «омлетного» типа, полимерные цепи находятся в свернутом состоянии и образуют структуру со статистической компенсацией заряда (как показано для случая B, фиг.4). Такие комплексы часто имеют сильно нестехиометрическое соотношение компонентов-полиэлектролитов и обычно характеризуются очень низкой растворимостью. Применение комплексов такого типа составляет одно из вариантов осуществления настоящего изобретения.Several types of PEC structures are known. One of them is based on the formation of practically stoichiometric complexes between polyelectrolytes of close molecular weight; such a structure is usually called a “ladder” type complex, in which oppositely charged polymer chains are aligned with each other and are ionically coupled to each other (as shown on channel A, Fig. 4). Also known are water-soluble ordered non-stoichiometric complexes with a ladder-type structure. In more disoriented PECs, to describe the structure of which the term “omelette type” complexes is used, the polymer chains are in a folded state and form a structure with statistical charge compensation (as shown for case B, Fig. 4). Such complexes often have a highly non-stoichiometric ratio of polyelectrolyte components and are usually characterized by very low solubility. The use of complexes of this type constitutes one embodiment of the present invention.
Формирование ПЭК со структурой «омлетного» типа позволяет захватить частицы расклинивающего агента в полимерных сгустках. Следует отметить, что в этом случае сила агрегации, удерживающая частицы в кластере, оказывается значительно выше, чем в случае флокуляции. Флокуляция широко применяется при обработке воды; захватываемые при флокуляции частицы, как правило, имеют размеры, не превышающие приблизительно 150 микрон (сито № 100, стандарт США). Органические флокулянты, в состав которых обычно входят водорастворимые полимеры, формируют молекулярные мостики между частицами, и образующиеся хлопья удерживаются свернутыми, но линейными полимерными цепями. Сгустки ПЭК, напротив, представляют собой трехмерные сети полимерных цепей с высокой степенью сшивки, которые дополнительно могут, как и в случае флокулянта, иметь сродство к поверхности захваченных частиц за счет образования водородных связей, электростатических, ван-дер-ваальсовых и иных сил.The formation of a PEC with an omelette type structure allows trapping proppant particles in polymer clots. It should be noted that in this case, the aggregation force holding the particles in the cluster is much higher than in the case of flocculation. Flocculation is widely used in water treatment; Particles captured by flocculation are typically not larger than about 150 microns (sieve No. 100, US standard). Organic flocculants, which usually include water-soluble polymers, form molecular bridges between the particles, and the resulting flakes are held by coiled, but linear, polymer chains. Conversely, PEC bunches are three-dimensional networks of polymer chains with a high degree of crosslinking, which can additionally, like in the case of a flocculant, have an affinity for the surface of trapped particles due to the formation of hydrogen bonds, electrostatic, van der Waals, and other forces.
Образование ПЭК может регулироваться различными средствами. Известные специалистам в данной области задерживающие агенты на основе регулировки pH могут применяться для корректировки pH жидкости для гидроразрыва и инициирования образования ПЭК в трещине. В неограничивающем примере в состав суспензии для гидроразрыва, помимо расклинивающего агента и иных добавок, входят два полиакриламидных сополимера, первый из которых включает в качестве одного из мономеров акриловую кислоту, а второй включает в качестве одного из мономеров DADMAC. Когда pH суспензии поддерживается ниже приблизительно 4,0, большая часть карбоксильных групп PAM-PA (полимера акриламида и акриловой кислоты) находится в недиссоциированной (протонированной) форме, и полимер PAM-PA не демонстрирует свойств полиэлектролита. При повышении pH суспензии выше приблизительно 5,0 начинается диссоциация карбоксильных групп и образующийся из PAM-PA полиэлектролит вступает в комплексообразование с PAM-DADMAC, формируя малорастворимые сгустки ПЭК с захваченными частицами расклинивающего агента.The formation of PEC can be regulated by various means. Known to those skilled in the art, pH adjustment based retarding agents can be used to adjust the pH of the fracturing fluid and initiate the formation of PEC in the fracture. In a non-limiting example, the frac suspension, in addition to the proppant and other additives, includes two polyacrylamide copolymers, the first of which includes acrylic acid as one of the monomers, and the second includes DADMAC as one of the monomers. When the pH of the suspension is kept below about 4.0, most of the carboxyl groups of PAM-PA (acrylamide polymer and acrylic acid) are in the undissociated (protonated) form, and the PAM-PA polymer does not exhibit the properties of the polyelectrolyte. With an increase in the pH of the suspension above about 5.0, the dissociation of carboxyl groups begins and the polyelectrolyte formed from PAM-PA enters into complexation with PAM-DADMAC, forming poorly soluble clumps of PEC with trapped proppant particles.
Другой метод регулируемого образования ПЭК состоит в in situ синтезе одного из полиэлектролитов непосредственно в трещине. В неограничивающем примере для получения поликатионных частиц из исходно нейтрального PAM используются реакции аминометилирования по Манниху или разложения полиакриламидного полимера по Гофману. Обе реакции протекают в водном растворе при температурах выше приблизительно 50°C. В реакции Манниха PAM обрабатывается формальдегидом и амином, что приводит к образованию основных групп Манниха (-NH-CH2-NR2), которые остаются положительно заряженными даже в растворах с относительно высокими величинами pH; получаемый при этом продукт представляет собой поликатион. Предпочтительно использование вторичных аминов, таких как диэтил- и дипропиламин, но могут применяться и аммиак и первичные амины. Формальдегид может генерироваться непосредственно в трещине из предшественника (например, уротропина (гексаметилентетрамина)), так что не потребуется использование токсичных веществ. Другим способом генерирования полиэлектролита непосредственно в трещине является реакция разложения Гофмана, в которой PAM обрабатывается гипогалогенитом в щелочном растворе с образованием поливиниламина - катионного полиэлектролита. Подробное описание химических превращений PAM в условиях проведения реакции непосредственно в трещине.Another method of controlled PEC formation is the in situ synthesis of one of the polyelectrolytes directly in the fracture. In a non-limiting example, Mannich aminomethylation reactions or Hoffmann decomposition of a polyacrylamide polymer are used to produce polycationic particles from an initially neutral PAM. Both reactions proceed in an aqueous solution at temperatures above about 50 ° C. In the Mannich reaction, PAM is treated with formaldehyde and amine, which leads to the formation of Mannich main groups (-NH-CH 2 -NR 2 ), which remain positively charged even in solutions with relatively high pH values; the resulting product is a polycation. The use of secondary amines such as diethyl and dipropylamine is preferred, but ammonia and primary amines can also be used. Formaldehyde can be generated directly in the fracture from a precursor (e.g., urotropine (hexamethylenetetramine)) so that the use of toxic substances is not required. Another way to generate a polyelectrolyte directly in the fracture is the Hoffmann decomposition reaction, in which PAM is treated with hypohalogenite in an alkaline solution to form polyvinylamine, a cationic polyelectrolyte. A detailed description of the chemical transformations of PAM under the reaction conditions directly in the fracture.
Еще одним способом регулирования (задерживания) образования ПЭК является применение эмульсии любого типа (масло-в-воде, вода-в-масле, вода-в-воде) для доставки в трещину по меньшей мере одного полиэлектролита. В неограничивающем примере в состав суспензии для гидроразрыва, помимо расклинивающего агента и иных добавок, также входят устойчивые при внешних условиях капли эмульсии, содержащие внутри полиэлектролит, который, тем самым, оказывается нереакционноспособным по отношению к своему противоположно заряженному партнеру, также присутствующему в той же суспензии. Упомянутая эмульсия распадается либо в условиях пласта (при повышенных температурах), либо в результате использования агента задержанного разложения эмульсии, и высвобождает содержавшийся в каплях полиэлектролит, которые немедленно вступает в реакцию образования ПЭК.Another way to control (retard) the formation of PEC is to use any type of emulsion (oil-in-water, water-in-oil, water-in-water) to deliver at least one polyelectrolyte to the crack. In a non-limiting example, the composition of the hydraulic fracture suspension, in addition to the proppant and other additives, also includes emulsion drops that are stable under external conditions and contain inside the polyelectrolyte, which, therefore, turns out to be unreactive with respect to its oppositely charged partner, also present in the same suspension . The mentioned emulsion disintegrates either under formation conditions (at elevated temperatures), or as a result of using an agent of delayed decomposition of the emulsion, and releases the polyelectrolyte contained in the drops, which immediately enters the reaction of PEC formation.
Еще один способ применения ПЭК состоит во введении одного из полимеров или предшественников полимеров в твердом виде.Another application of PEC is the introduction of one of the polymers or polymer precursors in solid form.
Могут применяться и любые другие способы контролируемого (задержанного) образования ПЭК, например, на основе временной защиты заряженных групп по меньшей мере одного из полиэлектролитов путем применения химических защитных групп или ПАВ (при использовании комплексов полиэлектролит-ПАВ).Any other methods of controlled (delayed) formation of PEC can be applied, for example, based on the temporary protection of charged groups of at least one of the polyelectrolytes by using chemical protective groups or surfactants (when using polyelectrolyte-surfactant complexes).
Другие неограничивающие примеры инициируемого изменением pH формирования ПЭК включают следующие способы.Other non-limiting examples of pH-initiated PEC formation include the following methods.
1. Использование смеси, содержащей полиэтиленимин (при щелочных pH находящийся в неионной форме) и сульфонированный полимер (сохраняющий анионный заряд при высоких, нейтральных и низких величинах pH); ПЭК не будут образовываться до тех пор, пока pH среды не изменится с щелочной до кислой (при этом полиэтиленимин перейдет в положительно заряженную форму). Требуемое изменение pH может быть инициировано контролируемым гидролизом частиц полимолочной кислоты и (или) полигликолевой кислоты (PLA/PGA).1. The use of a mixture containing polyethyleneimine (at alkaline pH in a non-ionic form) and a sulfonated polymer (which retains an anionic charge at high, neutral and low pH values); PECs will not form until the pH of the medium changes from alkaline to acidic (in this case, polyethyleneimine passes into a positively charged form). The desired pH change may be initiated by the controlled hydrolysis of polylactic acid particles and / or polyglycolic acid (PLA / PGA).
2. Использование смеси хитозана (который нерастворим при щелочных pH) и сульфонированного полимера (сохраняющего анионный заряд при высоких, нейтральных и низких величинах pH); ПЭК не будут образовываться до тех пор, пока значение pH среды не изменится с щелочной в кислую сторону (при этом хитозан растворится в форме катионного полимера). Требуемое изменение pH опять может быть инициировано контролируемым гидролизом частиц полимолочной кислоты и (или) полигликолевой кислоты (PLA/PGA).2. The use of a mixture of chitosan (which is insoluble at alkaline pH) and a sulfonated polymer (which retains an anionic charge at high, neutral and low pH values); PECs will not form until the pH of the medium changes from alkaline to acidic (in this case, chitosan dissolves in the form of a cationic polymer). The desired change in pH can again be initiated by the controlled hydrolysis of polylactic acid particles and / or polyglycolic acid (PLA / PGA).
3. Использование смеси поли-DADMAC (сохраняющего катионный заряд при высоких, нейтральных и низких величинах pH) и карбоксилатного полимера (который при высоких pH находится в анионной форме, но при pH в районе pKa и ниже переходит в неионную форму). В этом случае ПЭК не образуются в кислой среде; для инициирования образования ПЭК требуется увеличение pH среды.3. The use of a mixture of poly-DADMAC (which retains a cationic charge at high, neutral, and low pH values) and a carboxylate polymer (which at high pH is in anionic form, but at pH in the region of pKa and lower it becomes non-ionic). In this case, PECs do not form in an acidic environment; to initiate the formation of PEC requires an increase in pH of the medium.
Инициаторы, отличные от полимерных комплексов типа ПЭК, дадут сходный результат. Помимо электростатических взаимодействий в качестве движущей силы для образования полимерного комплекса могут использоваться и другие силы. В качестве неограничивающего примера комплексы на основе водородных связей дают эффект, близкий к эффекту описанных выше ПЭК. В более широком смысле в приведенном выше описании вместо ПЭК может использоваться любой комплекс, в состав которого входит по меньшей мере один полиэлектролит. Подобный полиэлектролит может образовывать комплексы с различными соединениями, такими как неионные полимеры, ПАВ и неорганические частицы (например, ионы металлов).Initiators other than PEC-type polymer complexes will give similar results. In addition to electrostatic interactions, other forces can be used as a driving force for the formation of the polymer complex. By way of non-limiting example, complexes based on hydrogen bonds give an effect close to that of the above PEC. In a broader sense, in the above description, instead of PEC, any complex can be used, which includes at least one polyelectrolyte. Such a polyelectrolyte can form complexes with various compounds, such as non-ionic polymers, surfactants and inorganic particles (for example, metal ions).
Полимеры с нижней критической температурой растворения (НКТР)Polymers with a lower critical dissolution temperature (NCTR)
Реагирующие на внешнее воздействие полимеры представляют собой широкий класс современных функциональных материалов. Они способны воспринимать малые изменения внешних воздействий, таких как pH, температура, электрическое/магнитное/механическое поле или световой поток, и производить соответствующие изменения или преобразования физической структуры и химических свойств полимерного раствора или геля. Значительные усилия были направлены на разработку химической структуры и исследование свойств реагирующих на тепловое воздействие, или термочувствительных, полимеров. В частности, их структура, свойства и конфигурация демонстрируют высокочувствительный отклик на изменения температуры. Водные растворы некоторых полимеров испытывают быстрые обратимые изменения в окрестности нижней критической температуры растворения (НКТР). Ниже НКТР цепи свободного полимера растворимы в воде и находятся в полностью гидратированной расправленной конформации. Напротив, выше НКТР полимерные цепи становятся более гиброфобными, что приводит к выделению полимера в отдельную фазу. Спектр применения термочувствительных полимеров очень широк и включает изготовление термо- или pH-чувствительных материалов для систем доставки лекарств, биосенсоров, термочувствительных покрытий, катализаторов, растворимых полимерных лигандов для очистки от тяжелых металлов, систем разделения по размеру частиц, а также диспергируемых в воде гидрофобных загустителей для нефтедобывающей промышленности.Responsive polymers are a wide class of modern functional materials. They are able to perceive small changes in external influences, such as pH, temperature, electric / magnetic / mechanical field or light flux, and to make corresponding changes or transformations of the physical structure and chemical properties of the polymer solution or gel. Significant efforts have been directed towards the development of a chemical structure and the study of the properties of polymers that are responsive to thermal effects, or heat-sensitive. In particular, their structure, properties and configuration demonstrate a highly sensitive response to temperature changes. Aqueous solutions of some polymers undergo rapid reversible changes in the vicinity of the lower critical temperature of dissolution (NCTR). Below the NCTR, the chains of the free polymer are soluble in water and are in a fully hydrated expanded conformation. On the contrary, higher NCTR polymer chains become more flexible, which leads to the release of the polymer in a separate phase. The range of application of thermosensitive polymers is very wide and includes the manufacture of thermo- or pH-sensitive materials for drug delivery systems, biosensors, thermosensitive coatings, catalysts, soluble polymer ligands for purification from heavy metals, particle size separation systems, and water-dispersible hydrophobic thickeners for the oil industry.
Растворимость большинства полимеров растет с повышением температуры, но некоторые НКТР-полимеры имеют обратную температурную зависимость растворимости. Самую обширную группу термочувствительных полимеров образуют полимеры, несущие амидные группы. Наиболее известными из них являются поли-(N-изопропилакриламид) и поли-(N,N'-диэтилакриламид). Они имеют близкие НКТР в районе 32-33°C. Поли-(этиленоксид) (PEO) представляет собой один из наиболее изученных биосовместимых полимеров, демонстрирующих НКТР-поведение. НКТР-переход водных растворов PEO происходит при температурах в диапазоне от приблизительно 100°C до приблизительно 150°C в зависимости от молекулярного веса полимера. Такой температурный диапазон расширяет сферу применения PEO для термочувствительных приложений. Свойства полимерного раствора, такие как температура фазового перехода, определяются химическим составом и молекулярным весом полимера и параметрами среды, такими как pH, состав и концентрация ионов.The solubility of most polymers increases with increasing temperature, but some HCTR polymers have an inverse temperature dependence of solubility. The largest group of thermosensitive polymers is formed by polymers bearing amide groups. The best known of these are poly- (N-isopropylacrylamide) and poly- (N, N'-diethylacrylamide). They have close NCTR in the region of 32-33 ° C. Poly- (ethylene oxide) (PEO) is one of the best-studied biocompatible polymers exhibiting NCTR behavior. The NCTR transition of aqueous PEO solutions occurs at temperatures ranging from about 100 ° C to about 150 ° C, depending on the molecular weight of the polymer. This temperature range extends the scope of PEO for heat-sensitive applications. The properties of the polymer solution, such as the phase transition temperature, are determined by the chemical composition and molecular weight of the polymer and environmental parameters, such as pH, composition and concentration of ions.
Примеры полимеров, имеющих нижние критические температуры растворения, без ограничений включают следующие полимеры: сополимеры этилена и винилового спирта; сополимеры этилена и пропиленоксида; сополимеры N,N-диметилакриламида и метилакрилата, этилакрилата, пропилакрилата, бутилакрилата, 2-этоксиэтилакрилата и (или) 2-метоксиэтилакрилата; гидроксипропилцеллюлоза; сополимеры N-изопропилакриламида и акриламида; сополимеры N-изопропилакриламида и 1-деокси-1-метакриламидо-D-глуцитола; N-изопропилметакриламид; метилцеллюлоза (с различной концентрацией метильных заместителей); сополимеры метилцеллюлозы и гидроксипропилцеллюлозы; полифосфазеновые полимеры, включая поли[бис(2,3-диметоксипропанокси)фосфазен], поли[бис(2-(2'-метоксиэтокси)этокси)фосфазен], поли[бис(2,3-бис(2-метоксиэтокси)пропанокси)фосфазен], поли[бис(2,3-бис(2-(2'-метоксиэтокси)этокси)пропанокси)фосфазен] и поли[бис(2,3-бис(2-(2'-(2''-диметоксиэтокси)этокси)этокси)пропанокси)фосфазен]; поли(этиленгликоль); блок-сополимеры поли(этиленоксид)-b-поли[бис(метоксиэтоксиэтокси)фосфазен]; триблок-сополимеры поли(этиленоксид)-b-поли(пропиленоксид)-b-поли(этиленоксид); поли(N-изопропилакриламид); блок-сополимеры поли(N-изопропилакриламида) и поли[(N-ацетилимино)этилена]; поли(N-изопропилметакриламид); поли(пропиленгликоль); поли(виниловый спирт); поли(N-винилкапролактам); поли(N-винилизобутирамид); поли(винилметиловый эфир); поли(N-винил-N-пропилацетамид); сополимеры N-винилацетамида и винилацетата; сополимеры N-винилкапролактама и N-виниламина; сополимеры винилового спирта и винилбутирата; сополимеры N-винилформальдегида и винилацетата, а также их сочетания.Examples of polymers having lower critical dissolution temperatures include, but are not limited to, the following polymers: copolymers of ethylene and vinyl alcohol; copolymers of ethylene and propylene oxide; copolymers of N, N-dimethyl acrylamide and methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethoxyethyl acrylate and (or) 2-methoxyethyl acrylate; hydroxypropyl cellulose; copolymers of N-isopropylacrylamide and acrylamide; copolymers of N-isopropylacrylamide and 1-deoxy-1-methacrylamido-D-glucitol; N-isopropylmethacrylamide; methyl cellulose (with different concentrations of methyl substituents); copolymers of methyl cellulose and hydroxypropyl cellulose; polyphosphazene polymers, including poly [bis (2,3-dimethoxypropanoxy) phosphazene], poly [bis (2- (2'-methoxyethoxy) ethoxy) phosphazene], poly [bis (2,3-bis (2-methoxyethoxy) propanoxy) phosphazene], poly [bis (2,3-bis (2- (2'-methoxyethoxy) ethoxy) propanoxy) phosphazene] and poly [bis (2,3-bis (2- (2 '- (2' '- dimethoxyethoxy ) ethoxy) ethoxy) propanoxy) phosphazene]; poly (ethylene glycol); block copolymers of poly (ethylene oxide) -b-poly [bis (methoxyethoxyethoxy) phosphazene]; poly (ethylene oxide) -b-poly (propylene oxide) -b-poly (ethylene oxide) triblock copolymers; poly (N-isopropylacrylamide); block copolymers of poly (N-isopropylacrylamide) and poly [(N-acetylimino) ethylene]; poly (N-isopropylmethacrylamide); poly (propylene glycol); poly (vinyl alcohol); poly (N-vinylcaprolactam); poly (N-vinyl isobutyramide); poly (vinyl methyl ether); poly (N-vinyl-N-propylacetamide); copolymers of N-vinylacetamide and vinyl acetate; copolymers of N-vinylcaprolactam and N-vinylamine; copolymers of vinyl alcohol and vinyl butyrate; copolymers of N-vinyl formaldehyde and vinyl acetate, as well as combinations thereof.
Термочувствительные полимерные флокулянты могут применяться для агрегации частиц расклинивающего агента в трещине. На приведенной ниже схеме показано представление механизма агрегации частиц расклинивающего агента с использованием НКТР-полимера, см. фиг.5. Механизм агломерации частиц в этом случае включает адсорбцию полимера на поверхность частиц при температуре ниже НКТР. В этих условиях полимеры растворимы в воде, и между молекулами полимера и воды имеются водородные связи; полимерные цепи имеют конформацию расправленного статистического клубка. При повышении температуры выше НКТР водородные связи ослабляются, что приводит к фазовому разделению полимера и воды, при этом полимерные цепи разрушаются и выпадают в осадок, захватывая в себя частицы расклинивающего агента.Thermosensitive polymer flocculants can be used to aggregate proppant particles in a fracture. The diagram below shows a representation of the aggregation mechanism of proppant particles using an HCTP polymer, see FIG. 5. The particle agglomeration mechanism in this case involves the adsorption of the polymer on the surface of the particles at a temperature below the NCTR. Under these conditions, polymers are soluble in water, and there are hydrogen bonds between the polymer and water molecules; polymer chains have the conformation of a straightened statistical tangle. As the temperature rises above NCTR, the hydrogen bonds weaken, which leads to phase separation of the polymer and water, while the polymer chains are destroyed and precipitate, capturing proppant particles.
Описанное образование осадков НКТР-полимеров также дает возможность инициировать агрегацию/агломерацию частиц расклинивающего агента. Однако если при образовании осадков НКТР-полимеров остается подобная воде матричная жидкость, ее утечки оказываются слишком велики, и в трещине останутся только полимерные сгустки и расклинивающий агент. С другой стороны, можно получить практически полезную систему, если осадки НКТР-полимеров формируются таким образом, что остающаяся матрица представляет собой вязкую жидкость с малой утечкой.The described precipitation of NKTR polymers also makes it possible to initiate aggregation / agglomeration of proppant particles. However, if during the formation of precipitation of NKTR polymers a matrix-like liquid remains, its leaks turn out to be too large, and only polymer clots and proppant remain in the crack. On the other hand, it is possible to obtain a practically useful system if precipitates of NKTR polymers are formed in such a way that the remaining matrix is a viscous liquid with low leakage.
Возможны два пути практической реализации настоящего изобретения: закачка в трещину одной композиции, содержащей инициирующий или задерживающий агент, или закачка в трещину двух или более композиций, которые смешиваются и реагируют непосредственно в трещине.There are two possible ways of practical implementation of the present invention: injection into the fracture of one composition containing an initiating or delaying agent, or injection into the fracture of two or more compositions that mix and react directly in the fracture.
Типичная последовательность стадий при индуцируемой комплексами полиэлектролитов (ПЭК) агломерации выглядит следующим образом: закачка жидкости разрыва; закачка содержащей расклинивающий агент суспензии, в состав которой входит по меньшей мере один полиэлектролит уже в заряженной форме и по меньшей мере один неионный полимер, который может быть превращен в полиэлектролит с зарядом, противоположным по знаку заряду первого полимера, с помощью инициирующего или задерживающего агента; агрегация расклинивающего агента; закрытие трещины. Концентрация полиэлектролитов и предшественников полиэлектролитов находится в диапазоне от приблизительно 0,005 до приблизительно 5% вес. Соответствующие целям настоящего изобретения механизмы инициирования образования ПЭК перечислены выше. В состав суспензии могут также входить другие используемые в нефтедобывающей промышленности и известные специалистам добавки, такие как загустители, ПАВ, стабилизаторы неустойчивых глин, бактерицидные агенты и т.д.A typical sequence of stages during complex-induced polyelectrolyte (PEC) agglomeration is as follows: injection of fracturing fluid; injection of a proppant-containing suspension comprising at least one polyelectrolyte already in charged form and at least one non-ionic polymer that can be converted into a polyelectrolyte with a charge opposite in sign of the charge of the first polymer using an initiating or trapping agent; proppant aggregation; crack closure. The concentration of polyelectrolytes and precursors of polyelectrolytes is in the range from about 0.005 to about 5% by weight. Corresponding to the objectives of the present invention, mechanisms for initiating the formation of PEC are listed above. The suspension may also include other additives used in the oil industry and known to those skilled in the art, such as thickeners, surfactants, unstable clay stabilizers, bactericidal agents, etc.
Последовательность стадий для вариантов осуществления, использующих агломерацию на основе синерезиса геля, выглядит следующим образом: закачка жидкости разрыва для создания трещины; закачка содержащей расклинивающий агент жидкости, испытывающей синерезис в условиях пласта; агломерация расклинивающего агента; закрытие трещины на сформированных агломератах. В предпочтительном варианте осуществления в состав жидкости также дополнительно входят волокна для стабилизации агломератов и защиты от седиментации.The sequence of steps for embodiments using agglomeration based on gel syneresis is as follows: injection of fracturing fluid to create a crack; pumping proppant-containing fluid that experiences syneresis in the reservoir; proppant agglomeration; crack closure on formed agglomerates. In a preferred embodiment, the liquid also further includes fibers to stabilize the agglomerates and to protect against sedimentation.
При использовании подходов к агломерации на основе НКТР-полимеров возможна следующая последовательность стадий обработки: закачка жидкости разрыва для создания трещины; закачка содержащей расклинивающий агент жидкости, испытывающей фазовый переход в условиях пласта (например, при нагреве до температуры пласта); агломерация расклинивающего агента; закрытие трещины на сформированных агломератах.When using approaches to agglomeration based on NCTR polymers, the following sequence of processing steps is possible: injection of fracturing fluid to create a crack; pumping a proppant-containing fluid that experiences a phase transition under formation conditions (for example, when heated to formation temperature); proppant agglomeration; crack closure on formed agglomerates.
В подходе с использованием и смешиванием двух различных жидкостей агломерация индуцируется закачкой жидкости разрыва для создания трещины с последующей закачкой двух жидких компонентов в область перфорации по разным путям, например, путем закачки одной жидкости по гибкой трубе и другой жидкости по кольцевому пространству между трубой и стенкой скважины. Смешивание двух жидкостей в перфорационных отверстиях или за ними индуцирует агломерацию расклинивающего агента. Агломерированные частицы переносятся в трещину. После обработки трещина закрывается на агломератах.In the approach using and mixing two different fluids, agglomeration is induced by the injection of a fracture fluid to create a crack, followed by the injection of two fluid components into the perforation region in different ways, for example, by pumping one fluid through a flexible pipe and another fluid through the annular space between the pipe and the borehole wall . Mixing two liquids in or behind the perforations induces proppant agglomeration. Agglomerated particles are transported into the crack. After processing, the crack closes on the agglomerates.
Способ, составляющий предмет настоящего изобретения, может применяться для трещин любого размера и ориентации. Особенно перспективно его применение для проведения гидроразрыва в горизонтальных скважинах и (или) мягких формациях. Агломерация и, как следствие, неоднородное размещение расклинивающего агента должны происходить либо на стадии закачки, либо на дополнительной стадии технического отстоя скважины после обработки; они должны происходить до начала притока в ствол скважины.The method that is the subject of the present invention can be applied to cracks of any size and orientation. Particularly promising is its use for hydraulic fracturing in horizontal wells and (or) soft formations. Agglomeration and, as a consequence, non-uniform placement of the proppant must occur either at the injection stage or at the additional stage of technical sludge after treatment; they must occur before the inflow into the wellbore.
Настоящее изобретение может быть лучше понято после рассмотрения приведенных ниже примеров.The present invention can be better understood after consideration of the following examples.
Пример 1Example 1
Приготовили суспензию из линейного геля на деионизованной воде, содержащую 3,6 г/л (30 фунт/1000 гал) гуара и 406 г/л (4 ppa) песка крупностью 0,300-0,106 мм (сито № 50/140, стандарт США). Затем гель сшили, используя различные концентрации сшивающего агента (см. таблицу 1). В качестве сшивающего агента использовали смесь H3BO3:NaOH:CaCl2 с весовым соотношением компонентов 3,1:1:1,3, в которой содержание твердых веществ составляло 50% вес. в воде. В образце с самой высокой концентрацией бората через три часа наблюдали заметное разрушение геля, тогда как в образце геля с самой низкой концентрацией сшивающего агента никаких изменений не обнаружили. Через 24 часа выдержки при комнатной температуре измерили объемы воды, вышедшей из образцов геля. Обнаружили, что после синерезиса все частицы расклинивающего агента остались в гелевой фазе, где концентрация расклинивающего агента возросла до 2 раз.A suspension was prepared from a linear gel on deionized water containing 3.6 g / l (30 lb / 1000 gal) of guar and 406 g / l (4 ppa) of sand with a grain size of 0.300-0.106 mm (sieve No. 50/140, US standard). Then the gel was crosslinked using various concentrations of a crosslinking agent (see table 1). A mixture of H 3 BO 3 : NaOH: CaCl 2 with a weight ratio of components of 3.1: 1: 1.3, in which the solids content was 50% by weight, was used as a crosslinking agent. in water. In the sample with the highest borate concentration, noticeable gel degradation was observed after three hours, while no changes were found in the gel sample with the lowest concentration of crosslinking agent. After 24 hours exposure at room temperature, the volumes of water exiting the gel samples were measured. It was found that after syneresis all the proppant particles remained in the gel phase, where the proppant concentration increased up to 2 times.
Пример 2Example 2
Используя деионизованную воду, приготовили образец 1 реагента на водной основе, из эмульсии типа «вода-в-масле» сополимера анионного полиакриламида и AMPS, используемого для снижения трения, в концентрации 0,1% вес. (1 промилле); в образец добавили приблизительно 10 мг красителя - метиленового голубого. Используя деионизованную воду, приготовили образец 2 реагента на водной основе из эмульсии типа «вода-в-масле» катионного полиакриламида, также используемого для снижения трения, в той же концентрации; в образец добавили приблизительно 10 мг метилового оранжевого.Using deionized water, a water-based reagent sample 1 was prepared from a water-in-oil emulsion of a copolymer of anionic polyacrylamide and AMPS, used to reduce friction, at a concentration of 0.1% by weight. (1 ppm); approximately 10 mg of dye, methylene blue, was added to the sample. Using deionized water, a water-based reagent sample 2 was prepared from a water-in-oil emulsion of cationic polyacrylamide, also used to reduce friction, at the same concentration; approximately 10 mg methyl orange was added to the sample.
В одном эксперименте 20 мл образца 1 поместили в чашку Петри и добавили к нему 20 мл образца 2. Чашку Петри трясли вручную для перемешивания двух образцов. Приблизительно через 1 минуту такого перемешивания появилась и стала расти сетка из тонких зеленых линий, представлявших собой комплекс полиэлектролитов, окрашенный смесью красителей. Сетка была липкой, и ее дальнейший рост при перемешивании привел к образованию полимерного сгустка. Во втором эксперименте 4,8 г песка крупностью 400-800 микрон (сито № 20/40, стандарт США) диспергировали в 20 мл образца 1, получив концентрацию расклинивающего агента приблизительно 240 г/л (2 ppa). Затем к полученной суспензии расклинивающего агента медленно добавили 20 мл образца 2 и тщательно перемешали полученную смесь. Зерна песка фракций 20/40, исходно равномерно диспергированные по смеси, при этом собрались в агрегатах зеленого цвета.In one experiment, 20 ml of sample 1 was placed in a petri dish and 20 ml of sample 2 was added to it. The petri dish was shaken manually to mix the two samples. After about 1 minute of such mixing, a grid of thin green lines appeared, and began to grow, which was a complex of polyelectrolytes colored with a mixture of dyes. The mesh was sticky, and its further growth with stirring led to the formation of a polymer clot. In the second experiment, 4.8 g of sand with a grain size of 400-800 microns (sieve No. 20/40, US standard) was dispersed in 20 ml of sample 1, obtaining a concentration of proppant of approximately 240 g / l (2 ppa). Then, 20 ml of sample 2 was slowly added to the resulting proppant suspension, and the mixture was thoroughly mixed. Grains of
Пример 3Example 3
Изучили синерезис гелей, изготовленных на деионизованной воде из 3,6 г/л гуара, 0,5 г/л борной кислоты и 3 мл/л 5-процентного (% вес.) раствора NaOH с добавкой различного количества Ca(OH)2. Используемый Ca(OH)2 имел крупность 0,6-0,3 мм (сито № 30/50). Синерезис, на протекание которого при комнатной температуре потребовался почти день, при температуре 50°C прошел за несколько часов. Степень и скорость синерезиса регулировалась концентрацией вводимых катионов. На фиг.1 приведена зависимость степени синерезиса от времени для образцов сшитого боратом гуарового геля с различными концентрациями Ca(OH)2 при комнатной температуре. Синерезис в этих системах начинался при концентрации Ca(OH)2 приблизительно 0,014 моль/л.We studied the syneresis of gels made on deionized water from 3.6 g / l guar, 0.5 g / l boric acid and 3 ml / l 5% (wt.) NaOH solution with the addition of various amounts of Ca (OH) 2 . Used Ca (OH) 2 had a particle size of 0.6-0.3 mm (sieve No. 30/50). The syneresis, which took almost a day at room temperature, at a temperature of 50 ° C took several hours. The degree and rate of syneresis was controlled by the concentration of introduced cations. Figure 1 shows the dependence of the degree of syneresis on time for samples of a borate crosslinked guar gel with different concentrations of Ca (OH) 2 at room temperature. Syneresis in these systems began at a concentration of Ca (OH) 2 of approximately 0.014 mol / L.
Пример 4Example 4
Изучили кинетику синерезиса в присутствии ионов магния. Гели готовили на деионизованной воде, содержащей 3,6 г/л гуара, 3,6 г/л H3BO3 и 23 мл/л 5-процентного (% вес.) раствора NaOH с добавкой 0,142-1,3 г/л MgCl2 и соответствующие количества NaOH для образования Mg(OH)2. На фиг.2 приведена степень синерезиса для сшитого боратом гуарового геля в образцах с различными концентрациями Mg(OH)2 при комнатной температуре. Синерезис в этих системах начинался при концентрации Mg(OH)2 приблизительно 0,005 моль/л.We studied the kinetics of syneresis in the presence of magnesium ions. The gels were prepared in deionized water containing 3.6 g / l guar, 3.6 g / l H 3 BO 3 and 23 ml / l 5% (wt.) NaOH solution with the addition of 0.142-1.3 g / l MgCl 2 and corresponding amounts of NaOH to form Mg (OH) 2 . Figure 2 shows the degree of syneresis for a borate crosslinked guar gel in samples with different concentrations of Mg (OH) 2 at room temperature. Syneresis in these systems began at a concentration of Mg (OH) 2 of approximately 0.005 mol / L.
Пример 5Example 5
Изучили кинетику синерезиса в присутствии ионов алюминия. Гели готовили на деионизованной воде, содержащей 3,6 г/л гуара, 3,6 г/л H3BO3 и 23 мл/л 5-процентного (% вес.) раствора NaOH с добавкой 0,178-3,26 г/л AlCl3·6H2O и соответствующие количества NaOH для образования Al(OH)3. На фиг.3 приведена степень синерезиса для образцов сшитого боратом гуарового геля с различными концентрациями AlCl3·6H2O. Считается, что произошло образование Al(OH)4 -; синерезис начинался при концентрации приблизительно 0,004 моль/л.We studied the kinetics of syneresis in the presence of aluminum ions. The gels were prepared in deionized water containing 3.6 g / l guar, 3.6 g / l H 3 BO 3 and 23 ml / l 5% (wt.) NaOH solution with the addition of 0.178-3.26 g / l AlCl 3 · 6H 2 O and corresponding amounts of NaOH to form Al (OH) 3 . Figure 3 shows the degree of syneresis for samples of a borate crosslinked guar gel with different concentrations of AlCl 3 · 6H 2 O. It is believed that the formation of Al (OH) 4 - ; syneresis began at a concentration of approximately 0.004 mol / L.
Пример 6Example 6
На деионизованной воде приготовили гели с 0,014 моль/л алюминия (3,6 г/л гуара, 3,6 г/л H3BO3, 3,26 г/л AlCl3·6H2O, и 55,4 мл/л 5-процентного (% вес.) раствора NaOH) и добавили в образцы различные количества волокон полимолочной кислоты размером 6-8 мм. Концентрации волокон находились в диапазоне от 0 до 10,3 г/л. После синерезиса объем усевшего геля оказался зависящим от концентрации волокна; чем большее количество волокна было добавлено, тем больше был объем геля вплоть до приблизительно 3,6 г/л волокна. Изменение концентрации волокна от 3,6 до 10,3 г/л практически не приводило к видимым изменениям синерезиса геля.Gels with 0.014 mol / L aluminum (3.6 g / L guar, 3.6 g / L H 3 BO 3 , 3.26 g / L AlCl 3 · 6H 2 O, and 55.4 ml / were prepared on deionized water. l of a 5 percent (wt%) NaOH solution) and various amounts of polylactic acid fibers with a size of 6-8 mm were added to the samples. Fiber concentrations ranged from 0 to 10.3 g / L. After syneresis, the volume of the settled gel turned out to be dependent on the fiber concentration; the more fiber was added, the larger the gel volume was up to about 3.6 g / l of fiber. A change in fiber concentration from 3.6 to 10.3 g / l practically did not lead to visible changes in the gel syneresis.
Пример 7Example 7
Изучили влияние плотности боратной сшивки на степень синерезиса. Приготовили два образца сшитого геля с добавленными ионами меди, отличавшиеся концентрацией бората. Первый образец приготовили на деионизованной воде, содержащей 3,6 г/л гуара, 0,652 г/л CuCl2·2H2O, 3,6 г/л H3BO3 и 29,1 мл/л 5-процентного (% вес.) раствора NaOH. Второй образец приготовили на деионизованной воде, содержащей 3,6 г/л гуара, 0,652 г/л CuCl2·2H2O, 0,5 г/л H3BO3 и 9,1 мл/л 5-процентного (% вес.) раствора NaOH. После двухчасовой выдержки при комнатной температуре степень синерезиса оказалась равной 70% в образце с высокой концентрацией борной кислоты и 9% в образце с низкой концентрацией борной кислоты.We studied the effect of borate crosslink density on the degree of syneresis. Prepared two samples of a cross-linked gel with added copper ions, differing in the concentration of borate. The first sample was prepared on deionized water containing 3.6 g / l guar, 0.652 g / l CuCl 2 · 2H 2 O, 3.6 g / l H 3 BO 3 and 29.1 ml / l 5% (% weight .) NaOH solution. A second sample was prepared on deionized water containing 3.6 g / l guar, 0.652 g / l CuCl 2 · 2H 2 O, 0.5 g / l H 3 BO 3 and 9.1 ml / l 5% (% weight .) NaOH solution. After two hours at room temperature, the degree of syneresis was 70% in the sample with a high concentration of boric acid and 9% in the sample with a low concentration of boric acid.
Пример 8Example 8
Три грамма песка крупностью 0,212-0,106 мм (сито № 70/140) (d50 равно 169 мкм по данным анализатора Malvern Mastersizer) поместили в чашку Петри, содержащую 20 мл деионизованной воды и 0,8 г поли(N-изопропилакриламида) (средняя Mn приблизительно 20000-25000); полимер имеет НКТР 32°C. Полученную суспензию в течение одной минуты интенсивно перемешали при комнатной температуре на магнитной мешалке. Агломерации при этом не наблюдали. Затем суспензию при перемешивании нагрели до температуры 40°C. При достижении температуры 40°C перемешивание прекратили и наблюдали образование агломератов. Средние размеры образовавшихся агломератов оценили по результатам измерений на фотографиях сосуда с образцом на фоне градуированной линейки. Средний размер агломератов, полученных в динамических условиях (при интенсивном перемешивании), составил приблизительно 0,9 см. Анализ агломератов показал, что они состоят из песка и выпавшего в осадок полимера.Three grams of sand with a particle size of 0.212-0.106 mm (sieve No. 70/140) (d 50 is 169 μm according to the Malvern Mastersizer analyzer) was placed in a Petri dish containing 20 ml of deionized water and 0.8 g of poly (N-isopropyl acrylamide) (average M n approximately 20,000-25,000); the polymer has an NCTR of 32 ° C. The resulting suspension was intensively stirred for one minute at room temperature on a magnetic stirrer. No agglomeration was observed. Then, the suspension was heated to 40 ° C with stirring. Upon reaching a temperature of 40 ° C, the stirring was stopped and the formation of agglomerates was observed. The average sizes of the formed agglomerates were estimated by the results of measurements in photographs of the vessel with the sample against the background of a graduated line. The average size of agglomerates obtained under dynamic conditions (with vigorous stirring) was approximately 0.9 cm. Analysis of agglomerates showed that they consist of sand and precipitated polymer.
Пример 9Example 9
Продемонстрировали применение комплексов полиэлектролитов для агломерации частиц расклинивающего агента. Изучили агломерацию песка крупностью 0,850-0,425 мм (сито № 20/40) в комплексе полиэлектролитов (ПЭК), образованном из частично гидролизованного полиакриламида (PHPA) (статистический анионный сополимер, состоящий из 40% мол. акрилата натрия и 60% мол. акриламида и имеющий средний молекулярный вес приблизительно 10×106 г/моль) и полиэтиленимина (PEI) (сильноразветвленный катионный полимер со средним молекулярным весом приблизительно 8×105 г/моль). Типичная структура PEI имеет следующий вид:Demonstrated the use of complexes of polyelectrolytes for agglomeration of proppant particles. We studied agglomeration of sand with a particle size of 0.850-0.425 mm (sieve No. 20/40) in a complex of polyelectrolytes (PEC) formed from partially hydrolyzed polyacrylamide (PHPA) (statistical anionic copolymer consisting of 40% mol. Sodium acrylate and 60% mol. Acrylamide and having an average molecular weight of approximately 10 × 10 6 g / mol) and polyethyleneimine (PEI) (highly branched cationic polymer with an average molecular weight of approximately 8 × 10 5 g / mol). A typical PEI structure is as follows:
В стакане объемом 250 мл приготовили суспензию 10 г песка крупностью 0,850-0,425 мм (сито № 20/40) в 100 г деионизованной воды, используя для перемешивания двухлопастную мешалку с верхним механическим приводом и частотой вращения 270 об/мин. При непрерывном перемешивании (270 об/мин) добавили 25 г однопроцентного (по весу) раствора PHPA в двухпроцентном (по весу) растворе KCl. После 10 минут непрерывного перемешивания добавили 2,5 г 10-прцентного (по весу) раствора PEI в деионизованной воде и продолжили перемешивание в течение еще 15 минут. На этом этапе водная фаза раствора содержала 0,196% вес. полимера PHPA, 0,196% вес. полимера PEI и 0,39% вес. KCl. pH водной фазы был достаточно щелочной для поддержания полимера PEI в незаряженной форме, что ингибировало выпадение ПЭК. Затем для индуцирования протонирования полимера PEI и осаждения ПЭК добавили кислоту; снова при непрерывном перемешивании (270 об/мин) в смесь добавили 2 г 1-молярной HCl, используя пипетку Пастера для введения кислого раствора в придонной области перемешиваемой смеси. Через несколько минут непрерывного перемешивания образовался очень рыхлый липкий осадок ПЭК. Еще через несколько минут осадок ПЭК усел до небольшой доли полного объема смеси и полностью инкапсулировал в себе (агломерировал) все 10 г песка; следов песка на дне стакана не осталось. Описанный эксперимент показал 100% эффективность агломерации (ЭА), где ЭА определяется как процентная доля (по весу) песка, инкапсулированного/агломерированного ПЭК. После добавления кислоты и последующего тщательного перемешивания pH водной фазы составил 9,5. При такой pH PEI находился в достаточно протонированной (катионной) форме для сильного взаимодействия, путем электростатического притяжения, с анионными карбоксилатными сайтами полимера PHPA. Это привело к наблюдавшемуся образованию липкого осадка ПЭК. Такую же 100% эффективность агломерации для того же песка получили в аналогичных экспериментах с конечной pH среды 8,5 и 10,0.In a 250-ml beaker, a suspension of 10 g of sand with a grain size of 0.850-0.425 mm (sieve No. 20/40) in 100 g of deionized water was prepared using a two-blade mixer with a top mechanical drive and a rotation speed of 270 rpm for mixing. With continuous stirring (270 rpm), 25 g of a 1% (by weight) PHPA solution in a 2% (by weight) KCl solution was added. After 10 minutes of continuous stirring, 2.5 g of a 10 percent (by weight) solution of PEI in deionized water was added and stirring was continued for another 15 minutes. At this stage, the aqueous phase of the solution contained 0.196% by weight. PHPA polymer, 0.196% by weight. PEI polymer and 0.39% by weight. KCl. The pH of the aqueous phase was sufficiently alkaline to maintain the PEI polymer in an uncharged form, which inhibited the precipitation of PEC. Then, acid was added to induce protonation of the PEI polymer and precipitation of the PEC; again with continuous stirring (270 rpm), 2 g of 1 molar HCl was added to the mixture using a Pasteur pipette to introduce an acidic solution in the bottom region of the stirred mixture. After several minutes of continuous mixing, a very loose sticky precipitate of PEC formed. After a few minutes, the PEC precipitate settled to a small fraction of the total volume of the mixture and completely encapsulated (agglomerated) all 10 g of sand; there are no traces of sand at the bottom of the glass. The described experiment showed 100% agglomeration efficiency (EA), where EA is defined as the percentage (by weight) of sand encapsulated / agglomerated by PEC. After the addition of acid and subsequent thorough mixing, the pH of the aqueous phase was 9.5. At this pH, PEI was in a sufficiently protonated (cationic) form for strong interaction, by electrostatic attraction, with the anionic carboxylate sites of the PHPA polymer. This led to the observed formation of a sticky PEC precipitate. The same 100% agglomeration efficiency for the same sand was obtained in similar experiments with a final pH of 8.5 and 10.0.
Пример 10Example 10
В качестве дальнейшей демонстрации агломерации песка крупностью 0,850-0,425 мм (сито № 20/40) провели дополнительные эксперименты в полиэлектролитных комплексах (ПЭК), образованных из тех же полимеров PEI и PHPA, что и в примере 9. Эксперименты проводили так же, как описано в примере 9, но на этот раз варьировали соотношения PEI и PHPA, а вместо деионизованной воды использовали 100 г двухпроцентного (по весу) водного раствора KCl. Как и ожидалось, более высокая ионная сила двухпроцентного водного раствора KCl привела к некоторой экранировке сильного электростатического взаимодействия между противоположно заряженными полимерами. Полученные результаты приведены в таблице 2. Снова получили высокую ЭА даже в присутствии соли, однако на этот раз она не достигла 100%.As a further demonstration of agglomeration of sand with a particle size of 0.850-0.425 mm (sieve No. 20/40), additional experiments were carried out in polyelectrolyte complexes (PEC) formed from the same PEI and PHPA polymers as in Example 9. The experiments were carried out as described in example 9, but this time, the ratios of PEI and PHPA were varied, and instead of deionized water, 100 g of a two percent (by weight) KCl aqueous solution was used. As expected, the higher ionic strength of a two percent aqueous KCl solution led to some screening of the strong electrostatic interaction between oppositely charged polymers. The results are shown in Table 2. Again, a high EA was obtained even in the presence of salt, but this time it did not reach 100%.
Можно заметить, что при повышении концентрации PEI происходит некоторое повышение ЭА.You may notice that with an increase in PEI concentration, a slight increase in EA occurs.
Пример 11Example 11
Изучили агломерацию песка крупностью 0,850-0,425 мм (сито № 20/40) в полиэлектролитном комплексе (ПЭК), образованном из комплексованного боратом гуара (который представляет собой анионный полимер) и катионного сополимера акриламида и DADMAC. В стакане объемом 250 мл приготовили суспензию песка крупностью 0,850-0,425 мм (сито № 20/40) в 100 г линейного геля, содержащего 1,2 г/л гуара, 0,46 г/л борной кислоты и 0,1 г/л сополимера акриламида и DADMAC, используя для перемешивания мешалку с верхним механическим приводом и частотой вращения 500 об/мин. Водная фаза имела приблизительно нейтральный pH. Через 5 минут непрерывного перемешивания добавили 6 мл/л 5-процентного (по весу) раствора NaOH, что привело к образованию гуар-боратного комплекса и выпадению в осадок ПЭК. Практически весь песок при этом оказался в выпавшей в осадок фазе.The agglomeration of sand with a particle size of 0.850-0.425 mm (sieve No. 20/40) was studied in a polyelectrolyte complex (PEC) formed from a guar borate (which is an anionic polymer) and a cationic copolymer of acrylamide and DADMAC. A suspension of sand with a grain size of 0.850-0.425 mm (sieve No. 20/40) in 100 g of a linear gel containing 1.2 g / l guar, 0.46 g / l boric acid and 0.1 g / l was prepared in a 250 ml beaker. a copolymer of acrylamide and DADMAC, using a stirrer with a top mechanical drive and a speed of 500 rpm for mixing. The aqueous phase had an approximately neutral pH. After 5 minutes of continuous stirring, 6 ml / L of a 5% (by weight) NaOH solution was added, which led to the formation of a guarborate complex and precipitation of PEC. In this case, almost all the sand was in the precipitated phase.
Пример 12Example 12
Проверили влияние ионной силы раствора на степень синерезиса. Приготовили два образца сшитого геля с разными концентрациями хлорида калия. Первый образец приготовили в деионизованной воде из 3,6 г/л гуара, 7 г/л H3BO3 и 42 мл/л 5% вес. раствора NaOH. Второй образец приготовили в деионизованной воде из 3,6 г/л гуара, 7 г/л H3BO3, 42 мл/л 5-процентного (по весу) раствора NaOH и 20 г/л KCl. После двухчасовой выдержки при комнатной температуре степени синерезиса составили 94% для образца с хлоридом калия и 0% для образца без соли.The effect of the ionic strength of the solution on the degree of syneresis was checked. Two cross-linked gel samples were prepared with different concentrations of potassium chloride. The first sample was prepared in deionized water from 3.6 g / l guar, 7 g / l H 3 BO 3 and 42 ml / l 5% by weight. NaOH solution. The second sample was prepared in deionized water from 3.6 g / l guar, 7 g / l H 3 BO 3 , 42 ml / l 5% (by weight) NaOH solution and 20 g / l KCl. After two hours at room temperature, the degree of syneresis was 94% for the sample with potassium chloride and 0% for the sample without salt.
Claims (31)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2010/000207 WO2011136678A1 (en) | 2010-04-27 | 2010-04-27 | Heterogeneous proppant placement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012150663A RU2012150663A (en) | 2014-06-10 |
| RU2544943C2 true RU2544943C2 (en) | 2015-03-20 |
Family
ID=44861747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012150663/03A RU2544943C2 (en) | 2010-04-27 | 2010-04-27 | Inhomogeneous distribution of proppant |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130056213A1 (en) |
| CA (1) | CA2797294A1 (en) |
| MX (1) | MX2012012330A (en) |
| RU (1) | RU2544943C2 (en) |
| WO (1) | WO2011136678A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612418C1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-03-09 | Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Formation hydraulicfracturing |
| WO2017078560A1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-11 | Шлюмберже Канада Лимитед | Hydraulic fracturing method (variants) |
| RU2815657C1 (en) * | 2023-05-15 | 2024-03-19 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Method of hydraulic fracturing using low-viscosity fluid containing proppant aggregates based on polyelectrolyte complex |
Families Citing this family (55)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011050046A1 (en) | 2009-10-20 | 2011-04-28 | Soane Energy, Llc | Proppants for hydraulic fracturing technologies |
| US9297244B2 (en) | 2011-08-31 | 2016-03-29 | Self-Suspending Proppant Llc | Self-suspending proppants for hydraulic fracturing comprising a coating of hydrogel-forming polymer |
| US20140000891A1 (en) | 2012-06-21 | 2014-01-02 | Self-Suspending Proppant Llc | Self-suspending proppants for hydraulic fracturing |
| CN103764948B (en) | 2011-08-31 | 2018-05-18 | 自悬浮支撑有限公司 | For certainly-suspended prop of hydraulic fracture |
| US9868896B2 (en) | 2011-08-31 | 2018-01-16 | Self-Suspending Proppant Llc | Self-suspending proppants for hydraulic fracturing |
| US8881813B2 (en) | 2012-03-26 | 2014-11-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods of forming high-porosity fractures in weakly consolidated or unconsolidated formations |
| US11034883B2 (en) | 2013-01-28 | 2021-06-15 | The University Of Kansas | Low molecular weight polyacrylates for EOR |
| US9429006B2 (en) | 2013-03-01 | 2016-08-30 | Baker Hughes Incorporated | Method of enhancing fracture conductivity |
| US9896923B2 (en) | 2013-05-28 | 2018-02-20 | Schlumberger Technology Corporation | Synchronizing pulses in heterogeneous fracturing placement |
| US10961832B2 (en) | 2013-07-23 | 2021-03-30 | Schlumberger Technology Corporation | Methods of treatment of a subterranean formation with polymeric structures formed in situ |
| MX2015016295A (en) | 2013-08-26 | 2016-03-11 | Halliburton Energy Services Inc | Controlling flow in downhole operations. |
| US10081762B2 (en) | 2013-09-17 | 2018-09-25 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Well treatment methods and fluids containing synthetic polymer |
| US20150107835A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | Schlumberger Technology Corporation | Well treatment with shapeshifting particles |
| WO2015076693A1 (en) * | 2013-11-25 | 2015-05-28 | Schlumberger Canada Limited | Controlled inhomogeneous proppant aggregate formation |
| US9932521B2 (en) | 2014-03-05 | 2018-04-03 | Self-Suspending Proppant, Llc | Calcium ion tolerant self-suspending proppants |
| US9797212B2 (en) | 2014-03-31 | 2017-10-24 | Schlumberger Technology Corporation | Method of treating subterranean formation using shrinkable fibers |
| GB2541311B (en) * | 2014-07-02 | 2021-11-03 | Halliburton Energy Services Inc | Method comprising surfactant formulation for reduced and delayed adsorption |
| PL3189116T3 (en) | 2014-09-04 | 2024-02-19 | Flex-Chem Holding Company, Llc | Slick-water fracturing using time release metal-complexing agent |
| EP3851505A1 (en) * | 2015-01-06 | 2021-07-21 | ConocoPhillips Company | Low molecular weight polyacrylates for eor |
| AR102843A1 (en) * | 2015-02-12 | 2017-03-29 | Schlumberger Technology Bv | PLACEMENT OF HETEROGENIC POINTS |
| US9976390B2 (en) | 2015-03-30 | 2018-05-22 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Drilling fluids with leakoff control and drill cuttings removal sweeps |
| WO2016159816A1 (en) * | 2015-04-03 | 2016-10-06 | Шлюмберже Текнолоджи Корпорейшн | Method for treating a well having a plurality of perforated intervals (variants) |
| CA2978222C (en) | 2015-04-06 | 2019-08-06 | Halliburton Energy Services, Inc. | Forming proppant packs having proppant-free channels therein in subterranean formation fractures |
| EP3344722B1 (en) | 2015-09-03 | 2020-04-29 | Saudi Arabian Oil Company | Treatment of kerogen in subterranean formations |
| WO2017095253A1 (en) * | 2015-11-30 | 2017-06-08 | Шлюмберже Текнолоджи Корпорейшн | Method of treating a well with the formation of proppant structures (variants) |
| WO2017095407A1 (en) | 2015-12-02 | 2017-06-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method of fracturing a formation |
| US10273401B2 (en) * | 2016-01-05 | 2019-04-30 | Baker Hughes, a GE compnay, LLC | Hydraulic fracturing using super absorbent polymer having controlled particle size |
| CA3035215A1 (en) | 2016-09-01 | 2018-03-08 | Saudi Arabian Oil Company | Treatment of sulfide scales |
| WO2018071669A2 (en) | 2016-10-12 | 2018-04-19 | Schlumberger Canada Limited | Crosslinking of cellulose fibers |
| WO2019195478A1 (en) | 2018-04-03 | 2019-10-10 | Schlumberger Technology Corporation | Proppant-fiber schedule for far field diversion |
| FR3088068B1 (en) * | 2018-11-06 | 2020-11-06 | S N F Sa | AUTO INVERSIBLE REVERSE POLYMERIC EMULSION |
| US11713415B2 (en) | 2018-11-21 | 2023-08-01 | Covia Solutions Inc. | Salt-tolerant self-suspending proppants made without extrusion |
| US11573159B2 (en) | 2019-01-08 | 2023-02-07 | Saudi Arabian Oil Company | Identifying fracture barriers for hydraulic fracturing |
| US10900339B2 (en) | 2019-04-23 | 2021-01-26 | Saudi Arabian Oil Company | Forming mineral in fractures in a geological formation |
| US10753190B1 (en) | 2019-04-29 | 2020-08-25 | Saudi Arabian Oil Company | Forming mineral in fractures in a geological formation |
| US11319478B2 (en) | 2019-07-24 | 2022-05-03 | Saudi Arabian Oil Company | Oxidizing gasses for carbon dioxide-based fracturing fluids |
| US11492541B2 (en) | 2019-07-24 | 2022-11-08 | Saudi Arabian Oil Company | Organic salts of oxidizing anions as energetic materials |
| WO2021076438A1 (en) * | 2019-10-18 | 2021-04-22 | Schlumberger Technology Corporation | In-situ composite polymeric structures for far-field diversion during hydraulic fracturing |
| CN111410948A (en) * | 2019-12-30 | 2020-07-14 | 浙江工业大学 | Temperature response type phase change fracturing fluid and application method thereof |
| US11339321B2 (en) | 2019-12-31 | 2022-05-24 | Saudi Arabian Oil Company | Reactive hydraulic fracturing fluid |
| WO2021138355A1 (en) | 2019-12-31 | 2021-07-08 | Saudi Arabian Oil Company | Viscoelastic-surfactant fracturing fluids having oxidizer |
| US11352548B2 (en) | 2019-12-31 | 2022-06-07 | Saudi Arabian Oil Company | Viscoelastic-surfactant treatment fluids having oxidizer |
| US11473001B2 (en) | 2020-01-17 | 2022-10-18 | Saudi Arabian Oil Company | Delivery of halogens to a subterranean formation |
| US11473009B2 (en) | 2020-01-17 | 2022-10-18 | Saudi Arabian Oil Company | Delivery of halogens to a subterranean formation |
| US11365344B2 (en) | 2020-01-17 | 2022-06-21 | Saudi Arabian Oil Company | Delivery of halogens to a subterranean formation |
| US11268373B2 (en) | 2020-01-17 | 2022-03-08 | Saudi Arabian Oil Company | Estimating natural fracture properties based on production from hydraulically fractured wells |
| CA3169215A1 (en) | 2020-02-07 | 2021-08-12 | Flex-Chem Holding Company, Llc | Iron control as part of a well treatment using time-released agents |
| AU2021216477A1 (en) | 2020-02-07 | 2022-08-18 | Flex-Chem Holding Company, Llc | Iron control as part of a well treatment using time-released agents |
| US11549894B2 (en) | 2020-04-06 | 2023-01-10 | Saudi Arabian Oil Company | Determination of depositional environments |
| US11905462B2 (en) * | 2020-04-16 | 2024-02-20 | PfP INDUSTRIES, LLC | Polymer compositions and fracturing fluids made therefrom including a mixture of cationic and anionic hydratable polymers and methods for making and using same |
| US11578263B2 (en) | 2020-05-12 | 2023-02-14 | Saudi Arabian Oil Company | Ceramic-coated proppant |
| US11542815B2 (en) | 2020-11-30 | 2023-01-03 | Saudi Arabian Oil Company | Determining effect of oxidative hydraulic fracturing |
| US11584889B2 (en) | 2021-01-04 | 2023-02-21 | Saudi Arabian Oil Company | Synthetic source rock with tea |
| US11885790B2 (en) | 2021-12-13 | 2024-01-30 | Saudi Arabian Oil Company | Source productivity assay integrating pyrolysis data and X-ray diffraction data |
| US12012550B2 (en) | 2021-12-13 | 2024-06-18 | Saudi Arabian Oil Company | Attenuated acid formulations for acid stimulation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5028344A (en) * | 1989-02-16 | 1991-07-02 | Mobil Oil Corporation | Stabilizing agent for profile control gels and polymeric gels of improved stability |
| RU2346152C2 (en) * | 2005-01-14 | 2009-02-10 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Underground well fracturing methods |
| RU2382066C2 (en) * | 2004-06-09 | 2010-02-20 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Tackification aqueous liquids and methods of using said liquids |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4693310A (en) * | 1986-12-10 | 1987-09-15 | Marathon Oil Company | Conformance correction to improve hydrocarbon recovery from a subterranean formation |
| EP1457504B1 (en) * | 1996-07-08 | 2010-06-23 | Sony Corporation | Polyelectrolyte |
| US7326670B2 (en) * | 2001-04-10 | 2008-02-05 | Bj Services Company | Well service fluid and method of making and using the same |
| US9303203B2 (en) * | 2006-06-06 | 2016-04-05 | Schlumberger Technology Corporation | Thermoviscoelastic system fluid and well treatment method |
| US8183184B2 (en) * | 2006-09-05 | 2012-05-22 | University Of Kansas | Polyelectrolyte complexes for oil and gas applications |
| US7779915B2 (en) * | 2006-09-18 | 2010-08-24 | Schlumberger Technology Corporation | Methods of limiting leak off and damage in hydraulic fractures |
-
2010
- 2010-04-27 RU RU2012150663/03A patent/RU2544943C2/en not_active IP Right Cessation
- 2010-04-27 WO PCT/RU2010/000207 patent/WO2011136678A1/en active Application Filing
- 2010-04-27 MX MX2012012330A patent/MX2012012330A/en unknown
- 2010-04-27 CA CA2797294A patent/CA2797294A1/en not_active Abandoned
- 2010-04-27 US US13/642,557 patent/US20130056213A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5028344A (en) * | 1989-02-16 | 1991-07-02 | Mobil Oil Corporation | Stabilizing agent for profile control gels and polymeric gels of improved stability |
| RU2382066C2 (en) * | 2004-06-09 | 2010-02-20 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Tackification aqueous liquids and methods of using said liquids |
| RU2346152C2 (en) * | 2005-01-14 | 2009-02-10 | Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. | Underground well fracturing methods |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017078560A1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-11 | Шлюмберже Канада Лимитед | Hydraulic fracturing method (variants) |
| RU2612418C1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-03-09 | Публичное акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Formation hydraulicfracturing |
| RU2815657C1 (en) * | 2023-05-15 | 2024-03-19 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Method of hydraulic fracturing using low-viscosity fluid containing proppant aggregates based on polyelectrolyte complex |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20130056213A1 (en) | 2013-03-07 |
| WO2011136678A1 (en) | 2011-11-03 |
| RU2012150663A (en) | 2014-06-10 |
| CA2797294A1 (en) | 2011-11-03 |
| MX2012012330A (en) | 2013-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2544943C2 (en) | Inhomogeneous distribution of proppant | |
| US10738236B2 (en) | High temperature fracturing fluids with nano-crosslinkers | |
| US10640700B2 (en) | High temperature crosslinked fracturing fluids | |
| RU2564298C2 (en) | Procedure for treatment of underground reservoirs | |
| AU2013375229B2 (en) | Delayed gelling agents | |
| US7645725B2 (en) | Subterranean treatment fluids with improved fluid loss control | |
| US20130161003A1 (en) | Proppant placement | |
| WO2013188413A1 (en) | Crosslinked synthetic polymer gel systems for hydraulic fracturing | |
| Johnson et al. | Effects of divalent cations, seawater, and formation brine on positively charged polyethylenimine/dextran sulfate/chromium (III) polyelectrolyte complexes and partially hydrolyzed polyacrylamide/chromium (III) gelation | |
| US20150144339A1 (en) | Controlled inhomogeneous proppant aggregate formation | |
| CN108165251B (en) | Self-suspending proppant with salt water resistance for hydraulic fracturing | |
| WO2016114785A1 (en) | Subterranean fluids containing suspended polymer bodies | |
| WO2016130298A1 (en) | Heterogeneous proppant placement | |
| RU2396419C1 (en) | Method for isolation of water production to producing oil wells | |
| CN110621759B (en) | Additives to minimize viscosity reduction of guar/borate systems under high pressure | |
| US20150152321A1 (en) | Heterogeneous proppant placement | |
| US11268016B2 (en) | High temperature treatment fluids with nano-crosslinkers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170428 |