RU2618239C2 - Композиция и способ отбора углеводородных флюидов из подземного резервуара - Google Patents

Композиция и способ отбора углеводородных флюидов из подземного резервуара Download PDF

Info

Publication number
RU2618239C2
RU2618239C2 RU2014134878A RU2014134878A RU2618239C2 RU 2618239 C2 RU2618239 C2 RU 2618239C2 RU 2014134878 A RU2014134878 A RU 2014134878A RU 2014134878 A RU2014134878 A RU 2014134878A RU 2618239 C2 RU2618239 C2 RU 2618239C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
underground formation
composition
crosslinking agent
microparticles
polymer microparticles
Prior art date
Application number
RU2014134878A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014134878A (ru
Inventor
Пиоус КУРИАН
Минли ВЭЙ
Кин-Тай ЧАН
Original Assignee
Налко Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Налко Компани filed Critical Налко Компани
Publication of RU2014134878A publication Critical patent/RU2014134878A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2618239C2 publication Critical patent/RU2618239C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/02Well-drilling compositions
    • C09K8/04Aqueous well-drilling compositions
    • C09K8/06Clay-free compositions
    • C09K8/12Clay-free compositions containing synthetic organic macromolecular compounds or their precursors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/58Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
    • C09K8/588Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids characterised by the use of specific polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/504Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/506Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/508Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • C09K8/512Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds containing cross-linking agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/58Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
    • C09K8/594Compositions used in combination with injected gas, e.g. CO2 orcarbonated gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/60Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/84Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/86Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/164Injecting CO2 or carbonated water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/516Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/50Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls
    • C09K8/516Compositions for plastering borehole walls, i.e. compositions for temporary consolidation of borehole walls characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
    • C09K8/518Foams

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

Изобретение относится к композиции, включающей сшитые набухающие полимерные микрочастицы, способные гидролизоваться при нейтральном или более низком значении pH, и способу изменения водопроницаемости подземной формации путем введения таких композиций в подземную формацию. Композиция для модификации водопроницаемости подземной формации, включающая сшитые набухающие полимерные микрочастицы со среднеобъемным диаметром ненабухших частиц от примерно 0,05 до примерно 2000 мкм и содержанием сшивающего агента от примерно 50 до примерно 200000 ч./млн по меньшей мере одного лабильного сшивающего агента в пересчете на молярное отношение указанных полимерных микрочастиц, способных к расщеплению при нейтральных или меньших значениях pH и при примерно 0-900 ч./млн по меньшей мере одного нелабильного сшивающего агента в пересчете на молярное отношение, при этом указанный лабильный сшивающий агент выбирают из по меньшей мере одной из приведенных структур. Способ модификации водопроницаемости подземной формации, включающий введение в подземную формацию композиции, содержащей указанные выше сшитые разбухающие полимерные микрочастицы, где диаметр микрочастиц меньше, чем диаметр пор подземной формации, а лабильные сшивающие агенты разрушаются в условиях подземной формации. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - повышение подвижности и/или темпа отбора углеводородных флюидов, имеющихся в подземных формациях. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 пр., 5 табл., 1 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение в целом относится к композициям и способам отбора углеводородных флюидов из подземного резервуара или формации. Точнее, изобретение относится к композициям и способам отбора углеводородных флюидов из подземного резервуара или формации, подвергнутых закачке CO2 или попеременной закачке газообразных CO2 и воды. В особенности изобретение относится к композициям из набухающих сшитых полимерных микрочастиц, которые меняют проницаемость подземных формаций при низких значениях pH и повышают подвижность и/или скорость отбора углеводородных флюидов, имеющихся в подземных формациях.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
На первой стадии отбора углеводорода источники энергии в резервуаре используют для перемещения нефти, газа, конденсата и т.д. в эксплуатационные скважины, откуда они могут выходить или их выкачивают в погрузочно-разгрузочные устройства на поверхности. Этим способом обычно можно извлечь относительно небольшую долю имеющегося углеводорода. Наиболее часто используемое решение проблемы поддержания энергии в резервуаре и обеспечения перемещения углеводорода в эксплуатационную скважину (скважины) заключается в закачивании флюидов в прилегающие скважины. Этот способ известен как вторичная добыча. Обычно применяемые флюиды представляют собой воду (такую, как вода из водоносной зоны, речная вода, морская вода или промысловые воды) или газ (такой, как сопутствующий газ, углекислый газ, дымовой газ и различные другие газы). Если флюид способствует движению обычно неподвижной остаточной нефти или другого углеводорода, процесс, как правило, обозначают как третичный способ добычи.
Преобладающая проблема в случае проектов вторичной и третичной добычи связана с неоднородностью породных пластов в резервуаре. Подвижность закачиваемого флюида обычно отличается от подвижности углеводорода, и когда он более подвижен, используют различные технологии контроля подвижности для обеспечения более однородного прохода резервуара и более эффективной последующей добычи углеводорода. Такие способы ограниченно пригодны в случае, когда имеются зоны ограниченной проницаемости (обычно называемые зонами или полосами поглощения) в породе резервуара. Закачиваемый флюид проходит по пластам низкого сопротивления от закачки до эксплуатационной скважины. В таких случаях закачиваемый флюид неэффективно вытесняет углеводород из прилегающих зон с более низкой проницаемостью. Повторное использование добываемого флюида может привести к низкой эффективности циклирования флюида через зону поглощения и высокой стоимости в пересчете на топливо и эксплуатацию насосных систем. В результате применяются многочисленные физические и химические методы для выведения закачанных флюидов из зон поглощения внутри или рядом с эксплуатационными и нагнетательными скважинами. При обработке эксплуатационной скважины это обычно называется водной (или газовой и т.д.) обработкой перекрытия. В случае нагнетательной скважины это называется обработкой управления контроля профиля или соответствия профиля.
В случаях, когда зона (зоны) поглощения изолированы от прилегающих зон с меньшей проницаемостью, а освоенная скважина образует хороший затвор с барьером (как в случае глинистой прослойки или "пропластки"), вызывая изоляцию, в скважине можно установить механические затворы или "заглушки" для блокировки входа закачанного флюида. Если флюид входит в формацию или покидает ее на дне скважины, можно также использовать цемент для заполнения ствола скважины выше зоны поступления. Когда завершение скважины позволяет закачанному флюиду проникать как в зону поглощения, так и в прилегающие зоны, как в случае цементации крепления в продуктивной зоне при недостаточной цементации, часто закачка цемента является подходящим способом изоляции обводненной зоны.
Некоторые случаи не поддаются таким способам из-за того, что имеется сообщение между слоями породы в резервуаре вне доступа цемента. Типичные примеры этого включают трещины, зоны обломочных россыпей или размытые каверны вне крепления. В таких случаях для изоляции прискважинных зон пласта используют химические гели, способные продвигаться сквозь поры в породе резервуара. Когда такие способы не работают, остающиеся альтернативы заключаются в получении скважины с очень плохим темпом добычи, переводе скважины из зоны, ранее охваченной вытеснением, или оставлении скважины. Иногда эксплуатационную скважину превращают в нагнетательную скважину для увеличения полевой скорости закачки выше общей скорости извлечения углеводорода и повышения давления в резервуаре. Это может привести к улучшению общей добычи, но отметим, что закачанный флюид будет попадать в основном в зону поглощения в новой нагнетающей скважине и может вызвать сходные проблемы в близлежащих скважинах. Все указанные решения являются дорогостоящими.
Способы контроля околоскважинного пространства обычно не работают в случае, когда зона поглощения хорошо контактирует с прилегающими содержащими углеводороды зонами с более низкой проницаемостью. Причина этого заключается в том, что закачанные флюиды могут обходить зону обработки и снова попадать в зону поглощения после контакта с очень малой частью или даже в отсутствие контакта с оставшимся углеводородом. В данной области техники хорошо известно, что такая обработка околоскважинного пространства не позволяет значительно улучшить добычу в резервуарах с противотоком закачанных флюидов между зонами.
Был разработан ряд способов, позволяющих снизить проницаемость значительной части зоны поглощения или на значительном расстоянии от нагнетательных или эксплуатационных скважин. Один из примеров этого представляет собой способ глубокого гелеобразования, описанный Морганом и сотр. (патентная заявка Великобритании GB 2255360 A). Эту технологию использовали в поле, и ее недостатком является чувствительность к неизбежным колебаниям качества реагентов, что приводит к плохому распространению. Гелеобразующая смесь представляет собой двухкомпонентную композицию и считается, что это свойство и привело к плохому прохождению обработки в формации.
Применение набухающих сшитых сверхпоглощающих полимерных микрочастиц для изменения проницаемости подземных формаций описано в патентах США 5465792 и 5735349. Однако набухание сверхпоглощающих микрочастиц, описанное в настоящем изобретении, вызвано изменениями во флюиде-носителе от углеводорода до воды, или от воды с высоким солесодержанием до воды с низким солесодержанием. Таким образом, в промышленности имеется постоянная потребность в новых способах, позволяющих обеспечить эффективное проникновение через пористую структуру материнской породы углеводородного резервуара и особая потребность в изменении проницаемости подземных формаций при низких значениях pH.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает новые полимерные микрочастицы, где конформация микрочастиц ограничена обратимыми (лабильными) внутренними сшивками. Свойства микрочастиц, такие как распределение размеров частиц и плотность ненабухших микрочастиц, предназначены для обеспечения эффективного проникновения сквозь пористую структуру материнской породы углеводородного резервуара, такой как песчаник, карбонат и другие породы подземных формаций. В отличие от предыдущих изобретений эти полимеры предназначены именно для резервуаров, которые были подвергнуты или подвергаются закачке CO2 и переменной закачке газообразного CO2 и воды (WAG). Были выбраны лабильные сшивающие агенты для гидролиза в условиях низких значений pH для набухания частиц при поглощении закачанного флюида (обычно воды).
Способность частицы набухать по сравнению с исходным размером (в точке закачки) зависит от наличия условий, вызывающих разрыв лабильного сшивающего агента. Предшествующие изобретения в этой области показали, что хорошей производительностью отличаются лабильные сшивающие агенты типа акрилата, когда для резервуара характерны нейтральные или более высокие значения pH, тогда как в настоящем изобретении показана превосходная производительность при нейтральных и более низких значениях pH. Производительность этих частиц не зависит от природы флюида-носителя и минерализации воды в резервуаре. Частицы в настоящем изобретении могут проникать сквозь пористую структуру резервуара в отсутствие заданного флюида или флюида с более высоким солесодержанием, чем флюид в резервуаре. Разработаны набухающие частицы с распределением размеров частиц и физическими характеристиками (например, реологическими свойствами), позволяющими замедлять поток закачиваемого флюида в пористую структуру. Такие частицы способны перенаправлять прочищающий флюид в менее тщательно прокачанные зоны резервуара.
В одном из вариантов настоящее изобретение связано с композицией, включающей высокосшитые набухающие полимерные микрочастицы со средним диаметром ненабухших частиц от примерно 0,05 до примерно 2000 мкм и содержанием сшивающего агента от примерно 50 до примерно 200000 ч./млн лабильного сшивающего агента и от 0 до примерно 300 ч./млн нелабильного сшивающего агента в пересчете на молярное отношение всех сшитых полимерных микрочастиц.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к композиции, включающей сшитые набухающие полимерные микрочастицы с (i) среднеобъемным диаметром ненабухшей частицы от примерно 0,05 до 1 мкм или от примерно 0,05 до 2000 мкм, и (ii) с содержанием сшивающего агента примерно от 50 до 200000 ч./млн по меньшей мере одного подвижного сшивающего агента, способного расщепляться (например, при гидролизе) при нейтральном или более низком значении pH и при примерно 0-900 ч./млн по меньшей мере одного нелабильного сшивающего агента в пересчете на молярное отношение. Один или более сшивающих агентов могут представлять собой многофункциональные сшивающие агенты согласно альтернативным вариантам осуществления. В одном из вариантов осуществления по меньшей мере часть сшитых набухающих полимерных микрочастиц может быть высокосшитой.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу изменения водопроницаемости подземной формации. Способ включает введение в подземную формацию композиции, содержащей сшитые набухающие полимерные микрочастицы с меньшим диаметром, чем диаметр пор подземной формации, где лабильные сшивающие агенты в сшитых набухающих полимерных микрочастицах разрушаются в условиях подземной формации с образованием набухающих полимерных микрочастиц. В некоторых вариантах осуществления от примерно 100 ч./млн до 10000 ч./млн, в пересчете на полимер и общее количество флюида, закачанного в подземную формацию, добавляют в подземную формацию.
Преимуществом настоящего изобретения является обеспечение композиции, включающей частицы с низкой вязкостью и оптимальным размером, позволяющими частицам распространяться далеко от точки закачки вплоть до достижения высокотемпературной зоны подземной формации, в отличие от обычных закупоривающих агентов, таких как полимерные растворы и полимерные гели, которые не могут далеко и глубоко проникать в подземные формации.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в обеспечении высокосшитых микрочастиц, не набухающих в растворах с различным солесодержанием, что приводит к получению дисперсии, на которую не влияет солесодержание флюида в подземной формации, и устранению необходимости в специальном флюиде-носителе во время обработки.
В еще одном варианте изобретения полимерные частицы отличаются скоростью роста, подстраиваемой в зависимости от типа применяемых сшивающих агентов и условий внутри подземной формации.
Еще одно преимущество изобретения заключается в обеспечении набухающих высокосшитых полимерных микрочастиц с повышенной функциональностью при низких значениях pH.
Ранее были во многом описаны свойства и технические преимущества настоящего изобретения, чтобы было проще понять следующее подробное описание изобретения. Дополнительные свойства и преимущества изобретения будут описаны ниже в виде формулы изобретения. Эксперты в данной области техники должны понимать, что концепция и конкретные описанные варианты осуществления можно легко использовать как основу для изменения или разработки других вариантов осуществления для достижения тех же целей настоящего изобретения. Также эксперты в данной области техники должны понимать, что такие эквивалентные варианты осуществления не отклоняются от духа и объема изобретения, описанных в прилагаемой формуле изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показаны примеры лабильных сшивающих агентов, пригодных для настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следующие описания предназначены для пояснения и не являются ограничивающими.
"Амфотерная полимерная микрочастица" означает сшитую полимерную микрочастицу, содержащую как катионные, так и анионные заместители, хотя необязательно в том же стехиометрическом соотношении. Типичные амфотерные полимерные микрочастицы включают терполимеры неионных мономеров, анионных мономеров и катионных мономеров согласно настоящему документу. Предпочтительные амфотерные полимерные микрочастицы обладают превышающим 1:1 мольным соотношением анионный мономер/катионный мономер.
"Амфолитическая мономерная ионная пара" означает кислотно-основную соль основных азотсодержащих мономеров, таких как диметиламиноэтилакрилат (DMAEA), диметиламиноэтилметакрилат (DMAEM), 2-метакрилоилоксиэтилдиэтиламин и др., и кислотных мономеров, таких как акриловая кислота и сульфокислоты, такие как 2-акриламид-2-метилпропансульфокислота, 2-метакрилоилоксиэтансульфокислота, винилсульфокислота, стиролсульфокислота и др., и их сочетания.
"Анионный мономер" означает мономер согласно представленному в настоящем описании определению, содержащий кислотную функциональную группу и соответствующие соли присоединения основания. Типичные анионные мономеры включают акриловую кислоту, метакриловую кислоту, малеиновую кислоту, итаконовую кислоту, 2-пропеновую кислоту, 2-метил-2-пропеновую кислоту, 2-акриламид-2-метилпропансульфоновую кислоту, сульфопропилакриловую кислоту и другие водорастворимые формы этих или других полимеризуемых карбоновых или сульфоновых кислот, сульфометилируемый акриламид, аллилсульфоновую кислоту, винилсульфоновую кислоту, четвертичные соли акриловой кислоты и метакриловой кислоты, такие как акрилат аммония и метакрилат аммония и др., и их сочетания. Предпочтительные анионные мономеры включают натриевую соль 2-акриламид-2-метилпропансульфокислоты, натриевую соль винилсульфокислоты и натриевую соль стиролсульфокислоты. Наиболее предпочтительна натриевая соль 2-акриламид-2-метилпропансульфокислоты.
"Анионная полимерная микрочастица" означает сшитую полимерную микрочастицу, несущую общий отрицательный заряд. Типичные анионные полимерные микрочастицы включают сополимеры акриламида и 2-акриламид-2-метилпропансульфокислоты, сополимеры акриламида и акрилата натрия, терполимеры акриламида, 2-акриламид-2-метилпропансульфокислоты и акрилата натрия и гомополимеры 2-акриламид-2-метилпропансульфокислоты. Предпочтительные анионные полимерные микрочастицы изготавливают из примерно 95-10 мол.% неионных мономеров и примерно 5-90 мол.% анионных мономеров. Более предпочтительные анионные полимерные микрочастицы изготавливают из примерно 95-10 мол.% акриламида и примерно 5-90 мол.% 2-акриламид-2-метилпропансульфокислоты.
"Бетаинсодержащая микрочастица" означает сшитую полимерную микрочастицу, изготовленную путем полимеризации бетаинового мономера и одного или более неионных мономеров.
"Бетаиновый мономер" означает мономер, содержащий в равных долях катионные и анионные функциональные группы, так что мономер в целом электронейтрален. Типичные бетаиновые мономеры включают N,N-диметил-N-акрилоилоксиэтил-N-(3-сульфопропил)аммоний бетаин, N,N-диметил-N-метакрилоилоксиэтил-N-(3-сульфопропил)аммоний бетаин, N,N-диметил-N-акриламидпропил-N-(2-карбоксиметил)аммоний бетаин, N,N-диметил-N-акриламидпропил-N-(2-карбоксиметил)аммоний бетаин, N,N-диметил-N-акрилоксиэтил-N-(3-сульфопропил)аммоний бетаин, N,N-диметил-N-акриламидопропил-N-(2-карбоксиметил)аммоний бетаин, N-3-сульфопропилвинилпиридинаммоний бетаин, 2-(метилтио)этилметакрилоил-S-(сульфопропил)сульфоний бетаин, 1-(3-сульфопропил)-2-винилпиридиний бетаин, N-(4-сульфобутил)-N-метилдиаллиламинаммоний бетаин (MDABS), N,N-диаллил-N-метил-N-(2-сульфоэтил)аммоний бетаин и др., и их сочетания. Предпочтительный бетаиновый мономер представляет собой N,N-диметил-N-метакрилоилоксиэтил-N-(3-сульфопропил)аммоний бетаин.
"Катионный мономер" означает определяемое в настоящем описании мономерное звено, обладающее общим положительным зарядом. Типичные катионные мономеры включают четвертичные или кислые соли диалкиламиноалкилакрилаты и метакрилаты, такие как четвертичную соль диметиламиноэтилакрилата-метилхлорида (DMAEA.MCQ), четвертичную соль диметиламиноэтилметакрилата-метилхлорида (DMAEM.MCQ), солянокислую соль диметиламиноэтилакрилата, сернокислую соль диметиламиноэтилакрилата, четвертичную соль диметиламиноэтилакрилата-бензилхлорида (DMAEA.BCQ) и четвертичную соль диметиламиноэтилакрилата-метилсульфата; четвертичные или кислые соли диалкиламиноалкилакриламидов и метакриламидов, такие как солянокислая соль диметиламинопропилакриламида, сернокислая соль диметиламинопропилакриламида, солянокислая соль диметиламинопропилметакриламида и сернокислая соль диметиламинопропилметакриламида, метакриламидопропил-триметиламмоний хлорид; и N,N-диаллилдиалкиламмоний галогениды, такие как диаллилдиметиламмоний хлорид (DADMAC). Предпочтительные катионные мономеры включают четвертичную соль диметиламиноэтилакрилата-метилхлорида, четвертичную соль диметиламиноэтилметакрилата-метилхлорида и диаллилдиметиламмоний хлорид. Наиболее предпочтителен диаллилдиметиламмоний хлорид.
"Сшивающий мономер" означает этиленненасыщенный мономер, содержащий по меньшей мере два этиленненасыщенных участка, добавляемый для ограничения конформаций полимерных микрочастиц в настоящем изобретении. Уровень сшивки, применяемый в этих полимерных частицах, высокий по сравнению с обычными сверхпоглощающими полимерами, и служит для поддержания жесткой конфигурации ненабухших микрочастиц. Сшивающие мономеры по настоящему изобретению включают как лабильные сшивающие мономеры, так и нелабильные сшивающие мономеры.
"Эмульсия", "микроэмульсия" и "обратная эмульсия" означают водонефтяную полимерную эмульсию, содержащую полимерные микрочастицы согласно настоящему изобретению в водной фазе, нефтяное масло в нефтяной фазе и один или более водонефтяных эмульгаторов. Эмульсионные полимеры представляют собой углеводороды и водорастворимые полимеры, диспергированные в углеводородной матрице. Эмульсионные полимеры могут быть "инвертированными" или переведенными в непрерывную водную фазу при помощи сдвигающего усилия, разведения и, как правило, обратного ПАВ (см. патент США 3734873).
"Полимерная микрочастица из ионной пары" означает сшитую полимерную микрочастицу, изготовленную путем полимеризации амфолитической мономерной ионной пары и одного или более анионных или неионных мономеров.
"Лабильный сшивающий мономер" означает сшивающий мономер, который может разлагаться под воздействием определенных температурных условий и/или при определенных значениях pH, после чего он встраивается в структуру полимера, для снижения степени сшивки полимерных микрочастиц в настоящем изобретении. Указанные условия такие, что при них расщепляются связи в "сшивающем мономере" без значительной деградации полимерного остова. В вариантах осуществления лабильный сшивающий агент содержит по меньшей мере две функциональные группы. В других вариантах осуществления лабильный сшивающий агент содержит больше двух функциональных групп. Типичные лабильные сшивающие мономеры, применяемые в альтернативных вариантах осуществления изобретения, показаны на фиг.1. Лабильный сшивающий мономер содержится в сшитых набухающих полимерных микрочастицах в изобретении в количестве от примерно 50 до примерно 200000 ч./млн, предпочтительно от примерно 50 до примерно 100000 ч./млн и более предпочтительно от примерно 50 до примерно 60000 ч./млн в перечете на полный вес сшитого полимера.
"Мономер" означает полимеризуемое аллильное, винильное или акриловое соединение. Мономер может быть анионным, катионным, неионным или цвиттерионом. Предпочтительны виниловые мономеры, а наиболее предпочтительны акриловые мономеры.
"Неионный мономер" означает электрически нейтральный мономер, определенный в настоящем описании. Типичные неионные мономеры включают N-изопропилакриламид, N,N-диметилакриламид, N,N-диэтилакриламид, диметиламинопропилакриламид, диметиламинопропилметакриламид, акрилоилморфолин, гидроксиэтилакрилат, гидроксипропилакрилат, гидроксиэтилметакрилат, гидроксипропилметакрилат, диметиламиноэтилакрилат (DMAEA), диметиламиноэтилметакрилат (DMAEM), малеиновый ангидрид, N-винилпирролидон, винилацетат и N-винилформамид. Предпочтительные неионные мономеры включают акриламид, N-метилакриламид, N,N-диметилакриламид и метакриламид. Наиболее предпочтителен акриламид.
"Нелабильный сшивающий мономер" означает сшивающий мономер, который не деградирует в условиях температуры и/или значений pH, которые вызывают разложение встраивающегося лабильного мономера. Вводят нелабильный сшивающий мономер в дополнение к лабильному сшивающему мономеру для контроля набухшей конформации полимерной микрочастицы. Репрезентативные нелабильные сшивающие мономеры включают метиленбисакриламид, диаллиламин, триаллиламин, дивинилсульфон, диаллиловый эфир диэтиленгликоля и др., и их сочетания. Предпочтительный нелабильный сшивающий мономер представляет собой метиленбисакриламид. Нелабильный сшивающий агент присутствует в количестве от 0 до примерно 300 ч./млн, предпочтительно от примерно 0 до примерно 200 ч./млн и более предпочтительно от примерно 0 до примерно 100 ч./млн в пересчете на молярное отношение сшитых полимерных микрочастиц. В отсутствие нелабильного сшивающего агента полимерные частицы при полном расщеплении лабильного сшивающего агента превращаются в смесь линейных полимерных нитей. При этом дисперсия из частиц превращается в полимерный раствор. Этот полимерный раствор, благодаря его вязкости, меняет подвижность флюида в пористой среде. В присутствии небольшого количества нелабильного сшивающего агента конверсия частиц в линейные молекулы неполная. Частицы превращаются в рыхлую сеть, но сохраняют определенную "структуру". Такие структурированные частицы могут блокировать устья пор пористой среды и блокируют поток.
В некоторых вариантах осуществления сшитые набухающие полимерные микрочастицы в изобретении изготавливают путем свободнорадикальной полимеризации примерно 95-10 мол.% неионных мономеров и примерно 5-90 мол.% анионных мономеров.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения полимерные микрочастицы изготавливают с применением обратной эмульсии или микроэмульсии для обеспечения заданного диапазона размеров частиц. Среднеобъемный диаметр ненабухшей полимерной микрочастицы составляет предпочтительно примерно от 0,05 до 2000 мкм. В некоторых вариантах осуществления среднеобъемный диаметр ненабухших частиц составляет примерно от 0,05 до 10 мкм. В других вариантах осуществления среднеобъемный диаметр ненабухших частиц составляет примерно от 0,1 до 3 мкм, более предпочтительно примерно от 0,1 до 1 мкм.
В способе с обратной эмульсией или микроэмульсией водный раствор мономеров и сшивающих агентов добавляют в углеводородную жидкость, содержащую соответствующее ПАВ или смесь ПАВ, для формирования обратной микроэмульсии мономера, состоящей из небольших водных капель, диспергированных в непрерывной углеводородной жидкой фазе, и свободнорадикальной полимеризации мономерной микроэмульсии. В дополнение к мономерам и сшивающим агентам водный раствор может также содержать другие добавки, включая хелатообразующие вещества, для удаления ингибиторов полимеризации, регуляторы pH, инициаторы и другие добавки. Жидкая углеводородная фаза включает жидкий углеводород или смесь жидких углеводородов. Предпочтительны насыщенные углеводороды или их смеси. Как правило, фаза жидкого углеводорода содержит бензол, толуол, топливную нефть, керосин, не имеющий запаха растворитель Стоддарда и др., и их смеси. ПАВ, пригодные в процессе полимеризации микроэмульсии, описанном в настоящем описании, включают, например, эфиры жирных кислот и сорбитана, эфиры жирных кислот и этоксилированного сорбитана и др., или их смесь или сочетание. Предпочтительные эмульгаторы включают этоксилированный олеат сорбита или сесквиолеат сорбитана.
В некоторых вариантах осуществления композиция из набухающих полимерных микрочастиц в настоящем изобретении обладает по меньшей мере следующими свойствами: они могут быть анионными, амфотерными, на основе ионных пар, бетаинсодержащими и их сочетаниями.
Полимеризация эмульсии может быть осуществлена любым способом, известным экспертам в данной области техники. Реакцию можно инициировать при помощи ряда термических и свободнорадикальных редокс-инициаторов, включающих азосоединения, такие как азобисизобутиронитрил; пероксиды, такие как трет-бутилпероксид; органические соединения, такие как персульфат калия; и редокс-пары, такие как бисульфит натрия/бромат натрия. Приготовление водного продукта из эмульсии можно осуществить путем инверсии с добавлением ее к воде, которая может содержать инвертирующее ПАВ.
В другом случае, полимерные микрочастицы, сшитые с лабильными сшивающими агентами, получают с применением внутренне сшитых полимерных частиц, содержащих полимеры с подвешенными карбоксильными и гидроксильными группами. Сшивка происходит с образованием сложного эфира между карбоксильной и гидроксильной группами. Этерификацию можно осуществлять путем азеотропной перегонки (см., например, патент США 4599379) или способ напыления тонких пленок (см., например, патент США 5589525) для удаления воды. Например, полимерные микрочастицы, изготовленные из обратной эмульсии с применением акриловой кислоты, 2-гидроксиэтилакрилата, акриламида и 2-акриламид-2-метилпропансульфоната натрия в качестве мономера, превращают в сшитые полимерные частицы в описанном выше способе дегидратации.
Типичное изготовление сшитых полимерных микрочастиц при помощи способа с микроэмульсией описано в патентах США 4956400; 4968435; 5171808; 5465792; и 5735439.
В некоторых вариантах осуществления водную суспензию полимерных микрочастиц изготавливают путем редиспергирования сухого полимера в воде.
В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение относится к способу изменения водопроницаемости подземной формации, включающему закачку в подземную формацию композиции, включающей сшитые полимерные микрочастицы. Микрочастицы с содержанием сшивающего агента от примерно 0,9 до 20 мол.% (50-200000 ч./млн в пересчете на мольное отношение для всего сшитого полимера) лабильных сшивающих агентов и от примерно 0 до 300 ч./млн в пересчете на мольное отношение для всего сшитого полимера нелабильных сшивающих агентов. Микрочастицы, как правило, обладают меньшим диаметром, чем поры подземной формации, а лабильные сшивающие агенты разрушаются в условиях температуры и pH в подземной формации с формированием набухающих микрочастиц. Затем композиция протекает сквозь одну и более зон относительно высокой проницаемости в подземной формации в условиях возрастающей температуры, пока композиция не достигает участка, где температура или pH достаточно высоки, чтобы способствовать набуханию микрочастиц. Природа сшивок в микрочастицах в данном изобретении приводит к низкой вязкости и оптимальному размеру, позволяющим частицам распространяться далеко от точки закачки вплоть до достижения высокотемпературной зоны подземной формации, в отличие от обычных закупоривающих агентов, таких как полимерные растворы и полимерные гели, которые не могут далеко и глубоко проникать в подземные формации.
Также полимерные микрочастицы в настоящем изобретении, вследствие их высокосшитой природы, не набухают в растворах с другим солесодержанием. Поэтому на вязкость дисперсии не влияет солесодержание флюида в подземной формации, и, таким образом, для обработки не требует особого флюида-носителя. Только после того как частицы попадают в условия, достаточные для снижения плотности сшивок, реология флюидов меняется с достижением желательного эффекта.
Помимо прочих факторов снижение плотности сшивок зависит от скорости расщепления лабильного сшивающего агента. В частности, различные лабильные сшивающие агенты обеспечивают различные скорости расщепления связей при различных температурах. Температура и механизм зависят от природы перекрестных химических связей. Например, в случае такого лабильного сшивающего агента, как диакрилат ПЭГ, механизм разрушения перекрестных связей представляет собой гидролиз сложного эфира. Различные спирты обеспечивают немного разные скорости гидролиза. Вообще, сложные эфиры метакрилата гидролизуются с меньшей скоростью, чем сложные эфиры акрилата в аналогичных условиях. В случае соединений дивинила или диаллила, разделенных азогруппой, таких как диаллиламид 2,2ʹ-азобис(изомасляная кислота), механизм разрушения перекрестных связей представляет собой выделение молекулы азота. Как показано, при помощи различных азосодержащих инициаторов свободнорадикальной полимеризации, для различных азосоединений действительно характерны разные температуры полураспада.
Без намерения особого учета теоретических ограничений, в дополнение к скорости разрушения поперечных связей считается, что скорость роста диаметра частиц при набухании также зависит от общего количества остающихся сшивок. Было отмечено, что частицы сначала растут постепенно по мере снижения количества сшивок. После того как общее количество сшивок падает ниже некоторой критической плотности, вязкость мгновенно возрастает. Таким образом, при правильном выборе лабильного сшивающего агента для полимерных частиц можно подобрать свойства в отношении набухания в зависимости от температуры и времени.
Размер полимерных частиц перед набуханием выбран на основе расчетного размера пор зоны поглощения с наиболее высокой проницаемостью. Тип и концентрация сшивающего агента и, следовательно, задержка перед набуханием закачанных частиц связаны с температурой как рядом с нагнетательной скважиной, так и в более глубокой подземной формации, ожидаемой скоростью движения закачанных частиц через зону поглощения и легкостью противотока воды из зоны поглощения в прилегающие углеводородсодержащие зоны с более низкой проницаемостью. Композиция полимерных микрочастиц, разработанных с учетом указанных соображений, приводит к лучшей блокировке воды после набухания частиц и более оптимальному расположению в формации.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения композицию добавляют в закачиваемую воду как часть вторичного или третичного процесса добычи углеводорода из подземной формации. В некоторых вариантах осуществления композицию используют при добыче нефти третичными способами, когда один из компонентов представляет собой нагнетание воды. В других вариантах осуществления настоящего изобретения закачиваемую воду нагнетают в подземную формацию при температуре ниже температуры подземной формации.
Следует участь, что настоящее изобретение применимо в случае любой подземной формации. В одном из вариантов осуществления подземная формация представляет собой песчаниковый или карбонатный резервуар с углеводородом.
В одном из вариантов осуществления диаметр набухающих полимерных микрочастиц больше одной десятой лимитирующего радиуса устья пор в порах породы подземной формации. В другом варианте осуществления диаметр набухающих полимерных микрочастиц больше одной четверти лимитирующего радиуса устья пор в порах породы подземной формации.
Настоящее изобретение особенно хорошо применимо в случае подземных формаций с нейтральным или кислым значением pH. В одном из вариантов осуществления настоящее изобретение применяется в случае формации с pH 7. В другом варианте осуществления формация обладает pH ниже 7. Предпочтительно pH формации находится в диапазоне 5-7. В альтернативных вариантах осуществления pH формации ниже 5 или находится в диапазоне 4-5.
Полимерные микрочастицы в настоящем изобретении можно вводить в подземную формацию в виде эмульсии, сухого порошка или водной суспензии. В одном из вариантов осуществления эмульсия представляет собой водонефтяную эмульсию. В другом варианте осуществления водная суспензия представляет собой концентрированную водную суспензию.
В некоторых вариантах осуществления композиция в изобретении включает водную среду, вводимую в подземную формацию, где водная среда содержит от примерно 100 ч./млн до 50000 ч./млн полимерных микрочастиц в пересчете на полный вес водной среды.
В некоторых вариантах осуществления композицию добавляют в количестве от примерно 100 до 10000 ч./млн, предпочтительно от примерно 500 до 1500 ч./млн и более предпочтительно от примерно 500 до 1000 ч./млн в пересчете на активное вещество полимера, на общий объем флюида, закачанного в подземную формацию.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу повышения подвижности или темпа добычи углеводородных флюидов в подземной формации, включающему закачку в подземную формацию композиции, содержащей полимерные микрочастицы, как описано в настоящем изобретении. Микрочастицы, как правило, обладают меньшим диаметром, чем поры подземной формации, а лабильные сшивающие агенты разрушаются в условиях температуры и pH в подземной формации, что вызывает снижение подвижности композиции.
В одном из вариантов осуществления композиция в настоящем изобретении включает третичную добычу с применением углекислого газа и воды. В другом варианте осуществления настоящего изобретения композицию добавляют в закачиваемую воду, как часть вторичного или третичного процесса добычи углеводорода из подземной формации.
В другом варианте осуществления композицию и закачиваемую воду добавляют в эксплуатационную скважину. Применение композиции из настоящего изобретения в эксплуатационной скважине повышает соотношение нефть/вода в добываемом флюиде. При нагнетании композиции, содержащей полимерные микрочастицы из настоящего изобретения, с последующим набуханием частиц водоносные зоны можно селективно заблокировать.
Сказанное можно лучше понять со ссылкой на следующие примеры, которые приведены с целью иллюстрации и не должны каким-либо образом ограничивать объем изобретения или его применение.
Пример 1
Настоящий пример показывает способ полимеризации в обратной эмульсии для синтеза полимерных микрочастиц в настоящем изобретении. Типичную композицию полимерной эмульсии готовили путем полимеризации эмульсии мономера, состоящей из водной смеси 408,9 г 50% акриламида, 125,1 г 58% акриламидметилпропансульфоната натрия (AMPS), 21,5 г воды, 0,2 г кристаллов версена, 0,5 г 1% раствора метиленбисакриламида (MBA). 2,4 г 5% раствора бромата натрия и различные содержания и типы лабильных сшивок добавляли в фазу мономера. Фаза мономера была диспергирована в смеси 336 г нефтяного дистиллята, 80 г гексаолеата этоксилированного сорбита и 20 г сесквиолеата сорбитана в качестве дисперсионной среды.
Эмульсию мономера готовили путем смешивания водной и нефтяной фазы. После дезоксигенирования при помощи азота в течение 30 минут инициировали полимеризацию путем применения редокс-пары бисульфита натрия/бромата натрия при комнатной температуре. Температуру полимеризации не регулируют. Вообще, теплота полимеризации обеспечивает изменение температуры примерно от 21°C до 94°C в течение менее чем 5 мин. После достижения максимальной температуры реакционную смесь поддерживали при примерно 75°C в течение еще 2 часов.
При желании полимерную микрочастицу можно изолировать от латекса путем осаждения, фильтрации и промывки смесью ацетона и изопропанола. После сушки частицы, не содержащие нефть и ПАВ, можно редиспергировать в водной среде. В таблицах 1 и 2 приведены типичные эмульсионные полимеры, изготовленные в соответствии со способом в данном примере. Лабильные сшивающие агенты в таблице 1 и 2 показаны на фиг. 1.
Таблица 1
Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4
50% акриламид 408,9 408,9 408,9 408,9
58% Na AMPS 125,1 125,1 125,1 125,1
Деионизированная вода 21,57 21,57 21,57 21,57
Метиленбисакриламид (1%) 0,5 0,5 0,5 0,5
Лабильный сшивающий агент 17 2,17 - - -
Лабильный сшивающий агент 8 - 0,27 - -
Лабильный сшивающий агент 22 - - 0,53 -
Лабильный сшивающий агент 8 - - - 0,34
Лабильный сшивающий агент 21 - - - 3,32
Нефтяной дистиллят 336 336 336 336
Этоксилированный сорбит гексаолеат 80 80 80 80
Сорбитан сесквиолеат 20,1 20,1 20,1 20,1
Таблица 2
Опыт 5 Опыт 6 Опыт 7 Опыт 8
50% акриламид 408,9 408,9 408,9 408,9
58% Na AMPS 125,1 125,1 125,1 125,1
Деионизированная вода 21,57 21,57 21,57 21,57
Метиленбисакриламид (1%) 0,5 0,5 0,5 0,5
Лабильный сшивающий агент 17 2,17 - - -
Лабильный сшивающий агент 8 - 0,27 - -
Лабильный сшивающий агент 22 - - 0,53 -
Лабильный сшивающий агент 26 - - - 1,67
Нефтяной дистиллят 336 336 336 336
Этоксилированный сорбит гексаолеат 80 80 80 80
Сорбитан сесквиолеат 20,1 20,1 20,1 20,1
Пример 2
Для изучения набухания полимерных частиц использовали следующую композицию соляного раствора. pH солевого раствора доводили до pH 3, 5 или 6 в таблицах 3, 4 и 5, соответственно, при помощи уксусной кислоты и буферного раствора на основе ацетата натрия.
Деионизированная вода 85,10
Обратное ПАВ 0,66
Тиосульфат натрия 0,15
NaCl 10,78
CaCl2⋅2H2O 0,80
MgCl2⋅6H2O 0,45
Na2SO4, безв. 0,56
Уксусная кислота 0,50
Ацетат Na 1,00
Всего 100,00
1,82 г полимера растворяли в 98,18 г солевого раствора в квадратной склянке на 4 унции. Образец встряхивали вручную и измеряли вязкость (в сП) в течение часа для получения базового значения вязкости. Все измерения проводили при помощи программируемого реометра Brookfiled DV-III ULTRA при 60 или 30 об/мин с применением валика #2c. Образцы помещали в печь при 50 или 70°C и выдерживали в течение нескольких дней с 5000 ч./млн полимера. Периодически отбирали образцы, охлаждали их до комнатной температуры и измеряли вязкость, а затем помещали обратно в печь для дальнейшего термостатирования. В таблицах 3-5 показана активация полимерных микрочастиц термообработок. Было отмечено очень небольшое набухание в случае большинства образцов в первые 20 дней с быстрым последующим ростом. Частицы, использованные в опытах в таблице 3 (pH 3,0, 50°C) в опытах 1, 2, 3, 4, отвечают опытам 5, 6, 7, 8 в таблице 2, соответственно. Частицы, использованные в опытах в таблице 4 (pH 5,0, 50°C) в опытах 5, 6, 7, 8, отвечают опытам 1, 2, 3, 4 в таблице 1, соответственно. Частицы, использованные в опытах в таблице 5 (pH ,0, 50°C) в опытах 9, 10, 11, 12, отвечают опытам 5, 6, 7, 8 в таблице 2, соответственно.
Таблица 3
(pH 3,0, 50°C)
День Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4
0 1 0 0 0,5
1 7 0 0 10
3 10 0 0 18
7 10 0 0 20
12 10 0 0 26
16 10 1 1 32
21 11 1 1 38
Таблица 4
(pH 5,0, 50°C)
День Опыт 5 Опыт 6 Опыт 7 Опыт 8
0 2,5 1 1 0,5
1 14 2 2,5 1,5
6 18,5 3,5 4 2,5
10 21 3,5 4 2,5
16 24 4 4,5 3
23 29 4,5 5 4
31 36 8 8,5 5
38 42,5 9,5 11,5 7
52 51 16,5 19,5 13
59 55 20 23 15,5
77 56,5 34 32 26
82 56,5 36,5 35,5 30,5
91 58 42,5 40 34,5
98 56 45 39 34,5
Таблица 5
(pH 6,0, 50°C)
День Опыт 9 Опыт 10 Опыт 11 Опыт 12
0 1 0 0 0
1 7 0 0 17
3 10 4 6 32
7 13 14 16 36
12 26 26 25 40
16 31 30 27 43
21 33 30 27 45
Все композиции и способы, описанные в настоящем документе, можно в свете настоящей публикации применять без дополнительных опытов. В то время как настоящее изобретение можно осуществить различными способами, в настоящем описании подробно описаны некоторые конкретные варианты осуществления настоящего изобретения. Настоящая публикация является иллюстрацией принципов настоящего изобретения; она не ограничивает изобретения данными конкретными вариантами осуществления. Кроме того, если особо не указано иное, применение единственного числа также означает "по меньшей мере один" или "один или больше". Например, "устройство" означает "по меньшей мере одно устройство" или "одно устройство или более".
Также предполагается, что любые точные или приблизительные диапазоны значений охватывают оба варианта, и все приведенные в настоящем описании определения представлены для объяснений и не означают каких-либо ограничений. Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, указывающие на широкий охват изобретения, являются приближениями, численные значения в конкретных примерах приведены с максимально возможной точностью. Однако любое численное значение также включает определенную погрешность, связанную со стандартным отклонением, определенным при соответствующих опытных замерах. Кроме того, все приведенные диапазоны также следует считать включающими любые содержащиеся в них поддиапазоны (включая все дробные и целые значения).
Кроме того, настоящее изобретение включает все возможные сочетания некоторых или всех различных описанных в настоящем изобретении вариантов осуществления. Некоторые или все патенты, патентные заявки, научные статьи и все ссылки, процитированные в настоящей заявке, а также все приведенные в них ссылки, целиком включены в настоящий документ в виде ссылки. Следует также понимать, что различные изменения и модификации представленных предпочтительных вариантов, описанных в настоящем изобретении, будут очевидны специалистам в данной области техники. Такие изменения можно осуществить без отклонения от духа и объема настоящего изобретения и без уменьшения предполагаемых преимуществ. Таким образом, предполагается, что такие изменения и модификации охвачены прилагаемой формулой изобретения.

Claims (44)

1. Композиция для модификации водопроницаемости подземной формации, включающая сшитые набухающие полимерные микрочастицы с (i) среднеобъемным диаметром ненабухших частиц от примерно 0,05 до примерно 2000 мкм и (ii) содержанием сшивающего агента от примерно 50 до примерно 200000 ч./млн по меньшей мере одного лабильного сшивающего агента в пересчете на молярное отношение указанных полимерных микрочастиц, способных к расщеплению при нейтральных или меньших значениях pH и при примерно 0-900 ч./млн по меньшей мере одного нелабильного сшивающего агента в пересчете на молярное отношение, при этом указанный по меньшей мере один лабильный сшивающий агент выбирают из по меньшей мере одной из следующих структур 1-26:
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
.
2. Композиция по п.1, в которой по меньшей мере часть сшитых разбухающих полимерных микрочастиц является высокосшитой.
3. Композиция по п.1, в которой среднеобъемный диаметр неразбухших частиц составляет от примерно 0,05 до примерно 10 мкм.
4. Композиция по п.1, в которой среднеобъемный диаметр неразбухших частиц составляет от примерно 0,05 до примерно 1 мкм.
5. Композиция по п.1, в которой по меньшей мере один лабильный сшивающий агент представляет собой сшивающий агент с по меньшей мере двумя функциональными группами.
6. Композиция по п.1, в которой набухающие полимерные микрочастицы обладают по меньшей мере одним из следующих свойств: они могут быть анионными, амфотерными, на основе ионных пар, бетаинсодержащими и их сочетаниями.
7. Композиция по п.1, дополнительно включающая эмульсию, сухой порошок или водную суспензию.
8. Композиция по п.1, в которой сшитые разбухающие полимерные микрочастицы изготавливают путем свободнорадикальной полимеризации от примерно 95 до примерно 10 мол.% неионных мономеров и от примерно 5 до примерно 90 мол.% анионных мономеров.
9. Композиция по п.8, где анионный мономер представляет собой 2-акриламидо-2-метил-1-пропансульфоновую кислоту, а неионный мономер представляет собой акриламид.
10. Композиция по п.1, в которой указанный диапазон при нейтральном или меньшем значении pH отвечает диапазону от примерно pH 3 до примерно pH 6.
11. Способ модификации водопроницаемости подземной формации, включающий: введение в подземную формацию композиции, содержащей сшитые разбухающие полимерные микрочастицы по п.1, в которой диаметр микрочастиц меньше, чем диаметр пор подземной формации, а лабильные сшивающие агенты разрушаются в условиях подземной формации с образованием разбухающих полимерных микрочастиц.
12. Способ по п.11, в котором композиция включает водную среду, вводимую в подземную формацию, где водная среда содержит от примерно 100 ч./млн до примерно 50000 ч./млн указанных микрочастиц в пересчете на полный вес водной среды.
13. Способ по п.11, в котором композицию добавляют в закачиваемую воду как часть вторичного или третичного процесса добычи углеводорода из подземной формации.
14. Способ по п.11, в котором закачиваемую воду нагнетают в подземную формацию при температуре ниже температуры подземной формации.
15. Способ по п.11, в котором диаметр набухающих полимерных микрочастиц больше одной десятой лимитирующего радиуса устья пор в порах породы подземной формации.
16. Способ по п.11, в котором подземная формация представляет собой песчаниковый или карбонатный углеводородный резервуар.
17. Способ по п.11, в котором композицию применяют в третичном способе добычи углеводородов с применением углекислого газа и воды.
18. Способ по п.11, в котором подземный резервуар подвергают закачке CO2 или попеременной закачке газообразного CO2 и воды.
RU2014134878A 2012-01-27 2013-01-24 Композиция и способ отбора углеводородных флюидов из подземного резервуара RU2618239C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/359,596 US9120965B2 (en) 2012-01-27 2012-01-27 Composition and method for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir
US13/359,596 2012-01-27
PCT/US2013/022857 WO2013112664A1 (en) 2012-01-27 2013-01-24 Composition and method for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017113352A Division RU2670295C1 (ru) 2012-01-27 2013-01-24 Композиция и способ отбора углеводородных флюидов из подземного резервуара

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014134878A RU2014134878A (ru) 2016-03-20
RU2618239C2 true RU2618239C2 (ru) 2017-05-03

Family

ID=48869263

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014134878A RU2618239C2 (ru) 2012-01-27 2013-01-24 Композиция и способ отбора углеводородных флюидов из подземного резервуара
RU2017113352A RU2670295C1 (ru) 2012-01-27 2013-01-24 Композиция и способ отбора углеводородных флюидов из подземного резервуара

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017113352A RU2670295C1 (ru) 2012-01-27 2013-01-24 Композиция и способ отбора углеводородных флюидов из подземного резервуара

Country Status (12)

Country Link
US (3) US9120965B2 (ru)
EP (2) EP3447104B1 (ru)
CN (2) CN104053743B (ru)
AR (2) AR089816A1 (ru)
AU (2) AU2013212130B2 (ru)
BR (1) BR112014018245A8 (ru)
CA (1) CA2858435C (ru)
DK (1) DK3447104T3 (ru)
NZ (1) NZ625655A (ru)
PL (1) PL3447104T3 (ru)
RU (2) RU2618239C2 (ru)
WO (1) WO2013112664A1 (ru)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9222013B1 (en) 2008-11-13 2015-12-29 Cesi Chemical, Inc. Water-in-oil microemulsions for oilfield applications
US20130292121A1 (en) 2012-04-15 2013-11-07 Cesi Chemical, Inc. Surfactant formulations for foam flooding
US11407930B2 (en) 2012-05-08 2022-08-09 Flotek Chemistry, Llc Compositions and methods for enhancement of production of liquid and gaseous hydrocarbons
US9200192B2 (en) 2012-05-08 2015-12-01 Cesi Chemical, Inc. Compositions and methods for enhancement of production of liquid and gaseous hydrocarbons
EP2951268B1 (en) 2013-01-31 2022-04-06 Ecolab USA Inc. Mobility control polymers for enhanced oil recovery
US10421707B2 (en) 2013-03-14 2019-09-24 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions incorporating alkyl polyglycoside surfactant for use in oil and/or gas wells
US10000693B2 (en) 2013-03-14 2018-06-19 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US9428683B2 (en) 2013-03-14 2016-08-30 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for stimulating the production of hydrocarbons from subterranean formations
US10941106B2 (en) 2013-03-14 2021-03-09 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions incorporating alkyl polyglycoside surfactant for use in oil and/or gas wells
US9884988B2 (en) 2013-03-14 2018-02-06 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US9068108B2 (en) 2013-03-14 2015-06-30 Cesi Chemical, Inc. Methods and compositions for stimulating the production of hydrocarbons from subterranean formations
US9321955B2 (en) 2013-06-14 2016-04-26 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for stimulating the production of hydrocarbons from subterranean formations
US10053619B2 (en) 2013-03-14 2018-08-21 Flotek Chemistry, Llc Siloxane surfactant additives for oil and gas applications
US11180690B2 (en) 2013-03-14 2021-11-23 Flotek Chemistry, Llc Diluted microemulsions with low surface tensions
US10577531B2 (en) 2013-03-14 2020-03-03 Flotek Chemistry, Llc Polymers and emulsions for use in oil and/or gas wells
US11254856B2 (en) 2013-03-14 2022-02-22 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US9464223B2 (en) 2013-03-14 2016-10-11 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US10590332B2 (en) 2013-03-14 2020-03-17 Flotek Chemistry, Llc Siloxane surfactant additives for oil and gas applications
US10287483B2 (en) 2013-03-14 2019-05-14 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells comprising a terpene alcohol
US10717919B2 (en) 2013-03-14 2020-07-21 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
US9868893B2 (en) 2013-03-14 2018-01-16 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
GB201318681D0 (en) * 2013-10-22 2013-12-04 Bp Exploration Operating Compositions and methods for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean formation
US9890625B2 (en) 2014-02-28 2018-02-13 Eclipse Ior Services, Llc Systems and methods for the treatment of oil and/or gas wells with an obstruction material
US9890624B2 (en) 2014-02-28 2018-02-13 Eclipse Ior Services, Llc Systems and methods for the treatment of oil and/or gas wells with a polymeric material
US9505970B2 (en) 2014-05-14 2016-11-29 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for use in oil and/or gas wells
CA2898770C (en) 2014-07-28 2019-05-21 Cesi Chemical, Inc. Methods and compositions related to gelled layers in oil and/or gas wells
US10442980B2 (en) 2014-07-29 2019-10-15 Ecolab Usa Inc. Polymer emulsions for use in crude oil recovery
US10696890B2 (en) 2014-09-30 2020-06-30 Nippon Shokubai Co., Ltd. Methods of liquefying and shrinking water-absorbable resins in a water-containing state
CN104531115B (zh) * 2014-12-30 2017-07-28 中国石油天然气股份有限公司 一种水平井控水用暂堵剂、制备方法及其应用
US10081758B2 (en) 2015-12-04 2018-09-25 Ecolab Usa Inc. Controlled release solid scale inhibitors
US10035946B2 (en) 2016-02-23 2018-07-31 Ecolab Usa Inc. Hydrazide crosslinked polymer emulsions for use in crude oil recovery
GB201607910D0 (en) * 2016-05-06 2016-06-22 Bp Exploration Operating Microparticles and composition
EP3458543A1 (en) 2016-05-16 2019-03-27 Ecolab USA Inc. Slow-release scale inhibiting compositions
US11162016B2 (en) 2016-06-02 2021-11-02 The Curators Of The University Of Missouri Re-assembling polymer particle package for conformance control and fluid loss control
US11549048B2 (en) 2016-06-02 2023-01-10 The Curators Of The University Of Missouri Re-assembling polymer particle package for conformance control and fluid loss control
US11268009B2 (en) 2016-06-02 2022-03-08 The Curators Of The University Of Missouri Fiber assisted re-crosslinkable polymer gel and preformed particle gels for fluid loss and conformance control
CN106566484B (zh) * 2016-10-31 2018-08-28 中国石油大学(华东) 裂缝性储层保护剂组合物、含有该裂缝性储层保护剂组合物的钻井液及其应用
CN106543357B (zh) * 2016-10-31 2018-10-16 中国石油大学(华东) 聚合物弹性颗粒储层保护剂及其制备方法和应用
AR110540A1 (es) 2016-12-23 2019-04-10 Ecolab Usa Inc Inhibidores de incrustaciones sólidas de liberación controlada
US20200140743A1 (en) * 2017-04-27 2020-05-07 Bp Exploration Operating Company Limited Microparticles and Method for Modifying the Permeability of a Reservoir Zone
CN109384888B (zh) * 2017-08-02 2020-12-18 中国石油化工股份有限公司 具有选择性堵水功能的聚合物及其制备方法和应用
US10934472B2 (en) 2017-08-18 2021-03-02 Flotek Chemistry, Llc Compositions comprising non-halogenated solvents for use in oil and/or gas wells and related methods
CN109748996B (zh) * 2017-11-03 2021-05-11 中国石油化工股份有限公司 具有选择性堵水功能的聚合物及其制备方法和应用
US10883036B2 (en) 2017-11-28 2021-01-05 Championx Usa Inc. Fluid diversion composition in well stimulation
WO2019108971A1 (en) 2017-12-01 2019-06-06 Flotek Chemistry, Llc Methods and compositions for stimulating the production of hydrocarbons from subterranean formations
CN112839994B (zh) 2018-08-31 2023-03-28 密苏里大学 一种用于控制co2一致性和阻止co2泄漏的再交联颗粒凝胶
CN110396399A (zh) * 2019-06-18 2019-11-01 中国石油天然气股份有限公司 一种油水井大漏失套损段封堵材料及封堵方法
CN110644956A (zh) * 2019-09-17 2020-01-03 中国石油天然气股份有限公司 一种提高低渗透油藏co2驱效果的方法
US11827848B2 (en) 2019-09-20 2023-11-28 Halliburton Energy Services, Inc. Treating subterranean formations using salt tolerant superabsorbent polymer particles
US11104843B2 (en) 2019-10-10 2021-08-31 Flotek Chemistry, Llc Well treatment compositions and methods comprising certain microemulsions and certain clay control additives exhibiting synergistic effect of enhancing clay swelling protection and persistency
US11512243B2 (en) 2020-10-23 2022-11-29 Flotek Chemistry, Llc Microemulsions comprising an alkyl propoxylated sulfate surfactant, and related methods

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465792A (en) * 1994-07-20 1995-11-14 Bj Services Company Method of controlling production of excess water in oil and gas wells
US5735349A (en) * 1996-08-16 1998-04-07 Bj Services Company Compositions and methods for modifying the permeability of subterranean formations
US6440035B2 (en) * 2000-02-02 2002-08-27 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Continuously variable transmission for motor vehicles
US6984705B2 (en) * 2000-06-14 2006-01-10 Ondeo Nalco Energy Services, L.P. Composition and method for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir
US20090264324A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-22 Pious Kurian Composition and method for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3734873A (en) 1970-12-15 1973-05-22 Nalco Chemical Co Rapid dissolving water-soluble polymers
US4052353B1 (en) * 1974-01-02 1990-01-30 Dispersions of water soluble polymers in oil
GB8401206D0 (en) 1984-01-17 1984-02-22 Allied Colloids Ltd Polymers and aqueous solutions
US4956400A (en) 1988-12-19 1990-09-11 American Cyanamid Company Microemulsified functionalized polymers
US4968435A (en) 1988-12-19 1990-11-06 American Cyanamid Company Cross-linked cationic polymeric microparticles
US5171808A (en) 1990-06-11 1992-12-15 American Cyanamid Company Cross-linked anionic and amphoteric polymeric microparticles
GB2255360A (en) 1991-05-03 1992-11-04 British Petroleum Co Plc Method for the production of oil
CA2111297A1 (en) 1992-12-21 1994-06-22 Calgon Corporation Process for preparing novel high solids non-aqueous polymer compositions
BR9904294B1 (pt) * 1999-09-22 2012-12-11 processo para a redução seletiva e controlada da permeabilidade relativa à água em formações petrolìferas.
US7690429B2 (en) * 2004-10-21 2010-04-06 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of using a swelling agent in a wellbore
US7870903B2 (en) * 2005-07-13 2011-01-18 Halliburton Energy Services Inc. Inverse emulsion polymers as lost circulation material
BRPI0504019B1 (pt) * 2005-08-04 2017-05-09 Petroleo Brasileiro S A - Petrobras processo de redução seletiva e controlada da permeabilidade relativa à água em formações petrolíferas de alta permeabilidade
RU2511444C2 (ru) 2008-04-21 2014-04-10 Налко Компани Композиция и способ отвода закачиваемых флюидов для достижения улучшенной добычи углеводородных флюидов
US7989401B2 (en) * 2008-04-21 2011-08-02 Nalco Company Block copolymers for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir
US20100048430A1 (en) * 2008-08-19 2010-02-25 Halliburton Energy Services, Inc. Delayed crosslinking agents for high-temperature fracturing
WO2010105070A1 (en) 2009-03-12 2010-09-16 Conocophillips Company Crosslinked swellable polymer
CA2761528C (en) 2009-06-10 2017-06-06 Ahmad Moradiaraghi Swellable polymer with anionic sites
CN102471470B (zh) * 2009-07-15 2014-05-21 巴斯夫欧洲公司 包含支化低聚或聚合化合物的混合物及其制备方法和用途
US9611416B2 (en) * 2010-10-25 2017-04-04 Isp Investments Llc Salt-tolerant, thermally-stable rheology modifiers
WO2012069477A1 (de) * 2010-11-24 2012-05-31 Basf Se Verfahren zur erdölförderung unter verwendung hydrophob assoziierender copolymere

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5465792A (en) * 1994-07-20 1995-11-14 Bj Services Company Method of controlling production of excess water in oil and gas wells
US5735349A (en) * 1996-08-16 1998-04-07 Bj Services Company Compositions and methods for modifying the permeability of subterranean formations
US6440035B2 (en) * 2000-02-02 2002-08-27 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Continuously variable transmission for motor vehicles
US6984705B2 (en) * 2000-06-14 2006-01-10 Ondeo Nalco Energy Services, L.P. Composition and method for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir
US7300973B2 (en) * 2000-06-14 2007-11-27 Nalco Company Composition for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir
US20090264324A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-22 Pious Kurian Composition and method for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013112664A1 (en) 2013-08-01
AU2016204046B2 (en) 2018-01-18
EP2807228A1 (en) 2014-12-03
PL3447104T3 (pl) 2021-06-28
CN106221689A (zh) 2016-12-14
EP3447104A1 (en) 2019-02-27
EP2807228A4 (en) 2015-07-29
CN104053743B (zh) 2017-08-08
BR112014018245A2 (ru) 2017-06-20
AR089816A1 (es) 2014-09-17
US20190100690A1 (en) 2019-04-04
CN106221689B (zh) 2019-03-01
EP3447104B1 (en) 2020-11-18
US20150322333A1 (en) 2015-11-12
DK3447104T3 (da) 2021-02-08
US20130192826A1 (en) 2013-08-01
RU2670295C1 (ru) 2018-10-22
EP2807228B1 (en) 2019-03-27
US10214679B2 (en) 2019-02-26
AU2016204046A1 (en) 2016-06-30
NZ625655A (en) 2016-04-29
US10889749B2 (en) 2021-01-12
CA2858435C (en) 2020-06-02
AU2013212130A1 (en) 2014-06-19
BR112014018245A8 (pt) 2017-07-11
RU2014134878A (ru) 2016-03-20
CN104053743A (zh) 2014-09-17
US9120965B2 (en) 2015-09-01
AU2013212130B2 (en) 2016-03-31
CA2858435A1 (en) 2013-08-01
AR105157A2 (es) 2017-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2618239C2 (ru) Композиция и способ отбора углеводородных флюидов из подземного резервуара
RU2505578C2 (ru) Композиция и способ извлечения углеводородных флюидов из подземного месторождения
RU2500711C2 (ru) Композиция и способ извлечения углеводородных флюидов из подземного месторождения
RU2501830C2 (ru) Композиция и способ извлечения углеводородных флюидов из подземного месторождения
US7300973B2 (en) Composition for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir
RU2500712C2 (ru) Композиция и способ извлечения углеводородных флюидов из подземного месторождения
RU2511444C2 (ru) Композиция и способ отвода закачиваемых флюидов для достижения улучшенной добычи углеводородных флюидов
RU2502775C2 (ru) Блоксополимеры для извлечения углеводородных флюидов из подземного месторождения
AU2001266600A1 (en) Composition and method for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir
NZ722950A (en) Injection fluid, composition and method for recovering hydrocarbon fluids from a subterranean reservoir

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210916

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211202

Effective date: 20211202