WO2018026294A1 - Жидкость для обработки пласта - Google Patents

Жидкость для обработки пласта Download PDF

Info

Publication number
WO2018026294A1
WO2018026294A1 PCT/RU2016/000496 RU2016000496W WO2018026294A1 WO 2018026294 A1 WO2018026294 A1 WO 2018026294A1 RU 2016000496 W RU2016000496 W RU 2016000496W WO 2018026294 A1 WO2018026294 A1 WO 2018026294A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fibers
fluid
low
proppant
carrier fluid
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000496
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Анастасия Евгеньевна ШАЛАГИНА
Елизавета Андреевна ИНОЗЕМЦЕВА
Original Assignee
Шлюмберже Канада Лимитед
Шлюмберже Текнолоджи Корпорейшн
Шлюмберже, Текнолоджи Б.В.
Сервисес, Петролиерс Шлюмберже
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 Шлюмберже Канада Лимитед, Шлюмберже Текнолоджи Корпорейшн, Шлюмберже, Текнолоджи Б.В., Сервисес, Петролиерс Шлюмберже filed Critical Шлюмберже Канада Лимитед
Priority to PCT/RU2016/000496 priority Critical patent/WO2018026294A1/ru
Priority to US16/322,586 priority patent/US11345847B2/en
Publication of WO2018026294A1 publication Critical patent/WO2018026294A1/ru

Links

Classifications

    • 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
    • C09K8/80—Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open
    • 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
    • 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
    • C09K8/70—Compositions for forming crevices or fractures characterised by their form or by the form of their components, e.g. foams
    • 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
    • C09K8/84—Compositions based on water or polar solvents
    • C09K8/86—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds
    • C09K8/88—Compositions based on water or polar solvents containing organic compounds macromolecular compounds
    • 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
    • C09K8/92—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
    • 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
    • C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
    • C09K2208/08—Fiber-containing well treatment fluids
    • 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
    • C09K2208/30—Viscoelastic surfactants [VES]

Definitions

  • the technical solution relates to the oil and gas field, in particular, to stimulate an underground formation using hydraulic fracturing, as well as to a composition for use in hydraulic fracturing operations.
  • Fibers as additives in drilling fluid or hydraulic fracturing fluid (Fracturing) are widely used to change the rheology of the fluid.
  • a dispersion of fibers with a length of the order of 1-12 mm is injected into the hydraulic fluid thickened with a polymer to reduce the deposition of proppant (proppant), that is, to improve the transport properties of proppant deep into the hydraulic fracture during proppant placement.
  • Dispersed fibers are also added to the processing fluids to reduce fluid loss in the zones of the well with high permeability (portions for deflecting fluid flow).
  • low viscosity fluids with a friction reducing polymer are used.
  • fiber aggregation ie, low fiber dispersion
  • fiber plugging reduces the flow of hydraulic fracturing fluid into the fracture, which reduces the effectiveness of the entire formation treatment operation. This is especially noticeable for rocks where hydraulic fracturing creates a network of narrow cracks, for which the likelihood of fiber plugging (fiber bridging) is increased.
  • a composition with fibers that contain a silicone polymer as an additive in the material reduces unwanted fiber bridging and such a composition is described in international application WO 2015160275. It is shown that fibers, modified with a silicone additive, have a significantly low threshold for injection speed fiber suspension. That is, during hydraulic fracturing, there is no fiber clogging in the flow channels, for example, in narrow (approximately 1-3 mm) fractures.
  • a carrier fluid a low viscosity slickwater is used with a low concentration of friction reducing polymer. The viscosity of such a carrier fluid is chosen to be less than 50 MPa-s.
  • the low dispersion of the fibers in the preparation of the treatment fluid is an obstacle to effective hydraulic fracturing. If the fibers in the fluid become entangled and form bundles during the mixing process, the proppant settles faster in the hydraulic fracturing fluid, and the likelihood of clogging and plugging inside the downhole equipment components (pumps and valves) increases when the fluid is injected with the fibers.
  • compositions of the formation fluid and methods using fibers in a low-viscosity carrier fluid provide a high dispersion of a suspension of fibers of various type, can reduce proppant sedimentation, while providing a low tendency to fiber plugging.
  • the present disclosure describes a treatment fluid that contains a low viscosity carrier fluid with a viscosity of less than 50 mPa-s at a shear rate of 170 s-1 and at a temperature of 25 ° C, also contains proppant dispersed in a low-viscosity carrier fluid and fiber ( polymer or natural) dispersed in a low-viscosity carrier fluid. Dispersed fibers are stiff, with at least 40% of the fibers having a silicone finish. Sizing can be carried out by aerosol deposition of silicone-containing liquids on chopped fibers.
  • the present disclosure also describes a method for treating a subterranean formation intersected by a well.
  • the method provides injection of a treatment fluid to form a hydraulic fracturing, wherein the treatment fluid contains a low-viscosity carrier fluid with a viscosity of less than 50 mPa-s at a shear rate of 170 s-1 and at a temperature of 25 ° C, also contains proppant dispersed in a low-viscosity carrier liquids and fibers (polymer or natural) dispersed in a low-viscosity carrier fluid. Dispersed fibers are stiff, with at least 40% of the fibers having a silicone finish. Then, according to the method, formation fluid is pumped at a flow rate sufficient to prevent fiber plugging in the well.
  • the present disclosure also describes a method for reducing proppant sedimentation rate in a low viscosity fluid circulating in a wellbore.
  • the method provides injection of a low-viscosity carrier fluid with a viscosity of less than 50 MPa-s at a shear rate of 170 s-1 and at a temperature of 25 ° C, a proppant dispersed in a low-viscosity carrier fluid and fibers dispersed in a low-viscosity carrier fluid. Fibers are represented by stiff fibers, with at least 40% of the fibers having silicone sizing. Further, the method involves injecting the fluid to treat the formation in an amount sufficient to reduce proppant sedimentation, as well as maintaining the fluid circulation rate to prevent fiber plugging. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
  • FIG. 1A shows a design of a pilot plant with a flow channel for testing a fluid for the effect of fiber plugging.
  • FIG. 1B shows an enlarged view of the flow channel in the experimental setup shown in FIG. 1A.
  • the formation fluid comprises a low viscosity carrier fluid, proppant carried by the carrier fluid, and a mixture of at least two kinds of fibers dispersed in the carrier fluid.
  • low-viscosity liquid means a liquid having a viscosity lower than 50 mPa-s measured at a shear rate of 170 sec 1 at 25 ° C.
  • Such a fluid differs from a traditional (viscous) hydraulic fracturing fluid when a linear gel or a crosslinked gel having a viscosity of tens or hundreds of times higher is used to transfer proppant.
  • traditional hydraulic fracturing fluid the high viscosity of the polymer gel significantly reduces the deposition rate of solid particles with a density higher than the density of the carrier fluid (Stokes law).
  • the treatment fluid contains a proppant dispersion in a weight concentration in the range of 0.01 to 1 kg / l of the total volume of the carrier fluid (or in the range of 0.1 to 8.3 rra), or the interval from 0.12 to 0.48 kg / l of proppant to the total volume of fluid (from 1 to 4 PPA).
  • Typical proppant varieties include ceramic proppant, calibrated sand, bauxite, glass beads, crushed nutshells, hard polymeric proppants, and mixtures thereof.
  • an effective amount of a mixture of two kinds of fibers added to a carrier fluid is sufficient to slow down the proppant deposition.
  • delayed proppant precipitation is quantitatively detected by the observed proppant distribution pattern under static conditions at a temperature of 25 ° C for 90 minutes.
  • a polymer-thickened liquid with dispersed proppant is placed in a transparent graduated cylinder and the exact location of the upper boundary of the lower liquid where proppant is present is marked with time stamps. This upper limit of the presence of proppant in the liquid is recorded at equal time intervals under constant external conditions.
  • the proportion of precipitated proppant is calculated by the following formula:
  • the fibers When injecting solid particles, fibers, or mixtures thereof through narrow channels at certain (low) speeds, the fibers form a permeable fiber network that partially restricts fluid flow through the channels. (At high speeds, the stream washes the mesh of fibers from a narrow channel - that is, there is no room for clogging). In this case, due to the partial overlap of the channel, in the borehole region upstream, the static pressure of the liquid rises sharply (this is an indicator of blockage of the channel). In the oil and gas industry, this behavior of fiber dispersion is called “fiber bridging”.
  • a method for enhancing fiber plugging in flow channels is used to reduce the loss of drilling fluid in fractured rock, as described in RU 2569386.
  • fiber plugging is a useful effect and is used to reduce drilling fluid circulation in large cracks where you can deliver the fibers of the desired length and concentration.
  • An effective tool for reducing fiber plugging in a hydraulic fracturing operation is sizing (surface treatment) of the fibers with a silicone fluid (“silicone sizing”).
  • silicone sizing surface treatment
  • the sizing of fibers with hydrophilic or hydrophobic liquid agents has long been known in the textile industry, where this approach is used for improving the surface properties of fibers and threads.
  • the surface sizing of polymer fibers is carried out to improve the sliding between the continuous fiber and the elements of textile equipment (to avoid rupture of the yarn with a high load on the fiber).
  • the sizing of fibers at the final stages of production is carried out to give the polymer fiber useful properties: antistatic, fireproof, and water-repellent properties.
  • silicone-sintered fibers have less friction when in contact with each other or in contact with the walls of the fracture.
  • Silicone-finished fibers are selected from the class of polymer or mineral fibers having different stiffness (use a double mixture of fibers).
  • a sufficient mixture of silicone-sized fibers in a sufficient concentration ensures a decrease in the proppant sedimentation rate in a low-viscosity carrier fluid, in particular, when the proppant sedimentation rate is measured in a static test or evaluated by testing in a horizontal channel flow at a fluid velocity of not more than 0.1 m / s.
  • the behavior of a treatment fluid loaded with fibers and proppant was assessed by the proppant deposition pattern in a long flow channel (simulated fracturing). Patterns of deposition of proppant and fiber plugging (blockage of the channel with a mixture fibers and particles) were evaluated by the accumulation of precipitated proppant at the bottom of the flow channel.
  • the main parameters of the experiment pumping treatment fluid with a pump at a temperature of 25 ° C through a channel with a vertical (height 0.5 m) slit with a width of 1 - 2 mm and a length of 3 m.
  • the obtained proppant distribution in the channel volume is compared with the initial proppant distribution in the case of a liquid with proppant dispersion but without fibers.
  • the walls of the flow part are made of transparent material to evaluate proppant deposition at the bottom.
  • the decrease in proppant deposition due to the dispersion of fibers in the carrier fluid is evaluated by the decrease in the deposited material at the bottom of the channel.
  • the effect of fiber plugging (partial blockage) is observed in such a cell as a decrease in the total fluid flow through the channel, which also causes a sharp accumulation of proppant in the channel volume.
  • the treatment fluid contains fibers with a weight concentration in the range of 1.2 to 12 g / l of the total liquid volume, in non-metric units, this concentration is in the range of 10 to 100 ppt (pounds per thousand gallons ) In other embodiments, the concentration of dispersed fibers is in the range from 2.4 to 4.8 g / l (or in the range from 20 to 40 ppt).
  • the fibers in the carrier fluid are fibers of varying stiffness.
  • the difference in fiber stiffness can be determined by the choice of material (Young's modulus for the fiber material), fiber diameter and fiber length.
  • the stiffness factor is associated in the transverse deformation of the fiber at a fixed load.
  • the fiber stiffness factor S is described in US Pat. No. 8776882 ((Engineered Fibers for Well Treatments)), where the fibers are compared with a reference fiber with a dimensionless stiffness factor of 1: this reference fiber made of glass has a diameter of 12 ⁇ m and a length of 6 mm. For comparison, it is possible to choose other samples of a single fiber as a reference.
  • two types of fibers added to the treatment fluid have factors stiffnesses that differ by five or more times (respectively designated as “hard” and “non-rigid” fibers).
  • short fibers have a stiffness factor higher than similar long fibers of the same material.
  • fibers from a material with higher strength are “stiff”.
  • the definition of fiber stiffness factor and methods for measuring it are adopted according to the description of US Pat. No. 8776882 (Engineered Fibers for Well Treatments)), cited here in its entirety.
  • polymeric (“non-rigid”) fibers are made of a material that slowly degrades under downhole conditions. According to the selected temperature range of degradation of the polymer material, “low-temperature fibers”, “medium-temperature fibers”, “high-temperature fibers” with corresponding temperature ranges from 60 ° C to 93 ° C are distinguished; from 94 ° C to 149 ° C; and from 150 ° C to 204 ° C. Hard fibers are compared in terms of stiffness with non-rigid fibers in one selected temperature range.
  • degrading polymer fibers are made of polyesters.
  • polyesters produce organic acids; therefore, an increase in acid concentration can serve as a criterion for assessing the degradation (hydrolysis) of fibers made from their polyesters.
  • the polyester is degraded at low temperatures (less than 93 ° C) if slow heating of 10 g of polymer fibers in 1 liter of deionized water lowers the pH of the water to level 3.
  • the polyester degrades at moderate temperatures (range 93 ° C - 149 ° C) if the slow heating of 10 g of polymer fibers in 1 liter of deionized water lowers the pH of the water to level 3.
  • polyester fibers as a degradable material selected from the group consisting of polylactic acid (PLA), polyglycolic tartness (PGA), copolymers thereof, or combinations thereof.
  • polymer fibers can be made from the following series of synthetic and natural materials, including polylactic acid, polyglycolic acid, polyethylene terephthalate, polyesters, polyamides, polycaprolactones, polybutylene succinate, polydioxanone, nylon, glass, carbon-containing compounds, wool, basalt, acrylic, polyethylene, polypropylene, polyphenylene sulfide, polyvinyl polyvinyl polyvinyl , silk, cotton, cellulose and other morning fibers, as well as combinations thereof.
  • synthetic and natural materials including polylactic acid, polyglycolic acid, polyethylene terephthalate, polyesters, polyamides, polycaprolactones, polybutylene succinate, polydioxanone, nylon, glass, carbon-containing compounds, wool, basalt, acrylic, polyethylene, polypropylene, polyphenylene sulfide, polyvinyl polyvinyl polyvinyl , silk, cotton, cellulose and other morning fibers, as well as combinations thereof.
  • polymer fibers can be classified according to the glass transition temperature of the polymer and the melting temperature of the polymer, which is applicable for assessing the stiffness factor of a fiber in preparing a fiber suspension.
  • polylactic acid (PMA) has a glass transition temperature (Tg) above 20 ° C or above 25 ° C, or above 30 ° C, or in the range from 35 ° C to 55 ° C.
  • polylactic acid (PMA) has a melting point (Tm) below 140 ° C or below 160 ° C or below 180 ° C.
  • the implementation of the present disclosure uses a mixture of at least two types of fibers with different stiffness, which also have a sizing of liquid silicone material, comprising from 0.1% to 10% by weight of the untreated (dry) fibers.
  • silicone sizing fibers have a high dispersion in an aqueous fluid and are less prone to aggregation and fiber plugging in narrow flow channels (such as hydraulic fractures).
  • silicone fluids silicone-containing fluids
  • silicone fluids silicone oils
  • room temperature 25 ° C. This is due to the procedure of applying a liquid silicone coating (sizing) on the finished fiber.
  • the fiber thread is passed through special immersion baths with silicone fluid, then the surface-treated fibers are squeezed on rolls and dried. Next, the threads of silicone sizing fibers are ground to the desired length (1-12 mm) and packaged for storage.
  • fibers already chopped to the desired size are brought into contact with a low viscosity silicone fluid (light silicone oil).
  • the fibers are soaked in a silicone fluid (or silicone-containing fluid) and excess fluid is removed.
  • the fibers are contacted with an aerosol of silicone oil (use a silicone fluid atomizer) with continuous mixing of the mass of fibers, which provides partial coating of the fibers with silicone fluid.
  • the temperature and duration of drying the fibers after contact with light silicone oil depends on the fiber material and the type of diluent (drying conditions do not reduce the strength of the fiber). Silicone-finished fibers become slippery to the touch (“slippery fibers”)
  • the liquid silicone polymer (silicone oil) is selected for their class of linear polysiloxanes, cyclic polysiloxanes, branched polysiloxanes, and mixtures thereof.
  • a silicone polymer known as dimethicone (light silicone oil) is used for sizing polymer fibers by spraying dimethicone aerosol.
  • Liquid silicone polymer belongs to the class of polydimethylsiloxanes (PDMS).
  • PDMS polydimethylsiloxanes
  • a neutral, low-viscosity diluent can be used.
  • the diluent for silicone fluid is selected from the classes of: light hydrocarbons (C5-C8), freons, alcohols, glycols and their esters, fluorocarbon fluids and other low viscosity fluid carriers compatible with the fiber material and with silicone (neutral diluent).
  • a linear silicone polymer is used.
  • Such linear silicone has a molecular weight (Mw) higher than 250 g / mol or higher than 1000 g / mol, or less than 25,000 g / mol.
  • the density of the silicone polymer (for example, polydimethylsiloxane) at room temperature is in the range from 0.8 to 1.00 g / cm 3 .
  • a mixture of two types of silicone-coated fibers have a high dispersion in an aqueous carrier medium and also provide improved proppant transport (allow high proppant load in the fluid) and reduce the power requirements of the pumps (low viscosity fluid is used).
  • a mixture of silicone-sized fibers dispersed in a low-viscosity fluid improves proppant transport in a fracture.
  • At least one type of fiber in the fiber mixture may be selected from the category of slowly degrading fibers under formation conditions.
  • Non-rigid fibers are selected from the class of dehydrating (hydrolyzable) fibers.
  • the carrier fluid is polymer added water or saline water.
  • the carrier fluid may include low concentrations of a linear (non-crosslinked) gel, i.e., water-soluble polymers such as hydroxymethyl cellulose (HMC), guar, polyacrylamide copolymers and derivatives thereof (e.g., acrylamide-methyl-propane sulfonate polymer (AMPS) )), as well as systems based on viscoelastic surfactant (WES).
  • HMC hydroxymethyl cellulose
  • AMPS acrylamide-methyl-propane sulfonate polymer
  • WES viscoelastic surfactant
  • the concentration of the water-soluble polymer may be in the range from 0.12 g / l to 1.8 g / l.
  • the concentration of the wind farm is chosen below 10 ml / l.
  • an agent is added to the treatment fluid to reduce fluid loss in the form of fine solid particles with sizes less than 10 microns.
  • an agent to reduce fluid loss are particles ⁇ - alumina, silica colloid, CaCO, Si0 2, bentonite and others.
  • colloidal silicon oxide acts as an ultrafine agent to reduce fluid loss, and it is used depending on the size of the micropores in the formation.
  • the carrier fluid includes saline solution, for example, sodium chloride, potassium bromide, ammonium chloride, potassium chloride, or combinations thereof.
  • the treatment fluid further includes a polymeric agent to reduce friction as a water-soluble polymer.
  • the treatment fluid may also include various reagents used to treat the formation, for example, clay stabilizer, biocides, crosslinking agents, polymer degradation agents, inhibitors corrosion, temperature stabilizers, surfactants or solid additives to control proppant removal.
  • a method of treating a formation traversed by a well provides pumping the formation fluid described herein to form a fracturing system, maintaining a fluid flow rate above a fiber plugging rate, such as determined from laboratory tests in a flow cell for liquid containing a dispersion of fibers.
  • a method of treating a formation also involves pumping portions of a fluid without proppant (clean portions) that are pumped to a proppant-loaded suspension at the end of the fracturing, or at the stage of washing the wellbore.
  • Clean portions may contain fibers saponified with silicone fluid.
  • a treatment fluid with a fiber mixture is prepared using blenders, mixers, and other standard surface equipment, and pumps are also used to pump the mixture and maintain fluid circulation. Moreover, the processing fluid contains proppant dispersed in a low viscosity fluid.
  • the method involves dispersing a mixture of silicone-sized fibers with different stiffness, and the fibers are added in an amount sufficient to reduce the proppant deposition rate, which is determined by the tests in the static deposition test.
  • non-rigid fibers in the amount of 50-90% of the total weight of the fibers are loaded into the mixer, and hard fibers are added in the remaining amount of the total weight of the fibers.
  • a method for treating a formation with a liquid containing dispersed fibers may include injecting a sequence of different rheological properties of the portions (heterogeneous injection of the liquid).
  • the pumping liquid for processing is carried out in the form of a sequence of liquid portions loaded with proppant and portions without proppant.
  • the placement of portions of liquid containing proppant and fibers in the hydraulic fracture causes proppant islands to form in the volume of the hydraulic fracture, thereby ensuring high and stable conductivity of the hydraulic fracture.
  • an aqueous fluid with a friction reducing agent or a linear guar polymer fluid was prepared from tap water.
  • an aqueous liquid with a friction reducing agent slickwater
  • 1 ml / l (1 gpt) of a concentrated solution of a polymer reducing agent (polyacrylamide copolymer) and also 2 ml / l (2 gpt) of a clay swelling stabilizer were added .
  • GG fluid was prepared by diluting a linear guar gel to a concentration of 2.4 g / L (20 ppt).
  • fibers of different stiffness, sizes, with silicone sizing and without silicone coating were selected.
  • fibers of polylactic acid (polyester of lactic acid) with the addition of silicone were tested. That is, instead of sizing according to the disclosure, industrially prepared PMC fibers with silicone were selected. In this case, the mass fraction of silicone in such modified fibers is 0.9% (manufactured by Trevira GmbH, Germany). In this case, medium temperature (94-149 ° C) and low temperature PMK fibers (60-93 ° C) were tested.
  • non-rigid fibers soft fibers
  • fibers were selected from the mid-temperature PMC.
  • the fiber concentration was chosen in the range from 1, 2 to 12 g / l, which is a typical concentration of fibers in the fluid for processing the formation (does not cause problems with pumping fluid from the well).
  • Alkali-resistant glass fibers with a diameter of 18 ⁇ m and a length of 1-3 mm were selected as hard fibers.
  • stiffness factor equal to unity
  • fibers from PMC without treatment were selected.
  • the formula S Exd 4 / Wxl 3 was used , where E is the Young's modulus for the material, d is the fiber diameter, 1 is the fiber length, W is the force that causes the fiber to bend.
  • NSF0 non-stiff fiber with zero finishing
  • NSF1 - non-stiff fiber with finishing non-stiff fiber with finishing 1
  • NSF2 - non-stiff fiber with finishing 2 FM - fibers modified (fiber modified), SF0 - hard fibers without sizing (stiff fiber with zero finishing); SF1 - hard fibers with finishing (stiff fiber with finishing 1).
  • the sizing procedure for fibers labeled F1 or F2 was as follows: a portion of chopped fibers was weighed. Polydimethylsiloxane (PDMS) liquid, a low viscosity sizing agent, was poured into the aerosol dispenser. This fluid is also known as dimethicone or "light silicone oil.” The density of PDMS liquid is 0.96 g / cm 3 , the molecular weight of the liquid polymer is in the range of 250-25,000 g / mol. The molecular formula for the silicone fluid is [C 2 H 6 OSi] n . The viscosity of the silicone fluid at 25 ° C was 6.5 MPa-s.
  • PDMS Polydimethylsiloxane
  • the viscosity of the liquid sizing agent was reduced by adding a neutral diluent (hexane).
  • a neutral diluent hexane
  • the fibers were aerosolized with PDMS liquid, and then the silicone-finished fibers were dried at 40 ° C for 2-3 hours. Thereafter, the treated fibers were re-weighed to determine the relative amount of silicone coating. For test tests, polymer and glass were selected. silicone coated fibers, which accounted for 1% or 4% of the total weight of the treated fibers.
  • Example 1 Dispersibility of fibers in a processing fluid.
  • the dispersibility of the fibers and their mixtures from Table 1 was compared.
  • a portion of the fibers in AA liquid water with polymer to reduce friction
  • the concentration of polyacrylamide polymer to reduce friction was 0.5 wt% at neutral pH.
  • the fiber concentration in AA fluid was 10 g / L.
  • the resulting portion of fiber-containing liquid was poured into a transparent glass and the appearance of the liquid was compared (immediately after stirring the suspension and also after 3-4 hours).
  • A turbid liquid with indistinguishable individual fibers, in which there are no bundles or precipitate of fibers
  • B a translucent liquid in which individual bundles of fibers are visible, and the suspension remains stable for 3-4 hours
  • C a lot of fiber bundles, the concentration of fibers near the bottom of the glass is much higher than in volume.
  • Non-sizing fibers (labeled F0 in the table) had a degree of dispersion C (lowest).
  • a comparative example of modified fibers from a mixture of two polymers (FM) has the dispersion category B.
  • Fibers with sizing silicone fluid (NSF1 and NSF2) have a dispersibility class BA.
  • mixtures of finished fibers NSF1 + SF1 or NSF2 + SF1 in the fiber mixture, hard fibers were 15-20%) showed a consistently high level of dispersion of class A (uniform suspension of fibers).
  • stiff fibers (10%) without sizing in the fiber mixture also improve the dispersion of the fiber mixture in the short term.
  • Example 2 Verification of the proppant sedimentation rate in a dispersed fiber fluid.
  • a liquid was prepared in the form of a linear guar gel with concentrations of 2.4 g / L (GG liquid) and with a total fiber concentration of 4.8 g / L.
  • Suspensions of fibers of the same type and a mixture of fibers of different types of stiffness were compared at a fixed concentration of the mixture of fibers at 4.8 g / L.
  • the types of fibers for testing are described in Table 1 (rigid / non-rigid and sizing / non-sizing).
  • the weight fraction of sizing fibers in the mixture was not less than 40% (for example, 50% silicone-sizing fibers in column 6 of Table 2).
  • FIG. 1A and FIG. 1B To determine the threshold for the development of fiber plugging (the phenomenon of partial blockage of the channel, causing an increase in the pressure difference in the channel), the experimental cell shown in FIG. 1A and FIG. 1B. A suspension of fibers in a low-viscosity liquid was pumped through the experimental cell at a flow rate of the suspension in the range of 10 - 800 ml / min; the fiber suspension was pumped for 30 seconds or more (so that the total volume of pumped liquid was at the level of 500 ml). A sharp increase in pressure in the hydraulic system, measured by a pressure sensor, was an indicator of the fact of the formation of a fiber plug in the bottleneck of the cell - in the flow slot with a width of 1-2 mm.
  • a test bench with an extended vertical channel (not shown) was used to visualize a suspension stream containing a mixture of fibers and proppant in a liquid based on an uncrosslinked guar gel.
  • the test bench consisted of two parallel panels of glass (length 3 m, height 0.5 m), which form a vertical slit (similar to the hydraulic fracture slit) with a width of 1 - 2 mm. Visualization was carried out at a flow rate of the suspension in the range from 0 to 50 l / min. The combination of paired transparent panels allows you to organize a complex flow pattern with L-, ⁇ -, and X-shaped flow geometry.
  • Example 3 Silicone sizing of natural fibers. A similar sizing was performed for fibers of natural origin. So, we tested fibers from cellulose (a product of the pulp industry) with a fiber length of 3-4 mm, impregnated with PDMS liquid (sizing of 4% by weight of fibers). Cellulose fibers were classified as non-rigid fibers. A mixture of fibers was obtained from 90% sizing cellulose fibers (non-rigid) and 10% non-sizing glass fibers (hard fibers with a length in the range of 2-3 mm).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

Предложены жидкость и способ обработки подземного пласта, пересекаемого скважиной. Способ заключается в закачивании жидкости для обработки пласта для образования ГРП, при этом жидкость для обработки пласта содержит низковязкую несущую жидкость, проппант, диспергированный в низковязкой несущей жидкости, и смесь волокон различной жесткости, имеющих силиконовое аппретирование. Способ обеспечивает улучшенное диспергирование волокон, уменьшает скорость осаждения проппанта, а также понижает вероятность волоконного тампонирования в трещинах ГРП.

Description

ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЛАСТА
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Техническое решение относится к нефтегазовой области, в частности, к стимулированию подземного пласта с помощью гидравлического разрыва, а также к композиции для использования в операциях гидравлического разрыва пласта.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Волокна как добавки в буровую жидкость или жидкость для гидравлического разрыва пласта (ГРП) широко используются для изменения реологии жидкости. Дисперсию волокон с длиной порядка 1-12 мм вводят в загущенную полимером жидкость ГРП для уменьшения осаждения проппанта (расклинивающего агента), то есть для улучшения транспортных свойств проппанта вглубь трещины ГРП на этапе размещения проппанта. Также диспергированные волокна добавляют в обрабатывающие жидкости, для уменьшения потери жидкости в зонах скважины с высокой проницаемостью (порции для отклонения потока жидкости).
[0002] В некоторых операциях ГРП применяют низковязкие флюиды с добавлением полимера, снижающего трение (slickwater frac). В таких операциях ГРП агрегирование волокон (то есть низкая дисперсность волокон) и волоконное закупоривание каналов (также известное как «волоконное тампонирование») снижает приток жидкости ГРП в образованную трещину, что понижает эффективность всей операции по обработке пласта. Особенно это заметно для пород, где операция ГРП создает сеть узких трещин, для которых повышена вероятность волоконного тампонирования (fiber bridging).
[0003] Состав с волокнами, которые содержат силиконовый полимер в виде добавки в материал (в пределах от 0.1% до 20%) обеспечивает снижение нежелательного волоконного тампонирования (fiber bridging) и такой состав описан в международной заявке WO 2015160275. Показано, что волокна, модифицированные силиконовой добавкой, имеют существенно низкий порог по скорости закачивания суспензии волокон. То есть, при операции ГРП не возникает волоконного закупоривания в проточных каналах, например, в узких (приблизительно 1-3 мм) трещинах гидроразрыва. В качестве несущей жидкости используют низковязкую жидкость (slickwater) с низкой концентрацией полимера, снижающего трение. Вязкость такой несущей жидкости выбирают менее 50 мПа-с.
[0004] Низкая дисперсность волокон при приготовлении обрабатывающей жидкости является препятствием для эффективной ГРП. Если волокна в жидкости спутываются и образуют пучки в процессе размешивания, то проппант быстрее оседает в жидкости ГРП, а также повышаются вероятность закупоривания и образования пробок внутри компонентов скважинного оборудования (насосы и клапаны) при закачке жидкости с волокнами.
[0005] Отмечено также, что многие виды полимерных или природных волокон имеют низкий срок хранения на складе, поскольку сорбированная вода способствует слеживаемости (слипанию) отдельных волокон в пучки волокон, которые затем трудно диспергировать до однородного состояния.
[0006] На стадии приготовления и закачки обрабатывающей жидкости в скважину существует потребность обеспечить высокую диспергируемость волокон в жидкости. Также существует потребность в улучшении свойств обрабатывающей жидкости пласта для того, чтобы жидкость с диспергированными волокнами имела низкую склонность к волоконному тампонированию при циркуляции жидкости в стволе скважины. При этом добавка волокон в жидкость обеспечивает уменьшение скорости осаждения проппанта в жидкости. Соответственно, есть потребность в улучшении технологий, повышающих диспергируемость волокон в низковязкой несущей жидкости и понижающих возможность волоконного тампонирования трещин ГРП.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
[0007] Согласно различным вариантам раскрытия составы жидкостей для обработки пласта и способы при использовании волокон в низковязкой несущей жидкости обеспечивают высокую дисперсность суспензии из волокон различного типа, позволяют уменьшить осаждение проппанта, при этом обеспечивая низкую склонность к волоконному тампонированию.
[0008] В настоящем раскрытии описана жидкость для обработки пласта, которая содержит низковязкую несущую жидкость с вязкостью менее 50 мПа-с при скорости сдвига 170 с-1 и при температуре 25 °С, также содержит проппант, диспергированный в низковязкой несущей жидкости и волокна (полимерные или природные), диспергированные в низковязкой несущей жидкости. Диспергированные волокна отличаются жесткостью, при этом не менее 40% волокон имеют силиконовое аппретирование. Аппретирование может осуществляться аэрозольным нанесением силикон-со держащих жидкостей на нарубленные волокна.
[0009] В настоящем раскрытии описан также способ обработки подземного пласта, пересекаемого скважиной. Способ обеспечивает закачивание жидкости для обработки пласта для образования ГРП, при этом жидкость для обработки пласта содержит низковязкую несущую жидкость с вязкостью менее 50 мПа-с при скорости сдвига 170 с-1 и при температуре 25 °С, также содержит проппант, диспергированный в низковязкой несущей жидкости и волокна (полимерные или природные), диспергированные в низковязкой несущей жидкости. Диспергированные волокна отличаются жесткостью, при этом не менее 40% волокон имеют силиконовое аппретирование. Затем по способу закачивают жидкость для обработки пласта при расходе, достаточном для предотвращения волоконного тампонирования в скважине.
[0010] В настоящем раскрытии описан также способ уменьшения скорости осаждения проппанта в низковязкой жидкости, циркулирующей по стволу скважины. Способ обеспечивает закачивание низковязкой несущей жидкости с вязкостью менее 50 мПа-с при скорости сдвига 170 с-1 и при температуре 25°С, проппанта, диспергированного в низковязкой несущей жидкости и волокон, диспергированных в низковязкой несущей жидкости. Волокна представлены волокнами, отличающимися жесткостью, при этом не менее 40% волокон имеют силиконовое аппретирование. Далее способ предполагает закачивание жидкости для обработки пласта в количестве, достаточном для уменьшения осаждения проппанта, а также поддержание скорости циркуляции жидкости для предотвращения волоконного тампонирования. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[ООП] Фиг. 1А показывает схему экспериментальной установки с проточным каналом для испытания жидкости на эффект волоконного тампонирования. [0012] Фиг. 1В показывает увеличенный вид проточного канала в экспериментальной установке, изображенной на Фиг. 1А.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0013] Для лучшего понимания принципов настоящего раскрытия приведены ссылки на некоторые показательные варианты осуществления. В данном контексте «осуществления» означают неограничивающие примеры, которые могут применятся по одиночке или в комбинации с другими вариантами. Также следует понимать, что описанные осуществления настоящего раскрытия не накладывают ограничений на объем защиты, так что возможны любые изменения или модификации изложенных вариантов жидкости или способов, насколько это понятно среднему специалисту в данной области.
[0014] Также следует понимать, что хотя большая часть изложенного детального описания относится к операциям гидроразрыва пласта (ГРП), но также возможно применение настоящего решения к другим операциям, применяемым в нефтегазодобыче, таким как, например, цементирование, создание гравийных упаковок, промывка, а также в областях помимо нефтегазовой индустрии, где можно реализовать преимущества от настоящего раскрытия.
[0015] В рамках описанных реализаций, жидкость для обработки пласта содержит низковязкую несущую жидкость, проппант, переносимый несущей жидкостью, и, смесь, по меньшей мере, двух видов волокон, диспергированных в несущей жидкости. В настоящем описании под «низковязкой жидкостью» понимают жидкость с вязкостью ниже чем 50 мПа-с, измеренную при скорости сдвига 170 с 1 и температуре 25°С. Такая жидкость отличается от традиционной (вязкой) жидкости ГРП, когда для переноса проппанта используют линейный гель или сшитый гель, имеющий вязкость в десятки и сотни раз выше. В традиционной жидкости ГРП высокая вязкость полимерного геля заметно снижает скорость осаждения твердых частиц с плотностью выше, чем плотность несущей жидкости (закон Стокса).
[0016] В различных реализациях настоящего раскрытия жидкость для обработки пласта содержит дисперсию проппанта в весовой концентрации в пределах от 0,01 до 1 кг/л общего объема несущей жидкости (или в интервале от 0,1 до 8,3 рра), или в интервале от 0,12 до 0,48 кг/л проппанта на общий объем жидкости (от 1 до 4 рра). Здесь загрузка проппанта в жидкость выражена как вес проппанта, добавленного к заданному объему полученной жидкости, приведенной в метрических единицах, т.е. в кг/л, или в неметрических полевых единицах (рра = pounds of proppant added per gallon, или фунты проппанта на галлон жидкости). Типичные разновидности проппанта включают керамический проппант, калиброванный песок, бокситы, стеклянные шарики, размолотая скорлупа орехов, проппант из жесткого полимерного материала, и их смеси.
[0017] В различных реализациях настоящего раскрытия эффективное количество смеси волокон двух видов, добавленных в несущую жидкость, достаточно, чтобы замедлить (приостановить) осаждение проппанта. К примеру, такое замедленное осаждение проппанта количественно выявляют по наблюдаемой картине распределения проппанта в статических условиях при температуре 25 °С в течение 90 минут. При такой тестовой процедуре загущенную полимером жидкость с диспергированным проппантом размещают в прозрачном градуированном цилиндре и отмечают по временным меткам точное местоположение верхней границы нижней жидкости, где присутствует проппант. Эту верхнюю границу присутствия проппанта в жидкости записывают через равные временные интервалы при неизменных внешних условиях. Долю осажденного проппанта вычисляют по следующей формуле:
Доля осажденного проппанта = [начальный уровень проппанта (t=0)] - [верхний уровень проппанта в момент п] / [начальный уровень проппанта (t=0)] -
[конечный уровень проппанта (t=oo)] [0018] Считается, что диспергированные волокна в несущей жидкости уменьшают осаждение проппанта, если доля осажденного проппанта в выбранный момент времени ниже, чем для такой же системы, но в дисперсии без волокон. В большинстве примеров, статический тест на осаждение проппанта по истечении 90 минут при комнатной температуре дает долю осаждённого проппанта ниже 50%.
[0019] При закачивании твердых частиц, волокон, или их смесей через узкие каналы при определённых (низких) скоростях, волокна образуют проницаемую сетку из волокон, которая частично ограничивает приток жидкости через каналы. (При высоких скоростях поток вымывает сетку из волокон из узкого канала - то есть нет места закупориванию). При этом из-за частичного перекрытия канала, в скважинной области выше по течению резко повышается статическое давление жидкости (это индикатор закупоривания канала). В нефтегазовой индустрии такое поведение дисперсии волокон называют «волоконное тампонирование» (fiber bridging).
[0020] Например, способ для усиления волоконного тампонирования в проточных каналах используют для уменьшения потери буровой жидкости в трещиноватой породе, как это описано в патенте RU 2569386. В подобных применениях, волоконное тампонирование является полезным эффектом и его применяют для уменьшения циркуляции буровой жидкости в крупных трещинах, куда можно доставить волокна нужной длины и концентрации.
[0021] Однако, при проведении операции ГРП, подобное накопление волокон в узких местах трещины является нежелательным явлением, поскольку мешает закачиванию жидкости и распространению трещины ГРП. До сих пор широкое применение жидкостей с волокнами в нефтяной индустрии сдерживается из-за вероятности волоконного тампонирования (закупорки) и прерывания операции. В рамках настоящего раскрытия описаны состав обрабатывающей жидкости и способы для борьбы с нежелательным волоконным тампонированием при проведении операции ГРП.
[0022] Эффективным инструментом для снижения волоконного тампонирования в операции ГРП является аппретирование (поверхностная обработка) волокон силиконовой жидкостью («силикон-аппретирование»). Аппретирование волокон гидрофильными или гидрофобными жидкими агентами давно известно в текстильной промышленности, где это подход применяют для улучшения поверхностных свойств волокон и нитей. В частности, поверхностное аппретирование полимерных волокон проводят для улучшения скольжения между непрерывным волокном и элементами текстильного оборудования (чтобы избежать разрыва пряжи при высокой нагрузке на волокно). Кроме того, аппретирование волокон на конечных стадиях производства проводят для придания полимерному волокну полезных свойств: антистатических, противопожарных, и водоотталкивающих свойств.
[0023] Силикон-аппретированные волокна по сравнению с необработанными (чистыми) волокнами имеют меньшее трение при контакте между собой или при контакте со стенками трещины ГРП. Силикон-аппретированные волокна выбирают из класса полимерных или минеральных волокон, имеющих различную жесткость (используют двойную смесь волокон). Двойная смесь силикон-аппретированных волокон в достаточной концентрации обеспечивает снижение скорости осаждения проппанта в низковязкой несущей жидкости, в частности, когда скорость осаждения проппанта измерена в статическом тесте или оценена по испытанию в горизонтальном канальном потоке при скорости жидкости не более 0.1 м/с.
[0024] Чтобы найти интервалы параметров закачки обрабатывающей волоконной жидкости без эффекта волоконного тампонирования, проводят предварительные испытания водной дисперсии волокон, но уже без проппанта. Такую жидкость (дисперсия волокон) прокачивают через экспериментальную ячейку с узким каналом при различных уровнях расхода жидкости и находят низкий уровень расхода жидкости. Экспериментальная установка/ячейка и принцип действия показаны на Фиг. 1А и Фиг. 1В. Здесь изображен узкий проточный канал с шириной 1,0 - 2,0 мм. Высота канала в ячейке составляет 15-16 мм, и длина узкой проточной части (зона возможного закупоривания волокнами) составляет 65 мм. Эффективная скорость закачивания задается насосом и ее выбирают на уровне выше 0,15 м/с или выше 0,10 м/с.
[0025] В других вариантах настоящего раскрытия поведение обрабатывающей жидкости, нагруженной волокнами и проппантом, оценивалась по картине осаждения проппанта в длинном проточном канале (имитация трещины ГРП). Закономерности осаждения проппанта и волоконного тампонирования (закупоривания канала смесью волокон и частиц) оценивались по накоплению осажденного проппанта на дне проточного канала. Основные параметры эксперимента: закачивание с помощью насоса жидкости обработки при температуре 25°С через канал с вертикальной (высота 0,5 м) щелью с шириной 1 - 2 мм и длиной 3 м. Закачивают жидкость, содержащую два вида волокон и один вид проппанта при скоростях потока через щель на уровне 0,30 м/с и на уровне 0,15 м/с. При этом сравнивают полученное распределение проппанта в объеме канала с исходным распределением проппанта в случае жидкости с дисперсией проппанта, но без волокон.
[0026] Для исследования поведения проппанта в длинной проточной ячейке, стенки проточной части выполняют из прозрачного материала, чтобы оценивать осаждение проппанта на дне. Уменьшение осаждения проппанта благодаря дисперсии волокон в несущей жидкости оценивают по уменьшению осажденного материала на дне канала. Эффект волоконного тампонирования (частичной закупорки) наблюдается в такой ячейке как уменьшение общего расхода жидкости через канал, что также вызывает резкое накопление проппанта в объеме канала.
[0027] В вариантах реализации настоящего раскрытия жидкость для обработки содержит волокна с весовой концентрацией в пределах от 1,2 до 12 г/л от общего объема жидкости, в неметрических единицах эта концентрация находится в интервале от 10 до 100 ppt (pounds per thousand gallons). В других вариантах концентрация диспергированных волокон находится в интервале от 2,4 до 4,8 г/л (или в интервале от 20 до 40 ppt).
[0028] В вариантах реализации настоящего раскрытия волокна в несущей жидкости являются волокнами с различной жесткостью. Различие в жесткости волокон может задаваться выбором материала (модуль Юнга для материала волокна), диаметром волокон и длиной волокон. Качественно и количественно фактор жесткости связан в поперечной деформацией волокна при фиксированной нагрузке. Фактор жесткости волокон S описан в патенте US 8776882 ((Engineered Fibers for Well Treatments)), где волокна сравнивают с эталонным волокном с безразмерным фактором жесткости равным 1 : это эталонное волокно, выполненное из стекла, имеет диаметр 12 мкм и длину 6 мм. Для сравнения можно в качестве эталона выбирать и иные образцы единичного волокна. В вариантах реализации настоящего раскрытия два типа волокон, добавленных в обрабатывающую жидкость, имеют факторы жесткости, которые различаются в пять и более раз (соответственно обозначены как «жесткие» и «нежесткие» волокна). Другими словами, короткие волокна имеют фактор жесткости выше, чем аналогичные длинные волокна из одного и того же материала. Соответственно, волокна из материала с более высокой прочностью (высокий модуль Юнга) являются «жесткими». Определение фактора жесткости волокна и способы его измерения приняты по описанию патента US 8776882 «Engineered Fibers for Well Treatments)), процитированного здесь во всей полноте.
[0029] В вариантах настоящего раскрытия полимерные («нежесткие») волокна выполнены из материала, который медленно деградирует в скважинных условиях. По выбранному температурному интервалу деградирования полимерного материала различают «низкотемпературные волокна», «среднетемпературные волокна», «высокотемпературные волокна» с соответствующими температурными интервалами от 60°С до 93°С; от 94°С до 149°С; и от 150°С до 204°С. Жесткие волокна сравнивают по фактору жесткости с нежесткими волокнами в одном избранном температурном интервале.
[0030] В одном из вариантов настоящего раскрытия деградирующие полимерные волокна выполнены из полиэфиров. При деградации полиэфиры производят органические кислоты, поэтому повышение концентрации кислот может служить критерием для оценки деградации (гидролиза) волокон, выполненных их полиэфиров. Например, считают, что полиэфир деградируют при низких температурах (менее 93°С), если медленное нагревание 10 г полимерных волокон в 1 литре деионизованной воды снижет рН воды до уровня 3. Далее, полиэфир деградируют при умеренных температурах (интервал 93 °С - 149°С), если медленное нагревание 10 г полимерных волокон в 1 литре деионизованной воды снижет рН воды до уровня 3. Далее, полиэфир деградируют при высоких температурах (интервал 150-204°С), если медленное нагревание 10 г полимерных (полиэфирных) волокон в 1 литре деионизованной воды снижет рН воды до уровня 3. В различных примерах, полиэфир в качестве деградирующего материала волокон выбирают из группы, включающей полимолочную кислоту (ПМК), полигликолевую кислосту (ПГК), их сополимеры или комбинации.
[0031] В различных вариантах реализации настоящего раскрытия полимерные волокна могут быть выполнены из следующего ряда синтетических и натуральных материалов, включающих в себя полимолочную кислоту, полигликолевую кислоту, полиэтиле нтерефталат, полиэфиры, полиамиды, поликапролактоны, полибутилен сукцинат, полидиоксанон, нейлон, стекло, углеродсодержащие соединения, шерсть, базальт, акрил, полиэтилен, полипропилен, полифениленсульфид, поливинилхлорид, полиуретан, поливиниловый спирт, шёлк, хлопок, целлюлоза и другие наутральные волокна, а также их комбинации.
[0032] Кроме того, полимерные волокна можно классифицировать по температуре стеклования полимера и по температуре плавления полимера, что применимо для оценки фактора жесткости волокна при приготовлении суспензии волокон. В различных реализациях настоящего раскрытия полимолочная кислота (ПМК) имеет температуру стеклования (Tg) выше 20°С или выше 25°С, или выше 30°С, или в интервале от 35°С до 55°С. В различных реализациях настоящего раскрытия полимолочная кислота (ПМК) имеет температуру плавления (Тт) ниже 140°С или ниже 160°С, или ниже 180°С.
[0033] В иных вариантах реализации настоящего раскрытия используют смесь из, по меньшей мере, двух видов волокон с различной жесткостью, которые также имеют аппретирование из жидкого силиконового материала, составляющее от 0,1% до 10% от массы необработанных (сухих) волокон.
[0034] Без желания ограничивать себя какой-либо теорией или концепцией, авторы считают, что силикон-аппретированные волокна имеют высокую дисперсию в водной жидкости и проявляют меньшую склонность к агрегированию и волоконному тампонированию в узких проточных каналах (таких как трещины ГРП).
[0035] В рамках настоящего раскрытия следует широко понимать такой класс веществ как силиконовые жидкости (силикон-содержащие жидкости). Силиконовые жидкости (или силиконовые масла) следует выбирать жидкими (и низковязкими) при комнатной температуре (25°С). Это связанно с процедурой нанесения жидкого силиконового покрытия (аппретирования) на готовые волокна. При заводской технологии нанесения силиконовой жидкости нить волокна пропускают через специальные погружные ванны с силиконовой жидкостью, затем поверхностно- обработанные волокна отжимают на валках и подвергают сушке. Далее нити силикон-аппретиро ванных волокон измельчают до нужной длины (1-12 мм) и расфасовывают на хранение. [0036] По другой технологии, уже нарубленные до нужного размера волокна приводят в контакт с низковязкой силиконовой жидкостью (легкое силиконовое масло). Например, волокна замачивают в силиконовой жидкости (или силикон- содержащей жидкости) и удаляют избыток жидкости. По другому варианту, волокна подвергают контакту с аэрозолем силиконового масла (используют распылитель силиконовой жидкости) при непрерывном перемешивании массы волокон, что обеспечивает частичное покрытие волокон силиконовой жидкостью. Температура и продолжительность сушки волокон после контакта с легким силиконовым маслом зависит от материала волокна и вида разбавителя (условия сушки не снижают прочность волокна). Силикон-аппретированные волокна становятся скользкими на ощупь («скользкие волокна»),
[0037] Жидкий силиконовый полимер (силиконовое масло) выбирают их класса линейных полисилоксанов, циклических полисилоксанов, разветвленных полисилоксанов, и их смесей. В частности, силиконовый полимер известный как диметикон (легкое силиконовое масло) используют для аппретирования полимерных волокон путем распыления аэрозоля диметикона. Жидкий силиконовый полимер относится к классу полидиметилсилоксанов (ПДМС). Для снижения вязкости силиконовой жидкости (условие осуществления распыления аэрозоля) можно применять нейтральный низковязкий разбавитель.
[0038] Разбавитель для силиконовой жидкости выбирают из классов: легкие углеводороды (С5-С8), фреоны, спирты, гликоли и их эфиры, фторуглеродные жидкости и иные низковязкие жидкие носители, совместимые с материалом волокна и с силиконом (нейтральный разбавитель).
[0039] В различных реализациях настоящего раскрытия применяют линейный силиконовый полимер. Такой линейный силикон имеет молекулярный вес (Mw) выше, чем 250 г/моль или выше 1000 г/моль, или менее, чем 25 000 г/моль. Плотность силиконового полимера (например, полидиметилсилоксана) при комнатной температуре находится в интервале от 0,8 до 1,00 г/см3.
[0040] Смесь двух видов волокон с силиконовым покрытием (силикон- аппретирванные волокна) имеют высокую дисперсию в водной несущей среде, а также обеспечивают улучшенный транспорт проппанта (позволяют получить высокую загрузку проппанта в жидкости) и снижают требования к мощности насосов (используется низковязкая жидкость). Тем самым, смесь силикон-аппретированных волокон, диспергированная в низковязкой жидкости, улучшает транспорт проппанта в трещине ГРП. По меньшей мере один вид волокон в смеси волокон может быть выбран из категории медленно деградирующих волокон в пластовых условиях. Нежесткие волокна выбирают из класса деградидующих (гидролизуемых) волокон.
[0041] В различных реализациях настоящего раскрытия несущей жидкостью является вода с добавкой полимера или солевой водный раствор. В различных вариантах реализации настоящего раскрытия несущая жидкость может включать низкие концентрации линейного (несшитого) геля, то есть, водорастворимые полимеры, такие как гидроксиметилцеллюлоза (ГМЦ), гуар, сополимеры полиакриламида и его производные (например, акриламид-метил-пропан сульфонатный полимер (AMPS)), а также системы на основе вязко эластичного сурфактанта (ВЭС). Концентрация водорастворимого полимера может быть в интервале от 0,12 г/л до 1,8 г/л. Концентрация ВЭС выбирают ниже 10 мл/л.
[0042] В иных вариантах реализации настоящего раскрытия в жидкость для обработки добавляют агент для уменьшения потерь жидкости в виде мелких твердых частиц с размерами менее 10 микрон. Вариантом при добавке агента по снижению потерь жидкости (мелкие частицы закупоривают поры в породе) являются частицы γ- окиси алюминия, коллоид окиси кремния, СаСОз, Si02, бентонит и другие. Например, коллоидный оксид кремния выступает как сверхмелкий агент для снижения потерь жидкости, и его применяют в зависимости от размера микропор в пласте.
[0043] В различных вариантах реализации настоящего раскрытия несущая жидкость включает солевой раствор, например, хлорид натрия, бромид калия, хлорид аммония, хлорид калия или их комбинации.
[0044] В различных вариантах реализации настоящего раскрытия жидкость для обработки дополнительно включает полимерный агент для уменьшения трения в виде водорастворимого полимера. Также жидкость для обработки может включать различные реактивы, используемые для обработки пласта, например, стабилизатор глины, биоциды, сшивающие агенты, агенты деструкции полимера, ингибиторы коррозии, температурные стабилизаторы, сурфактанты или твердые добавки для контроля выноса проппанта.
[0045] В различных вариантах реализации способ обработки пласта, пересекаемого скважиной, обеспечивает закачивание описанной здесь жидкости для обработки пласта для образования системы гидроразрыва пласта, поддержание расхода жидкости на уровне выше скорости волоконного тампонирования, как, например, определенного из лабораторных испытаний в проточной ячейке для жидкости, содержащей дисперсию волокон.
[0046] В различных вариантах реализации настоящего раскрытия способ обработки пласта также предполагает закачивание порций жидкости без проппанта (чистые порции), которые закачивают до проппантно-нагруженной суспензии, в конце ГРП, или на этапе промывки ствола скважины. Эти дополнительные порции могут содержать волокна, аппретированные силиконовой жидкостью.
[0047] Жидкость для обработки пласта со смесью волокон получают с помощью блендеров, смесителей и иного стандартного поверхностного оборудования, а также используют насосы для закачивания смеси и поддержания циркуляции жидкости. При этом жидкость для обработки содержит проппант, диспергированный в низковязкой жидкости. Способ предполагает диспергирование смеси силикон-аппретированных волокон с различающейся жесткостью, причем волокна добавляют в количестве, достаточном для уменьшения скорости осаждения проппанта, которую определяют по испытаниям в статическом тесте на осаждение. При приготовлении смеси волокон, в смеситель загружают нежесткие волокна в количестве 50-90% от общей массы волокон, и добавляют жесткие волокна в оставшемся количестве от общей массы волокон.
[0048] Без стремления быть связанным какой-либо моделью или теорией для описания поведения диспергированных волокон, считается, что добавка небольшого количества жестких волокон к нежестким (мягким) волокнам («двойная смесь волокон») повышает дисперсность общей смеси волокон в несущей жидкости. При этом небольшая доля жестких волокон (10-20%) не повышает тот расход жидкости, при котором имеет место волоконное тампонирование. Желательно также то, чтобы волокна хотя бы одного типа имели силиконовое аппретирование, что обеспечивает высокую дисперсию смеси волокон в несущей жидкости (не образуются пучки или сгустки волокон).
[0049] Совместное использование смеси волокон, имеющих различный фактор жесткости, и аппретирование, по меньшей мере, части волокон приводит к неожиданному синергетическому эффекту, поскольку такая смесь существенно понижает расход жидкости, при которой формируется пробка из волокон (волоконное тампонирование), и такой результат не достигается, если в несущей жидкости был диспергирован один тип волокон, (например, 100% жесткие или 100% нежесткие волокна).
[0050] В различных вариантах настоящего раскрытия способ обработки пласта жидкостью, содержащей диспергированные волокна, может включать закачивание последовательности различных по реологическим свойствам порций (гетерогенное закачивание жидкости). В частности, закачивание жидкости для обработки проводят в виде последовательности жидких порций, нагруженных проппантом и порций без проппанта. Размещение в трещине ГРП порций жидкости, содержащих проппант и волокна, вызывает образование островков проппанта в объеме трещины ГРП, обеспечивая тем самым высокую и стабильную проводимость трещины ГРП.
ПРИМЕРЫ
[0051] В приведенных ниже примерах водная жидкость с агентом для снижения трения или жидкости с линейным гуаровым полимером были приготовлены на основе водопроводной воды. В водную жидкость с агентом для снижения трения (slickwater), то есть в жидкость АА, добавляли 1 мл/л (1 gpt) концентрированного раствора агента для снижения полимера (сополимер полиакриламида) и также 2 мл/л (2 gpt) стабилизатора набухания глины. Жидкость GG была приготовлена разбавлением линейного гуарового геля до концентрации 2,4 г/л (20 ppt).
[0052] Для тестирования волокон на диспергируемость в несущей жидкости и на склонность к волоконному тампонированию в проточных каналах были отобраны волокна различной жесткости, размеров, с силиконовым аппретированием и без силиконового покрытия. [0053] Также в качестве сравнительного примера были испытаны волокна из полимолочной кислоты (полиэфир молочной кислоты) с добавкой силикона (совместная экструзия двух полимеров с различными свойствами). То есть вместо аппретирования согласно раскрытию, были выбраны промышленно приготовленные ПМК волокна с силиконом. При этом массовая доля силикона в таких модифицированных волокнах составляет 0.9% (производство компании Trevira GmbH, Германия). При этом были испытаны среднетемпературные (94-149°С) и низкотемпературные ПМК-волокна (60-93°С).
[0054] В качестве нежестких волокон (мягкие волокна) были выбраны волокна из ПМК среднетемпературного диапазона. Концентрация волокон выбиралась в пределах от 1 ,2 до 12 г/л, что является типичной концентрацией волокон в жидкости для обработки пласта (не вызывает проблем с закачкой жидкости с скважину). В качестве жестких волокон были выбраны волокна из щелочностойкого стекла с диаметром 18 мкм и длиной 1-3 мм. В качестве эталона жесткости (фактор жесткости равен единице) были выбраны волокна из ПМК без обработки. Для оценки фактора жесткости применялась формула S = Exd4/Wxl3, где Е - модуль Юнга для материала, d - диаметр волокна, 1 - длина волокна, W - сила, вызывающая изгиб волокна.
[0055] Ниже приводится таблица 1 параметров волокон (с аппретированием и без него), прошедших испытания.
Таблица 1. Параметры волокон для тестирования
Figure imgf000016_0001
Аппретирование Нет Нет Диметикон, силиконом Диметикон, Диметико, 1%
Нет
(весовой 1% 4 %
процент)
12 12.4 мкм 18 мкм 18 мкм
Диаметр 12 мкм 12 мкм
мкм
Длина 6 мм 6 мм 6 мм 6,5 мм 2 мм 2 мм
Фактор 1 1 1 1.5 250 250 жесткости (жесткие) (жесткие) (жесткие/нежест
кие)
[0056] Обозначения для видов волокон в таблице 1 : NSF0 - нежесткие волокна без покрытия (non-stiff fiber with zero finishing); NSF1 - нежесткие волокна с аппретированием (non-stiff fiber with finishing 1); NSF2 - нежесткие волокна с аппретированием (non-stiff fiber with finishing 2); FM - волокна модифицированные (fiber modified), SF0 - жесткие волокна без аппретирования (stiff fiber with zero finishing); SF1 - жесткие волокна с аппретированием (stiff fiber with finishing 1).
[0057] Процедура аппретирования для волокон с маркировкой F1 или F2 была следующая: взвешивали порцию рубленных волокон. В аэрозольный диспенсер заливали полидиметилсилоксановую (ПДМС) жидкость - аппретирующий агент с низкой вязкостью. Эта жидкость также известна как диметикон или «легкое силиконовое масло». Плотность ПДМС жидкости составляет 0,96 г/см3, молекулярный вес жидкого полимера - в пределах 250-25,000 г/моль. Молекулярная формула силиконовой жидкости - [C2H6OSi]n. Вязкость силиконовой жидкости при 25°С составляла 6,5 мПа-с. При необходимости, вязкость жидкого аппретирующего агента понижали, добавляя нейтральный разбавитель (гексан). Волокна обрабатывали аэрозолью ПДМС жидкости, а затем силикон-аппретированные волокна подсушивали при 40°С в течении 2-3 часов. После этого проводили повторное взвешивание обработанных волокон, чтобы определить относительное количество силиконового покрытия. Для тестовых испытаний были выбраны полимерные и стеклянные волокна с силиконовым покрытием, которое составляло 1% или 4% от общего веса обработанных волокон.
[0058] Пример 1. Диспергируемость волокон в жидкости для обработки.
В этом примере сравнивали диспергируемость волокон и их смесей из таблицы 1. Для этого с помощью миксера (500 об/мин) в течении 3 минут размешивали порцию волокон в жидкости АА (вода с полимером для снижения трения). Концентрация полиакриламидного полимера для снижения трения составляла 0,5 вес% при нейтральном рН. Концентрация волокон в жидкости АА составляла 10 г/л. После этого переливали полученную порцию волокон-содержащей жидкости в прозрачный стакан и сравнивали внешний вид жидкости (сразу после размешивания суспензии и также через 3-4 часа). Визуальное сравнение позволяло качественно оценить дисперсность волокон по трем категориям: А - мутная жидкость с неотличимыми индивидуальными волокнами, в которой нет пучков или осадка волокон; В - полупрозрачная жидкость, в которой видны отдельные пучки волокон, причем суспензия остается стабильной в течении 3-4 часов; С - много волоконных пучков, концентрация волокон возле дна стакана заметно выше, чем в объеме.
[0059] Волокна без аппретирования (с маркировкой F0 в таблице) имели степень дисперсности С (самая низкая). Сравнительный пример модифицированных волокон из смеси двух полимеров (FM) имеет категорию дисперсии В. Волокна с аппретированием силиконовой жидкостью (NSF1 и NSF2) имеют диспергируемость класса В-А. В отличие от порций волокон одного вида, смеси аппретированных волокон NSF1 + SF1 или NSF2+ SF1 (в смеси волокон, жесткие волокна составляли 15-20%) показывали стабильно высокий уровень дисперсности класса А (однородная суспензия волокон). Впрочем, жесткие волокна (10%) без аппретирования в смеси волокон также улучшают дисперсность смеси волокон в краткосрочном интервале времени. Пример демонстрирует, что такие факторы как силиконовое аппретирование и применение волокон различной жесткости дает самую высокую дисперсность (А) для волокон в водной жидкости. В стакане с диспергированными волокнами не видно пучков или сгустков волокон. Не диспергированные волокна в остальных составах создают вероятность возникновения волоконного тампонирования (при высокой концентрации волокон и/или низкой скорости потока). [0060] Пример 2. Проверка скорости осаждения проппанта в жидкости с диспергированными волокнами.
Для волокон и их смесей из таблицы 1 проводился статический тест на скорость оседания проппанта в статических условиях при температуре 25°С в течение 90 минут, как описано выше. Был выбран керамический проппант с размерами 12/18 меш США с концентрацией 4 фунта на галлон жидкости. Порция керамического проппанта добавлялась в тестовую жидкость GG с диспергированными волокнами различного типа. Были испытаны волокна без аппретирования (чистые), а также смеси аппретированных волокон (более 40вес%) и чистых волокон.
Тесты показали, что силиконовое аппретирование одного (или двух) типов волокон слабо влияет на динамику доли осажденного проппанта, рассчитанной по вышеуказанной формуле. Общая весовая концентрация волокон разного типа, диспергированных в тестовой жидкости GG (линейный гуаровый гель с концентрацией полимера 2,4 г/л) влияет на скорость осаждения проппанта в статическом тесте с градуированным цилиндром. Количество волокон, диспергированных в тестовой жидкости, достаточное для уменьшения осаждения проппанта, оценивается как концентрация волокон, при которой в течении 90 минут теста не происходит полного осаждения проппанта на дне цилиндра. [0061] Пример 3. Критическая скорость потока дисперсии волокон.
Для этого примера была приготовлена жидкость в виде линейного геля гуара с концентраций 2,4 г/л (жидкость GG) и с общей концентрацией волокон на уровне 4,8 г/л. Сравнивались суспензии волокон одного типа и смеси волокон различного типа жесткости при фиксированной концентрации смеси волокон на уровне 4,8 г/л. Типы волокон для испытаний описаны в таблице 1 (жесткие/нежесткие и аппретированные/не аппретированные). При испытании смеси волокон аппретированных и не аппретированных, весовая доля аппретированных волокон в смеси составляла не менее 40% (например, 50% силикон-аппретированных волокон в колонке 6 таблицы 2). [0062] Для определения порога развития волоконного тампонирования (явление частичной закупорки канала, вызывающее повышение разницы давлений в канале) применяли экспериментальную ячейку, изображенную на Фиг. 1А и Фиг. 1В. Через экспериментальную ячейку закачивали суспензию волокон в низковязкой жидкости при скорости расхода суспензии в интервале 10 - 800 мл/мин; суспензию волокон прокачивали в течении 30 секунд и более (так, чтобы общий объем прокаченной жидкости был на уровне 500 мл). Резкое повышение давления в гидравлической системе, измеренное датчиком давления, было индикатором факта образования волоконной пробки в узком месте ячейки - в проточной щели с шириной 1-2 мм. Испытания жидкости с волокнами проводились на экспериментальной ячейке (Фиг. 1А-1В) без добавки проппанта. Отдельные испытания показали, что добавка проппанта (концентрация до 120 г/ л) не изменяла картины, отражающей явление волоконного тампонирования. Если волоконная пробка в щели/канале не образовывалась, то в экспериментальной таблице 2 это отражалось знаком минус «-». Факт образования пробки отражался знаком «+».
[0063] Тестовый стенд с протяженным вертикальным каналом (не показан) использовали для визуализации потока суспензии, содержащей смеси волокон и проппанта в жидкости на основе несшитого гуарового геля. Тестовый стенд представлял собой две параллельные панели из стекла (длина 3 м, высота 0,5 м), которые образуют вертикальную щель (аналог щели ГРП) с шириной 1 - 2 мм. Визуализация проводилась при расходе суспензии в интервале от 0 до 50 л/мин. Совокупность парных прозрачных панелей позволяет организовать сложную картину течения с L-, Τ-, и Х-образной геометрией потока.
[0064] Результаты по выявлению эффекта образования волоконной пробки в узкой 1-мм щели приведены в таблице 2. Таблица 2. Волоконное закупоривание для суспензии различных волокон (в гуаровом геле с концентрацией 2,4 г/л при 25°С). Концентрация волокон - 4,8 г/л.
Figure imgf000021_0001
Примечание: смотри кодировку для обозначений волокон в таблице 1 (Пример 1).
Результаты тестирования суспензии волокон одного типа и двух типов жесткости показывают, что снижение тенденции возникновения волоконного тампонирования имеет место для силикон-аппретированных волокон с различными факторами жесткости. Колонка (7) таблицы 2 показывает результат аппретирования двух типов волокон, отличающихся жесткостью: нежесткие волокна с аппретированием силиконом (85% от общей массы волокон) и жесткие волокна с аппретированием силиконом (15% от общей массы волокон). При этом скорость осаждения проппанта в статических тестах изменялась не более чем на 20% для всех видов волоконных суспензий. С другой стороны, эффект аппретирования волокон оказывает влияние на скорость осаждения проппанта и на вероятность возникновения волоконного тампонирования (при низком расходе жидкости с волокнами). Эксперименты продемонстрировали, что результат по предотвращению волоконного тампонирования имеет место для жидкости, содержащей дисперсию нежестких волокон с силиконовым аппретированием в смеси с жесткими волокнами (с аппретированием или без аппретирования). Количество диспергированных волокон, достаточное для предотвращения волоконного тампонирования, определяют, как концентрация волокон, при которой не нарастает давление в проточной ячейке при закачивании всей порции тестовой жидкости в течении тридцати минут. При необходимости, тест повторяли до трех раз.
[0065] Пример 3. Силиконовое аппретирование природных волокон. Аналогичное аппретирование было выполнено для волокон природного происхождения. Так, были испытаны волокна из целлюлозы (продукт целлюлозной промышленности) с длиной волокна 3-4 мм, пропитанных ПДМС жидкостью (аппретирование 4% от массы волокон). Целлюлозные волокна были отнесены к классу нежестких волокон. Смесь волокон была получена из 90% аппретированных целлюлозных волокон (нежесткие) и 10% не аппретированных стеклянных волокон (жесткие волокна с длиной в интервале 2-3 мм).
[0066] Закачивание силикон-аппретированных целлюлозных волокон (90%) в смеси с жесткими волокнами (10%) снизило порог возникновения волоконного тампонирования по сравнению с аналогичной смесью не аппретированных волокон: при этом расход суспензии этих волокон (концентрация 5 г/л в жидкости GG) снизился с начального уровня 200 мл/мин (необработанные волокна) до уровня расхода жидкости 100 мл/мин (смесь аппретированных и не аппретированных волокон). Этот пример демонстрирует преимущество силиконового аппретирования, которое возможно выполнить для широкого класса волокон (включая волокна природного происхождения).
[0067] Очевидно, что описанные выше варианты осуществления не должны рассматриваться в качестве ограничения объема патентных притязаний настоящего раскрытия. Для любого специалиста в данной области техники понятно, что есть возможность внести множество изменений в описанную выше методику и, без отхода от принципов раскрытия, заявленного в формуле.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Жидкость для обработки пласта, содержащая:
низковязкую несущую жидкость с вязкостью менее 50 мПа-с при скорости сдвига 170 с- 1 и при температуре 25°С;
проппант, диспергированный в низковязкой несущей жидкости; и
волокна, диспергированные в низковязкой несущей жидкости, причем волокна представлены волокнами, отличающимися жесткостью, при этом не менее 40% волокон имеют силиконовое аппретирование.
2. Жидкость по п.1, в которой волокна аппретированы силиконовой жидкостью, выбранной из группы линейных полисилоксанов.
3. Жидкость по пп.1 или 2, в которой волокна аппретированы силиконовой жидкостью, при этом силикон имеет молекулярный вес от 250 г/моль до
25 000 г/моль.
4. Жидкость по п.1, в которой волокна представлены волокнами, отличающимися жесткостью, при этом жесткие и нежесткие волокна отличаются по фактору жесткости в пять и более раз.
5. Жидкость по пп.1 или 4, в которой нежесткие волокна имеют силиконовое аппретирование.
6. Жидкость по п.1, в которой низковязкая несущая жидкость представлена линейным гелем или водным раствором полимера для снижения трения.
7. Жидкость по п. 1, в которой низковязкая несущая жидкость содержит водный солевой раствор.
8. Жидкость по п.1, которая содержит от 0,06 до 1 кг/л проппанта в расчете на общий объем низковязкой несущей жидкости.
9. Жидкость по п.1, в которой волокна диспергированы в низковязкой несущей жидкости в количестве, достаточном для уменьшения осаждения проппанта в низковязкой несущей жидкости.
10. Жидкость по п.1, в которой волокна диспергированы в низковязкой несущей жидкости в количестве, достаточном для предотвращения волоконного тампонирования.
1 1. Жидкость по п.1, которая содержит от 1,2 до 12 г/л волокон в расчете на общий объем низковязкой несущей жидкости.
12. Жидкость по п.1, в которой волокна содержат вещества из класса полиэфиров.
13. Жидкость по п.12, в которой полиэфиры выбраны из группы включающей полимолочную кислоту, полигликолевую кислоту, сополимеры молочной и гликолевой кислот, и их комбинации.
14. Жидкость по п.1, в которой волокна выбраны из синтетических и натуральных материалов, включающих полимолочную кислоту, полигликолевую кислоту, полиэтилентерефталат, полиэфиры, полиамиды, поликапролактоны, полибутилен сукцинат, полидиоксанон, нейлон, стекло, углеродсодержащие соединения, шерсть, базальт, акрил, полиэтилен, полипропилен, полифениленсульфид, поливинилхлорид, полиуретан, поливиниловый спирт, хлопок, целлюлоза и другие натуральные волокна, а также их комбинации.
15. Способ обработки подземного пласта, пересекаемого скважиной, содержащий:
закачивание жидкости для обработки пласта до образования трещин гидравлического разрыва, причем жидкость для обработки пласта содержит: низковязкую несущую жидкость с вязкостью менее 50 мПа-с при скорости сдвига 170 с-1 и при температуре 25°С;
проппант, диспергированный в низковязкой несущей жидкости; и
волокна, диспергированные в низковязкой несущей жидкости, причем волокна представлены волокнами, отличающимися жесткостью, при этом не менее 40% волокон имеют силиконовое аппретирование;
закачивание жидкости для обработки пласта при расходе, достаточном для предотвращения волоконного тампонирования в скважине.
16. Способ по п.15, в котором волокна аппретированы силиконовой жидкостью, выбранной из группы линейных полисилоксанов.
17. Способ по пп.15 или 16, в котором волокна аппретированы силиконовой жидкостью, в которой силикон имеет молекулярный вес от 250 г/моль до 25 000 г/моль.
18. Способ по п.15, в котором волокна представлены волокнами, отличающимися жесткостью, при этом жесткие и нежесткие волокна отличаются по фактору жесткости в пять и более раз.
19. Способ по п.15, в котором низковязкая несущая жидкость представлена линейным гелем или водным раствором полимера для снижения трения.
20. Способ по п.15, в котором низковязкая несущая жидкость включает водный солевой раствор.
21. Способ по п.15, в котором волокна диспергированы в низковязкой несущей жидкости в количестве, достаточном для уменьшения осаждения проппанта в низковязкой несущей жидкости.
22. Способ по п.15, в котором волокна диспергированы в низковязкой несущей жидкости в количестве, достаточном для предотвращения волоконного тампонирования.
23. Способ по п.15, в котором волокна содержат вещества из класса полиэфиров, гидролизующихся в скважинных условиях.
24. Способ по п.15, в котором жидкость для обработки пласта закачивают порциями, содержащими проппант, и порциями, не содержащими проппант.
25. Способ уменьшения скорости осаждения проппанта в жидкости для обработки пласта, циркулирующей по стволу скважины, в котором жидкость для обработки пласта содержит:
низковязкую несущую жидкость с вязкостью менее 50 мПа-с при скорости сдвига 170 с-1 и при температуре 25°С;
проппант, диспергированный в низковязкой несущей жидкости;
волокна, диспергированные в низковязкой несущей жидкости, причем волокна представлены волокнами, отличающимися жесткостью, при этом не менее 40% волокон имеют силиконовое аппретирование; и
закачивание жидкости для обработки пласта в количестве, достаточном для уменьшения осаждения проппанта, а также поддержание скорости циркуляции жидкости для предотвращения волоконного тампонирования.
26. Способ по п.25, в котором низковязкая несущая жидкость содержит полимер для снижения трения.
PCT/RU2016/000496 2016-08-01 2016-08-01 Жидкость для обработки пласта WO2018026294A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2016/000496 WO2018026294A1 (ru) 2016-08-01 2016-08-01 Жидкость для обработки пласта
US16/322,586 US11345847B2 (en) 2016-08-01 2016-08-01 Treatment fluid, method for formation treatment, method for reducing the proppant settling rate in the formation treatment fluid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2016/000496 WO2018026294A1 (ru) 2016-08-01 2016-08-01 Жидкость для обработки пласта

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018026294A1 true WO2018026294A1 (ru) 2018-02-08

Family

ID=61073648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000496 WO2018026294A1 (ru) 2016-08-01 2016-08-01 Жидкость для обработки пласта

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11345847B2 (ru)
WO (1) WO2018026294A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113653481A (zh) * 2021-09-14 2021-11-16 中国石油大学(华东) 一种基于自悬浮覆膜石英砂的通道压裂方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110501266B (zh) * 2019-09-27 2020-02-28 西南石油大学 一种评价支撑剂砂堆纵向变形的方法
CN113775321B (zh) * 2020-05-21 2023-05-26 中国石油天然气股份有限公司 聚合物溶液或其化学驱体系剪切粘损的测定装置及应用
CN117160351B (zh) * 2023-11-03 2024-01-23 成都铭鉴知源油田工程科技有限公司 一种油田压裂用纤维高效高精密加注装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5858528A (en) * 1995-12-25 1999-01-12 Teijin Limited Heat-bonding conjugated fibers and highly elastic fiber balls comprising the same
US20070032155A1 (en) * 2005-06-29 2007-02-08 Albany International Corp. Yarns containing siliconized microdenier polyester fibers
WO2014123906A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-14 Medarray, Inc. Siloxane based hollow fibers
GB2531196A (en) * 2013-08-27 2016-04-13 Halliburton Energy Services Inc Fibers as drag-reducing propping fibers in low permeability subterranean applications
WO2016064593A1 (en) * 2014-10-20 2016-04-28 Schlumberger Canada Limited System and method of treating a subterranean formation

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2726207A (en) 1953-07-31 1955-12-06 Shell Dev Drilling fluid containing water-soluble silicones
NL132213C (ru) 1967-01-09
US4796702A (en) 1984-06-25 1989-01-10 Petrolite Corporation Multipurpose aqueous foamer
JPS62276090A (ja) 1986-05-22 1987-11-30 信越化学工業株式会社 合成繊維用処理剤
US5173201A (en) 1990-07-23 1992-12-22 The Proctor & Gamble Company Microemulsified amine functional silicone in liquid fabric softeners for reducing fiber-fiber and yarn-yarn friction in fabrics
US5707939A (en) 1995-09-21 1998-01-13 M-I Drilling Fluids Silicone oil-based drilling fluids
US6136215A (en) 1999-09-02 2000-10-24 Dow Corning Corporation Fiber treatment composition containing amine-, polyol-, amide-functional siloxanes
CA2561031A1 (en) * 2004-04-12 2005-10-27 Michael Charles Vincent Coating and/or treating hydraulic fracturing proppants to improve wettability, proppant lubrication, and/or to reduce damage by fracturing fluids and reservoir fluids
US7275596B2 (en) 2005-06-20 2007-10-02 Schlumberger Technology Corporation Method of using degradable fiber systems for stimulation
US7380600B2 (en) 2004-09-01 2008-06-03 Schlumberger Technology Corporation Degradable material assisted diversion or isolation
CA2531982A1 (en) 2006-01-04 2007-07-04 Trican Well Service Ltd. A hydrocarbon fluid composition and the method of use
DE102006003201A1 (de) 2006-01-24 2007-07-26 Basf Construction Polymers Gmbh Verfahren zum Brechen der Viskosität Polymer-verdickter wässriger Systeme für die Erdöl- und Erdgasgewinnung
US7398829B2 (en) 2006-09-18 2008-07-15 Schlumberger Technology Corporation Methods of limiting leak off and damage in hydraulic fractures
US7581590B2 (en) 2006-12-08 2009-09-01 Schlumberger Technology Corporation Heterogeneous proppant placement in a fracture with removable channelant fill
US8636065B2 (en) 2006-12-08 2014-01-28 Schlumberger Technology Corporation Heterogeneous proppant placement in a fracture with removable channelant fill
US8412500B2 (en) * 2007-01-29 2013-04-02 Schlumberger Technology Corporation Simulations for hydraulic fracturing treatments and methods of fracturing naturally fractured formation
US8728450B2 (en) 2007-05-23 2014-05-20 The Procter & Gamble Company Hair conditioning composition comprising quaternized silicone polymer, grafted silicone copolyol, and dialkyl cationic surfactant
CA2709182C (en) * 2007-12-14 2016-01-26 James G. Carlson Multi-component fibers
EP2261458A1 (en) * 2009-06-05 2010-12-15 Services Pétroliers Schlumberger Engineered fibres for well treatments
US8448706B2 (en) * 2010-08-25 2013-05-28 Schlumberger Technology Corporation Delivery of particulate material below ground
CA2815701C (en) 2010-11-12 2015-12-01 Schlumberger Canada Limited Method to enhance fiber bridging
US8678096B2 (en) * 2011-01-25 2014-03-25 Halliburton Energy Services, Inc. Composite bow centralizer
CN103289656B (zh) 2013-07-03 2014-10-29 蒋官澄 一种钻井液用有机硅润滑剂及其制备方法和应用
RU2016139793A (ru) 2014-04-15 2018-05-16 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Состав для обработки скважины
US9173830B1 (en) 2014-04-24 2015-11-03 Avon Products, Inc Sunscreen compositions
WO2015169344A1 (en) 2014-05-06 2015-11-12 Basf Se Method for making modified proppants and their use for hydraulic fracturing
US9163496B1 (en) 2014-06-24 2015-10-20 Praxair Technology, Inc. Method of making a fracturing fluid composition and utilization thereof
WO2016072877A1 (en) 2014-11-06 2016-05-12 Schlumberger Canada Limited Fractures treatment
WO2016097789A1 (en) 2014-12-18 2016-06-23 Schlumberger Canada Limited Heterogeneous proppant placement
US10294413B2 (en) * 2015-11-24 2019-05-21 Carbo Ceramics Inc. Lightweight proppant and methods for making and using same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5858528A (en) * 1995-12-25 1999-01-12 Teijin Limited Heat-bonding conjugated fibers and highly elastic fiber balls comprising the same
US20070032155A1 (en) * 2005-06-29 2007-02-08 Albany International Corp. Yarns containing siliconized microdenier polyester fibers
WO2014123906A1 (en) * 2013-02-05 2014-08-14 Medarray, Inc. Siloxane based hollow fibers
GB2531196A (en) * 2013-08-27 2016-04-13 Halliburton Energy Services Inc Fibers as drag-reducing propping fibers in low permeability subterranean applications
WO2016064593A1 (en) * 2014-10-20 2016-04-28 Schlumberger Canada Limited System and method of treating a subterranean formation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113653481A (zh) * 2021-09-14 2021-11-16 中国石油大学(华东) 一种基于自悬浮覆膜石英砂的通道压裂方法

Also Published As

Publication number Publication date
US11345847B2 (en) 2022-05-31
US20190203109A1 (en) 2019-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10351762B2 (en) Hydrolyzable particle compositions, treatment fluids and methods
RU2657065C2 (ru) Состав для обработки скважины
CA2732857C (en) Improved fluid loss compositions and methods of use for subterranean operations
CN103328765B (zh) 创建连接油井中的水力裂缝网路的高传导性裂缝的方法
RU2496977C2 (ru) Способ улучшения обработки подземного пласта через скважину и способ гидроразрыва пласта через скважину
US20130161003A1 (en) Proppant placement
US11149519B2 (en) Smart filtrate for strengthening formations
WO2018026294A1 (ru) Жидкость для обработки пласта
US20080135242A1 (en) Heterogeneous Proppant Placement in a Fracture with Removable Channelant Fill
MX2008016219A (es) Colocacion heterogenea de particulas controlada mediante reologia en fracturacion hidraulica.
EP2820103B1 (en) Enhancing the conductivity of propped fractures
CN109996930B (zh) 处理井底地层带的方法
CA2785955C (en) A method of fluid slug consolidation within a fluid system in downhole applications
US20160145483A1 (en) Well treatment
WO2017100222A1 (en) Method and composition for controlling fracture geometry
MX2012008854A (es) Uso de fibras y solidos reactivos en aplicaciones de estimulacion y limpieza de pozos.
WO2013147796A1 (en) Proppant pillar placement in a fracture with high solid content fluid
AU2014224044A1 (en) Gel compositions for hydraulic fracturing applications
US20220074294A1 (en) Methods of forming near wellbore barriers and reducing backwashing of proppants
US20110315385A1 (en) Calcium carbonate to increase viscosity of polyacrylamide fluids
RO131125A2 (ro) Inhibarea desalifierii diutanului sau a scleroglucanului la tratamentul unui puţ
WO2018026301A1 (ru) Способ обработки скважины с применением полимерных волокон

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16911735

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16911735

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1