Способы и системы для создания высокопроводимых трещин

Настоящее изобретение относится к добыче текучих сред из подземных пластов с образованием сети скопления расклинивающего агента в трещинах пласта. Повторно восстанавливаемый островок расклинивающего агента, содержащий первое количество обработанного расклинивающего агента, достаточное для обеспечения формирования островков расклинивающего агента в трещинах, сформированных во время гидроразрыва, и для сохранения островков в неизменном виде, если они двигаются в пласте во время и/или после операций гидроразрыва, или во время операций закачивания, или во время операций по добыче, или для обеспечения формирования указанных островков в трещинах для обеспечения повторного формирования островков или их разрушения и повторного формирования во время указанных операций, для поддержания высокой проводимости трещины и для улавливания мелких частиц пласта во время указанных операций, где агент имеет частичное или полное покрытие из композиции, изменяющей дзета-потенциал, содержащей агрегирующую композицию, содержащую продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент или их смеси и комбинации, а продукт реакции амина-фосфата представляет собой продукт реакции: амина, выбранного из указанных видов веществ, и сложного фосфатного эфира, выбранного из указанных видов веществ, сложного фосфатного эфира алканоламинов, фосфатных эфиров алкилированных фенолов, фосфатных эфиров этиленгликоля или пропиленгликоля. По другому варианту указанные компоненты выбраны из других веществ. Композиция для формирования указанных выше островков, содержащая текучую среду для гидроразрыва, содержащую на 1 м³ 119,8-958,6 кг указанного выше агента. Способ гидроразрыва подземного пласта, включающий закачивание в пласт в условиях гидроразрыва по меньшей мере двух текучих сред, отличающихся по меньшей мере одним свойством указанной выше композиции или текучей среды или комбинацией указанных различий, которые улучшают размещение агента и образование островков. По другому варианту способ дополнительно включает перед стадией внесения агента стадию набивки, включающую закачку в набивку текучей среды, содержащей дополнительно композицию, увеличивающую вязкость, или указанную композицию и агрегирующую композицию. Способ размещения сети расклинивающего компонента/путей движения текучих сред в трещинах слоя гидроразрыва включает закачивание в слой гидроразрыва при давлении выше гидроразрыва через перфорации, разделенные промежутками, последовательности пачек текучих сред, состоящей из по меньшей мере одной среды, не содержащей расклинивающий агент и с различной вязкостью, и по меньшей мере одной среды с расклинивающим агентом и различной вязкостью, где текучие среды имеют различные составы. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - повышение эффективности обработки. 6 н. и 19 з.п. ф-лы, 33 ил., 2 табл.

 

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящее изобретение испрашивает приоритет на основании предварительной заявки на патент США с серийным номером 61/905340, поданной 18 ноября 2013 года (11/18/2013) (18.11.2013) и частично продолжающихся заявок на патент США №12/690292, поданной 1/20/2010, №13/914513, поданной 6/10/2013, №13/914526, поданной 6/10/2013, №14/308160, поданной 6/18/2014 и №12/247985, поданной 9/28/2011.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

1. Область техники

[0002] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к способам добычи текучих сред из подземных пластов посредством образования сети стержней, кластеров, колонок или островков расклинивающего агента в трещинах пласта во время и/или после образования трещин, сетей расклинивающего агента и стержней расклинивающего агента

[0003] В частности, варианты реализации настоящего изобретения относятся к способам добычи текучих сред из подземных пластов посредством образования сети стержней, кластеров, колонок или островков расклинивающего агента в трещинах пласта во время и/или после образования трещин, сетей расклинивающего агента и стержней расклинивающего агента, и указанные способы включают последовательность стадий применения расклинивающего агента, предназначенных для образования сетей расклинивающего агента и стержней расклинивающего агента, которые увеличивают проводимость трещины.

2. Описание области техники

[0004] При гидравлическом разрыве пласта в трещину вводят расклинивающие агенты с помощью текучей среды для гидроразрыва для сохранения трещины в открытом состоянии. В целом, частицы расклинивающего агента вносят в трещину в концентрациях, достаточных для обеспечения плотной набивки. При смыкании трещин под действием давления указанное смыкание вызывает сжатие, приводящее к разрушению некоторой части расклинивающего агента или внедрению расклинивающего агента в поверхность трещины. Оба явления приводят к затруднению путей движения текучих сред через объем трещины, затронутый гидроразрывом, и, следовательно, приводят к снижению проводимости трещины. Пористость набивки снижается еще больше, если расклинивающие агенты не являются прочными, сферическими или большими по размеру. Повышенное давление пласта также приводит к снижению проводимости трещины.

[0005] В прошлом для получения высокопроводимой трещины предложено множество технологий. Например, одна из технологий включает осаждение малого объема расклинивающего агента в трещинах и создание «частичного монослоя» для обеспечения высокой проводимости. Расклинивающие агенты располагают далеко друг от друга, но при сохранении их способности поддерживать трещины в открытом состоянии. Вокруг далеко отстоящих расклинивающих агентов течет текучая среда. Такую технологию использует на практике компания Halliburton, применяющая пластиковые расклинивающие агенты, и компания Baker Hughes, применяющая легковесные или ультралегковесные расклинивающие агенты, например, ореховую скорлупу. В качестве другого примера, компания Schlumberger использует технологию канального гидравлического разрыва, также называемую гидроразрывом «HiWay», для создания открытых путей в пачке расклинивающего агента с помощью периодически закачиваемого шлама расклинивающих агентов в процессе гидроразрыва с волокнами, с получением островков расклинивающего агента или стержней в трещинах. Созданные каналы обеспечивают высокопроводимые пути для течения текучих сред в пласте, подвергнутом гидроразрыву. В качестве другого примера, компания Halliburton описывает применение расклинивающих агентов, покрытых адгезивным веществом в низкой концентрации, для получения более проводимых трещины. В качестве другого примера, компания Halliburton описывает введение разлагаемых материалов в набивку из расклинивающего агента, которые со временем разлагаются с обеспечением более пористых трещин. Предложены, применены или внедрены также многие другие технологии получения высокопористых трещин.

[0006] Несмотря на то, что для достижения высокопроводимых трещин, имеющих сниженную склонность к смыканию в условиях добычи при повышенном давлении, используют многочисленные изобретения, в настоящем изобретении описаны способы создания высокопроводимой трещины посредством увеличения пористости с применением химических соединений, изменяющих дзета-потенциал, и расклинивающих агентов, которые вводят в условиях гидроразрыва, достаточных для создания стержней расклинивающего агента в пласте, подверженном гидроразрыву, посредством последовательности закачиваний различных текучих сред для гидроразрыва в пласт, некоторые из которых не содержат расклинивающего агента и не содержат агрегирующих композиций или композиций, изменяющих дзета-потенциал, некоторые не содержат расклинивающего агента, но содержат агрегирующие композиции или композиции, изменяющие дзета-потенциал, и некоторые содержат и расклинивающие агенты, и агрегирующие композиции или композиции, изменяющие дзета-потенциал.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] В вариантах реализации настоящего изобретения представлены способы формирования высокопроводимых трещин в пласте, подверженном гидроразрыву, с применением расклинивающих агентов и композиции, изменяющей дзета-потенциал, или агрегирующей композиции. В некоторых вариантах реализации композицию, изменяющую дзета-потенциал, или агрегирующую композицию закачивают вместе с текучей средой для гидроразрыва и расклинивающим агентом в пласт в процессе гидравлического разрыва пласта. Композиция, изменяющая дзета-потенциал, или агрегирующая композиция покрывает или частично покрывает частицы расклинивающего агента, такие как частицы песка, изменяя дзета-потенциал или способность к агрегации частиц расклинивающего агента, вызывая агрегацию или агломерацию указанных частиц в отдельные стержни в трещинах пласта, что обеспечивает снижение концентрации расклинивающего агента, необходимого для поддержания открытых трещин и создания высокопроводимых трещин. Указанные агломерированные стержни обеспечивают достаточную прочность для поддержания трещин при добыче в открытом состоянии, что приводит к увеличению проводимости трещин. В других вариантах реализации расклинивающий агент предварительно обрабатывают композицией, изменяющей дзета-потенциал, или агрегирующей композицией с получением покрытых или частично покрытых частиц расклинивающего агента, таких как покрытые или частично покрытые частицы песка, перед добавлением расклинивающего агента в текучую среду для гидроразрыва и последующим закачиванием полученной текучей среды для гидроразрыва в пласт в условиях гидравлического разрыва. Покрытые или частично покрытые частицы расклинивающего агента самопроизвольно агломерируются или агрегируются в кластеры, обеспечивая применение более низких концентраций расклинивающего агента для наполнения трещин, сформированных при гидроразрыве. В других вариантах реализации расклинивающий агент предварительно обрабатывают композицией, изменяющей дзета-потенциал, или агрегирующей композицией с получением покрытых или частично покрытых частиц расклинивающего агента, таких как покрытые или частично покрытые частицы песка, с последующим периодическим добавлением расклинивающего агента в текучую среду для гидроразрыва по мере закачивания указанной текучей среды в пласт в условиях гидравлического разрыва с образованием островков или стержней из агломерированных частиц расклинивающего агента (например, частиц песка) в трещине, тем самым обеспечивая более высокую пористость и более высокую проводимость пласта, подверженного гидроразрыву. В предложенной технологии области стержней и каналов могут быть образованы посредством периодического закачивания расклинивающего агента, композиции, изменяющей дзета-потенциал, или агрегирующей композиции и/или расклинивающего агента с предварительно нанесенным покрытием. Благодаря наличию покрытия или частичного покрытия на частицах расклинивающего агента из композиции, изменяющей дзета-потенциал, или агрегирующей композиции, область стержней имеет повышенную прочность, обеспечивая возможность сохранения целостности структуры после гидроразрыва и при добыче или закачивании. В других технологиях предполагается, что зерна не будут оставаться на месте после гидроразрыва. Настоящая технология может быть использована в системах гидроразрыва с применением реагента на водной основе, в системах гидроразрыва с применением вязкоупругих поверхностно-активных текучих сред (VES), в системах гидроразрыва с применением линейного геля, в системах гидроразрыва с применением сшитого геля или в гибридных системах гидроразрыва с применением текучих сред на основе пресной воды или текучих сред на основе рассолов.

[0008] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы образования стержней расклинивающего агента в пласте при гидравлическом разрыве пласта, включающие периоды закачивания первой текучей среды для гидроразрыва, содержащей расклинивающий агент и агрегирующую композицию, содержащую продукт реакции фосфатного соединения или множества фосфатов и амина, периоды закачивания второй текучей среды для гидроразрыва, не содержащей расклинивающего агента и агрегирующей композиции, содержащей продукт реакции фосфатного соединения, и периоды закачивания третьей текучей среды для гидроразрыва, содержащей агрегирующую композицию, содержащую продукт реакции фосфатного соединения, при этом закачивание трех текучих сред для гидроразрыва может быть проведено в любом порядке и может включать непрерывное закачивание, импульсное закачивание, периодическое закачивание или не непрерывное закачивание. В некоторых вариантах реализации указанные способы также могут включать периоды выдержки между закачиванием различных текучих сред в пласт.

[009] В вариантах реализации настоящего изобретения предложены способы образования стержней расклинивающего агента в пласте при гидравлическом разрыве пласта, включающие последовательность закачиваний одной текучей среды для гидроразрыва или множества различных текучих сред для гидроразрыва, при этом текучие среды для гидроразрыва выбраны из группы, состоящей из текучих сред, которые содержат расклинивающий агент и композицию, изменяющую дзета-потенциал, или агрегирующую композицию, текучих сред, которые не содержат расклинивающего агента и композиции, изменяющей дзета-потенциал, или агрегирующей композиции, текучих сред, которые содержат композицию, изменяющую дзета-потенциал, или агрегирующую композицию, но не содержат расклинивающего агента, и текучих сред, которые содержат расклинивающий агент, но не содержат композиции, изменяющей дзета-потенциал, или агрегирующей композиции. Указанные последовательности могут включать однократные закачивания каждой текучей среды в любом порядке или множество закачиваний каждой текучей среды в любом порядке. Таким образом, одна из последовательностей может включать закачивание первой текучей среды, не содержащей расклинивающего агента, закачивание второй текучей среды, содержащей композицию, изменяющую дзета-потенциал, или агрегирующую композицию, но не содержащей расклинивающего агента, и третьей текучей среды, содержащей расклинивающий агент и композицию, изменяющую дзета-потенциал, или агрегирующую композицию. Текучие среды, содержащие расклинивающий агент, могут содержать необработанный расклинивающий агент, обработанный расклинивающий агент, содержащий частицы, покрытые или частично покрытые композицией, изменяющей дзета-потенциал, или агрегирующей композицией, или их смеси. Другая последовательность может включать множество закачиваний первой текучей среды, множество закачиваний второй текучей среды и множество закачиваний третьей текучей среды. Другая последовательность может включать однократные закачивания первой, второй и третьей текучих сред, повторяемые множество раз в течение стадии внесения расклинивающего агента при гидравлическом разрыве. Другая последовательность может включать множество закачиваний каждой текучей среды в любом данном порядке. Последовательность также может включать период выдержки между каждым закачиванием. Таким образом, последовательность может включать закачивание первой текучей среды, первое время выдержки, закачивание второй текучей среды, второе время выдержки и закачивание третьей текучей среды, и третье время выдержки, при этом первая, вторая и третья текучие среды могут быть любыми композициями текучих сред, указанными выше.

[0010] Варианты реализации способов согласно настоящему изобретению обеспечивают стадию внесения расклинивающего агента, включающую закачивание чередующихся пачек текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, и текучих сред, содержащих расклинивающий агент, в трещины слоя, подвергаемого гидроразрыву, при давлении выше давления гидроразрыва, через множество групп перфораций. Пачки текучих сред, содержащих расклинивающий агент, образуют стержни, кластеры или островки расклинивающего агента в трещинах в процессе гидроразрыва и/или после гидроразрыва при смыкании трещин.

[0011] Варианты реализации способов согласно настоящему изобретению обеспечивают стадию внесения расклинивающего агента, включающую закачивание чередующихся пачек текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, и текучих сред, содержащих расклинивающий агент, в трещины слоя, подвергаемого гидроразрыву, при давлении выше давления гидроразрыва, через множество групп перфораций в стволе скважины, и обусловливающую движение последовательностей пачек текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, и текучих сред, содержащих расклинивающий агент, закачанных через соседние группы перфораций, через трещины с различными скоростями. Пачки текучих сред, содержащих расклинивающий агент, снова образуют стержни, кластеры или островки расклинивающего агента в трещинах в процессе гидроразрыва и/или после гидроразрыва при смыкании трещин.

[0012] Варианты реализации способов согласно настоящему изобретению обеспечивают стадию внесения расклинивающего агента, включающую закачивание чередующихся пачек текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, и текучих сред, содержащих расклинивающий агент, в трещины слоя, подвергаемого гидроразрыву, при давлении выше давления гидроразрыва, через множество групп перфораций в стволе скважины, и обусловливающую разделение последовательностей пачек текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, и текучих сред, содержащих расклинивающий агент, закачанных через по меньшей мере одну пару групп перфораций, закачанных участком текучих сред, не содержащих расклинивающего агента. И снова, пачки текучих сред, содержащих расклинивающий агент, образуют стержни, кластеры или островки расклинивающего агента в трещинах в процессе гидроразрыва и/или после гидроразрыва при смыкании трещин.

[0013] Существует множество необязательных вариантов указанных способов, включая, без ограничения, (i) изменение текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, в некоторых или всех пачках текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, (ii) изменение текучих сред, содержащих расклинивающий агент, в некоторых или всех пачках текучих сред, содержащих расклинивающий агент, (iii) изменение композиции расклинивающего агента в некоторых или всех текучих средах, содержащих расклинивающий агент, (iv) изменение свойств пачки текучей среды некоторых или всех пачек текучей среды, (v) изменение последовательности пачек текучих сред, (vi) изменение количества групп перфораций, (vii) изменение разделений между группами перфораций, (viii) изменение длины некоторых или всех групп, (ix) изменение количества перфораций в некоторых или всех группах или (xii) изменение других свойств текучей среды, других свойств пачки текучей среды, других свойств гидроразрыва и т.д.

[0014] В других вариантах реализации указанные способы могут иметь стадию после стадии внесения расклинивающего агента, включающую непрерывное введение текучей среды, содержащей расклинивающий агент, в текучую среду для гидроразрыва, при этом расклинивающий агент имеет по существу одинаковый размер частиц. Указанная последующая стадия может включать армирующий материал, материал для переноса расклинивающего агента, другие материалы или их смеси. Вязкость текучих сред может быть увеличена с помощью полимера или вязкоупругого поверхностно-активного вещества. Количество отверстий в каждой группе перфораций может быть одинаковым или различным. Диаметр отверстий во всех группах может быть одинаковым или различным. Длина групп перфораций и промежутки, разделяющие группы, могут быть одинаковыми или различными. Могут быть использованы по меньшей мере два различных способа формирования групп перфораций. Некоторые из групп могут быть получены с помощью технологии вскрытия на депрессии или технологии вскрытия на репрессии. Ориентация перфораций во всех группах относительно предпочтительной плоскости трещины может быть одинаковой или различной.

[0015] В другом варианте пары групп, создающих перепады пачек текучих сред в пласте, могут быть разделены группой перфораций, имеющей достаточно мелкие перфорации, так что расклинивающий агент застревает, а текучая среда, не содержащая расклинивающего агента, поступает в пласт. Как правило, количество перфораций в каждой группе составляет от 2 до 300; в некоторых вариантах реализации количество может составлять от 2 до 100. Как правило, длина группы перфораций между соседними группами составляет от 0,15 м до 3,0 м; в некоторых вариантах реализации длина группы составляет от 0,30 м до 30 м. Как правило, плотность перфорации составляет от 1 до 30 перфораций на 0,3. Как правило, пачки текучих сред, содержащих расклинивающий агент, имеют объем от 80 л до 16000 л.

[0016] В некоторых вариантах реализации последовательность закачивания текучих сред определяют по математической модели; и/или последовательность закачивания текучих сред включает поправку на дисперсию пачки текучей среды; и/или схему перфораций определяют по математической модели.

[0017] В других вариантах реализации по меньшей мере один из параметров, включая объем пачки текучей среды, композицию пачки текучей среды, композицию расклинивающего агента, размер частиц расклинивающего агента, концентрацию расклинивающего агента, количество отверстий на группу перфораций, длину группы перфораций, разделение между группами перфораций, ориентацию группы перфораций, плотность перфорации в группе перфораций, длину групп перфораций, способы перфорирования, является постоянными по длине ствола скважины в слое, подвергаемом гидроразрыву, или увеличивается, или уменьшается по длине ствола скважины в слое, подвергаемом гидроразрыву, или меняется по длине ствола скважины в слое, подвергаемом гидроразрыву.

[0018] Способы согласно настоящему изобретению предназначены для обеспечения формирования стержней, кластеров или островков расклинивающего агента в трещинах, так чтобы стержни расклинивающего агента не перекрывали общий размер трещин параллельно стволу скважины, включая участки стержней, кластеров или островков расклинивающего агента, прерываемые каналами потоков или путями движения текучих сред между путями в форме стержней, ведущими в ствол скважины, т.е. стержни, кластеры или островки расклинивающего агента разделены в распределении трещин с образованием каналов потоков или путей движения текучих сред. В некоторых вариантах реализации композиции расклинивающего агента и стадия внесения расклинивающего агента предназначены для снижения количества расклинивающего агента, необходимого для достижения требуемого уровня проводимости трещины, который выше проводимости трещины в отсутствие стержней, кластеров или островков расклинивающего агента, сформированных в трещинах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0019] Настоящее изобретение станет более понятно со ссылкой на следующее подробное описание и прилагаемые иллюстративные чертежи, на которых подобные элементы имеют одинаковое цифровое обозначение:

[0020] На фиг. 1А изображен один из вариантов реализации профиля гидроразрыва согласно настоящему изобретению.

[0021] На фиг. 1В изображен другой вариант реализации профиля гидроразрыва согласно настоящему изобретению.

[0022] На фиг. 1С изображен другой вариант реализации профиля гидроразрыва согласно настоящему изобретению.

[0023] На фиг. 1D изображен другой вариант реализации профиля гидроразрыва согласно настоящему изобретению.

[0024] На фиг. 2А изображен один из вариантов реализации схемы или сети расклинивающего агента в широкой трещине.

[0025] На фиг. 2В изображен один из вариантов реализации схемы или сети расклинивающего агента в узкой трещине.

[0026] На фиг. 2С изображен один из вариантов реализации схемы или сети расклинивающего агента в иллюстративной квадратной трещине.

[0027] На фиг. 2D изображен один из вариантов реализации схемы или сети расклинивающего агента в разветвленной трещине.

[0028] На фиг. 2Е изображен один из вариантов реализации схемы или сети расклинивающего агента в набивке трещины.

[0029] На фиг. 3A-I изображены девять различных иллюстративных кластеров расклинивающего агента.

[0030] На фиг. 4A-J изображены десять различных групп кластеров расклинивающего агента.

[0031] На фиг. 5A-D изображены четыре различные схемы перфораций.

[0032] На фиг. 6 представлена таблица дзета-потенциалов и агрегирующих свойств, а также диаграмма дзета-потенциалов для необработанного диоксида кремния и угля, а также обработанного диоксида кремния и угля.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМИНОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В НАСТОЯЩЕМ ИЗОБРЕТЕНИИ

[0033] Следующие определения представлены для облегчения понимания подробного описания настоящего изобретения специалистами в данной области техники.

[0034] Термин «примерно» означает, что значение находится в пределах примерно 10% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 5% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 2,5% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 1% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 0,5% от указанного значения.

[0035] Термин «по существу» означает, что значение находится в пределах примерно 10% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 5% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 2,5% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 1% от указанного значения. В некоторых вариантах реализации значение находится в пределах примерно 0,5% от указанного значения.

[0036] Термин «стержень расклинивающего агента, островок расклинивающего агента, кластер расклинивающего агента, агрегат расклинивающего агента или агломерат расклинивающего агента» означает, что множество частиц расклинивающего агента агрегированы, объединены в кластер, агломерированы или иным образом соединены друг с другом с образованием дискретных структур.

[0037] Термин «подвижный стержень расклинивающего агента, островок расклинивающего агента, кластер расклинивающего агента, агрегат расклинивающего агента или агломерат расклинивающего агента» означает стержень расклинивающего агента, островок расклинивающего агента, кластер расклинивающего агента, агрегат расклинивающего агента или агломерат расклинивающего агента, который способен к изменению положения во время операций гидроразрыва, эксплуатации или закачивания.

[0038] Термин «самовосстанавливающийся стержень расклинивающего агента, островок расклинивающего агента, кластер расклинивающего агента, агрегат расклинивающего агента или агломерат расклинивающего агента» означает стержень расклинивающего агента, островок расклинивающего агента, кластер расклинивающего агента, агрегат расклинивающего агента или агломерат расклинивающего агента, который способен к разрушению на части и воссоединению во время операций гидроразрыва, добыче или закачивания.

[0039] Термин «преждевременное разрушение» в данном контексте относится к явлению, в котором вязкость геля уменьшается до неприемлемой степени до того, как вся текучая среда будет введена в пласт, подвергаемый гидроразрыву. Таким образом, чтобы быть приемлемым, вязкость геля должна предпочтительно сохраняться в диапазоне от примерно 50% до примерно 75% первоначальной вязкости геля в течение по меньшей мере двух часов воздействия предполагаемой рабочей температуры. Предпочтительно, при введении в пласт текучая среда должна иметь вязкость более 100 сантипуаз (сП) при 100 с^-1, по результатам измерения в лаборатории на вискозиметре Fann 50 С.

[0040] Термин «полное разрушение» в данном контексте относится к явлению, в котором вязкость геля снижена до такого значения, что гель может быть вымыт из пласта текущими текучеми средами пласта, или гель может быть извлечен посредством поршневания. В лабораторных условиях полностью разрушенный, несшитый гель представляет собой гель, вязкость которого составляет примерно 10 сП или менее, по результатам измерения на вискозиметре Farm модели 35, имеющем ротор R1B1 и узел цилиндра, вращающийся со скоростью 300 об./мин.

[0041] Термин «амфотерные» относится к поверхностно-активным веществам, которые имеют и положительный, и отрицательный заряды. Суммарный заряд поверхностно-активного вещества может быть положительным, отрицательным или нейтральным, в зависимости от pH раствора.

[0042] Термин «анионные» относится к тем вязкоупругим поверхностно-активным веществам, которые обладают суммарным отрицательным зарядом.

[0043] Термин «гидроразрыв» относится к процессу и способам разрушения геологического пласта, т.е. горной породы вокруг ствола скважины, посредством закачивания текучей среды при очень высоком давлении с целью повышения скорости добычи из углеводородного месторождения. В способах гидроразрыва согласно настоящему изобретению используют в остальном стандартные технологии, известные в данной области техники.

[0044] Термин «расклинивающий агент» относится к веществу в гранулярной форме, суспендированному в текучей среде для гидроразрыва во время операции гидравлического разрыва, которое служит для предотвращения самопроизвольного смыкания пласта после снятия давления. Расклинивающие агенты, предусмотренные настоящим изобретением, включают, но не ограничиваются ими, стандартные расклинивающие агенты, известные специалистам в данной области техники, такие как песок, песок размером 20-40 меш, песок со смолистым покрытием, спеченный боксит, стеклянный бисер и аналогичные материалы.

[0045] Сокращение «RPM» относится к модификаторам относительной проницаемости.

[0046] Термин «поверхностно-активное вещество» относится к растворимому или частично растворимому соединению, которое обеспечивает снижение поверхностного натяжения жидкостей или снижение межфазного натяжения между двумя жидкостями между жидкостью и твердым веществом посредством самопроизвольного скапливания и ориентации на указанных межфазных поверхностях.

[0047] Термин «вязкоупругие» относится к таким вязким текучм средам, которые обладают упругими свойствами, т.е. жидкость по меньшей мере частично возвращается в исходную форму при снятии приложенного напряжения.

[0048] Выражение «вязкоупругие поверхностно-активные вещества» или «VES» относится к такому классу соединений, которые могут образовывать мицеллы (сферолитовые, анизометрические, чешуйчатые или жидкие кристаллы) в присутствии противоионов в водных растворах, тем самым придавая текучей среде вязкость. Предпочтительны, в частности, анизометрические мицеллы, поскольку их поведение в растворе наиболее близко совпадает с поведением полимера.

[0049] Сокращение «VAS» относится к вязкоупругому анионному поверхностно-активному веществу, подходящему для операций гидроразрыва и гидроразрыва, совмещенного с установкой гравийного фильтра. В данном контексте они имеют анионную природу с предпочтительными противоионами калия, аммония, натрия, кальция или магния.

[0050] Термин «вспениваемая» означает композицию, которая при смешивании с газом образует стабильную пену.

[0051] Термин «слой, подвергаемый гидроразрыву» использован для обозначения слоя или слоев породы, которые предназначены для гидроразрыва за одну операцию гидравлического разрыва. Важно понимать, что «слой, подвергаемый разрыву» может содержать один или более одного слоев или пластов породы, которые обычно определяют по разности проницаемости, типа породы, пористости, размера зерна, модуля Юнга, содержания текучей среды или любого из многих других параметров. То есть «слой, подвергаемый гидроразрыву» представляет собой слой или слои породы, приведенные в контакт со всеми перфорациями, через которые текучую среду закачивают в породу в ходе данной обработки. В одно время оператор может выбрать «слой, подвергаемый гидроразрыву», который содержит водные зоны и углеводородные зоны, и/или зоны высокой проницаемости и низкой проницаемости (или даже непроницаемые зоны, такие как сланцевые зоны) и т.д. Таким образом, «слой, подвергаемый гидроразрыву» может содержать множество участков, которые обычно называют отдельными слоями, пластами, зонами, прожилками, продуктивными зонами и т.д., и указанные термины использованы в их обычном смысле для описания частей слоя, подвергаемого гидроразрыву. Как правило, слой, подвергаемый гидроразрыву, содержит углеводородное месторождение, но указанные способы также могут быть использованы для гидроразрыва водяных скважин, шахт-хранилищ, нагнетательных скважин и т.д. Следует также отметить, что некоторые варианты реализации настоящего изобретения описаны в отношении обычных круглых отверстий (например, образующихся при использовании кумулятивного заряда), обычно имеющих перфорационные каналы. Однако настоящее изобретение также может быть осуществлено на практике в отношении других типов «перфораций», например, отверстий или щелей, вырезанных в трубе гидравлическим способом.

[0052] Термин «gpt» означает галлоны на тысячу галлонов.

[0053] Термин «ppt» означает фунты на тысячу галлонов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0054] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что при изменении дзета-потенциала или агрегирующих свойств расклинивающих агентов, таких как песок, с применением композиции, изменяющей дзета-потенциал, или агрегирующей композиции, такой как SandAid™ производства компании Weatherford, расклинивающие агенты склонны к агрегации и/или агломерации в трещинах пласта во время и/или после гидроразрыва с образованием отдельных стержней, что обеспечивает закачивание в пласт более низкой концентрации частиц расклинивающего агента при гидравлическом разрыве. Агрегационная и/или агломерационная композиция обеспечивает образование в трещинах более прочных стержней, имеющих сниженную склонность к разрушению под действием сил, возникающих при эксплуатации. В отличие от известных способов обработки, в которых на частицах расклинивающего агента формируют частичные монослои и используют их для поддержания открытых трещин, которые не могут выдерживать разрушающую силу, возникающую при эксплуатации, композиции, изменяющие дзета-потенциал, или агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению модифицируют агрегационные и/или агломерационные частицы, увеличивая прочность стержней к разрушению и улучшая агрегационные свойства стержней. Кроме того, внедрение расклинивающего агента в пласт ограничивает проницаемость и, следовательно, указанные технологии не находят широкого применения. В технологии гидроразрыва Hiway кластеры формируют посредством периодического добавления частиц к текучей среды для гидроразрыва с волокнами. Волокна способствуют суспендированию расклинивающих агентов, но можно предположить, что образованные кластеры не будут оставаться соединенными друг с другом с образованием проводимых каналов. С другой стороны, авторы настоящего изобретения уверены, что агломерация расклинивающего агента (например, песка) с композицией, изменяющей дзета-потенциал, или агрегирующей композицией обеспечивает сохранение кластеров агломерированных частиц в дискретной и интактной форме. Дополнительное преимущество указанной технологии заключается в предотвращении миграции мелких частиц за счет уноса мелких частиц, и, таким образом, в предотвращении снижения пористости с течением времени.

[0055] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что применение химических реагентов и технологии закачивания может обеспечивать получение в пласте улучшенных структур гидроразрыва стержневого типа. Указанное улучшенное образование стержней обеспечивает максимизацию потока текучей среды из скважины, поскольку улучшенное образование стержней способствует повышению проводимости.

[0056] Химические реагенты, изменяющие дзета-потенциал, используют для обеспечения эффективного образования каналов/стержней и повышения их прочности для выдерживания эрозии и миграции расклинивающего агента в сравнении с другими, ранее описанными технологиями. Известные в настоящее время решения включают применение растворимых волокон, которые способствуют образованию каналов/стержней, однако было экспериментально установлено, что при возвращении скважин в режим добычи даже при минимальной скорости потока указанные каналы/стержни теряют свою прочность при растворении волокон, и каналы смыкаются, а стержни эродируют, оставляя обычную набивку трещины, которая, по всей вероятности, демонстрирует миграцию и обратный поток расклинивающего агента.

[0057] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что может быть получена композиция, которая при добавлении к твердому веществу в виде частиц, содержащему оксид металла, или к другим твердым материалам, или к суспензии, или к дисперсии, содержащей твердое вещество в виде частиц, содержащее оксид металла, или другие твердые материалы, происходит модификация указанных частиц таким образом, что изменяется свойство агрегации, способность к агрегированию и/или дзета-потенциал частиц. Авторы настоящего изобретения обнаружили также, что могут быть получены твердые частицы, содержащие оксид металла, или другие твердые частицы, имеющие модифицированную поверхность или ее часть, при этом модифицированные частицы имеют улучшенную способность к агрегации и/или свойства агрегации, и/или измененный дзета-потенциал частиц. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что композиции и/или модифицированное твердое вещество, содержащее оксид металла, или другие твердые частицы могут быть использованы при добыче нефти, включая бурение, гидроразрыв, эксплуатацию, закачивание, борьбу с поступлением песка в скважину или любые другие подземные применения. Авторы настоящего изобретения обнаружили также, что модифицированное твердое вещество в виде частиц, содержащее оксид металла, или частицы любого другого твердого материала могут быть использованы в любом другом применении, в котором необходимо увеличить способность частиц к агрегации или в котором необходимо снизить абсолютные значения дзета-потенциала частиц, который является мерой способности к агрегации. Авторы настоящего изобретения обнаружили также, что могут быть получены твердые композиции в виде частиц с покрытием, содержащие оксид металла, при этом покрытие является деформируемым, а частицы с покрытием склонны к самоагрегации и налипанию на поверхности, имеющие такое же покрытие или имеющие аналогичные химические и/или физические свойства, что и покрытие. То есть частицы с покрытием имеют сродство к таким композициям, которые увеличивают их свойство самоагрегации и усиливают их способность налипать на поверхность, которая имеет аналогичные химические и/или физические свойства. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что композиции покрытий согласно настоящему изобретению отличаются от известных композиций для модификации свойств агрегации частиц, и что частицы с покрытием идеально подходят в качестве расклинивающих агентов, при этом указанные частицы имеют измененный дзета-потенциал, который обеспечивает изменение заряда частиц, обусловливая их притяжение и агломерацию. Изменение дзета-потенциала или свойства агрегации приводит к тому, что каждая частица имеет повышенное сопротивление трения, удерживающее расклинивающий агент в трещине. Указанные композиции также идеально подходят для уменьшения количества мелких частиц, мигрирующих в набивку трещины, или для снижения неблагоприятного влияния миграции мелких частиц в набивку, подверженную гидроразрыву.

[0058] Варианты реализации описаны для обычного гидравлического разрыва, но следует понимать, что варианты реализации настоящего изобретения также могут включать гидроразрыв с использованием воды и гидроразрыв, совмещенный с установкой гравийного фильтра. Также следует понимать, что в тексте настоящего описания при указании пригодного или подходящего или т.п.диапазона концентрации или количества, подразумевается, что указана любая и каждая концентрация или количество в пределах диапазона, включая конечные точки. Кроме того, каждое числовое значение следует читать сначала как измененное термином «примерно» (если такое изменение уже не указано в явной форме), а затем читать еще раз как не измененное таким способом, если в контексте не указано иное. Например, «диапазон от 1 до 10» следует читать как указывающий каждое и любое возможное число в непрерывном ряду от примерно 1 до примерно 10. Другими словами, если указан определенный диапазон, даже если в явной форме указаны или упомянуты некоторые конкретные точки данных в этом диапазоне или даже если не указаны или не упомянуты никакие точки данных в этом диапазоне, то следует понимать, что авторы изобретения подразумевают и понимают, что любые и все точки данных в диапазоне следует считать указанными, и что авторы изобретения имеют право владения всем диапазоном и всеми точками в указанном диапазоне.

[0059] В некоторых вариантах реализации способы включают периоды закачивания различных текучих сред для гидроразрыва в трещины пласта, при этом закачивание текучих сред может быть проведено в любом порядке и может включать непрерывное закачивание, импульсное закачивание, периодическое закачивание или не непрерывное закачивания, причем закачивание может быть проведено при одинаковых или разных условиях гидроразрыва, где условия гидроразрыва включают по меньшей мере температуру, температурный профиль, давление, профиль давления, скорость закачивания, профиль скорости закачивания, объем закачивания и профиль объема закачивания, композицию текучей среды и профиль композиции текучей среды. В других вариантах реализации способы также могут включать периоды выдерживания. Во всех указанных способах периоды могут быть одинаковыми или различными.

[0060] Некоторые варианты реализации, иллюстрирующие настоящее изобретение, описаны в отношении вертикальных трещин в вертикальных скважинах, однако они равным образом применимы к трещинам и скважинам любой ориентации, например, к горизонтальным трещинам в вертикальных или наклонных скважинах или к вертикальным трещинам в горизонтальных или наклонных скважинах. Варианты реализации описаны для одной трещины, однако следует понимать, что за один раз может быть образовано более одной трещины. Варианты реализации описаны для скважин по добыче углеводородов, однако следует понимать, что настоящее изобретение может быть использовано для скважин по добыче других текучих сред, таких как вода или диоксид углерода или, например, для нагнетательных скважин или шахт-хранилищ. Варианты реализации описаны для обычного гидравлического разрыва, но следует понимать, что варианты реализации настоящего изобретения также могут включать гидроразрыв с использованием воды и гидроразрыв, совмещенный с установкой гравийного фильтра. Также следует понимать, что в тексте настоящего описания при указании пригодного или подходящего или т.п.диапазона концентрации или количества, подразумевается, что указана любая и каждая концентрация или количество в пределах диапазона, включая конечные точки. Кроме того, каждое числовое значение следует читать сначала как измененное термином «примерно» (если такое изменение уже не указано в явной форме), а затем читать еще раз как не измененное таким способом, если в контексте не указано иное. Например, «диапазон от 1 до 10» следует читать как указывающий каждое и любое возможное число в непрерывном ряду от примерно 1 до примерно 10. Другими словами, если указан определенный диапазон, даже если в явной форме указаны или упомянуты некоторые конкретные точки данных в этом диапазоне или даже если не указаны или не упомянуты никакие точки данных в этом диапазоне, то следует понимать, что авторы изобретения подразумевают и понимают, что любые и все точки данных в диапазоне следует считать указанными, и что авторы изобретения имеют право владения всем диапазоном и всеми точками в указанном диапазоне.

[0061] В некоторых вариантах реализации внесение расклинивающего агента для гидроразрыва слоев, подвергаемых гидроразрыву, представляет собой проект гидроразрыва, причем проект гидроразрыва, включая схему перфораций, последовательность текучих сред, композицию текучих сред и т.д., обеспечивает наилучшее расположение стержней, кластеров или островков расклинивающего агента в трещинах для увеличения, оптимизации или максимизации количества открытого пространства (пустот) или путей движения текучих сред в трещинах. Это, в свою очередь, обеспечивает повышенную, оптимизированную или максимальную гидравлическую проводимость трещин и улучшенную добычу углеводородов из слоя месторождения. Создание и внесение (а) стержней, кластеров или островков расклинивающего агента, (b) участков стержней, кластеров или островков расклинивающего агента, (с) пути или каналы движения текучих сред или (d) участка путей или каналов движения текучих сред в трещинах имеют преимущество получения (а) более длинных (и/или высоких) трещин при такой же массе расклинивающего агента и (b) более эффективное поглощение трещиной текучих сред для гидроразрыва из трещин благодаря большему объему трещины, представляющей собой пути движения текучих сред.

[0062] Схема перфорации особенно эффективна при использовании в комбинации со смесями пачек расклинивающего агента, предназначенными для минимизации диспергирования пачки текучей среды при его переносе в процессе гидравлического разрыва, что может быть достигнуто посредством применения композиций расклинивающего агента и агрегирующих композиций согласно настоящему изобретению.

[0063] В целом, операция гидроразрыва включает первую стадию, включающую закачивание текучей среды для гидроразрыва без расклинивающих агентов в пласт (обычно текучая среда с увеличенной вязкостью, не содержащая расклинивающего агента), что вызывает образование трещины и способствует распространению трещины. Вторая стадия операции гидроразрыва, как правило, включает множество подстадий. Во время каждой подстадий пачка текучей среды, содержащей расклинивающий агент), имеющий данную (требуемую или расчетную) композицию и концентрацию расклинивающего агента, закачивают (подстадия носит название пачки текучей среды) в пласт с последующей подстадией интервала текучей среды без расклинивающего агента. Объемы пачек текучей среды, содержащей расклинивающий агент, и пачек текучих сред без расклинивающего агента существенно влияют на гидравлическую проводимость трещин вследствие образования и расположения стержней, кластеров или островков расклинивающего агента в трещинах. Последовательность введения пачек текучих сред, содержащих расклинивающий агент и не содержащих расклинивающего агента, может быть повторена необходимое количество раз для достижения требуемого распределения и/или расположения стержней в трещинах. Продолжительность каждой подстадии, композиция расклинивающего агента, концентрация расклинивающего агента и природа текучей среды в каждой пачке текучей среды может быть изменена или оптимизирована для увеличения, оптимизации или максимизации расположения стержней, кластеров или островков расклинивающего агента, что приводит к повышению, улучшению, оптимизации или максимизации проводимости трещины.

[0064] По окончании обработки в трещинах может быть сформирована гетерогенная структура расклинивающего агента. После смыкания трещины стержни расклинивающего агента сдавливаются и образуют стабильные образования расклинивающего агента (стержни) между стенками трещины и препятствуют полному смыканию трещины.

[0065] В способах гидравлического разрыва согласно настоящему изобретению для гидроразрыва подземного пласта последовательность гидроразрыва, в целом, включает первую стадию или «стадию набивки», которая включает закачивание текучей среды для гидроразрыва в ствол скважины с достаточно высокой скоростью потока, которая создает в пласте гидравлические трещины. На стадии набивки закачивание проводят так, чтобы трещины имели достаточные размеры для вмещения последующей пачки текучей среды, содержащей текучие среды с расклинивающим агентом. Объем и вязкость набивки могут быть предусмотрены специалистами в области расчетов на сопротивление разрушению (например, см. "Reservoir Stimulation" 3^е изд. М. J. Economides, К. G. Nolte, Editors, John Wiley and Sons, Нью-Йорк, 2000).

[0066] Традиционными являются текучие среды для гидроразрыва на водной основе, в которые добавляют природные или синтетические водорастворимые полимеры для повышения вязкости текучей среды, и их используют на стадиях набивки и последующих стадиях удерживания от смыкания. Указанные полимеры включают, но не ограничиваются ими, гуаровые камеди: (высокомолекулярные полисахариды, состоящие из сахаров маннозы и галактозы) или гуаровые производные, такие как гидроксипропилгуар, карбоксиметилгуар и карбоксиметилгидроксипропилгуар. Для повышения эффективной молекулярной массы полимера обычно используют сшивающие агенты на основе комплексов бора, титана, циркония или алюминия, что улучшает их пригодность для применения в высокотемпературных скважинах.

[0067] Вторая стадия или «стадия расклинивающего агента» операции гидроразрыва включает введение в текучую среду для гидроразрыва расклинивающего агента в форме твердых частиц или гранул с получением суспензии или взвеси. Стадия удерживания от смыкания может быть подразделена на последовательность взвесей различных текучих сред для гидроразрыва, включая текучие среды с не увеличенной вязкостью, не содержащие расклинивающего агента, текучие среды с увеличенной вязкостью, не содержащие расклинивающего агента, текучие среды с не увеличенной вязкостью, содержащие расклинивающий агент, или текучие среды с увеличенной вязкостью, содержащие расклинивающий агент. Указанная последовательность может включать две или более периодически повторяемые подстадий, включая «подстадий носителя», включающие закачивание текучих сред для гидроразрыва без расклинивающего агента и «подстадий расклинивающего агента», включающие закачивание текучих сред для гидроразрыва с расклинивающим агентом. В результате периодического (но не непрерывного) забивания суспензии, содержащей гранулярные расклинивающие материалы, расклинивающий агент не полностью заполняет трещину. Напротив, расклинивающий агент образует кластеры, колонки, стержни или островки с каналами или путями движения текучих сред между ними, по которым могут передвигаться текучие среды пласта или закачиваемой текучей среды. Объемы, закачиваемые на подстадиях расклинивающего агента, и объемы, закачиваемые на подстадиях носителя, могут быть различными. То есть объем на подстадиях носителя может быть больше или меньше, чем объем на подстадиях расклинивающего агента. Кроме того, объемы, закачиваемые на подстадиях, могут изменяться с течением времени. Например, расклинивающий агент, закачиваемый на ранней подстадий обработки, может быть меньше объема расклинивающего агента, закачиваемого на более поздней подстадий обработки. Относительный объем, закачиваемый на подстадиях, выбирают на основе величины площади поверхности трещины, подлежащей поддержке кластерами, стержнями, колонками или островками расклинивающего агента, а также на основе величины площади поверхности трещины, которая должна представлять собой открытые каналы, через которые могут свободно проходить текучие среды пласта.

[0068] В некоторых вариантах реализации композиция расклинивающего агента в пачках текучей среды может содержать армирующие и/или упрочняющие материалы для повышения прочности образующихся кластеров, стержней, колонок или островков расклинивающего агента и для предотвращения их разрушения при смыкании трещины.

Как правило, армирующий материал добавляют на некоторых подстадиях расклинивающего агента. Кроме того, концентрации расклинивающего агента и армирующих материалов могут изменяться непрерывно, периодически или время от времени на стадии расклинивающего агента. Например, концентрация армирующего материала и/или расклинивающего агента может быть разной на двух последовательных подстадиях расклинивающего агента. В некоторых применениях указанного способа также может быть уместно или целесообразно вводить армирующий материал непрерывно в течение всей стадии расклинивающего агента, на подстадиях носителя и подстадиях расклинивающего агента. Другими словами, введение армирующего материала может не быть ограничено только подстадией расклинивающего агента. В некоторых вариантах реализации концентрация армирующего материала не изменяется в течение всей стадии расклинивающего агента; поступательно увеличивается в течение всей стадии расклинивающего агента; или поступательно уменьшается в течение всей стадии расклинивающего агента.

[0069] В качестве армирующего и упрочняющего материала для образования кластеров расклинивающего агента может быть использован расклинивающий агент с отверждаемым или частично отверждаемым смолистым покрытием. Выбор подходящего расклинивающего агента со смолистым покрытием для конкретной статической температуры на забое скважины (BHST) и для конкретной текучей среды для гидроразрыва хорошо известен опытным специалистам. Кроме того, для армирования кластера расклинивающего агента могут быть использованы органические и/или неорганические волокна. Указанные материалы могут быть использованы в комбинации с расклинивающими агентами со смолистым покрытием или по отдельности. Указанные волокна могут быть модифицированы так, чтобы они имели только адгезивное покрытие или адгезивное покрытие, покрытое слоем неадгезивного вещества, растворимого в текучей среде для гидроразрыва при прохождении через трещину. В качестве армирующего материала могут быть использованы волокна из адгезивного материала, покрытые неадгезивным веществом, которое растворяется в текучей среде для гидроразрыва при прохождении через трещину при подземных температурах. Металлические частицы представляют собой другой пример армирующего материала, и они могут быть получены из алюминия, стали, содержащей специальные добавки, снижающие коррозию, и других металлов и сплавов. Металлические частицы могут быть сформованы в подобие сферы размером 0,1-4 мм. В некоторых вариантах реализации волокна, такие как металлические частицы, имеют удлиненную форму с аспектным соотношением (длина к ширине или диаметру) более 5:1, например, с длиной более 2 мм и диаметром 10-200 мкм. Кроме того, в качестве армирующего материала могут быть использованы пластинки органических или неорганических соединений, керамических материалов, металлов и металлических сплавов. Указанные пластинки могут иметь форму диска или прямоугольную форму и такую длину и ширину, что для всех материалов соотношение между любыми двумя из трех размеров составляет более 5 к 1.

[0070] В способах согласно настоящему изобретению регулируемыми факторами являются также выбираемые расклинивающие агенты и текучие среды. Композицию расклинивающего агента и композицию текучей среды выбирают для увеличения, оптимизации или максимизации прочности кластеров, стержней, колонок и островков расклинивающего агента в трещинах после смыкания трещины. Кластер расклинивающего агента должен сохранять подходящую остаточную толщину при полном напряжении смыкания трещины. Это обеспечивает увеличение потока текучей среды через открытые каналы, образованные между кластерами расклинивающего агента. Следовательно, в такой ситуации проницаемость набивки расклинивающего агента не является решающей для повышения продуктивности скважины. Таким образом, кластер расклинивающего агента может быть успешно сформирован с применением песка, частицы которого слишком слабы для применения при стандартном гидравлическом разрыве рассматриваемого пласта. Кластер расклинивающего агента также может быть получен из песка, который имеет очень широкое распределение частиц по размеру и поэтому не подходит для обычного гидроразрыва. Это важное преимущество, поскольку стоимость песка существенно меньше стоимости керамического расклинивающего агента. Кроме того, разрушение частиц песка при приложении нагрузки смыкания трещины может улучшать прочность кластеров, состоящих из гранул песка. Это может происходить вследствие того, что растрескивание/разрушение частиц песочного расклинивающего агента снижает пористость кластера и повышает компактность расклинивающего агента. Песок, закачиваемый в трещину для образования кластеров расклинивающего агента, не обязательно должен обладать хорошими гранулометрическими свойствами, то есть обычно требуемым узким распределением частиц по диаметру. Например, для осуществления указанного способа подходящим может быть применение 50000 кг песка, из которых от 10000 до 15000 кг имеют диаметр частиц от 0,002 до 0,1 мм, от 15000 до 30000 кг имеют диаметр частиц от 0,2 до 0,6 мм, и от 10000 до 15000 кг имеют диаметр частиц от 0,005 до 0,05 мм. Следует отметить, что для получения аналогичного значения гидравлической проводимости в образованной трещине с применением известных (обычных) способов гидравлического разрыва требуется примерно 100000 кг расклинивающего агента, более дорогого, чем песок.

[0071] В некоторых вариантах реализации некоторые или все подстадии расклинивающего агента включают применение пачек текучих сред с композициями расклинивающего агента, содержащими обработанные расклинивающие агенты, и некоторые или все подстадии носителя включают применение агрегирующих композиций согласно настоящему изобретению, которые вызывают склеивание частиц расклинивающего агента.

[0072] В некоторых вариантах реализации способы гидроразрыва могут включать третью стадию или «стадию крепления» после второй стадии, включающую непрерывное введение некоторого количества расклинивающего агента. Стадия крепления гидроразрыва, при ее наличии, подобна обычной обработке гидроразрывом, в которой в трещину в относительной близости от ствола скважины вносят непрерывный слой обычного хорошо отсортированного расклинивающего агента. В некоторых вариантах реализации стадия крепления отличается от второй стадии непрерывным внесением хорошо отсортированного расклинивающего агента, то есть расклинивающего агента с по существу одинаковым размером частиц. Прочность расклинивающего агента на стадии крепления достаточна для предотвращения разрушения (крошения) расклинивающего агента под воздействием нагрузки, возникающей при смыкании трещины. Функция расклинивающего агента на указанной стадии заключается в предотвращении смыкания трещины и, следовательно, в обеспечении хорошей проводимости трещины вблизи ствола скважины. Расклинивающие агенты, используемые на третьей стадии, должны обладать свойствами, аналогичными свойствам обычных расклинивающих агентов.

[0073] В некоторых вариантах реализации проект операции гидроразрыва (количество, размер и ориентация перфораций, а также распределение перфораций в продуктивной зоне) включает схему перфораций, которая действует как «распределитель пачек текучей среды» для данной пачки расклинивающего агента, даже если закачивание осуществляют в один однородный слой пласта (то есть даже если слой, подвергаемый гидроразрыву, представляет собой одиночный однородный слой пласта). Схема перфораций обеспечивает расщепление пачек текучей среды расклинивающего агента, закачиваемых в ствол скважины, на заданное количество отдельных пачек текучей среды меньшего размера в трещинах конкретной зоны. Количество пачек текучей среды расклинивающего агента и соответствующая конструктивная схема оснащения могут быть оптимизированы для достижения превосходных характеристик полученной гидравлической трещины.

[0074] В некоторых вариантах реализации способы закачивания пачек текучей среды расклинивающего агента для создания гидравлической трещины включают образование сети кластеров, стержней, колонок или островков расклинивающего агента и путей движения текучих сред, или сети участков, обогщенных расклинивающим агентом, содержащих кластеры, стержни, колонки или островки расклинивающего агента, и участков, обедненных расклинивающим агентом, в которых пути движения текучих сред разделяют кластеры, стержни, колонки или островки расклинивающего агента, и участка обедненного расклинивающим агентом разделяют участки, обогщенные расклинивающим агентом. Взаимосвязанные пути движения текучих сред или участка, обедненного расклинивающим агентом в набивке расклинивающего агента образуют сеть каналов в трещинах, начиная от их вершин до ствола скважины. Указанная сеть каналов приводит к существенному увеличению эффективной гидравлической проводимости сформированных гидравлических трещин. Композиция текучей среды носителя, композиция текучей среды расклинивающего агента, последовательность пачек текучей среды, свойства пачек текучей среды, схема перфораций и/или другие параметры проведения гидроразрыва могут быть изменены для повышения, оптимизации или максимизации проводимости гидравлической трещины, при этом схема перфораций действует как «распределитель пачек текучей среды», как описано выше.

[0075] Следует отметить, что хотя некоторые варианты реализации описаны для случая, в котором слой, подвергаемый гидроразрыву, представляет собой единственный слой породы, настоящее изобретение не ограничено применением в одиночных слоях. Слой, подвергаемый гидроразрыву, может представлять собой одну продуктивную зону, состоящую из множества проницаемых слоев. Слой, подвергаемый гидроразрыву, также может состоять из более чем одной продуктивной зоны, разделенной одним или более непроницаемыми или почти непроницаемыми слоями породы, такими как слои сланца, и каждая продуктивная зона, и каждый слой сланца, в свою очередь, могут состоять из множества слоев породы. В одном из вариантов реализации каждая продуктивная зона содержит множество перфорационных кластеров, и процессы согласно настоящему изобретению при однократной обработке возникают более чем в одной продуктивной зоне. В других вариантах реализации по меньшей мере одну из продуктивных зон обрабатывают указанным способом, и по меньшей мере одну из продуктивных зон обрабатывают обычным образом, в ходе одной операции гидроразрыва. В результате образуется более одной трещины, по меньшей мере одна из которых содержит расклинивающий агент, внесенный гетерогенно, в соответствии со способом согласно настоящему изобретению. В другом варианте реализации слой, подвергаемый гидроразрыву, состоит из более чем одной продуктивной зоны, разделенных одним или более непроницаемыми или почти непроницаемыми слоями породы, такими как сланцевые слои, и каждая продуктивная зона, и каждый сланцевый слой может, в свою очередь, состоять из множества слоев породы, и по меньшей мере одна продуктивная зона содержит множество перфорационных кластеров, и процессы согласно настоящему изобретению при одной обработке возникают в по меньшей мере одной продуктивной зоне, но работа спроектирована так, что образуется одна трещина во всех продуктивных зонах и в любых промежуточных непроницаемых зонах. Конечно, любой вариант реализации может быть реализован в одной скважине более одного раза.

[0076] Проведенное моделирование выявило, что количество перфорационных кластеров, необходимых для данного пласта, обычно может варьироваться от 1 до 100, но для некоторых пластов может достигать 300. Подходящие размеры стержней зависят от ряда факторов, таких как «поверхностный объем пачки текучей среды» (произведение скорости потока суспензии и продолжительности введения пачки текучей среды), количество кластеров, скорость утечки в пласт и т.д. Расчеты выявили важность продолжительности введения пачки текучей среды на общую продуктивность полученной гетерогенной трещины. Во многих месторождениях может потребоваться длительность введения пачки текучей среды в диапазоне, например, от 2 до 60 с (это соответствует поверхностному объему пачки текучей среды от примерно 80 до 16000 литров (от 0,5 до 100 баррелей (bbl)) при диапазоне скорости потока для стандартного гидроразрыва от 3200 до 16000 л/мин. (от 20 до 100 баррелей в минуту (bpm)). Для других месторождений требуется длительность введения пачки текучей среды расклинивающего агента (измеренная с помощью наземного оборудования), составляющая, например, до 5 мин. (от 16000 до 79500 литров (от 100 до 500 bbl) текучей среды для гидроразрыва) при скорости потока от 3200 до 16000 л/мин. (20-100 bpm)). И, наконец, для тех операций, в которых часть трещины должна быть однородно покрыта расклинивающим агентом, пачка текучей среды может иметь длительность 10-20 минут и более. Кроме того, длительность пачки текучей среды также может варьироваться в течение процесса обработки для изменения характерных «отпечатков» расклинивающего агента в одной гидравлической трещине. Типичные диапазоны продолжительности пачки текучей среды являются такими же, как описано непосредственно выше. Например, график закачивания может начинаться с пачек текучей среды длительностью 1 мин. и заканчиваться закачиванием пачек текучей среды расклинивающего агента длительностью 5 сек. с интервалами без расклинивающего агента по 5 сек.

Композиции

[0077] Настоящее изобретение в широком смысле относится к композиции, содержащей амин и фосфатный эфир. Композиция модифицирует поверхности твердых материалов или их части, изменяя химические и/или физические свойства поверхностей. Измененные свойства обеспечивают взаимопритяжение указанных поверхностей или притяжение поверхностей к материалу, имеющему аналогичные химические и/или физические свойства. В случае частиц, содержащих частицы оксида металла, таких как частицы диоксида кремния, оксида алюминия, диоксида титана, оксида магния, оксида циркония, других оксидов металлов или оксидов, содержащих смесь указанных оксидов металлов (природных или синтетических), композиция образует полное или частичное покрытие на поверхностях указанных частиц. Покрытие может взаимодействовать с поверхностью посредством химических и/или физических взаимодействий, включая, без ограничения, химические связи, водородные связи, электростатические взаимодействия, дипольные взаимодействия, взаимодействия гиперполяризуемости, когезию, адгезию, слипание, механическую адгезию и любые другие химические и/или физические взаимодействия, которые обеспечивают образование покрытия на частицах. Частицы с покрытием имеют более высокую способность к агрегации или агломерации, чем частицы без покрытия. Таким образом, частицы до обработки могут быть легкосыпучими, тогда как после нанесения покрытия они не являются легкосыпучими, а склонны к скапливанию, агрегации или агломерации. В тех случаях, в которых композиция, используемая для покрытия поверхностей геологического пласта, содержит структуры синтетических оксидов металлов и/или частицы, содержащие оксиды металлов, указанные частицы не только склонны к агрегации друг с другом, но и склонны к налипанию на породу с покрытием или структурные поверхности.

Обработанные структуры и субстраты

[0078] Настоящее изобретение в широком смысле относится также к структурам и субстратам, обработанным композицией согласно настоящему изобретению, где указанные структуры и субстраты включают поверхности, которые частично или полностью покрыты композицией согласно настоящему изобретению. Структуры или субстраты могут быть керамическими или металлическими, или волокнистыми. Структуры или субстраты могут быть спряденными, такими как стекловата или стальная шерсть, или могут быть ячеистыми, такими как каталитические преобразователи или подобные структуры, которые содержат каналы, обеспечивающие принудительное течение текучей среды через проделанные отверстия, так что частицы, находящиеся в текучей среде, принудительно приводят в контакт с субстратом или структурными поверхностями. Такие структуры или субстраты идеально подходят в качестве фильтров в форме частиц или среды для борьбы с поступлением песка.

Способы обработки твердых материалов в виде частиц

[0079] Настоящее изобретение в широком смысле относится к способам обработки поверхностей, содержащих оксиды металлов, включающим стадию приведения в контакт материала, содержащего оксид металла, с композицией согласно настоящему изобретению. Композиция образует частичное и/или полное покрытие на поверхностях материала, изменяя свойства материала и/или его поверхностей, так что материалы и/или их поверхности становятся способными к взаимодействию с подобным образом обработанными материалами с образованием агломерированных и/или агрегированных структур. Обработка может быть предназначена для частичного или полного покрытия непрерывных поверхностей, содержащих оксид металла, и/или поверхностей частиц, содержащих оксид металла. При обработке обоих вариантов частицы впоследствии способны не только к самоагрегации, но и к агрегации, агломерации и/или налипанию на непрерывные поверхности с покрытием. Композиции могут быть использованы в текучих средах для гидроразрыва, для набивки трещин, для получения песчаных пробок, для борьбы с поступлением песка или в любых других подземных операциях. Кроме того, структуры, сита или фильтры, покрытые композициями согласно настоящему изобретению, могут быть использованы для притяжения и удаления мелких частиц, которые модифицированы композициями согласно настоящему изобретению.

Способ гидроразрыва и/или расклинивания

[0080] Настоящее изобретение в широком смысле относится к способам гидроразрыва пласта, включающим стадию закачивания текучей среды для гидроразрыва, содержащей композицию согласно настоящему изобретению, в продуктивный пласт при давлении, достаточном для гидроразрыва пласта. Композиция модифицирует способность к агрегации и/или дзета-потенциал частиц пласта и поверхностей пласта в процессе гидроразрыва, так что частицы пласта агрегируют и/или налипают на поверхности пласта и друг на друга, повышая эффективность гидроразрыва и увеличивая продуктивность пласта, подвергаемого гидроразрыву. Композиция согласно настоящему изобретению также может быть использована на стадии предварительной набивки для модифицирования поверхностей пласта, так что во время гидроразрыва поверхности пласта имеют предварительное покрытие. Подготовительная стадия включает закачивание текучей среды в пласт до начала обработки для инициации образования трещины и для обработки поверхности пласта текучими средами, предназначенными для защиты пласта. Помимо применения композиции в составе текучей среды для гидроразрыва, текучая среда для гидроразрыва также может содержать частицы, предварительно обработанные композицией согласно настоящему изобретению, при этом обработанные частицы действуют в качестве расклинивающего агента для поддержания открытых трещин пласта после гидроразрыва. Если текучая среда для гидроразрыва содержит также указанную композицию, то частица расклинивающего агента с покрытием прилипает к поверхностям пласта сильнее, чем частица расклинивающего агента без покрытия.

[0081] В альтернативном варианте реализации настоящего изобретения текучая среда для гидроразрыва содержит частицы, покрытые композицией согласно настоящему изобретению, в качестве расклинивающего агента. В указанном варианте реализации частицы обладают большей способностью к самоагрегации и склонны к агрегации в тех местах, которые наиболее необходимо поддерживать открытыми. Во всех применениях гидроразрыва, включающих расклинивающие агенты, имеющие покрытие или приобретающие покрытие из композиции согласно настоящему изобретению в процессе гидроразрыва, расклинивающие агенты с покрытием обладают улучшенной способностью проникновения в пласт и свойствами слипания. Указанные свойства улучшенного проникновения и слипания или адгезии обусловлены не только разностью химического состава поверхности частиц в сравнении с химическим составом поверхности необработанных частиц, но и способностью к деформации самого покрытия. Таким образом, авторы настоящего изобретения полагают, что при закачивании указанных частиц в пласт покрытие деформируется, обеспечивая проникновение частиц в определенное положение, а при сбросе давления частицы остаются на месте в результате взаимодействия покрытия с поверхностью и вследствие релаксации деформированного покрытия. Кроме того, авторы настоящего изобретения полагают, что измененная способность частиц к агрегации приводит к увеличению плотности частиц расклинивающего агента в тех участках пласта, которые наиболее восприимчивы к проникновению расклинивающего агента, что приводит к повышению степени расклинивания пласта.

Последовательность введения пачек текучей среды и внесение гетерогенного расклинивающего агента

[0082] Для моделирования трещиноватости в продаже имеются многочисленные средства программного обеспечения, либо в виде лицензируемых модулей, либо в составе общих систем моделирования гидроразрыва, таких как, например, проектирование гидравлического разрыва и оценочное инженерное приложение производства компании Schlmnberger Oilfield Services под торговым названием FRACCADE, которое доступно в интегрированном наборе программ инженерных приложений для строительства, эксплуатации и технологических работ в скважине под торговым названием CADE OFFICE. Например, программа моделирования FRACCADE доступна с: модулем испытания смыкания/калибровки под торговым названием DATAFRAC; модулем PSG; модулем АРМ; субмодулем оптимизации; системой моделирования P3D; системой моделирования кислотного гидроразрыва; субмодулем многослойной трещины; и т.д.; которые могут быть использованы при внесении гетерогенного расклинивающего агента (НРР) или могут быть соответствующим образом модифицированы опытным специалистом для применения при внесении НРР. Например, модуль PSG может быть модифицирован дисперсионным алгоритмом для получения графика импульсного закачивания расклинивающего агента.

[0083] Проектирование и обновление модели может включать определение количества расклинивающего агента, подлежащего доставке. Например, исходная модель может решать проблему оптимизации для определения количества расклинивающего агента, используемого для достижения определенного размера трещины. Результаты решенной проблемы могут быть затем использованы для разработки исходного графика внесения расклинивающего агента. В данном контексте термин «график внесения расклинивающего агента» относится к схеме внесения расклинивающего агента в трещину и может включать график закачивания, стратегию перфорирования и т.п., или их комбинацию. График закачивания представляет собой план, подготовленный для определения последовательности, типа, состава и объема текучих сред, закачиваемых во время конкретной обработки. Стратегия перфорирования представляет собой план для направления потока текучей среды для обработки скважины через определенные перфорации в обсадной колонне ствола скважины и/или для замедления потока через другие перфорации, и может включать, например, закупоривание и/или открывание существующих перфораций или создание новых перфораций для улучшения проводимости и регулирования роста трещины.

[0084] График введения расклинивающего агента может включать изменение профиля концентрации расклинивающего агента в текучей среде для обработки приствольной зоны. Кроме того, профиль концентрации расклинивающего агента может быть изменен в соответствии с дисперсионным методом. Например, модель может включать алгоритмы регулирования процесса, которые могут быть реализованы для изменения профиля концентрации расклинивающего агента на поверхности для доставки определенного профиля концентрации пачки расклинивающего агента с интервалами перфорации. В нормальном процессе закачивания пачка текучей среды расклинивающего агента, закачиваемого в скважину, подвергается дисперсии и растягиванию, и теряет «точность» концентрации расклинивающего агента у передней и задней кромок пачки текучей среды расклинивающего агента. Для однородного профиля концентрации расклинивающего агента профиль концентрации на поверхности может быть решен посредством преобразования решения в задачу о дисперсии пачки текучей среды. Таким образом, дисперсия может быть механизмом, который «корректирует» профиль концентрации пачки текучей среды от исходного значения на поверхности до конкретного профиля в стволе скважины.

[0085] Ссылаясь на публикацию Е.L. Cussler, Diffusion: Mass Transfer in Fluid Systems, Cambridge University Press, cc. 89-93 (1984), пример системы уравнений, которая может быть решена, представлен ниже для задачи о дисперсии Тейлора - ламинарного потока ньютоновской текучей среды в трубе, где раствор является разбавленным, а перенос массы представляет собой только радиальную диффузию и осевую конвекцию. Описанная выше система может заменять практически любую задачу гидромеханики, включая турбулентный или ламинарный поток, ньютоновские или неньютоновские текучие среды и текучие среды, содержащие или не содержащие твердые частицы. На практике определяют профиль концентрации в стволе скважины, и уравнения решают в обратном порядке для определения исходных условий, например, скорости добавления расклинивающего агента, для достижения определенных свойств пачки текучей среды в скважине.

[0086] Уравнения могут включать, например,

где М представляет «собой общую массу растворенного вещества за один импульс (материал, концентрация которого должна быть определена в определенном положении в стволе скважины), R₀ представляет собой радиус трубы, через которую проходит пачка текучей среды, z представляет собой расстояние вдоль трубы, v⁰ представляет собой скорость текучей среды, и t представляет собой время. Может быть показано, что коэффициент дисперсии Ez равен

где D представляет собой коэффициент диффузии. Ниже представлена система уравнений, которая приводит к такому решению. Определения переменных представлены в публикации Е.L. Cussler, Diffusion: Mass Transfer in Fluid Systems, Cambridge University Press, cc. 89-93 (1984).

при соблюдении условий

[0087] Система уравнений, представленная выше, может быть использована, в целом, для проектирования любого профиля концентрации расклинивающего агента в стволе скважины, в виде пачек текучей среды или непрерывного потока. Решение для дисперсии потока гранулярного материала в текучей среды, находящейся в стволе скважины, может быть преобразовано для расчета соответствующей поверхностной концентрации расклинивающего агента в текучей среде для гидроразрыва. Затем полученный график концентрации на поверхности и пропорции расклинивающего агента, соответственно, могут быть использованы в технологии управления процесса. Например, график концентрации на поверхности может быть заложен в расчеты модели, график введения расклинивающего агента может быть отрегулирован в соответствии с указанной моделью, и расклинивающий агент может быть доставлен в соответствии с графиком введения расклинивающего агента.

[0088] Время закачивания «без пачек текучей среды», например, при закачивании текучей среды, обедненной расклинивающим агентом, представляет собой один из важнейших параметров в графике введения расклинивающего агента НРР. Параметр «без пачек текучей среды» может регулировать расстояние между колонками стержней, образующихся в трещине. Слишком большое время «без пачек текучей среды» может приводить к точке заклинивания, участке, в котором трещина по меньшей мере частично сомкнута в результате недостатка поддерживания между двумя колонками стержней. Точка заклинивания, или заклинивание, может блокировать проводимость трещины и, следовательно, ухудшать производительность.

[0089] Другой пример набора компьютерного программного обеспечения для реализации гетерогенного размещения расклинивающего агента представлен в патенте США №7451812, выданном 18 ноября 2008 года, однако для получения и/или улучшения размещения островков расклинивающего агента может быть использован любой протокол закачивания пачек текучей среды, любые последовательности закачивания пачек текучей среды и любые чередования пачек текучей среды.

[0090] В приближении первого порядка расстояние L между двумя соседними колонками стержней в трещине может быть рассчитано по следующему отношению зависимости:

где t_noslug представляет собой время закачивания, в течение которого не закачивают расклинивающий агент, Q_rate представляет собой скорость закачивания, w_frac представляет собой ширину трещины, и H_frac представляет собой высоту трещины. Таким образом, числитель содержит общий объем пачки текучей среды без расклинивающего агента. В знаменателе коэффициент 2 учитывает два крыла трещины.

[091] Заклинивание может происходить, если расстояние L меньше критического значения, L_crit, где

[0092] В процессе обработки могут быть отрегулированы два параметра в числителе в правой части представленного выше уравнения, тогда как два параметра в знаменателе не могут быть отрегулированы, и они могут изменяться в процессе обработки.

[0093] Последствия заклинивания могут быть существенными. Общая проводимость трещины может рассматриваться как последовательность гидравлических проводимостей различных частей трещины. Таким образом, общая проводимость может быть лимитирована проводимостью менее проводимой части трещины. В случае заклинивания проводимость трещины может быть равна проводимости области возникновения заклинивания.

[0094] Для расчета проводимости трещины может быть использовано упрощенное уравнение. Проводимость трещины пропорциональна ширине трещины в третьей степени

где k представляет собой проводимость трещины, и w представляет собой ширину трещины.

[0095] В области заклинивания ширина трещины может быть порядка 0,05 мм или менее, при этом указанная ширина обусловлена естественной шероховатостью стенок трещины. В предельных случаях, в которых стенки имеют небольшую шероховатость или являются гладкими, ширина трещины по существу равна нулю (0), как и эффективная проводимость трещины.

[096] Механические свойства предположительно образующихся стержней и пласта, такие как, например, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, возникновение действующего напряжения и т.п., могут существенно влиять на моделирование трещины и проект обработки. Например, проблема оптимизации в соответствии с механическими свойствами пласта может быть решена во время проектирования исходной модели для максимизации открытого объема каналов в трещине.

[0097] Модуль Юнга относится к константе упругости, которая представляет собой отношение продольного напряжения к продольному растяжению и обозначается символом Е. Модуль Юнга может быть математически выражен следующим образом:

E=(F/A)/(ΔL/L), где Е=модуль Юнга, F=сила, А=площадь, ΔL=изменение длины, и L=первоначальная площадь.

[0098] Коэффициент Пуассона представляет собой константу упругости, которая является мерой сжимаемости материала перпендикулярно приложенному напряжению, или соотношение поперечной деформации к продольной. Коэффициент Пуассона может быть выражен с помощью свойств, которые могут быть измерены в полевых условиях, включая скорости Р-волн и S-волн: , где σ=коэффициент Пуассона, V_p=скорость Р-волн, и V_s=скорость S-волн. Действующее напряжение, также известное как «эффективное давление» или «межзерновое давление», относится к средней нормальной силе на единицу площади поверхности, передаваемой непосредственно от частицы к частице породы или массы грунта.

[0099] Планирование и размещение расклинивающего агента при НРР обработке гидравлическим разрывом может отличаться от традиционных способов обработки. При НРР обработке забивание расклинивающего агента может способствовать правильному размещению кластеров в различных местах трещины. Например, график введения расклинивающего агента может включать введение пачек текучей среды расклинивающего агента, чередующихся с текучей средой, обедненной расклинивающим агентом, например, текучей средой «без расклинивающего агента», как показано в примерах НРР на фиг. 1A-D, где проведено сравнение технологии чередования пачки текучей среды расклинивающего агента и текучей среды, обедненной расклинивающим агентом с технологиями непрерывного увеличения закачивания расклинивающего агента и ступенчатого изменения закачивания расклинивающего агента, соответственно. Текучие среды, обедненные расклинивающим агентом могут включать текучие среды с некоторой концентрацией расклинивающего агента, хотя концентрация расклинивающего агента в текучей среды, обедненной расклинивающим агентом ниже концентрации расклинивающего агента в пачке текучей среды расклинивающего агента.

[0100] Гетерогенное размещение расклинивающего агента для открытых каналов в набивке расклинивающего агента может быть достигнуто посредством применения таких технологий, как добавление инициатора гетерогенности в текучую среду для обработки приствольной зоны при ее закачивании. Текучая среда для обработки приствольной зоны может содержать химический реагент-инициатор гетерогенности, физический инициатор гетерогенности, такой как волокна, или их комбинацию. В некоторых случаях инициатор может быть добавлен периодически.

[0101] Варианты реализации настоящего изобретения относится к восстанавливающимся островкам расклинивающего агента, которые содержат первое количество обработанного расклинивающего агента, где обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из композиции, изменяющей дзета-потенциал. Указанное первое количество достаточно: (а) для обеспечения формирования островков расклинивающего агента в трещинах, сформированных в пласте или ее области во время операций гидроразрыва, и для сохранения островков расклинивающего агента в по существу неизменном виде, если островки расклинивающего агента и/или частицы в островках расклинивающего агента двигаются в пласте во время и/или после операций гидроразрыва или во время операций закачивания, или во время операций по добыче, или (b) для обеспечения формирования островков расклинивающего агента в трещинах, сформированных в пласте или ее области во время операций гидроразрыва, для обеспечения повторного формированияостровков расклинивающего агента или их разрушения и повторного формирования во время и/или после операций гидроразрыва, или во время операций закачивания, или во время операций по добыче, для поддержания высокой проводимости трещины и для улавливания мелких частиц пласта во время и/или после операций гидроразрыва или во время операций закачивания, или во время операций по добыче. В других вариантах реализации островки могут дополнительно содержать второе количество необработанного расклинивающего агента, третье количество не подверженного эрозии волокна и четвертое количество эродируемого материала, содержащего эродируемые частицы, эродируемые волокна или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации композиция, изменяющая дзета-потенциал, содержит агрегирующую композицию, содержащую продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, продукт реакции амина-фосфата, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации.

[0102] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к самовосстанавливающимся островкам расклинивающего агента, которые содержат первое количество обработанного расклинивающего агента, где обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции, содержащей продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент и продукт реакции амина-фосфата, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации, где второе количество достаточно: для обеспечения формирования островков расклинивающего агента в трещинах, сформированных в пласте или его области, и для обеспечения разрушения и повторного формирования островков без существенной потери расклинивающего агента во время и/или после операций гидроразрыва или во время операций закачивания, или во время операций по добыче, или (b) для обеспечения формирования островков расклинивающего агента в трещинах, сформированных в пласте или его области, для обеспечения разрушения и повторного формирования островков без существенной потери расклинивающего агента во время и/или после операций гидроразрыва или во время операций закачивания, или во время операций по добыче, и для улавливания мелких частиц пласта во время и/или после операций гидроразрыва или во время операций закачивания, или во время операций по добыче. В некоторых вариантах реализации островки дополнительно содержат второе количество необработанного расклинивающего агента, третье количество не подверженного эрозии волокна и четвертое количество эродируемого материала, содержащего эродируемые частицы, эродируемые волокна или их смеси и комбинации, где относительные количества различных типов материалов расклинивающего агента и волокон выбраны для соответствия конкретным особенностям пласта, подлежащего гидроразрыву. В других вариантах реализации композиция, изменяющая дзета-потенциал, содержит агрегирующую композицию, содержащую продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, продукт реакции амина-фосфата, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации.

[0103] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к композициям для образования островков расклинивающего агента в пласте или его области, где указанная композиция содержит первое количество обработанного расклинивающего агента, причем обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из композиции, изменяющей дзета-потенциал, и первое количество достаточно: (а) для обеспечения формирования из композиции островков в пласте или его области во время и/или после операций гидроразрыва или (b) для обеспечения формирования из композиции островков в пласте или его области и улавливания мелких частиц пласта во время и/или после операций гидроразрыва или во время операций закачивания, или во время операций по добыче. В некоторых вариантах реализации островки дополнительно содержат второе количество необработанного расклинивающего агента, третье количество не подверженного эрозии волокна и четвертое количество эродируемого материала, содержащего эродируемые частицы, эродируемые волокна или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации композиция, изменяющая дзета-потенциал, содержит агрегирующую композицию, содержащую продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, продукт реакции амина-фосфата, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации.

[0104] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к системам для формирования стержней расклинивающего агента в пласте во время гидроразрыва пласта, включающим стадии последовательности закачиваний множества различных текучих сред для гидроразрыва, где различные текучие среды для гидроразрыва выбраны из групп, состоящих из: (а) текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, содержащих (i) базовую текучую среду или (ii) базовую текучую среду и агрегирующую композицию и/или композицию для увеличения вязкости, и (b) текучих сред, содержащих расклинивающий агент, содержащих (i) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и композицию расклинивающего агента или (ii) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию. В некоторых вариантах реализации указанные последовательности могут включать однократные закачивания каждой текучей среды в любом порядке или множество закачиваний каждой текучей среды в любом порядке. В других вариантах реализации последовательность может включать множество закачиваний первой текучей среды, множество закачиваний второй текучей среды и множество закачиваний третьей текучей среды. В других вариантах реализации последовательность может включать однократные закачивания первой, второй и третьей текучих сред, повторяемые множество раз в течение всей стадии внесения расклинивающего агента при гидравлическом разрыве. В других вариантах реализации последовательность может включать множество закачиваний каждой текучей среды в любом данном порядке. В других вариантах реализации последовательность также может включать период выдержки между каждым закачиванием. В других вариантах реализации последовательность может включать закачивание первой текучей среды, первое время выдержки, закачивание второй текучей среды, второе время выдержки и закачивание третьей текучей среды, и третье время выдержки, при этом первая, вторая и третья текучая среда могут быть любыми композициями текучих сред, указанными выше.

[0105] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к способам гидроразрыва, включающим стадию набивки, включающую закачивание в пласт текучей среды для гидроразрыва без расклинивающих агентов в условиях гидроразрыва для создания трещин и/или увеличения трещин. Указанные способы включают также стадию размещения расклинивающего агента, включающую закачивание нескольких текучих сред стадий расклинивающего агента в соответствии с последовательностью, предназначенной для образования стержней или островков расклинивающего агента в трещинах. Текучие среды стадий расклинивающего агента включают по меньшей мере одну текучую среду без расклинивающего агента и по меньшей мере одну текучую среду с расклинивающим агентом. Текучие среды без расклинивающего агента включают текучие среды с увеличенной вязкостью с агрегирующей композицией или без нее, а также сшитые текучие среды с увеличенной вязкостью с агрегирующей композицией или без нее. Текучие среды, содержащие расклинивающий агент, включают текучие среды с увеличенной вязкостью, содержащие композиции расклинивающего агента с агрегирующей композицией или без нее, сшитые текучие среды, содержащие композицию расклинивающего агента с агрегирующей композицией или без нее. Указанные способы также могут включать стадию крепления, включающую закачивание текучей среды для крепления. Стадия расклинивающего агента может включать последовательное закачивание тысяч пачек текучих сред без расклинивающего агента и текучих сред с расклинивающим агентом, при этом импульсы пачек текучих сред имеют длительность от 5 с до 30 с.

[0106] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к способам гидроразрыва подземного пласта, включающим стадию введения расклинивающего агента, включающую закачивание в пласт, через который проходит ствол скважины, по меньшей мере двух текучих сред для гидроразрыва, отличающихся: (1) по меньшей мере одним свойством композиции расклинивающего агента или (2) по меньшей мере одним свойством текучей среды для гидроразрыва или (3) комбинацией указанных различий, при этом указанные различия улучшают размещение расклинивающего агента и образование островков расклинивающего агента в трещинах. В некоторых вариантах реализации свойства текучей среды для гидроразрыва включают композицию текучей среды, давление текучей среды, температуру текучей среды, длительность импульса текучей среды, скорость осаждения расклинивающего агента или их сочетания и комбинации, а свойства композиции расклинивающего агента включают типы расклинивающего агента, размеры частиц расклинивающего агента, прочность расклинивающего агента, форму частиц расклинивающего агента или их сочетания и комбинации. В других вариантах реализации текучие среды для гидроразрыва выбраны из группы, состоящей из (а) текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, содержащих (i) базовую текучую среду или (ii) базовую текучую среду и агрегирующую композицию и/или композицию для увеличения вязкости, и (b) текучих сред, содержащих расклинивающий агент, содержащих (i) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и композицию расклинивающего агента или (ii) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию. В других вариантах реализации агрегирующая композиция содержит продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации композиция расклинивающего агента содержит необработанный расклинивающий агент, обработанный расклинивающий агент или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции, содержащей продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации композиции расклинивающего агента отличаются по меньшей мере одним из следующих свойств: (а) количества необработанного и обработанного расклинивающего агента, (b) плотности необработанного и/или обработанного расклинивающего агента, (с) размеры частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента, (d) формы частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента или (е) прочности частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента. В других вариантах реализации композиции расклинивающего агента дополнительно содержат (i) не подверженное эрозии волокно, (ii) эродируемый материал, содержащий эродируемые частицы, эродируемые волокна или их смеси и комбинации или (iii) их смеси или комбинации. В других вариантах реализации скорость осаждения расклинивающего агента контролируют регулированием скорости закачивания. В других вариантах реализации текучие среды для гидроразрыва с увеличенной вязкостью отличаются композицией для увеличения вязкости. В других вариантах реализации стадия закачивания включает закачивание по меньшей мере двух различных текучих сред для гидроразрыва в соответствии с последовательностью закачивания. По меньшей мере одна из текучих сред не содержит расклинивающего агента, и по меньшей мере одна из текучих сред содержит композицию расклинивающего агента. В других вариантах реализации последовательность закачивания включает закачивание по меньшей мере двух различных текучих сред для гидроразрыва чередующимися стадиями в процессе операции гидроразрыва. В других вариантах реализации указанные способы дополнительно включают, до стадии внесения расклинивающего агента, стадию набивки, включающую закачивание в пласт текучей среды для гидроразрыва без расклинивающих агентов, содержащую базовую текучую среду и композицию для увеличения вязкости или базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и агрегирующую композицию.

[0107] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к способам гидроразрыва подземного пласта, включающим стадию введения расклинивающего агента, включающую закачивание в пласт, через который проходит ствол скважины, по меньшей мере двух различных текучих сред для гидроразрыва в соответствии с последовательностью закачивания, при этом текучие среды для гидроразрыва отличаются по меньшей мере одним свойством. В некоторых вариантах реализации указанные способы дополнительно включают, до стадии внесения расклинивающего агента, стадию набивки, включающую закачивание в скважину текучей среды для гидроразрыва без расклинивающих агентов, содержащую базовую текучую среду и композицию для увеличения вязкости или базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и агрегирующую композицию. В некоторых вариантах реализации указанные свойства включают композицию текучей среды, давление текучей среды, температуру текучей среды, длительность импульса текучей среды, скорость осаждения расклинивающего агента, типы расклинивающих агентов, размеры частиц расклинивающих агентов, прочность расклинивающих агентов, форму частиц расклинивающих агентов или их сочетания и комбинации. В некоторых вариантах реализации текучей среды для гидроразрыва выбраны из группы, состоящей из (а) текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, содержащих (i) базовую текучую среду или (ii) базовую текучую среду и агрегирующую композицию и/или композицию для увеличения вязкости, и (b) текучих сред, содержащих расклинивающий агент, содержащих (i) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и композицию расклинивающего агента или (ii) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию. В других вариантах реализации агрегирующая композиция содержит продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации композиции расклинивающего агента содержит необработанный расклинивающий агент, обработанный расклинивающий агент или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции, содержащей продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации композиции расклинивающего агента отличаются по меньшей мере одним из следующих свойств: (а) количества необработанного и обработанного расклинивающего агента, (b) плотности необработанного и/или обработанного расклинивающего агента, (с) размеры частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента, (d) формы частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента или (е) прочности частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента. В других вариантах реализации композиции расклинивающего агента дополнительно содержат (i) не подверженное эрозии волокно, (ii) эродируемый материал, содержащий эродируемые частицы, эродируемые волокна или их смеси и комбинации или (iii) их смеси или комбинации. В других вариантах реализации скорость осаждения расклинивающего агента контролируют регулированием скорости закачивания. В других вариантах реализации текучие среды для гидроразрыва с увеличенной вязкостью отличаются композицией для увеличения вязкости. В других вариантах реализации стадия закачивания включает закачивание по меньшей мере двух различных текучих сред для гидроразрыва в соответствии с последовательностью закачивания. В других вариантах реализации по меньшей мере одна из текучих сред не содержит расклинивающего агента, и по меньшей мере одна из указанных текучих сред содержит композицию расклинивающего агента. В других вариантах реализации последовательность закачивания включает закачивание по меньшей мере двух различных текучих сред для гидроразрыва чередующимися стадиями в процессе операции гидроразрыва. В других вариантах реализации указанные способы дополнительно включают, после стадии внесения расклинивающего агента, стадию крепления, включающую закачивание в пласт текучей среды для крепления, содержащей (i) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и композицию расклинивающего агента или (ii) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию.

[0108] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к способам размещения сети расклинивающего агента/путей движения текучих сред в трещинах слоя, подвергаемого гидроразрыву, через который проходит ствол скважины, указанные способы включают стадию введения расклинивающего агента, включающую закачивание в слой, подвергаемый гидроразрыву, при давлении выше давления гидроразрыва, через систему перфораций, содержащую группы перфораций, разделенных неперфорированными промежутками, последовательности пачек текучих сред, состоящей из по меньшей мере одной текучей среды без расклинивающего агента, выбранной из группы, состоящей из текучей среды с не увеличенной вязкостью, не содержащей расклинивающего агента, или текучей среды с увеличенной вязкостью, не содержащей расклинивающего агента, и по меньшей мере одной текучей среды, содержащей расклинивающий агент, выбранной из группы, состоящей из текучей среды с не увеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент, или текучей среды с увеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент. В некоторых вариантах реализации текучая среда с не увеличенной вязкостью, не содержащая расклинивающего агента, содержит (а) базовую текучую среду или (b) базовую текучую среду и агрегирующую композицию. В других вариантах реализации текучая среда с увеличенной вязкостью, не содержащая расклинивающего агента, содержит (а) базовую текучую среду и композицию для увеличения вязкости или (b) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и агрегирующую композицию. В других вариантах реализации текучая среда с не увеличенной вязкостью, содержащая расклинивающий агент, содержит (а) базовую текучую среду и композицию расклинивающего агента или (b) базовую текучую среду, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию. В других вариантах реализации текучая среда с увеличенной вязкостью, содержащая расклинивающий агент, содержит (а) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и композицию расклинивающего агента или (b) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию. В других вариантах реализации агрегирующая композиция содержит продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации текучие среды, содержащие расклинивающий агент, образуют стержни расклинивающего агента в трещинах в процессе гидроразрыва и/или после гидроразрыва при смыкании трещин. В других вариантах реализации указанные способы дополнительно включают инициацию движения последовательности пачек текучих сред, закачанных через соседние группы перфораций, через трещины с различными скоростями. В других вариантах реализации по меньшей мере один из параметров: объем пачки текучей среды, композиция пачки текучей среды, композиция расклинивающего агента, размер частиц расклинивающих агентов, форма частиц расклинивающих агентов, плотность расклинивающих агентов, прочность расклинивающих агентов, концентрация расклинивающих агентов, длина схемы перфораций, количество групп перфораций, интервалы между группами перфораций, ориентация групп перфораций, количество отверстий в каждой группе перфораций, плотность перфораций в группах, длина групп перфораций, количество неперфорированных промежутков, длина неперфорированных промежутков, способы перфорации или их комбинации - изменяют в соответствии с последовательностью пачек текучих сред. В других вариантах реализации композиция расклинивающего агента содержит первое количество необработанного расклинивающего агента, второе количество обработанного расклинивающего агента, третье количество эродируемого или растворимого расклинивающего агента и четвертое количество не подверженного эрозии волокна. В других вариантах реализации обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции. В других вариантах реализации эродируемый или растворимый расклинивающий агент содержит эродируемые или растворимые органические частицы, эродируемые или растворимые органические волокна, эродируемые или растворимые неорганические частицы и/или эродируемые или растворимые неорганические волокна. В других вариантах реализации не подверженные эрозии волокна содержат не подверженные эрозии органические волокна и/или не подверженные эрозии неорганические волокна. В других вариантах реализации сумма второго количества составляет 100 масс. %, первое, третье и четвертое количества могут составлять от 0 масс. % до 100 масс. %, и указанные количества могут в сумме давать значения более 100%. В других вариантах реализации указанные способы дополнительно включают, до стадии внесения расклинивающего агента, стадию набивки, включающую непрерывное закачивание текучей среды с увеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент, в текучую среду для гидроразрыва в условиях гидроразрыва для получения или увеличения длины трещин. В других вариантах реализации указанные способы дополнительно включают, после стадии введения расклинивающего агента, стадию крепления, включающую непрерывное закачивание текучей среды с увеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент, в текучую среду для гидроразрыва.

[0109] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к способам гетерогенного размещения расклинивающего агента в трещине слоя, подвергаемого гидроразрыву, указанные способы включают а) стадию введения расклинивающего агента, включающую закачивание в слой, подвергаемый гидроразрыву, при давлении выше давления гидроразрыва, через систему перфораций, содержащую группы перфораций, разделенных неперфорированными промежутками, последовательности пачек текучих сред, состоящей из по меньшей мере одной текучей среды без расклинивающего агента, выбранной из группы, состоящей из текучей среды с не увеличенной вязкостью, не содержащей расклинивающего агента, или текучей среды с увеличенной вязкостью, не содержащей расклинивающего агента, и по меньшей мере одной текучей среды, содержащей расклинивающий агент, выбранной из группы, состоящей из текучей среды с не увеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент, или текучей среды с увеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент, и b) инициацию движения последовательности пачек текучих сред, закачанных через соседние группы перфораций, через трещины с различными скоростями. В некоторых вариантах реализации текучая среда с не увеличенной вязкостью, не содержащая расклинивающего агента, содержит (а) базовую текучую среду или (b) базовую текучую среду и агрегирующую композицию. В других вариантах реализации текучая среда с увеличенной вязкостью, не содержащая расклинивающего агента, содержит (а) базовую текучую среду и композицию для увеличения вязкости или (b) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и агрегирующую композицию. В других вариантах реализации текучая среда с не увеличенной вязкостью, содержащая расклинивающий агент, содержит (а) базовую текучую среду и композицию расклинивающего агента или (b) базовую текучую среду, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию. В других вариантах реализации текучая среда с увеличенной вязкостью, содержащая расклинивающий агент, содержит (а) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и композицию расклинивающего агента или (b) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию. В других вариантах реализации агрегирующая композиция содержит продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации текучие среды, содержащие расклинивающий агент, образуют стержни расклинивающего агента в трещинах в процессе гидроразрыва и/или после гидроразрыва при смыкании трещин. В других вариантах реализации указанные способы дополнительно включают, до стадии внесения расклинивающего агента, стадию набивки, включающую непрерывное закачивание текучей среды с увеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент, в текучую среду для гидроразрыва в условиях гидроразрыва для получения или увеличения длины трещин. В других вариантах реализации указанные способы дополнительно включают, после стадии введения расклинивающего агента, стадию крепления, включающую непрерывное закачивание текучей среды с увеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент, в текучую среду для гидроразрыва. В других вариантах реализации по меньшей мере один из параметров: объем пачки текучей среды, композиция пачки текучей среды, композиция расклинивающего агента, размер частиц расклинивающих агентов, форма частиц расклинивающих агентов, плотность расклинивающих агентов, прочность расклинивающих агентов, концентрация расклинивающих агентов, длина схемы перфораций, количество групп перфораций, интервалы между группами перфораций, ориентация групп перфораций, количество отверстий в каждой группе перфораций, плотность перфораций в группах, длина групп перфораций, количество неперфорированных промежутков, длина неперфорированных промежутков, способы перфорации или их комбинации - изменяют в соответствии с последовательностью пачек текучих сред. В других вариантах реализации объем текучих сред, содержащих расклинивающий агент, меньше объема текучих сред, не содержащих расклинивающего агента. В других вариантах реализации количество отверстий в каждой группе перфораций является одинаковым или различным. В других вариантах реализации ориентация всех групп перфораций является одинаковой или различной. В других вариантах реализации диаметр отверстий во всех группах перфораций является одинаковым или различным. В других вариантах реализации длина групп перфораций во всех группах перфораций является одинаковой или различной. В других вариантах реализации используют по меньшей мере два различных способа формирования групп перфораций. В других вариантах реализации некоторые из указанных групп получают с помощью технологии вскрытия на депрессии, а некоторые из указанных групп получают с помощью технологии вскрытия на репрессии. В других вариантах реализации по меньшей мере две группы перфораций, которые обеспечивают возможность течения последовательности пачек текучей среды, не содержащей расклинивающего агента, и текучей среды, содержащей расклинивающий агент, разделены группой перфораций, имеющей достаточно мелкие отверстия, так что расклинивающий агент застревает, а текучие среды без расклинивающего агента проходят через них в пласт. В других вариантах реализации каждая пара групп перфораций, которые образуют последовательность пачек текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, и текучих сред, содержащих расклинивающий агент, разделена группой перфораций, имеющей достаточно мелкие отверстия, так что расклинивающий агент застревает, а текучая среда без расклинивающего агента поступает через них в пласт. В других вариантах реализации количество групп перфораций составляет от 2 до 300. В других вариантах реализации количество групп перфораций составляет от 2 до 100. В других вариантах реализации длина группы перфорации составляет от 0,15 м до 3,0 м. В других вариантах реализации расстояние между группами перфораций составляет от 0,30 м до 30 м. В других вариантах реализации плотность перфораций составляет от 1 до 30 перфораций на 0,3 м. В других вариантах реализации проект закачивания текучей среды определяют по математической модели. В других вариантах реализации проект схемы перфораций определяют по математической модели. В других вариантах реализации стержни расклинивающего агента представляют собой сеть расклинивающего агента/путей движения текучих сред в трещинах, так что указанные стержни не перекрывают общий размер трещин параллельно стволу скважины, а прерываются путями движения текучих сред, направленными в ствол скважины. В других вариантах реализации пачки текучей среды расклинивающего агента имеют объем от 80 до 16000 л. В других вариантах реализации перфорации представляют собой щели, вырезанные в трубе, выстилающей ствол скважины.

[0110] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к композициям, содержащим подземный пласт, через который проходит ствол скважины, где указанный пласт содержит трещины, имеющие сеть расклинивающего агента/путей движения текучих сред, где указанная сеть содержит множество кластеров расклинивающего агента, образующих стержни, и множество путей движения текучих сред, направленных сквозь указанную сеть в ствол скважины, улучшающих поток текучей среды в трещины или из них. В некоторых вариантах реализации кластеры расклинивающего агента содержат первое количество необработанного расклинивающего агента, второе количество обработанного расклинивающего агента и третье количество не подверженных эрозии волокон. В других вариантах реализации обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции, содержащей продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации второе количество достаточно: (а) для образования указанной сети в трещинах, (b) для поддержания кластеров в по существу неизменном виде, если кластеры двигаются или разрушаются и повторно формируются в трещинах в процессе и/или после операции гидроразрыва, (с) для обеспечения возможности и улучшения течения текучей среды в пласт и из него через указанные трещины, (d) для улавливания мелких частиц пласта в процессе и/или после операции гидроразрыва или во время операции закачивания, или во время операции по добыче, или (е) их сочетания и комбинации. В других вариантах реализации указанная сеть содержит участки, обогащеные расклинивающим агентом и участки, обедненные расклинивающим агентом, где участки, обедненные расклинивающим агентом не содержат или содержат менее 10% от количества кластеров на участках, обогащенных расклинивающим агентом. В других вариантах реализации необработанный расклинивающий агент выбран из группы, состоящей из песка, ореховых скорлуп, керамических материалов, бокситов, стекла, природных материалов, пластиковых гранул, металлических частиц, бурового шлама и их комбинаций. В других вариантах реализации обработанный расклинивающий агент содержит необработанный расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции. В других вариантах реализации второе количество составляет 100 масс. %, первое и третье количества могут составлять от 0 масс. % до 100 масс. %, и указанные количества могут в сумме давать значения более 100%. В других вариантах реализации кластеры расклинивающего агента дополнительно содержат пятое количество эродируемых или растворимых частиц расклинивающего агента и/или волокон, где эродируемые или растворимые частицы расклинивающего агента и/или волокна, которые образуют множество эродируемых или растворимых кластеров в указанной сети, эродируют или растворяются с образованием дополнительных путей движения текучих сред в указанной сети. В других вариантах реализации сумма второго и третьего количеств составляет 100 масс. %, первое, четвертое и пятое количества могут составлять от 0 масс. % до 100 масс. %, и указанные количества могут в сумме давать значения более 100%.

[0111] Варианты реализации настоящего изобретения относятся к композициям, содержащим подземный пласт, через который проходит ствол скважины, где указанный пласт содержит трещины, имеющие сеть расклинивающего агента/путей движения текучих сред, где указанная сеть содержит множество кластеров расклинивающего агента, образующих стержни, множество эродируемых или растворимых кластеров и множество путей движения текучих сред, направленных сквозь указанную сеть в ствол скважины, улучшающих поток текучей среды в трещины или из них. В некоторых вариантах реализации кластеры расклинивающего агента содержат композицию расклинивающего агента, содержащую первое количество необработанного расклинивающего агента, второе количество обработанного расклинивающего агента, третье количество эродируемых или растворимых частиц расклинивающего агента и/или волокон и четвертое количество не подверженных эрозии волокон. В других вариантах реализации обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции, содержащей продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент и продукт реакции амина-фосфата, аминную полимерную агрегирующую композицию, коацерватную агрегирующую композицию или их смеси и комбинации. В других вариантах реализации второе количество достаточно: (а) для образования кластеров в трещине, (b) для поддержания кластеров в по существу неизменном виде, если подвижные островки расклинивающего агента двигаются в пласте во время операций гидроразрыва, (с) для обеспечения возможности и улучшения потока текучей среды из пласта через трещину в направлении ствола скважины, (d) для улавливания мелких частиц пласта во время операций гидроразрыва, операций закачивания или операций по добыче, или (е) их сочетания или комбинации. В других вариантах реализации указанная сеть содержит участки, обогащеные расклинивающим агентом и участки, обедненные расклинивающим агентом, где участки, обедненные расклинивающим агентом не содержат или содержат менее 10% от количества кластеров на участках, обогащеных расклинивающим агентом. В других вариантах реализации необработанный расклинивающий агент выбран из группы, состоящей из песка, ореховых скорлуп, керамических материалов, бокситов, стекла, природных материалов, пластиковых гранул, металлических частиц, бурового шлама и их комбинаций. В других вариантах реализации обработанный расклинивающий агент содержит необработанный расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции. В других вариантах реализации сумма второго и третьего количеств составляет 100 масс. %, первое, четвертое и пятое количества могут составлять от 0 масс. % до 100 масс. %, и указанные количества могут в сумме давать значения более 100%.

ПОДХОДЯЩИЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ ДИАПАЗОНЫ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ

[0112] Текучие среды для гидроразрыва описаны в отношении 100 масс. % базовой текучей среды и различных масс. % других компонентов, так что массовые проценты готовой текучей среды для гидроразрыва могут в сумме иметь значение более 100%, таким образом, другие компоненты представляют относительные количества. Следовательно, указанные составы аналогичны резиновым композициям, которые выражают относительно количеств в пересчете на 100 частей каучука. Учитывая вышесказанное, текучие среды для гидроразрыва могут содержать 100 масс. % базовой текучей среды и различные количества: агрегирующей композиции, композиции для увеличения вязкости, композиции расклинивающего агента и других добавок. Базовую текучую среду получают из гуара или гуаровых производных, целлюлозы или целлюлозных производных, синтетических водорастворимых полимеров, полимеров на водной основе, поверхностно-активных веществ и т.д., растворенных в рассоле, пресной воде, пластовой воде и т.д., как описано в настоящем документе. В таблице 1 представлены допустимые диапазоны содержания компонентов в композициях текучих сред для гидроразрыва, не содержащих расклинивающего агента.

В таблице 2 представлены допустимые диапазоны содержания компонентов в композициях текучих сред для гидроразрыва, содержащих расклинивающий агент.

[0113] В некоторых вариантах реализации композиции для увеличения вязкости содержат от примерно 80 масс. % до примерно 99 масс. % одного агента для увеличения вязкости или множества агентов для увеличения вязкости и от примерно 20 масс. % до примерно 0,1 масс. % одного сшивающего агента или множества сшивающих агентов. Перечень агентов для увеличения вязкости и сшивающих агентов представлен в настоящем документе в разделе «Подходящие реагенты».

[0114] В некоторых вариантах реализации агрегирующая композиция может содержать один агрегирующий агент или множество агрегирующих агентов в смеси с любым соотношением, где выбор указанного агента и/или смеси может быть подобран для получения и обеспечения определенных свойств и характеристик расклинивающего агента.

[0115] В некоторых вариантах реализации композиция расклинивающего агента каждой текучей среды для гидроразрыва, содержащей расклинивающий агент, может содержать от 0 масс. % до 100 масс. % одного необработанного расклинивающего агента или множества необработанных расклинивающих агентов и от 0 масс. % до 100 масс. % одного обработанного расклинивающего агента или множества обработанных расклинивающих агентов, где обработанные расклинивающие агенты содержат необработанные расклинивающие агенты, обработанные одним агрегирующим агентом, или необработанные расклинивающие агенты, обработанные множеством расклинивающих агентов, с получением частичного или полного агрегирующего покрытия на частицах расклинивающих агентов, изменяющего их способность к агрегации от низкой до максимальной способности к агрегации в соответствии с информацией, представленной на фиг. 6. Следует понимать, что изменение количества используемой агрегирующей композиции или увеличение агрегирующего покрытия на частицах обработанного расклинивающего агента, относительная или объемная способность к агрегации в соответствии с таблицей на фиг. 6 может быть изменена до любой требуемой способности к агрегации для обеспечения формирования различных стержней или островков расклинивающего агента в трещинах, сформированных в пласте при гидроразрыве пласта.

ПОДХОДЯЩИЕ РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ

Базовые текучие среды

[0116] Базовые текучие среды для применения согласно настоящему изобретению включают, без ограничения, любые жидкие базовые текучие среды, подходящие для применения в скважинах по добыче нефти и газа или в нагнетательных скважинах, или их смеси и комбинации. Иллюстративные жидкие базовые текучие среды включают, без ограничения, водные базовые текучие среды, органические базовые текучие среды, базовые текучие среды типа «вода в масле», базовые текучие среды типа «масло в воде», любые другие базовые текучие среды, используемые в текучих средах для гидроразрыва, их варианты с увеличенной вязкостью или их смеси и комбинации. Иллюстративные водные базовые текучие среды включают воду, водопроводную воду, пластовую воду, соленую воду, рассолы или их смеси и комбинации. Иллюстративные рассолы включают, без ограничения, рассолы хлорида натрия, рассолы хлорида калия, рассолы хлорида кальция, рассолы хлорида магния, рассолы хлорида тетраметиламмония, другие хлоридные рассолы, фосфатные рассолы, нитратные рассолы, рассолы других солей или их смеси и комбинации.

Водные базовые текучие среды

[0117] Водные базовые текучие среды обычно содержат воду, состоят по существу из воды или состоят из воды. Вода, как правило, представляет собой основной компонент по массе (≥ 50 масс. % водных базовых текучих сред). Вода может быть питьевой или непитьевой. Вода может быть солоноватой или может содержать другие материалы, типичные для источников воды, встречающихся на нефтяных месторождениях или вблизи них. Например, может быть использована пресная вода, рассол или даже вода, в которую добавлена любая соль, такая как соль щелочного металла или щелочноземельного металла (NaCO₃, NaCl, KCl и т.д.). Водные текучие среды для гидроразрыва обычно содержат по меньшей мере примерно 80 масс. % водной базовой текучей среды. В других вариантах реализации водные текучие среды для гидроразрыва содержат 80 масс. %, 85 масс. %, 90 масс. % и 95 масс. % водной базовой текучей среды.

Органические базовые текучие среды

[0118] Органические базовые текучие среды содержат жидкий органический носитель, состоят по существу из жидкого органического носителя или состоят из жидкого органического носителя или углеводородной базовой текучей среды, или углеводородной базовой текучей среды, содержащей полимер, растворимый в углеводородах. Органические текучие сред для гидроразрыва обычно содержат по меньшей мере примерно 80 масс. % органической базовой текучей среды. В других вариантах реализации водные текучие среды для гидроразрыва содержат 80 масс. %, 85 масс. %, 90 масс. % и 95 масс. % органической базовой текучей среды.

Углеводородные базовые текучие среды

[0119] Подходящие углеводородные базовые текучие среды для применения согласно настоящему изобретению включают, без ограничения, синтетические углеводородные текучие среды, углеводородные текучие среды на основе нефти, природные углеводородные (неводные) текучие среды и другие аналогичные углеводороды или их смеси, или комбинации. Углеводородные текучие среды для применения согласно настоящему изобретению имеют вязкость от примерно 5×10^-6 до примерно 600×10^-6 м²/с (от 5 до примерно 600 сантистокс). Иллюстративные примеры таких углеводородных текучих сред включают, без ограничения, поли-альфа-олефины, полибутены, сложные эфиры полиолов, биодизель, обычные низкомолекулярные жирные сложные эфиры растительных масел или их фракций, обычные сложные эфиры спиртов, такие как Exxate производства компании Exxon Chemicals, растительные масла, животные масла или сложные эфиры, другие эфирные масла, дизель, дизель с низким или высоким содержанием серы, керосин, авиационное топливо, светлые масла, минеральные масла, минеральные масла для уплотнений, гидрированные масла, такие как PetroCanada HT-40N или IA-35, или аналогичные масла производства Shell Oil Company, олефины с внутренней двойной связью (IO), имеющие от примерно 12 до 20 атомов углерода, линейные альфа-олефины, имеющие от примерно 14 до 20 атомов углерода, поли-альфа-олефины, имеющие от примерно 12 до примерно 20 атомов углерода, изомеризованные альфа-олефины (IAO), имеющие от примерно 12 до примерно 20 атомов углерода, лаковый бензин, Linpar, парафины, имеющие от 13 до примерно 16 атомов углерода, а также их смеси или комбинации.

[0120] Подходящие поли-альфа-олефины (РАО) включают, без ограничения, полиэтилены, полипропилены, полибутены, полипентены, полигексены, полигептены, высшие РАО, их сополимеры и их смеси. Иллюстративные примеры РАО включают РАО, продаваемые компанией Mobil Chemical Company под названием текучих сред SHF, и РАО, продаваемые ранее компанией Ethyl Corporation под названием ETHYLFLO, а в настоящее время - компанией Albemarle Corporation под торговым названием Durasyn. Такие текучие среды включают текучие среды, имеющие обозначения ETYHLFLO 162, 164, 166, 168, 170, 174 и 180. Хорошо подходящие для применения согласно настоящему изобретению РАО включают смеси примерно 56% ETHYLFLO, в настоящее время Durasyn 174, и примерно 44% ETHYLFLO, в настоящее время Durasyn 168.

[0121] Иллюстративные примеры полибутенов включают, без ограничения, полибутены, продаваемые компаниями Amoco Chemical Company и Exxon Chemical Company под торговыми названиями INDOPOL и PARAPOL, соответственно. Полибутены, хорошо подходящие для применения согласно настоящему изобретению, включают INDOPOL 100 производства компании Amoco.

[0122] Иллюстративные примеры сложных эфиров полиолов включают, без ограничения, неопентилгликоли, триметилолпропаны, пентаэритриты, дипентаэритриты и сложные диэфиры, такие как диоктилсебацинат (DOS), диоктилазелаинат (DOZ) и диоктиладипинат.

[0123] Иллюстративные примеры текучих сред на основе нефти включают, без ограничения, светлые минеральные масла, парафиновые масла и нафтеновые масла со средним индексом вязкости (MVI), имеющие вязкость от примерно 5×10^-6 до примерно 600×10^-6 м²/с (от 5 до примерно 600 сантистокс) при 40°C. Иллюстративные примеры светлых минеральных масел включают продукты, продаваемые компаниями Witco Corporation, Arco Chemical Company, PSI и Penreco. Иллюстративные примеры парафиновых масел включают сольвентные нейтральные масла производства Exxon Chemical Company, нейтральные масла с высоким индексом вязкости (HVI) производства Shell Chemical Company и обработанные сольвентом нейтральные масла производства Arco Chemical Company. Иллюстративные примеры нафтеновых масел MVI включают экстрагированные сольвентом шельфовые бледные масла производства Exxon Chemical Company, экстрагированные/обработанные кислотой масла MVI производства Shell Chemical Company, а также нафтеновые масла, продаваемые под названиями HydroCal и Calsol компанией Calumet, и гидрированные масла, такие как HT-40N и IA-35 производства PetroCanada или Shell Oil Company, или другие аналогичные гидрированные масла.

[0124] Иллюстративные примеры растительных масел включают, без ограничения, касторовое масло, кукурузное масло, оливковое масло, подсолнечное масло, кунжутное масло, арахисовое масло, пальмовое масло, пальмоядровое масло, кокосовое масло, жир коровьего масла, масло канолы, рапсовое масло, льняное масло, хлопковое масло, олифу, другие растительные масла, модифицированные растительные масла, такие как поперечно-сшитое касторовое масло, и т.п., и их смеси. Иллюстративные примеры животных масел включают, без ограничения, говяжий жир, норковый жир, свиной жир, другие животные масла и их смеси. Пригодны и другие эфирные масла. Конечно, могут быть использованы также смеси вышеуказанных масел.

Полимеры, растворимые в углеводородах

[0125] Подходящие полимеры для применения в качестве добавок против осаждения или полимерных суспендирующих агентов согласно настоящему изобретению включают, без ограничения, линейные полимеры, блок-полимеры, привитые полимеры, звездообразные полимеры или другие многолучевые полимеры, которые содержат один или более олефиновых мономеров и/или один или более диеновых мономеров, а также их смеси или комбинации. Термин «полимер» в данном контексте относится к гомополимерам, сополимерам, полимерам, содержащим три или более мономеров (олефиновых мономеров и/или диеновых мономеров), к полимерам, содержащим олигомерные или полимерные привитые структуры, которые могут иметь одинаковый или различный состав мономеров, лучи, исходящие из полимерного центра или агента ветвления, такого как три- и тетравалентные связывающие агенты или дивинилбензольные узлы, или т.п., а также к гомополимерам, имеющим различную регулярность молекулярной структуры или микроструктуру. Иллюстративные примеры представляют собой стирол-изопреновые сополимеры (статистические или блок-сополимеры), триблок-сополимеры, мультиблок-сополимеры, стирол-бутадиеновые сополимеры (статистические или блок-сополимеры), этилен-пропиленовые сополимеры (статистические или блок-сополимеры), сульфонированные полистирольные полимеры, алкилметакрилатные полимеры, винилпирролидоновые полимеры, винилпиридин, винилацетат или их смеси, или комбинации.

[0126] Подходящие олефиновые мономеры включают, без ограничения, любое мононенасыщенное соединение, способное к полимеризации в полимер, или их смеси, или комбинации. Иллюстративные примеры включают этилен, пропилен, бутилен и другие альфа-олефины, имеющие от примерно 5 до примерно 20 атомов углерода и достаточное количество атомов водорода для удовлетворения требований валентности, где один или более атомов углерода могут быть заменены на В, N, О, Р, S, Ge или подобные элементы, и один или более атомов водорода могут быть заменены на F, Cl, Br, I, OR, SR, COOR, CHO, C(O)R, C(O)NH2, C(O)NHR, C(O)NRR' или другие аналогичные одновалентные группы, полимеризуемые моноолефиновые мономеры с внутренней двойной связью или их смеси, или комбинации, где R и R' являются одинаковыми или различными и представляют собой карбильную группу, имеющую от примерно 1 до примерно 16 атомов углерода, и при этом один или более атомов углерода и атомов водорода могут быть заменены так, как описано непосредственно выше.

[0127] Подходящие диеновые мономеры включают, без ограничения, любое дважды ненасыщенное соединение, способное к полимеризации в полимер, или их смеси, или комбинации. Иллюстративные примеры включают 1,3-бутадиен, изопрен, 2,3-диметилбутадиен или другие полимеризуемые диеновые мономеры.

[0128] Авторы настоящего изобретения обнаружили, что Infineum SV150, изопрен-стирольный звездообразный диблок-полимер, обеспечивает превосходную постоянную стабильность при сдвиге и эффективность загущения благодаря своей мицеллообразующей природе.

[0129] Подходящие углеводородные базовые топлива включают, без ограничения, минеральное масло или дизельное масло до добавления органофильных глин, полярного активатора, суспендируемой добавки (гуар или дериватизованный гуар, например, CMHPG) и диспергирующего поверхностно-активного вещества в концентрациях 0,10-5,0% масс./масс.

Вязкоупругие базовые текучие среды

[0130] Вязкоупругие базовые текучие среды содержат жидкий носитель, содержащий вязкоупругое поверхностно-активное вещество (VAS) или гель VAS.

[0131] Поверхностно-активное вещество может быть, в целом, любым поверхностно-активным веществом. Предпочтительно, поверхностно-активное вещество является вязкоупругим. Предпочтительно, поверхностно-активное вещество является анионным. Анионное поверхностно-активное вещество может представлять собой алкилсаркозинат. Алкилсаркозинат может, в целом, иметь любое количество атомов углерода. Предпочтительные алкилсаркозинаты содержат от примерно 12 до примерно 24 атомов углерода. Алкилсаркозинат может иметь от примерно 14 до примерно 18 атомов углерода. Конкретные примеры количества атомов углерода включают 12, 14, 16, 18, 20, 22 и 24 атома углерода.

[0132] Анионное поверхностно-активное вещество может иметь химическую формулу R₁ CON(R₂)CH₂X, где R₁ представляет собой гидрофобную цепь, имеющую от примерно 12 до примерно 24 атомов углерода, R₂ представляет собой водород, метил, этил, пропил или бутил, и X представляет собой карбоксил или сульфонил. Гидрофобная цепь может представлять собой алкильную группу, алкенильную группу, алкиларилалкильную группу или алкоксиалкильную группу. Конкретные примеры гидрофобной цепи включают тетрадецильную группу, гексадецильную группу, октадеценильную группу, октадецильную группу и докозеновую группу.

[00133] Поверхностно-активное вещество может присутствовать в любой массовой процентной концентрации. Предпочтительные концентрации поверхностно-активного вещества составляют от примерно 0,1% до примерно 15% по массе. Более предпочтительная концентрация составляет от примерно 0,5% до примерно 6% по массе. Для определения оптимальных концентраций для любой конкретной ситуации могут быть проведены лабораторные испытания.

[0134] Амфотерный полимер может быть, в целом, любым амфотерным полимером. Амфотерный полимер может быть неионогенным водорастворимым гомополисахаридом или анионным водорастворимым полисахаридом. Полимер может, в целом, иметь любую молекулярную массу, и предпочтительно имеет молекулярную массу по меньшей мере примерно 500000.

[0135] Полимер может быть гидролизованным полиакриламидным полимером. Полимер может представлять собой склероглюкан, модифицированный склероглюкан или склероглюкан, модифицированный приведением в контакт с глиоксалем или глутаральдегидом. Склероглюканы представляют собой неионогенные водорастворимые гомополисахариды или водорастворимые анионные полисахариды, имеющие молекулярную массу более примерно 500000, молекулы которых состоят из главной неразветвленной цепи, образованной из звеньев D-глюкозы, которые связаны β-1,3-связями, и при этом одна из трех указанных связей связана с боковым звеном D-глюкозы посредством β-1,6-связи. Указанные полисахариды могут быть получены любыми известными в данной области техники способами, такими как ферментация среды на основе сахара и неорганических солей под действием микроорганизмов Sclerotium типа А. Более подробное описание таких склероглюканов и их получение представлено, например, в патентах США №3301848 и 4561985, включенных в настоящий документ посредством ссылки. В водных растворах цепи склероглюкана объединены в тройную спираль, что объясняет жесткость биополимера и, следовательно, его высокую способность к увеличению вязкости и его устойчивость к сдвиговому напряжению.

[0136] В качестве источника склероглюкана может быть использован склероглюкан, выделенный из ферментационной среды, где продукт находится в форме порошка или более или менее концентрированного раствора в водном и/или водно-спиртовом растворителе. Склероглюканы, которые традиционно используют на нефтяных месторождениях, также предпочтительны в соответствии с настоящим изобретением, например, склероглюканы, которые представляют собой белые порошки, получаемые спиртовым осаждением ферментативного бульона для удаления остатка продуцирующих организмов (например, мицелия). Кроме того, может быть использована жидкая реакционная смесь, полученная при ферментации и содержащая склероглюкан в растворе. В соответствии с настоящим изобретением, дополнительные подходящие склероглюканы представляют собой модифицированный склероглюкан, который является результатом обработки склероглюканов диальдегидным реагентом (глиоксалем, глутаральдегидом и т.п.), а также продукты, описанные в патенте США №6162449, включенном в настоящий документ посредством ссылки (β-1,3-склероглюканы с поперечно-сшитой 3-мерной структурой, вырабатываемые Sclerotium rolfsii).

[0137] Полимер может представлять собой Aquatrol V (синтетическое соединение, которое снижает проблемы поступления воды при эксплуатации скважины; описанное в патенте США №5465792, включенном в настоящий документ посредством ссылки), AquaCon (гидрофильный терполимер со средней молекулярной массой на основе полиакриламида, способный к связыванию с образованием поверхностей для увеличения добычи углеводородов; описанный в патенте США №6228812, включенном в настоящий документ посредством ссылки) и Aquatrol С (амфотерный полимерный материал). Aquatrol V, Aquatrol С и AquaCon имеются в продаже у компании BJ Services Company.

[0138] Полимер может представлять собой терполимер, синтезированный из анионного мономера, катионного мономера и нейтрального мономера. Используемые мономеры предпочтительно имеют одинаковые реакционноспособные группы, так чтобы полученный амфотерный полимерный материал имел случайное распределение мономеров. Анионный мономер может быть, в целом, любым анионным мономером. Предпочтительные анионные мономеры включают акриловую кислоту, метакриловую кислоту, 2-акриламид-2-метилпропансульфоновую кислоту и малеиновый ангидрид. Катионный мономер может быть, в целом, любым катионным мономером.

Предпочтительные катионные мономеры включают хлорид диметил-диаллиламмония, диметиламиноэтилметакрилат и хлорид аллилтриметиламмония. Нейтральный мономер может быть, в целом, любым нейтральным мономером. Предпочтительные нейтральные мономеры включают бутадиен, N-винил-2-пирролидон, метилвиниловый эфир, метилакрилат, малеиновый ангидрид, стирол, винилацетат, акриламид, метилметакрилат и акрилонитрил. Полимер может представлять собой терполимер, синтезированный из акриловой кислоты (АА), хлорида диметилдиаллиламмония (DMDAC) или хлорида диаллилдиметиламмония (DADMAC) и акриламида (AM). Соотношение мономеров в терполимере может быть, по существу, любым соотношением. Предпочтительное соотношение составляет примерно 1:1:1.

[0139] Другой предпочтительный амфотерный полимерный материал (здесь и далее «полимер 1») включает примерно 30% полимеризованной АА, 40% полимеризованного AM и 10% полимеризованного DMDAC или DADMAC с примерно 20% свободного остаточного DMDAC или DADMAC, который не полимеризован вследствие более низкой относительной реакционной способности мономера DMDAC или DADMAC.

[0140] Текучая среда может дополнительно содержать одну или более добавок. Текучая среда может дополнительно содержать основание. Текучая среда может дополнительно содержать соль. Текучая среда может дополнительно содержать буфер. Текучая среда ь может дополнительно модификатор относительной проницаемости. Текучая среда может дополнительно содержать метилэтиламин, моноэтаноламин, триэтиламин, триэтаноламин, гидроксид натрия, гидроксид калия, карбонат калия, хлорид натрия, хлорид калия, фторид калия, KH₂PO₄ или K₂HPO₄. Текучая среда может дополнительно содержать расклинивающий агент. Стандартные расклинивающие агенты известны специалистам в данной области техники и включают песок, песок со смолистым покрытием, спеченный боксит и подобные материалы. Расклинивающий агент может быть суспендирован в текучей среде.

[0141] Саркозин (N-метилглицин) представляет собой природную аминокислоту, встречающуюся в морских звездах, морских ежах и ракообразных. Он может быть приобретен у различных коммерческих поставщиков или же может быть получен многочисленными способами синтеза, известными в данной области техники, включая термическое разложение кофеина в присутствии гидроксида бария (Arch. Pharm. 232: 601, 1894); (Bull. Chem. Soc. Japan, 39: 2535, 1966); и многие другие (Т. Shirai in Synthetic Production and Utilization of Amino Acids; T. Kaneko, et al., ред.; Wiley, Нью-Йорк: cc. 184-186, 1974). Саркозинат натрия промышленно получают из формальдегида, цианида натрия и метиламина (патенты США №2720540 и 3009954). Предпочтительный саркозинат представляет собой продукт конденсации саркозината натрия и хлорангидрида жирной кислоты. Хлорангидрид жирной кислоты подвергают реакции с саркозинатом натрия в тщательно контролируемых щелочных условиях (т.е. по реакции Шоттена-Баумана) с получением натриевой соли жирного саркозината, растворимого в воде. При подкислении образуется жирная саркозиновая кислота, которая нерастворима в воде, и она может быть выделена из реакционной среды. Ацилсаркозинаты могут быть нейтрализованы основаниями, такими как соли натрия, калия, аммония, или органическими основаниями, такими как триэтаноламин, для получения водных растворов.

[0142] Другое поверхностно-активное вещество, подходящее для текучих сред согласно настоящему изобретению, представляет собой анионное саркозинатное поверхностно-активное вещество, имеющееся в продаже у компании BJ Services Company под названием «М-Aquatrol» (MA). Саркозинат МА-1 представляет собой вязкое жидкое поверхностно-активное вещество, содержащее по меньшей мере 94% олеоилсаркозина. Для гидравлического разрыва в водном растворе содержится достаточное количество саркозината для обеспечения достаточной вязкости для суспендирования расклинивающего агента при его внесении. Поверхностно-активное вещество предпочтительно присутствует в количестве от примерно 0,5% до примерно 10% по массе, наиболее предпочтительно в количестве от примерно 0,5% до примерно 6% по массе относительно общей массы текучей среды.

Агенты для увеличения вязкости

[0143] Гидратируемый полимер может представлять собой водорастворимый полисахарид, такой как галактоманнан, целлюлоза или их производные.

[0144] Подходящие гидратируемые полимеры, которые могут быть использованы в вариантах реализации настоящего изобретения, включают любые гидратируемые полисахариды, способные к образованию геля в присутствии сшивающего агента. Например, подходящие гидратируемые полисахариды включают, но не ограничиваются ими, галактоманнановые камеди, глюкоманнановые камеди, гуары, дериватизованные гуары и производные целлюлозы. Конкретные примеры представляют собой гуаровую камедь, производные гуаровой камеди, камедь бобов рожкового дерева, камедь карайи, карбоксиметилцеллюлозу, карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу и гидроксиэтилцеллюлозу. Предпочтительные гелеобразующие агенты включают, но не ограничиваются ими, гуаровые камеди, гидроксипропилгуар, карбоксиметилгидроксипропилгуар, карбоксиметилгуар и карбоксиметилгадроксиэтилцеллюлозу. Подходящие гидратируемые полимеры также могут включать синтетические полимеры, такие как поливиниловый спирт, полиакриламиды, пли-2-амино-2-метилпропансульфоновая кислота и различные другие синтетические полимеры и сополимеры. Другие подходящие полимеры известны специалистам в данной области техники.

[0145] Гидратируемый полимер может присутствовать в текучей среде в концентрациях от примерно 0,10 до примерно 5,0% по массе водной текучей среды. В некоторых вариантах реализации диапазон концентрации гидратируемого полимера составляет от примерно 0,20% до примерно 0,80% по массе.

Агент для увеличения вязкости, сшивающие агенты

[0146] Сшивающий агент может представлять собой боратное, титанатное или цирконийсодержащее соединение. Например, сшивающий агент может представлять собой борат натрия × H₂O (с переменным содержанием воды в гидрате), борную кислоту, боратные сшиватели (смесь титанатного компонента, предпочтительно органотитанатного компонента с борным компонентом). Органотитанатный компонент может представлять собой сложные эфиры хелата титана TYZOR^® производства компании E.I du Pont de Nemours & Company. Органотитанатный компонент может представлять собой смесь первого органотитанатного соединения, имеющего лактатное основание, со вторым органотитанатным соединением, имеющим триэтаноламинное основание. Борный компонент может быть выбран из группы, состоящей из борной кислоты, тетрабората натрия и их смесей. Они описаны в патенте США №4514309, включенном в настоящий документ посредством ссылки, боратные руды, такие как улексит и колеманит, ацетилацетонат Ti (IV), триэтаноламин Ti (IV), лактат Zr, триэтаноламин Zr, лактат-триэтаноламин Zr или лактат-триэтаноламин-триизопропаноламин Zr. В некоторых вариантах реализации композиция текучей среды для обработки приствольной зоны может дополнительно содержать расклинивающий агент.

[0147] Подходящий сшивающий агент может представлять собой любое соединение, которое увеличивает вязкость текучей среды посредством химического сшивания, физического сшивания или любого другого механизма. Например, гелеобразование гидратируемого полимера может быть достигнуто сшиванием полимера с ионами металла, включая соединения, содержащие бор, цирконий и титан, или их смеси. Один из классов подходящих сшивающих агентов представляет собой органотитанаты. Другой класс подходящих сшивающих агентов представлет собой бораты, как описано, например, в патенте США №4514309, включенном в настоящий документ посредством ссылки. Выбор подходящего сшивающего агента зависит от типа проводимой впоследствии обработки и используемого гидратируемого полимера. Количество используемого сшивающего агента также зависит от условий скважины и типа проводимой обработки, но обычно находится в диапазоне от примерно 10 ppm до примерно 1000 ppm иона металла сшивающего агента в текучей среде гидратируемого полимера. В некоторых применениях водный раствор полимера сшивают непосредственно при добавлении сшивающего агента с получением высоковязкого геля. В других применениях реакция сшивающего агента может быть замедлена, так что образование вязкого геля не происходит до требуемого времени.

[0148] Во многих случаях, если не в их большинстве, полимер для увеличения вязкости сшивают с помощью подходящего сшивающего агента. Сшитый полимер имеет еще более высокую вязкость и является еще более эффективным для переноса расклинивающего агента в пласт, подлежащий гидроразрыву. Боратный ион широко используют в качестве сшивающего агента, обычно в текучих средах с высоким рН, для гуара, гуаровых производных и других галактоманнанов. См., например, патент США №3059909, включенный в настоящий документ посредством ссылки, а также многие другие патенты, в которых описаны такие классические водные гели в качестве текучей среды для гидроразрыва. Другие сшивающие агенты включают, например, сшивающие агенты на основе титана (патент США №3888312, включенный в настоящий документ посредством ссылки), хрома, железа, алюминия и циркония (патент США №3301723, включенный в настоящий документ посредством ссылки). Из них обычно предпочтительны титановые и циркониевые сшивающие агенты. Примеры широко используемых циркониевых сшивающих агентов включают триэтаноламинные комплексы циркония, ацетилацетонат циркония, лактат циркония, карбонат циркония и хелаты органической альфа-гидроксикарбоновой кислоты с цирконием. Примеры широко используемых титановых сшивающих агентов включают триэтаноламинные комплексы титана, ацетилацетонат титана, лактат титана и хелаты органической альфа-гидроксикарбоновой кислоты с титаном.

[0149] Точно так же, сшивающий агент(-ы) может быть выбран из органических и неорганических соединений, известных специалистам в данной области техники, подходящих для такой цели, и выражение «сшивающий агент» в данном контексте включает смеси таких соединений. Иллюстративные органические сшивающие агенты включают, но не ограничиваются ими, альдегиды, диальдегиды, фенолы, замещенные фенолы, простые эфиры и их смеси. Может быть использован фенол, резорцин, катехин, флороглюцин, галловая кислота, пирогаллол, 4,4'-дифенол, 1,3-дигидроксинафталин, 1,4-бензохинон, гидрохинон, хингидрон, танин, фенилацетат, фенилбензоат, 1-нафтилацетат, 2-нафтилацетат, фенилхлорацетат, гидроксифенилалканолы, формальдегид, параформальдегид, ацетальдегид, пропанальдегид, бутиральдегид, изобутиральдегид, валеральдегид, гептальдегид, деканаль, глиоксаль, глутаральдегид, терефталевый альдегид, гексаметилентетрамин, триоксан, тетраоксан, полиоксиметилен и дивиниловый эфир. Типичные неорганические сшивающие агенты представляют собой поливалентные металлы, хелатированные поливалентные металлы и соединения, способные образовывать поливалентные металлы, включая органометаллические соединения, а также бораты и комплексы бора, и их смеси. В некоторых вариантах реализации неорганические сшивающие агенты включают соли, комплексы или хелаты хрома, такие как нитрат хрома, цитрат хрома, ацетат хрома, пропионат хрома, малонат хрома, лактат хрома и т.д.; соли алюминия, такие как цитрат алюминия, алюминаты и комплексы и хелаты алюминия; соли, комплексы и хелаты титана; соли, комплексы или хелаты циркония, такие как лактат циркония; и борсодержащие соединения, такие как борная кислота, бораты и комплексы бора. Могут быть использованы текучие среды, содержащие такие добавки, как описаны в патенте США №4683068 и в патенте США №5082579.

[0150] Как указано выше, могут быть использованы смеси полимерных гелеобразующих материалов или гелеобразующих агентов. Материалы, которые могут быть использованы, включают водорастворимые сшиваемые полимеры, сополимеры и терполимеры, такие как поливиниловые полимеры, полиакриламиды, эфиры целлюлозы, полисахариды, лигносульфонаты, их аммониевые соли, их соли с щелочными металлами, соли щелочноземельных металлов с лигносульфонатами и их смеси. Конкретные полимеры представляют собой сополимеры акриловой кислоты с акриламидом, сополимеры акриловой кислоты с метакриламидом, полиакриламиды, частично гидролизованные полиакриламиды, частично гидролизованные полиметакриламиды, поливиниловый спирт, поливинилацетат, полиалкиленоксиды, карбоксицеллюлозы, карбоксиалкилгидроксиэтилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозу, галактоманнаны (например, гуаровую камедь), замещенные галактоманнаны (например, гидроксипропилгуар), гетерополисахариды, полученные ферментацией сахара из крахмала (например, ксантановая камедь), их соли с аммонием и щелочными металлами, а также их смеси. В некоторых вариантах реализации водорастворимые сшиваемые полимеры включают гидроксипропилгуар, карбоксиметилгидроксипропилгуар, частично гидролизованные полиакриламиды, ксантановую камедь, поливиниловый спирт, их соли с аммонием и щелочными металлами, а также их смеси.

[0151] Значение pH водной текучей среды, содержащей гидратируемый полимер, может быть изменено, при необходимости, для обеспечения совместимости текучей среды со сшивающим агентом. В других вариантах реализации материал, регулирующий pH, добавляют к водной текучей среде после добавления полимера в водную текучую среду. Типичные материалы для регулирования pH представляют собой широко используемые кислоты, кислотные буферы и смеси кислот и оснований. Например, типичные агенты для регулирования pH представляют собой бикарбонат натрия, карбонат калия, гидроксид натрия, гидроксид калия и карбонат натрия. Подходящие значения pH для текучей среды могут быть от нейтрального до щелочного, т.е. от примерно 5 до примерно 14. В других вариантах реализации pH поддерживают нейтральным или щелочным, т.е. от примерно 7 до примерно 14. В других вариантах реализации pH составляет от примерно 8 до примерно 12.

Разжижающие агенты

[0152] Разжижающий агент может представлять собой окисляющий агент на основе металла, такого как щелочноземельный металл или переходный металл. Иллюстративные разжижающие агенты включают, без ограничения, пероксид магния, пероксид кальция, пероксид цинка или их смеси и комбинации.

[0153] Термин «разжижающий агент» или «разжижитель» относится к любому химическому веществу, способному снижать вязкость желатинизированной текучей среды. Как описано выше, после получения текучей среды для гидроразрыва и ее закачивания в подземный пласт обычно необходимо превратить высоковязкий гель в низковязкую текучую среду. Это обеспечивает возможность простого и эффективного удаления текучей среды из пласта и поступления в ствол скважины требуемого материала, такого как нефть или газ. Такое снижение вязкости текучей среды для обработки приствольной зоны обычно называют «разжижением». Следовательно, химические агенты, используемые для снижения вязкости текучей среды, называют разжижающими агентами или разжижителями.

[0154] Существуют различные способы, подходящие для разжижения текучей среды для гидроразрыва или текучей среды для обработки приствольной зоны. Как правило, текучие среды разжижаются по истечении некоторого времени и/или после продолжительного воздействия высоких температур. Однако необходима возможность прогнозирования и регулирования разжижения в относительно узких пределах. Умеренные окисляющие агенты подходят в качестве разжижителей, если текучую среду используют в относительно высокотемпературном пласте, хотя температуры пласта 300°F (149°C) или выше обычно приводят к относительно быстрому разжижению текучей среды без помощи окисляющего агента.

[0155] Примеры неорганических разжижающих агентов для применения согласно настоящему изобретению включают, но не ограничиваются ими, персульфаты, перкарбонаты, пербораты, пероксиды, перфосфаты, перманганаты и т.д. Конкретные примеры неорганических разжижающих агентов включают, но не ограничиваются ими, персульфаты щелочноземельных металлов, перкарбонаты щелочноземельных металлов, пербораты щелочноземельных металлов, пероксиды щелочноземельных металлов, перфосфаты щелочноземельных металлов, цинковые соли пероксида, перфосфата, пербората и перкарбоната и т.д. Дополнительные подходящие разжижающие агенты описаны в патентах США №5877127; 5649596; 5669447; 5624886; 5106518; 6162766; и 5807812, включенных в настоящий документ посредством ссылки. В некоторых вариантах реализации неорганический разжижающий агент выбран из окисляющих агентов на основе щелочноземельного металла или переходного металла, таких как пероксиды магния, пероксиды цинка и пероксиды кальция.

[0156] Кроме того, вместо или вместе с неферментативным разжижителем могут быть использованы также ферментативные разжижители. Примеры подходящих ферментативных разжижителей, таких как гуар-специфические ферменты, альфа- и бета-амилазы, амилоглюкозидаза, олигоглюкозидаза, инвертаза, мальтаза, целлюлозаза и гемицеллюлоза, описаны в патентах США №5806597 и 5067566, в настоящий документ посредством ссылки.

[0157] Разжижающий агент или разжижитель может быть использован «как есть» или может быть инкапсулирован и активирован с помощью различных механизмов, включая дробление при смыкании пласта или растворение в текучих средах пласта. Такие технологии описаны, например, в патентах США №4506734; 4741401; 5110486; и 3163219, включенных в настоящий документ посредством ссылки.

Агрегирующие композиции или композиции, изменяющие дзета-потенциал

Агрегирующие композиции или композиции, изменяющие дзета-потенциал на основе продукта реакции амина-фосфата

Амины

[0158] Подходящие амины включают, без ограничения, любой амин, способный взаимодействовать с подходящим фосфатным эфиром с образованием композиции, которая образует деформируемое покрытие на поверхности, содержащей оксид металла. Иллюстративные примеры таких аминов включают, без ограничения, любой амин общей формулы R¹R²NH или их смеси, или комбинации, где R¹ и R² независимо представляют собой атом водорода или карбильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и при этом один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смеси или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций. Иллюстративные примеры аминов, подходящих для применения согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения, анилин и алкиланилины или смеси алкиланилинов, пиридины и алкилпиридины или смеси алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смеси алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смеси алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смеси алкилпирролидинов, индол и алкилиндолы или смеси алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смеси алкилимидазола, хинолин и алкилхинолин или смесь алкилхинолина, изохинолин и алкилизохинолин или смесь алкилизохинолина, пиразин и алкилпиразин или смесь алкилпиразина, хиноксалин и алкилхиноксалин или смесь алкилхиноксалина, акридин и алкилакридин или смесь алкилакридина, пиримидин и алкилпиримидина или смесь алкилпиримидина, хиназолин и алкилхиназолин или смесь алкилхиназолина, или их смеси или комбинации.

Фосфатные соединения

[0159] Подходящие фосфатные соединения включают, без ограничения, любой сложный фосфатный эфир, способный взаимодействовать с подходящим амином с образованием композиции, которая образует деформируемое покрытие на поверхности, содержащей оксид металла, или частично или полностью покрывает материал в форме частиц. Иллюстративные примеры таких сложных фосфатных эфиров включают, без ограничения, любые сложные фосфатные эфиры общей формулы P(P)(OR³)(OR⁴)(OR⁵), их полимеры или их смеси, или комбинации, где R³, R⁴ и OR⁵ независимо представляют собой атом водорода или карбильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смеси или комбинации, и где один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций. Иллюстративные примеры сложных фосфатных эфиров включают, без ограничения, сложный фосфатный эфир алканолов, имеющий общую формулу P(O)(OH)_x(OR⁶)_y, где х+у=3 и независимо представляют собой атом водорода или карбильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смеси или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций, такой как этоксифосфат, пропоксифосфат или высшие алкоксифосфаты или их смеси, или комбинации. Другие иллюстративные примеры сложных фосфатных эфиров включают, без ограничения, сложные фосфатные эфиры алканоламинов, имеющие общую формулу N[R⁷OP(O)(OH)₂]₃, где R⁷ представляет собой карбенильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смеси или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций, включая трифосфатный сложный эфир триэтаноламина, или их смеси, или комбинации. Другие иллюстративные примеры фосфатных сложных эфиров включают, без ограничения, сложные фосфатные эфиры гидроксилированных ароматических соединений, такие как фосфатные эфиры алкилированных фенолов, такие как нонилфенилфосфатный эфир или фенольные фосфатные эфиры. Другие иллюстративные примеры фосфатных сложных эфиров включают, без ограничения, фосфатные сложные эфиры диолов и полиолов, такие как фосфатные эфиры этиленгликоля, пропиленгликоля или высших гликолевых структур. Другие иллюстративные фосфатные эфиры включают любой фосфатный эфир, который может взаимодействовать с амином и образовывать покрытие на подложки, образуя деформируемое покрытие, усиливающее способность подложки к агрегации.

Полимерные аминные агрегирующие композиции, изменяющие дзета-потенциал

[0160] Подходящие амины, способные образовывать деформируемое покрытие на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, включают, без ограничения, гетероциклические ароматические амины, замещенные гетероциклические ароматические амины, поливинилгетероциклические ароматические амины, сополимеры винилгетероциклических ароматических аминов и неаминных полимеризуемых мономеров (этиленненасыщенных мономеров и диеновых мономеров) или их смеси, или комбинации, где заместители замещенных гетероциклических ароматических аминов представляют собой карбильные группы, имеющие от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и при этом один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смеси, или комбинации, и при этом один или более атомов водорода может быть заменен одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций. В некоторых вариантах реализации амины, подходящие для применения согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения, анилин и алкиланилины или смеси алкиланилинов, пиридины и алкилпиридины или смеси алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смеси алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смеси алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смеси алкилпирролидинов, индол и алкилиндолы или смеси алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смеси алкилимидазола, хинолин и алкилхинолин или смесь алкилхинолина, изохинолин и алкилизохинолин или смесь алкилизохинолина, пиразин и алкилпиразин или смесь алкилпиразина, ихноксалин и алкилхиноксалин или смесь алкилхиноксалина, акридин и алкилакридин или смесь алкилакридина, пиримидин и алкилпиримидина или смесь алкилпиримидина, хиназолин и алкилхиназолин или смесь алкилхиназолина, или их смеси или комбинации. В некоторых вариантах реализации поливинилгетероциклические амины включают, без ограничения, полимеры и сополимеры винилпиридина, винилзамещенный пиридин, винилпиррол, винилзамещенные пирролы, винилпиперидин, винилзамещенные пиперидины, винилпирролидин, винилзамещенные пирролидины, винилиндол, винилзамещенные индолы, винилимидазол, винилзамещенный имидазол, винилхинолин, винилзамещенный хинолин, винилизохинолин, винилзамещенный изохинолин, винилпиразин, винилзамещенный пиразин, винилхиноксалин, винилзамещенный хиноксалин, винилакридин, винилзамещенный акридин, винилпиримидин, винилзамещенный пиримидин, винилхиназолин, винилзамещенный хиназолин или их смеси и комбинации. В некоторых вариантах реализации гетероциклические ароматические амины содержат НАР™-310 производства компании Vertellus Specialties Inc.

[0161] Подходящие альтернативные агрегирующие композиции содержат: (1) олигомерные амины (олигоамины) и/или полимерные амины (полиамины), (2) олигоамины и/или полиамины, содержащие эффективное количество кватернизованных аминных групп, N-оксидных групп или смесей кватернизованных аминных групп и N-оксидных групп, или (3) их смеси и комбинации, где «эффективный» означает достаточный для придания композициям способности образования частичного, по существу полного и/или полного покрытия на твердых частицах, поверхностях и/или материалах, в зависимости от свойств твердых частиц, поверхностей и/или материалов, подлежащих обработке. Олигомерные и/или полимерные амины содержат повторяющиеся звенья этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров), содержащих аминную группу, гетероциклическую аминную группу, ароматическую аминную группу, их замещенные аналоги или их смеси и комбинации. Олигомерные и/или полимерные амины также могут содержать повторяющиеся звенья не содержащих амина этиленненасыщенных полимеризуемых мономеров (виниловых и диеновых мономеров). В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать продукты реакции агрегирующих композиций согласно настоящему изобретению с фосфатным компонентом. В некоторых вариантах реализации агрегирующие композиции также могут содержать продукты реакции полиаминов, имеющих от 2 до 10 аминогрупп, и фосфатных соединений. В других вариантах реализации агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению также могут содержать этоксилированные спирты и/или глимы. Агрегирующие композиции согласно настоящему изобретению предположительно образуют полные, по существу полные и/или частичные покрытия на частицах, поверхностях и/или материалах, изменяя свойства частиц, поверхностей и/или материалов в отношении самоагрегации и/или способности к агрегации. В некоторых вариантах реализации олигомеры и полимеры могут быть в любой форме, в форме гомоолигомеров, гомополимеров, статистических со-олигомеров, статистических сополимеров, полностью блокированных соолигомеров, полностью блокированных сополимеров, частично блокированных соолигомеров, частично блокированных сополимеров, статистических, полностью блокированных и/или частично блокированных олигомеров и полимеров, включая три или более различных типов мономерных повторяющихся звеньев, любые другие комбинации двух или более мономерных повторяющихся звеньев, или их смеси или комбинации, для достижения требуемых свойств, так чтобы композиции образовывали частичные или полные покрытия, изменяющие дзета-потенциал, на определенных поверхностях пласта, определенных частицах пласта и/или определенных частицах расклинивающего агента. В других вариантах реализации композиции содержат олигомеры и/или полимеры, имеющие разные количества не содержащих амина мономерных повторяющихся звеньев, аминосодержащих мономерных повторяющихся звеньев, мономерных повторяющихся звеньев, содержащих четвертичный амин, и мономерных повторяющихся звеньев, содержащих N-оксид, при этом количества подбирают так, чтобы композиции имели определенные свойства для образования покрытий на определенных твердых материалах, поверхностях и/или подложках. Такой подбор также может быть основан на разных количествах разных олигомеров и/или полимеров в составе.

Аминный компонент и агрегирующие композиции с продуктом реакции амина-фосфата

[0162] Подходящие амины для аминного компонента включают, без ограничения, амин общей формулы R¹R²NH или их смеси, или комбинации, где R¹ и R² независимо представляют собой атом водорода или карбильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, где по меньшей мере R¹ или R² представляет собой азотсодержащий гетероцикл, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы или их смеси или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций. Иллюстративные примеры аминов, подходящих для применения согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения, пиридин и алкилпиридины или смеси алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смеси алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смеси алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смеси алкилпирролидинов, индол и алкилиндолы или смеси алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смеси алкилимидазолов, хинолин и алкилхинолин или смесь алкилхинолина, изохинолин и алкилизохинолин или смесь алкилизохинолина, пиразин и алкилпиразин или смесь алкилпиразина, хиноксалин и алкилхиноксалин или смесь алкилхиноксалина, акридин и алкилакридин или смесь алкилакридина, пиримидин и алкилпиримидин или смесь алкилпиримидина, хиназолин и алкилхиназолин или смесь алкилхиназолина или их смеси, или комбинации. В некоторых вариантах реализации амины аминных компонентов содержат алкилпиридины.

Аминные полимерные агрегирующие композиции, изменяющие дзета-потенциал

[0163] Подходящие полимеры для применения в композициях согласно настоящему изобретению включают, без ограничения, любой полимер, содержащий повторяющиеся звенья, полученные из гетероциклического или гетероциклического ароматического винилового мономера, в котором гетероатомы представляют собой атомы азота или комбинацию атомов азота и других гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из бора, кислород, фосфора, серы и/или германия. Полимеры могут быть гомополимерами циклических или ароматических азотсодержащих виниловых мономеров, или сополимерами любых этиленненасыщенных мономеров, которые сополимеризуют с циклическим или ароматическим азотсодержащим виниловым мономером. Иллюстративные циклические или ароматические азотсодержащие виниловые мономеры включают, без ограничения, винилпирролы, замещенные винилпирролы, винилпиридины, замещенные винилпиридины, винилхинолины или замещенные винилхинолины, виниланилины или замещенные виниланилины, винилпиперидины или замещенные винилпиперидины, винилпирролидины или замещенные винилпирролидины, винилимидазол или замещенный винилимидазол, винилпиразин или замещенные винилпиразины, винилпиримидин или замещенный винилпиримидин, винилхиназолин или замещенный винилхиназолин, или их смеси, или комбинации. Иллюстративный пиридиновый мономер включает 2-винилпиридин, 4-винилпиридин или их смеси, или комбинации. Иллюстративные гомополимеры включают поли-2-винилпиридин, поли-4-винилпиридин и их смеси или комбинации. Иллюстративные сополимеры включают сополимеры 2-винилпиридина и 4-винилпиридина, сополимеры этилена и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеры пропилена и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеры акриловой кислоты и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеры метакриловой кислоты и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеры акрилатов и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеры метакрилатов и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина и их смеси или комбинации. Все указанные мономеры также могут содержать заместители. Кроме того, во всех указанных виниловых мономерах или этиленненасыщенных мономерах один или более атомов углерода может быть заменен одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, кислорода, фосфора, серы или их смеси или комбинации, и при этом один или более атомов водорода может быть заменен одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций. Конечно, все указанные мономеры содержат в своей структуре по меньшей мере один атом азота.

[0164] Примеры виниламинных полимеров описаны в патенте Weatherford US 8466094.

[0165] Из формулы изобретения: поли-2-винилпиридин, поли-4-винилпиридин и их смеси или комбинации, а также сополимеры, выбранные из группы, состоящей из сополимеров 2-винилпиридина и 4-винилпиридина, сополимеров этилена и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеров пропилена и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеров акриловой кислоты и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеров метакриловой кислоты и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеров акрилатов и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, сополимеров метакрилатов и 2-винилпиридина и/или 4-винилпиридина, а также их смесей и комбинаций, и необязательно продукта реакции амина и фосфатсодержащего соединения.

[0166] Подходящие полимеры для применения в композициях согласно настоящему изобретению включают, без ограничения, любой полимер, содержащий повторяющиеся звенья, полученные из гетероциклического или гетероциклического ароматического винилового мономера, в котором гетероатомы представляют собой атомы азота или комбинацию атомов азота и других гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из бора, кислород, фосфора, серы, германия и/или их смесей. Полимеры могут быть гомополимерами циклических или ароматических азотсодержащих виниловых мономеров, или сополимерами любых этиленненасыщенных мономеров, которые сополимеризуют с циклическим или ароматическим азотсодержащим виниловым мономером. Иллюстративные циклические или ароматические азотсодержащие виниловые мономеры включают, без ограничения, винилпирролы, замещенные винилпирролы, винилпиридины, замещенные винилпиридины, винилхинолины или замещенные винилхинолины, виниланилины или замещенные виниланилины, винилпиперидины или замещенные винилпиперидины, винилпирролидины или замещенные винилпирролидины, винилимидазол или замещенный винилимидазол, винилпиразин или замещенные винилпиразины, винилпиримидин или замещенный винилпиримидин, винилхиназолин или замещенный винилхиназолин, или их смеси, или комбинации.

[0167] Дополнительные подробности агрегирующих композиций, используемых согласно настоящему изобретению, представлены в патентах США №7392847; 7956017; 8466094; и 8871694; и в публикациях США №20100212905 и 20130075100.

Коацерватные агрегирующие композиции

[0168] Поверхностно-активное вещество, имеющее заряд, противоположный заряду полимера, в данном контексте иногда называют «противоионным поверхностно-активным веществом». Под таким термином понимают поверхностно-активное вещество, имеющее заряд, противоположный заряду полимера.

[0169] Подходящие катионные полимеры включают полиамины, четвертичные производные эфиров целлюлозы, четвертичные производные гуара, гомополимеры и сополимеры по меньшей мере 20 мол. процентов хлорида диметилдиаллиламмония (DMDAAC), гомополимеры и сополимеры хлорида метакриламидопропилтриметиламмония (МАРТАС), гомополимеры и сополимеры хлорида акриламидопропилтриметиламмония (АРТАС), гомополимеры и сополимеры хлорида метакрилоилоксиэтилтриметиламмония (МЕТАС), гомополимеры и сополимеры хлорида акрилоилоксиэтилтриметиламмония (АЕТАС), гомополимеры и сополимеры сульфата метакрилоилоксиэтилтриметиламмония (METAMS) и четвертичные производные крахмала.

[0170] Подходящие анионные полимеры включают гомополимеры и сополимеры акриловой кислоты (АА), гомополимеры и сополимеры метакриловой кислоты (МАА), гомополимеры и сополимеры 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPSA), гомополимеры и сополимеры N-метакриламидопропил-N,N-диметиламиноуксусной кислоты, N-акриламидопропил-N,N-диметиламиноуксусной кислоты, N-метакрилоилоксиэтил-N,N-диметиламиноуксусной кислоты и N-акрилоилоксиэтил-N,N-диметиламиноуксусной кислоты.

[0171] Анионные поверхностно-активные вещества, подходящие для применения с катионными полимерами, включают алкил, арил или алкиларилсульфаты, алкил, арил или алкиларилкарбоксилаты или алкил, арил или алкиларилсульфонаты. Предпочтительно, алкильные фрагменты имеют от примерно 1 до примерно 18 атомов углерода, арильные фрагменты имеют от примерно 6 до примерно 12 атомов углерода, и алкиларильные фрагменты имеют от примерно 7 до примерно 30 атомов углерода. Иллюстративные группы представляют собой пропил, бутил, гексил, децил, додецил, фенил, бензил и линейные или разветвленные алкилбензольные производные карбоксилатов, сульфатов и сульфонатов. Включены простые алкилэфирсульфаты, алкарилсульфонаты, алкилсукцинаты, алкилсульфосукцинаты, N-алкоилсаркозинаты, алкилфосфаты, простые алкилэфирфосфаты, простые алкилэфиркарбоксилаты, альфа-олефинсульфонаты и ацилметилтаураты, особенно их натриевые, магниевые, аммониевые и моно-, ди- и триэтаноламинные соли. Алкильные и ацильные группы обычно содержат от 8 до 18 атомов углерода и могут быть ненасыщенными. Простые алкилэфирсульфаты, простые алкилэфирфосфаты и простые алкилэфиркарбоксилаты могут содержать от одного до 10 этиленоксидных или пропиленоксидных звеньев на молекулу и предпочтительно содержат от 2 до 3 этиленоксидных звеньев на молекулу. Примеры подходящих анионных поверхностно-активных веществ включают лаурилсульфат натрия, лаурилэфирсульфат натрия, лаурилсульфосукцинат аммония, лаурилсульфат аммония, лаурилэфирсульфат аммония, додецилбензолсульфонат натрия, додецилбензолсульфонат триэтаноламина, кокоилизетионат натрия, лауроилизетионат натрия и N-лаурилсаркозинат натрия.

[0172] Катионные поверхностно-активные вещества, подходящие для применения с анионными полимерами, включают четвертичные аммониевые поверхностно-активные вещества формулы XN+R¹R²R³, где R¹, R² и R³ независимо выбраны из водорода, алифатической группы, содержащей от примерно 1 до примерно 22 атомов углерода, или ароматической, арильной, алкокси, полиоксиалкиленовой, алкиламидо, гидроксиалкильной илилалкиларильной группы, имеющей от примерно 1 до примерно 22 атома углерода; и X представляет собой анион, выбранный из галогена, ацетата, фосфата, нитрата, сульфата, алкилсульфатных радикалов (например, метилсульфат и этилсульфат), тозилата, лактата, цитрата и гликолята. Алифатические группы могут содержать, помимо атомов углерода и водорода, простые эфирные связи и другие группы, такие как заместители гидрокси- или аминогрупп (например, алкильные группы могут содержать полиэтиленгликолевые и полипропиленгликолевые фрагменты). Алифатические группы с более длинной цепью, например, содержащие примерно 12 атомов углерода или более, могут быть насыщенным или ненасыщенными. Более предпочтительно, R¹ представляет собой алкильную группу, имеющую от примерно 12 до примерно 18 атомов углерода; R₂ выбран из Н или алкильной группы, имеющей от примерно 1 до примерно 18 атомов углерода; R³ и R⁴ независимо выбраны из Н или алкильной группы, имеющей от примерно 1 до примерно 3 атомов углерода; и X является таким, как описано выше.

[0173] Подходящие гидрофобные спирты, содержащие 6-23 атома, представляют собой линейные или разветвленные алкильные спирты общей формулы C_MH_2M+2-N(OH)_N, где М представляет собой число от 6 до 23, и N равен 1, если М равен 6-12, но если М равен 13-23, то N может быть числом от 1 до 3. Наиболее предпочтительный гидрофобный спирт представляет собой лауриловый спирт, но также предпочтителен любой линейный одноатомный спирт, содержащий 8-15 атомов углерода в сравнении со спиртом, содержащим большее или меньшее количество атомов углерода.

[0174] В качестве ускорителя гелеобразования подразумевают бетаин, сультаин или гидроксисультаин, или аминоксид. Примеры бетаинов включают высшие алкилбетаины, такие как кокодиметилкарбоксиметилбетаин, лаурилдиметилкарбоксиметилбетаин, лаурилдиметил-альфа-карбоксиэтилбетаин, цетилдиметилкарбоксиметилбетаин, цетилдиметилбетаин, лаурил-бис-(2-гидроксиэтил)карбоксиметилбетаин, олеилдиметил-гамма-карбоксипропилбетаин, лаурил-бис-(2-гидроксипропил)альфа-карбоксиэтилбетаин, кокодиметилсульфопропилбетаин, лаурилдиметилсульфоэтилбетаин, лаурил-бис-(2-гидроксиэтил)-сульфопропилбетаин, амидобетаины и амидосульфобетаины (в которых радикал RCONH(CH₂)₃ присоединен к атому азота бетаина, олеилбетаина и кокамидопропилбетаина. Примеры сультаинов и гидроксисультаинов включают такие материалы, как кокамидопропилгидроксисультаин.

[0175] Под дзета-потенциалом, имеющим абсолютное значение по меньшей мере 20, подразумевают дзета-потенциал, имеющий значение +20 или более, или -20 или менее.

[0176] Амфотерные поверхностно-активные вещества, подходящие для применения с катионными полимерами или анионными полимерами, включают поверхностно-активные вещества, широко описанные как производные алифатических вторичных и третичных аминов, в которых алифатический радикал может иметь неразветвленную или разветвленную цепь и в которых один из алифатических заместителей содержит от примерно 8 до примерно 18 атомов углерода, и один из алифатических заместителей содержит анионную водосолюбилизирующую группу, такую как карбокси, сульфонат, сульфат, фосфат или фосфонат. Подходящие амфотерные поверхностно-активные вещества включают производные алифатических вторичных и третичных аминов, в которых алифатический радикал может иметь неразветвленную или разветвленную цепь и в которых один из алифатических заместителей содержит от примерно 8 до примерно 18 атомов углерода, и один из алифатических заместителей содержит анионную водосолюбилизирующую группу, например, карбокси, сульфонат, сульфат, фосфат или фосфонат. Примеры соединений, входящих в данное определение, представляют собой 3-додециламинопропионат натрия и 3-додециламинопропансульфонат натрия.

[0177] Подходящие аминоксиды включают кокоамидопропилдиметиламиноксид и другие соединения формулы R¹R²R³N→O, где R³ представляет собой углеводородный радикал или замещенный углеводородный радикал, имеющий от примерно 8 до примерно 30 атомов углерода, и R¹ и R² независимо представляют собой водород, углеводородный радикал или замещенный углеводородный радикал, имеющий до 30 атомов углерода. Предпочтительно, R³ представляет собой алифатический или замещенный алифатический углеводородный радикал, имеющий по меньшей мере 12 и до примерно 24 атомов углерода. Более предпочтительно, R³ представляет собой алифатическую группу, имеющую по меньшей мере примерно 12 атомов углерода и имеющую до примерно 22 атомов углерода, и наиболее предпочтительно представляет собой алифатическую группу, имеющую по меньшей мере примерно 18 и не более примерно 22 атомов углерода.

[0178] Подходящие фосфорсодержащие соединения, подходящие для применения согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения, фосфаты или эквиваленты фосфатов, или их смеси, или комбинации. Подходящие фосфаты включают, без ограничения, фосфаты монощелочных металлов (РО(ОН)(ОМ), где М представляет собой Li, Na, K, Rd или Cs), фосфаты дищелочных металлов (РО(ОН)(ОМ)₂, где каждый М является одинаковым или различным и представляет собой Li, Na, K, Rd или Cs), такие как фосфат дикалия (PO(OH)(OK)₂) и фосфат динатрия (PO(OH)(ONa)₂), фосфаты трищелочных металлов (РО(ОМ)₃, где каждый М является одинаковым или различным и представляет собой Li, Na, K, Rd или Cs), такие как фосфат тринатрия (PO(ONa)₃) и фосфат трикалия (РО(OK)₃), карбилфосфаты (PO(OR¹)(OM)₂, где R¹ представляет собой карбильную группу, и М представляет собой Н, Li, Na, K, Rd и/или Cs), дикарбилфосфаты (PO(OR¹)(OR²)(OM), где R¹ и R² являются одинаковыми или различными карбильными группами, и М представляет собой Н, Li, Na, K, Rd или Cs), трикарбилфосфаты (PO(OR¹)(OR²)(OR³), где R¹, R² и R³ являются одинаковыми или различными карбильными группами), или их смеси, или комбинации.

[0179] Подходящие карбильные группы включают, без ограничения, карбильные группы, имеющие от примерно 3 до 40 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены гетероатомом, выбранным из группы, состоящей из кислорода и азота, и остальные валентности содержат водород или одновалентную группу, такую как галоген, амид (NHCOR), алкоксид (OR) или т.п., где R представляет собой карбильную группу. Карбильная группа может представлять собой алкильную группу, алкенильную группу, арильную группу, алкарильную группу, арилалкильную группу или их смеси, или комбинации, т.е. каждая карбильная группа в фосфате может быть одинаковой или различной. В некоторых вариантах реализации карбильная группа имеет от примерно 3 до примерно 20 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены гетероатомом, выбранным из группы, состоящей из кислорода и азота, и остальные валентности содержат водород или одновалентную группу, такую как галоген, амид (NHCOR), алкоксид (OR) или т.п., где R представляет собой карбильную группу. В некоторых вариантах реализации карбильная группа имеет от примерно 3 до примерно 16 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены гетероатомом, выбранным из группы, состоящей из кислорода и азота, и остальные валентности содержат водород или одновалентную группу, такую как галоген, амид (NHCOR), алкоксид (OR) или т.п., где R представляет собой карбильную группу. В некоторых вариантах реализации карбильная группа имеет от примерно 3 до примерно 12 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены гетероатомом, выбранным из группы, состоящей из кислорода и азота, и остальные валентности содержат водород или одновалентную группу, такую как галоген, амид (NHCOR), алкоксид (OR) или т.п., где R представляет собой карбильную группу. В некоторых вариантах реализации карбильная группа имеет от примерно 4 до примерно 8 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены гетероатомом, выбранным из группы, состоящей из кислорода и азота, и остальные валентности содержат водород или одновалентную группу, такую как галоген, амид (NHCOR), алкоксид (OR) или т.п., где R представляет собой карбильную группу.

[0180] Подходящие триалкилфосфаты содержат, без ограничения, алкильные группы, имеющие от примерно 3 до примерно 20 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены гетероатомом, выбранным из группы, состоящей из кислорода и азота, и остальные валентности содержат водород или одновалентную группу, такую как галоген, амид (NHCOR), алкоксид (OR) или т.п., где R представляет собой карбильную группу. В некоторых вариантах реализации триалкилфосфат содержит алкильные группы, имеющие от примерно 4 до примерно 12 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены гетероатомом, выбранным из группы, состоящей из кислорода и азота, и остальные валентности содержат водород или одновалентную группу, такую как галоген, амид (NHCOR), алкоксид (OR) или т.п., где R представляет собой карбильную группу. В других вариантах реализации триалкилфосфат содержит алкильные группы, имеющие от примерно 4 до примерно 8 атомов углерода, где один или более атомов углерода могут быть заменены гетероатомом, выбранным из группы, состоящей из кислорода и азота, и остальные валентности содержат водород или одновалентную группу, такую как галоген, амид (NHCOR), алкоксид (OR) или т.п., где R представляет собой карбильную группу. Такие фосфаты могут быть получены взаимодействием донора фосфата, такого как пентоксид фосфора, и смеси спиртов в требуемых пропорциях.

Твердые материалы и расклинивающие агенты

[0181] Подходящие твердые материалы и/или расклинивающие агенты, которые могут быть предварительно обработаны или обработаны агрегирующими композициями согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения, оксиды металлов и/или керамические материалы, природные или синтетические материалы, металлы, пластики и/или другие полимерные твердые вещества, твердые вещества из растений или другие твердые материалы, которые находят применение или могут находить применение в подземных операциях, их обработанные аналоги, где твердые материалы и/или расклинивающие агенты обработаны агрегирующими композициями согласно настоящему изобретению, или их смеси, или комбинации. Оксиды металлов включают любые твердые оксиды металлического элемента периодической системы элементов. Иллюстративные примеры оксидов металлов и керамических материалов включают оксиды актиния, оксиды алюминия, оксиды сурьмы, оксиды бора, оксиды бария, оксиды висмута, оксиды кальция, оксиды церия, оксиды кобальта, оксиды хрома, оксиды цезия, оксиды меди, оксиды диспрозия, оксиды эрбия, оксиды европия, оксиды галлия, оксиды германия, оксиды иридия, оксиды железа, оксиды лантана, оксиды лития, оксиды магния, оксиды марганца, оксиды молибдена, оксиды ниобия, оксиды неодима, оксиды никеля, оксиды осмия, оксиды палладия, оксиды калия, оксиды прометия, оксиды празеодима, оксиды платины, оксиды рубидия, оксиды рения, оксиды родия, оксиды рутения, оксиды скандия, оксиды селена, оксиды кремния, оксиды самария, оксиды серебра, оксиды натрия, оксиды стронция, оксиды тантала, оксиды тербия, оксиды теллура, оксиды тория, оксиды олова, оксиды титана, оксиды таллия, оксиды тулия, оксиды ванадия, оксиды волфрама, оксиды иттрия, оксиды иттербия, оксиды цинка, оксиды циркония, керамические структуры, полученные из одного или более указанных оксидов и смешанные металлические оксиды, содержащие два или более из вышеперечисленных оксидов металлов. Иллюстративные примеры растительных материалов включают, без ограничения, оболочку семенных растений, такую как скорлупа грецких орехов, скорлупу ореха-пекана, скорлупу арахиса, скорлупу других твердых скорлуп семенных растений, измельченную древесину или другие волокнистые целлюлозные материалы, или их смеси, или комбинации.

[0182] Примеры подходящих расклинивающих агентов включают, но не ограничиваются ими, зерна кварцевого песка, стеклянные и керамические гранулы, фрагменты скорлупы грецкого ореха, алюминиевые гранулы, нейлоновые гранулы и т.п. Расклинивающие агенты обычно используют в концентрации от примерно 1 до 8 фунтов на галлон текучей среды для гидроразрыва, хотя при необходимости также могут быть использованы более высокие или низкие концентрации.

[0183] Песок, песок со смолистым покрытием и керамические частицы являются наиболее распространенными расклинивающими агентами, хотя в литературе, например, в патенте США №4654266, включенном в настоящий документ посредством ссылки, упомянуто также применение фрагментов скорлупы грецкого ореха, покрытых некоторыми связывающими добавками, металлической дроби или гранул с металлическим покрытием почти сферической формы, но имеющих отверстия для улучшения их проводимости.

[0184] Проводимость расклинивающего агента принципиально зависит от двух параметров: от толщины набивки расклинивающего агента и проницаемости набивки расклинивающего агента. Для улучшения проводимости расклинивающего агента в трещине типичные подходы включают применение расклинивающих агентов с большим диаметром частиц. В более общем смысле, наиболее распространенные подходы для улучшения характеристик расклинивающего агента в трещине включают применение высокопрочных расклинивающих агентов, расклинивающих агентов с большим диаметром частиц, высоких концентраций расклинивающего агента в набивке для получения более широких расклиненных трещин, применение материалов для увеличения проводимости, таких как разжижители, добавки для обратного притока, волокна и другие материалы, которые физически изменяют набивку расклинивающего агента, а также применение неразрушающих текучих сред для гидроразрыва, таких как желатинизированные масла, текучие среды на основе вязкоупругих поверхностно-активных веществ, вспененные текучие среды или эмульгированные текучие среды. Понятно также, что на проводимость трещины влияет размер гранул, распределение гранул по размеру, количество мелких частиц и примесей, округлость и сферичность, а также плотность расклинивающего агента.

[0185] Как указано выше, главная функция расклинивающего агента заключается в поддержании трещины в открытом состоянии посредством противодействия напряжению in-situ. Если прочность расклинивающего агента недостаточно велика, то напряжение смыкания разрушает расклинивающий агент с образованием мелких частиц, что приводит к снижению проводимости. Песок обычно подходит для применения при напряжении смыкания менее примерно 6000 psi (41 МПа), песок со смолистым покрытием может быть использован при напряжении смыкания до примерно 8000 psi (55 МПа). Расклинивающий агент средней прочности обычно состоит из спеченного керамического материала или спеченного боксита, и его применяют при напряжении смыкания от 5000 psi до 10000 psi (от 34 МПа до 69 МПа). Высокопрочный расклинивающий агент, состоящей из спеченного боксита с большим количеством корунда, используют при напряжении смыкания до примерно 14000 psi (96 МПа).

[0186] Проницаемость расклиненной трещины увеличивается пропорционально квадрату диаметра гранул. Однако более крупные гранулы зачастую более подвержены разрушению, имеют больше проблем при внесении и легче заполняются мелкими частицами. В результате средняя проводимость в течение срока эксплуатации скважины может быть существенно выше при использовании расклинивающих агентов с меньшим размером частиц.

[0187] Следует понимать, что сам расклинивающий агент может иметь любую форму, включая неправильные формы, по существу сферические формы, удлиненные формы и т.д. Добавление волокон или волокнистых продуктов к текучим средам может способствовать снижению обратного притока расклинивающего агента и, следовательно, лучшей упаковке островков расклинивающего агента в трещине, поскольку волокна прилипают к островкам вследствие того, что островки содержат некоторое количество расклинивающего агента, покрытого агрегирующей композицией согласно настоящему изобретению или обработанного агрегирующей композицией и сшивающей композицией покрытия. Кроме того, волокна могут препятствовать или снижать миграцию мелких частиц и, следовательно, препятствовать или снижать проводимость расклинивающего агента посредством образования новых типов островков расклинивающего агента, что приводит к увеличению проводимости пласта.

Волокна и органические материалы в виде частиц

Не подверженные эрозии волокна

[0188] Подходящие нерастворимые или не подверженные эрозии волокна включают, без ограничения, природные волокна, синтетические волокна или их смеси и комбинации. Иллюстративные примеры природных волокон включают, без ограничения, абаку, целлюлозу, шерсть, такую как шерсть альпаки, кашмирская шерсть, мохер или ангорская шерсть, верблюжья шерсть, кокосовое волокно, хлопок, лен, коноплю, джут, рами, шелк, сизаль, волокна виссон, собачью шерсть, шерсть овцебыка, шерсть яка, шерсть кролика, капок, кенаф, рафию, бамбуковое волокно, ананасное лубяное волокно, асбестовые волокна, стеклянные волокна, целлюлозные волокна, волокна древесной массы, их обработанные аналоги или их смеси и комбинации. Иллюстративные примеры синтетических волокон включают, без ограничения, регенерированные целлюлозные волокна, волокна из ацетата целлюлозы, сложные полиэфирные волокна, арамидные волокна, акриловые волокна, оптические волокна, полиамидные и сложные полиэфирные волокна, полиэтиленовые волокна, полипропиленовые волокна, акриловые волокна, арамидные волокна, шелковые волокна, искусственные белковые волокна, волокна BAN-LON^® (зарегистрированная торговая марка Joseph Bancroft & Sons Company), базальтовые волокна, углеродные волокна, волокна CELLIANT^® (зарегистрированная торговая марка Hologenix, LLC), волокна из ацетата целлюлозы, волокна из триацетата целлюлозы, волокна CORDURA^® (зарегистрированная торговая марка INVISTA, подразделения частной компании Koch Industries, Inc.), кримпленовые (сложные полиэфирные) волокна, волокна Cuben, медно-аммиачные волокна Rayon, волокна Dynel, волокна Elasterell, эластолефиновые волокна, стеклянные волокна, волокна GOLD FLEX^® (зарегистрированная торговая марка Honeywell), волокна INNEGRA S™ (торговая марка Innegra Technologies LLC), арамидные волокна, такие как волокна KEVLAR^® (зарегистрированная торговая марка DuPont), волокна KEVLAR^® КМ2 (зарегистрированная торговая марка DuPont), волокна LASTOL^® (зарегистрированная торговая марка DOW Chemicals Company), волокна Lyocell, волокна М5, модакриловые волокна, волокна Modal, волокна NOMEX^® (зарегистрированная торговая марка DuPont), нейлоновые волокна, такие как волокна из нейлона 4, волокна из нейлона 6, волокна из нейлона 6-6, полиолефиновые волокна, поли(п-фениленсульфидные) волокна, полиакрилонитрильные волокна, полибензимидазольные волокна, полидиоксаноновые волокна, сложные полиэфирные волокна, волокна Qiana, волокна Rayon, поливинилиденхлоридные волокна, такие как волокна Saran, волокна из поли(триметилентерефталата), такие как волокна Sorona, волокна из спандекса или эластана, волокна Taklon, волокна Technora, волокна THINSULATE^® (зарегистрированная торговая марка 3М), волокна Twaron™ (торговая марка Teijin Aramid), волокна из ультравысокомолекулярного полиэтилена, волокна из синдиотактического полипропилена, волокна из изотактического полипропилена, волокна из поливинилового спирта, волокна из ксантата целлюлозы, волокна из поли(п-фенилен-2,6-бензобисоксазола), полиимидные волокна, другие синтетические волокна или их смеси и комбинации. Указанные волокна могут дополнительно или альтернативно образовывать трехмерную сеть, упрочняющую расклинивающий агент и ограничивающую его обратный приток.

Не подверженные эрозии частицы

[0189] Могут быть использованы подходящие твердые органические полимерные материалы в виде частиц, включая, без ограничения, полимерные материалы в виде частиц из целлюлозы, акриловой кислоты, арамидов, акрилонитрила, полиамидов, винилидена, олефинов, диолефинов, сложного полиэфира, полиуретана, винилового спирта и винилхлорида. Предпочтительные композиции, обеспечивающие требуемую химическую активность и/или характеристики разложения, могут быть выбраны из искусственного шелка, ацетатных, триацетатных, хлопковых, шерстяных (целлюлозная группа); нейлона, акриловых, модакриловых, нитрильных, сложных полиэфирных, Saran, спандекс, Vinyon, олефиновых, виниловых (синтетическая полимерная группа), искусственных белковых, каучуковых (белковая и каучуковая группа) и их смесей. Наиболее предпочтительны частицы сложного полиэфира и полиамида, имеющие достаточную молекулярную массу, такие как Dacron^® и нейлон, соответственно, а также их смеси. И снова, могут быть использованы композиционные частицы, содержащие природные и/или синтетические материалы с подходящими характеристиками. Например, подходящие композиционные частицы могут содержать структуру из ядра и оболочки, где материал оболочки и материал ядра разрушаются в течение различных требуемых периодов времени. Соединения или композиции, используемые в качестве органического полимерного материала согласно настоящему изобретению, не обязательно должны быть чистыми, и могут быть использованы имеющиеся в продаже материалы, содержащие различные добавки, наполнители и т.д. или имеющие покрытия, при условии, что такие компоненты не ухудшают требуемую активность. Содержание органического полимерного материала в виде частиц, т.е. его концентрация, изначально создаваемая в текучей среде, может составлять от 0,02 процента до примерно 10 процентов по массе текучей среды. Однако наиболее предпочтительно, диапазон концентрации составляет от примерно 0,02 процента до примерно 5,0 процентов по массе текучей среды.

[0190] Размер и форма частиц, хотя и являются важными, могут в значительной степени варьироваться, в зависимости от соображений затрат времени и транспортировки. В некоторых вариантах реализации при использовании частиц органического полимера неправильной или сферической формы, размер частиц может составлять от 80 меш до 2,5 меш (Tyler), предпочтительно от 60 меш до 3 меш. Волокна и/или пластинки указанных полимерных материалов предпочтительны для обеспечения их подвижности и способности к переносу. В случае применения волокон органического полимера, волокна, используемые в соответствии с настоящим изобретением, также могу иметь широкий диапазон размеров и свойств. В данном контексте термин «волокна» относится к структурам или массам, таким как волокна из природного или синтетического материалов), в которых один из размеров существенно больше двух других размеров, которые по меньшей мере одинаковы по размеру, и дополнительно включает смеси таких материалов, имеющих множество различных размеров и типов. В других вариантах реализации длина отдельных волокон может варьироваться в сторону повышения, начиная с примерно 1 мм. Практические ограничения оборудования для обращения, смешивания и закачивания для применения в скважине в настоящее время ограничивают практическое применение волокон до длины примерно 100 мм. Соответственно, в других вариантах реализации диапазон длины волокон может составлять от примерно 1 мм до примерно 100 мм или около того. В других вариантах реализации длина может составлять от по меньшей мере примерно 2 мм до примерно 30 мм. Аналогично, диаметр волокон предпочтительно варьируется в сторону увеличения, начиная с примерно 5 мкм. В других вариантах реализации диаметр составляет от примерно 5 мкм до примерно 40 мкм. В других вариантах реализации диаметр составляет от примерно 8 мкм до примерно 20 мкм, в зависимости от модуля волокна, как подробнее описано ниже. Предпочтительно отношение длины к диаметру (исходя из круглого поперечного сечения волокна) более 50. Однако волокна могут иметь многочисленные формы, от простых круглых или овальных форм поперечного сечения до более сложных форм, таких как трехдольная, цифра восемь, звездообразная, прямоугольная в сечении или т.п. Предпочтительно используют, в целом, прямые волокна с круглым или овальным поперечным сечением. Могут быть использованы изогнутые, извитые, разветвленные, спиралеобразные, полые, фибриллированные и другие трехмерные геометрические формы волокон. И снова, волокна могут быть изогнуты крючком с одного или обоих концов. Плотность волокон и пластинок не является критичной и предпочтительно варьируется от 1 до 4 г/см³ или более.

[0191] Специалистам в данной области техники понятно, что разделение между компонентом «пластинки», с одной стороны, и «волокнами», с другой стороны, является произвольным, при этом пластинки отличают от волокон, в частности, наличием двух размеров сравнимой величины, которые существенно больше третьего размера; а волокна, как указано выше, обычно имеют один размер существенно больше двух других размеров, одинаковых по величине. В данном контексте термины «пластинка» или «пластинки» используют в их обычном смысле, подразумевая плоскость или протяженность в двух определенных направлениях, а не в одном направлении, при этом подразумевают также смеси разных типов и размеров. В целом, могут быть использованы стружки, диски, пластинки, пленки и полоски полимерного материала(-ов). Термин «аспектное отношение» обычно понимают как отношение одного размера, в частности, размера поверхности, к другому размеру. В данном контексте указанное выражение используют для обозначения отношения диаметра площади поверхности наибольшей стороны сегмента материала, рассматривая или принимая площадь поверхности такого сегмента за круг, к толщине материала (усредненной). Соответственно, пластинки, используемые согласно настоящему изобретению, имеют среднее аспектное отношение от примерно 10 до примерно 10000. В некоторых вариантах реализации среднее аспектное отношение составляет от 100 до 1000. В других вариантах реализации пластинки имеют более 5 мкм в наименьшем направлении, и размеры пластинки, которые могут быть использованы согласно настоящему изобретению, составляют, например, 6 мм × 2 мм × 15 мкм.

[0192] В особенно предпочтительном аспекте настоящего изобретения размер частиц органического полимерного материала в виде частиц могут быть изменены или подобраны так, чтобы ускорить или замедлить взаимодействие или разрушение желатинизированной суспензии в трещине. Так, например, из общего содержания материала в виде частиц 20 процентов могут составлять более крупные частицы, например, более 100 мкм, и 80 процентов - более мелкие, указанные 80 процентов частиц имеют размер менее 20 мкм. Такое смешивание в желатинизированной суспензии, вследствие факторов, связанных с площадью поверхности, может обеспечивать разное время завершения реакции или разрушения материала в виде частиц, и, следовательно, время завершения разложения или разрушения геля, по сравнению со временем, обеспечиваемым различным распределением частиц по размеру.

[0193] Жидкие суспензии, используемые согласно настоящему изобретению, содержащие твердые материал в виде частиц, например, волокна или волокна и/или пластинки, могут быть получены любым подходящим способом или в любой последовательности или порядке. Таким образом, суспензия может быть получена смешиванием в любом порядке на поверхности и посредством добавления в подходящих пропорциях компонентов текучей среды или суспензии в процессе обработки во время закачивания. Суспензии также могут быть смешаны за пределами рабочей площадки. В случае некоторых материалов, с трудом поддающихся диспергированию, волокна следует «смочить» подходящей текучей средой, такой как вода или скважинная текучая среда, до или во время смешивания с текучей средой для гидроразрыва для обеспечения более качественной загрузки волокон. Должны быть использованы хорошие технологии смешивания во избежание «комкования» материала в виде частиц.

Эродируемые частицы и волокна

[0194] Подходящие растворимые, разлагаемые или эродируемые расклинивающие агенты включают, без ограничения, водорастворимые твердые вещества, твердые вещества, растворимые в углеводородах, или их смеси и комбинации. Иллюстративные примеры водорастворимых твердых веществ и твердых веществ, растворимых в углеводородах, включают, без ограничения, соль, карбонат кальция, воск, растворимые смолы, полимеры или их смеси и комбинации. Иллюстративные соли включают, без ограничения, карбонат кальция, бензойную кислоты, материалы на основе нафталина, оксид магния, бикарбонат натрия, хлорид натрия, хлорид калия, хлорид кальция, сульфат аммония или их смеси и комбинации. Иллюстративные полимеры включают, без ограничения, полимолочную кислоту (PLA), полигликолевую кислоту (PGA), сополимер молочной кислоты/гликолевой кислоты (PLGA), полисахариды, крахмалы или их смеси и комбинации. В данном контексте «полимеры» включают гомополимеры и сополимеры указанного мономера с одним или более сомономерами, включая привитые, блок и статистические сополимеры. Полимеры могут быть линейными, разветвленными, звездообразными, сшитыми, дериватизованными и т.д., по необходимости. Растворимые или эродируемые расклинивающие агенты могут быть выбраны так, чтобы они имели такой же или другой размер и форму, как размер и форма частиц расклинивающего агента, в случае необходимости облегчения отделения от расклинивающего агента. Формы частиц растворимого, разлагаемого или эродируемого расклинивающего агента могут включать, например, сферы, стержни, пластины, ленты и т.п., и их комбинации. В некоторых применениях могут быть использованы пучки растворимых, разлагаемых или эродируемых волокон или волокнистых, или деформируемых материалов.

[0195] Растворимые, разлагаемые или эродируемые расклинивающие агенты могут быть способны к разложению в текучей среде для гидроразрыва на водной основе или в текучей среде скважины, например, волокна из полимолочной кислоты (PLA), полигликолевой кислоты (PGA), поливинилового спирта (PVOH) и др. Растворимые, разлагаемые или эродируемые волокна могут быть получены из материала или покрыты материалом, который становится адгезивным при температурах подземного пласта. Растворимые, разлагаемые или эродируемые волокна, используемые в одном из вариантов реализации, могут иметь длину до 2 мм при диаметре 10-200 мкм, в соответствии с главным условием, что отношение между любыми двумя из трех размеров должно быть больше 5 к 1. В другом варианте реализации растворимые, разлагаемые или эродируемые волокна могут иметь длину более 1 мм, например, 1-30 мм, 2-25 мм или 3-18 мм, например, примерно 6 мм; и они могут иметь диаметр 5-100 мкм и/или примерно 0,1-20 денье, предпочтительно примерно 0,15-6 денье. Указанные растворимые, разлагаемые или эродируемые волокна предназначены для улучшения способности расклинивающего агента к переносу в текучей среды для обработки приствольной зоны при сниженном содержании полимеров для увеличения вязкости текучей среды или поверхностно-активных веществ. Поперечное сечение растворимого, разлагаемого или эродируемого волокна не обязательно должно быть круглым, и волокна не обязательно должны быть прямыми. При использовании фибриллированных растворимых, разлагаемых или эродируемых волокон диаметр отдельных фибрилл может быть гораздо меньше, чем вышеуказанный диаметр волокна.

Другие компоненты текучей среды для гидроразрыва

[0196] Текучая среда для гидроразрыва также может содержать сложноэфирное соединение, такое как сложные эфиры поликарбоновых кислот. Например, сложноэфирное соединение может представлять собой сложный эфир, такой как оксалат, цитрат или этилендиаминтетраацетат. Сложноэфирное соединение, имеющее гидроксильные группы, также может быть ацетилировано. Примером такого соединения является лимонная кислота, которая может быть ацетилирована с образованием ацетилтриэтилцитрата. Предпочтительный сложный эфир представляет собой ацетилтриэтилцитрат.

Газы

[0197] Подходящие газы для вспенивания способной к вспениванию, ионно-связанной гелеобразной композиции включают, без ограничения, азот, диоксид углерода или любой другой газ, подходящий для применения при гидроразрыве пласта, или их смеси, или комбинации.

Ингибиторы коррозии

[0198] Подходящие ингибиторы коррозии для применения согласно настоящему изобретению включают, без ограничения: четвертичные аммониевые соли, например, хлориды, бромиды, йодиды, диметилсульфаты, диэтилсульфаты, нитриты, бикарбонаты, карбонаты, гидроксиды, алкоксиды или т.п., или их смеси, или комбинации; соли азотистых оснований; или их смеси или комбинации. Иллюстративные четвертичные аммониевые соли включают, без ограничения, четвертичные аммониевые соли из амина и агента кватернизации, например, алкилхлоридов, алкилбромидов, алкилйодидов, алкилсульфатов, таких как диметилсульфат, диэтилсульфат и т.д., дигалогенированных алканов, таких как дихлорэтан, дихлорпропан, дихлорэтиловый эфир, аддукты эпихлоргидрина со спиртами, этоксилаты или т.п.; или их смеси или комбинации, и аминного реагента, например, алкилпиридинов, в частности, высокоалкилированных алкилпиридинов, алкилхинолинов, С6-С24 синтетических третичных аминов, аминов, полученных из природных продуктов, таких как кокосовые орехи или т.п., диалкилзамещенных метиламинов, аминов, полученных путем взаимодействия жирных кислот или масел и полиаминов, амидоимидазолинов DETA и жирных кислот, имидазолинов этилендиамина, имидазолинов диаминоциклогексана, имидазолинов аминоэтилэтилендиамина, пиримидина пропандиамина и алкилированного пропендиамина, оксиалкилированных моно- и полиаминов, достаточных для превращения всех подвижных атомов водорода в аминах в кислородсодержащие группы, или т.п., или их смеси, или комбинации. Иллюстративные примеры солей азотистых оснований включают, без ограничения, соли азотистых оснований, полученные из солей, например: С1-С8 монокарбоновых кислот, таких как муравьиная кислота, уксусная кислота, пропановая кислота, бутановая кислота, пентановая кислота, гексановая кислота, гептановая кислота, октановая кислота, 2-этилгексановая кислота или т.п.; С2-С12 дикарбоновых кислот, С2-С12 ненасыщенных карбоновых кислот и ангидридов или т.п.; поликислот, таких как дигликолевая кислота, аспарагиновая кислота, лимонная кислота или т.п.; гидроксикислот, таких как молочная кислота, итаконовая кислота или т.п.; ариловых и гидроксиариловых кислот; природных или синтетических аминокислот; тиокислот, таких как тиогликолевая кислота (TGA); свободных кислотных форм производных фосфорной кислоты и гликоля, этоксилатов, этоксилированного амина или т.п., и аминосульфоновых кислот; или их смеси и комбинации, и амина, например: высокомолекулярных аминов жирных кислот, таких как кокоамин, амины таллового масла или т.п.; оксиалкилированных аминов жирных кислот; высокомолекулярных полиаминов жирных кислот (ди-, три-, тетра- или более); оксиалкилированных полиаминов жирных кислот; аминоамидов, таких как продукты реакции карбоновой кислоты с полиаминами, где количество эквивалентов карбоновой кислоты меньше количества эквивалентов реакционноспособнрых аминов и их оксиалкилированных производных; пиримидинов жирных кислот; моноимидазолинов EDA, DETA или высших этиленаминов, гексаметилендиамина (HMDA), тетраметилендиамина (TMDA) и их высших аналогов; бисимидазолинов, имидазолинов моно- и полиорганических кислот; оксазолинов, полученных из моноэтаноламина и жирных кислот или масел, эфираминов жирных кислот, моно- и бисамидов аминоэтилпиперазина; GAA и TGA солей продуктов реакции неочищенного таллового масла или дистиллированного таллового масла с диэтилентриамином; GAA и TGA солей продуктов реакции димерных кислот со смесями полиаминов, таких как TMDA, HMDА и 1,2-диаминоциклогексан; TGA соли имидазолина, полученного из DETA, с жирными кислотами таллового масла или соевого масла, масла канолы или т.п.; или их смеси, или комбинации.

Другие добавки для текучей среды для гидроразрыва

[0199] Текучие среды для гидроразрыва согласно настоящему изобретению также могут содержать другие добавки, такие как модификаторы pH, ингибиторы накипеобразования, добавки для борьбы с диоксидом углерода, добавки для борьбы с отложением парафина, добавки для борьбы с кислородом, ингибиторы образования солей или другие добавки.

Модификаторы pH

[0200] Подходящие модификаторы pH для применения согласно настоящему изобретению включают, без ограничения, гидроксиды щелочных металлов, карбонаты щелочных металлов, бикарбонаты щелочных металлов, гидроксиды щелочноземельных металлов, карбонаты щелочноземельных металлов, бикарбонаты щелочноземельных металлов, карбонаты редкоземельных металлов, бикарбонаты редкоземельных металлов, гидроксид редкоземельных металлов, амины, гидроксиламины (NH₂OH), алкилированные гидроксиламины (NH₂OR, где R представляет собой карбильную группу, имеющую от 1 до примерно 30 атомов углерода или гетероатомы -О или N), а также их смеси или комбинации. Предпочтительные модификаторы pH включают NaOH, KOH, Са(ОН)₂, СаО, Na₂CO₃, KHCO₃, K₂CO₃, NaHCO₃, MgO, Mg(OH)₂ и их смеси или комбинации. Предпочтительные амины включают триэтиламин, трипропиламин, другие триалкиламины, бис-гидроксиэтилэтилендиамин (DGA), бис-гидроксиэтиддиамин-1,2-диметилциклогексан или т.п., или их смеси, или комбинации.

Регуляторы накипеобразования

[0201] Подходящие добавки для регулирования накипеобразоваиия, пригодные для композиций согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения: хелатирующие агенты, например, Na⁺, K⁺ или NH⁺₄ соли ЭДТК; Na, K или NH⁺₄ соли нитрилотриуксусной кислоты (NTA); Na⁺, K⁺ или NH⁺₄ соли эриторбовой кислоты; Na⁺, K⁺ или NH⁺₄ соли тиогликолевой кислоты (TGA); Na⁺, K⁺ или NH⁺₄ соли гидроксиуксусной кислоты; Na⁺, K⁺ или NH⁺₄ соли лимонной кислоты; Na⁺, K⁺ или NH⁺₄ соли винной кислоты или другие аналогичные соли, или их смеси, или комбинации. Подходящие добавки, работающие при пороговых эффектов, комплексообразователи, включают, без ограничения: фосфаты, например, гексаметилфосфат натрия, линейные фосфатные соли, соли полифосфорной кислоты, фосфонаты, например, неионные, такие как HEDP (гидроксиэтилидендифосфорная кислота), РВТС (фосфоизобутантрикарбоновая кислота), аминофосфаты: МЕА (моноэтаноламин), NH₃, EDA (этилендиамин), бис-гидроксиэтилендиамин, бис-аминоэтиловый эфир, DETA (диэтилентриамин), HMDA (гексаметилендиаин) гипергомологии и изомеры HMDA, полиамины EDA и DETA, дигликольамин и гомологи или аналогичные полиамины, или их смеси, или комбинации; фосфатные эфиры, например, сложные эфиры полифосфорной кислоты или сложные эфиры пентоксида фосфора (P₂O₅): Алканоламины, такие как МЕА, DEA, триэтаноламин (TEA), бис-гидроксиэтилэтилендиамин; этоксилированные спирты, глицерин, гликоли, такие как EG (этиленгликоль), пропиленгликоль, бутиленгликоль, гексиленгликоль, триметилолпропан, пентаэритрит, неопентилгликоль или т.п.; трис- и тетрагидроксиамины; этоксилированные алкилфенолы (ограниченное применение вследствие проблем токсичности), этоксилированные амины, такие как моноамины, такие как MDEA и высшие амины, содержащие от 2 до 24 атомов углерода, или т.п.; полимеры, например, гомополимеры аспарагиновой кислоты, растворимые гомополимеры акриловой кислоты, сополимеры акриловой кислоты и метакриловой кислоты, терполимеры ацилатов, AMPS и т.д., гидролизованные полиакриламиды, полиоксиянтарный ангидрид (РМА); или т.п.; или их смеси, или комбинации.

Нейтрализация диоксида углерода

[0202] Подходящие добавки для нейтрализации CO₂ и для применения в композициях согласно настоящему изобретению включают, без ограничения, МЕА, DEA, изопропиламин, циклогексиламин, морфолин, диамины, диметиламинопропиламин (DMAPA), этилендиамин, метоксипропиламин (МОРА), диметилэтаноламин, метиддиэтаноламин (MDEA) и олигомеры, имидазолины EDA и гомологи и высшие аддукты, имидазолины аминоэтилэтаноламина (АЕЕА), аминоэтилпиперазин, аминоэтилэтаноламин, диизопропаноламин, DOW АМР-90™, Angus АМР-95, диалкиламины (метил, этил, изопропил), моноалкиламины (метил, этил, изопропил), триалкиламины (метил, этил, изопропил), бис-гидроксиэтилэтилендиамин (THEED) или т.п., или их смеси, или комбинации.

Борьба с отложением парафина

[0203] Подходящие добавки для удаления, диспергирования парафина и/или распределения кристаллов парафина включают, без ограничения: Целлозольвы производства DOW Chemicals Company; ацетаты целлозольва; кетоны; ацетатные и формиатные соли и сложные эфиры; поверхностно-активные вещества, состоящие из этоксилированных или пропоксилированных спиртов, алкилфенолов и/или аминов; сложные метилэфиры, такие как коконат, лаурат, соят или другие природные сложные метилэфиры жирных кислот; сульфонированные сложные метилэфиры, такие как сульфонированный коконат, сульфонированный лаурат, сульфонированный соят или другие сульфонированные природные сложные метилэфиры жирных кислот; хлориды низкомолекулярного четвертичного аммония и кокосового масла, соевого масла или C₁₀-C₂₄ аминов или моногалогенированных алкил и арилхлоридов; четвертичные аммониевые соли, состоящие из дизамещенных (например, дикоко и т.д.) и низкомолекулярных галогенированных алкил и/или арилхлоридов; димерные четвертичные соли диалкильных (метил, этил, пропил, смешанные и т.д.) третичных аминов и дигалогенированных этанов, пропанов и т.д. или дигалогенированных простых эфиров, таких как дихлорэтиловый эфир (DCEE) или т.п.; димерные четвертичные соли алкиламинов или амидопропиламинов, такие как кокоамидопропилдиметил, бис-четвертичные аммониевые соли DCEE; или их смеси, или комбинации. Подходящие спирты, используемые при получении поверхностно-активных веществ, включают, без ограничения, линейные или разветвленные спирты, в частности, смеси спиртов, взаимодействующие с этиленоксидом, пропиленоксидом или высшим алкиленоксидом, где полученные поверхностно-активные вещества имеют диапазон гидрофильно-липофильного баланса (HLB). Подходящие алкилфенолы, пригодные для получения поверхностно-активных веществ, включают, без ограничения, нонилфенол, децилфенол, додецилфенол или другие алкилфенолы, в которых алкильная группа имеет от примерно 4 до примерно 30 атомов углерода. Подходящие амины, используемые при получении поверхностно-активных веществ, включают, без ограничения, этилендиамин (EDA), диэтилентриамин (DETA) или другие полиамины. Иллюстративные примеры включают продукты Quadrol, Tetrol, Pentrol производства компании BASF. Подходящие алканоламины включают, без ограничения, моноэтаноламин (МЕА), диэтаноламин (DEA), продукты реакции МЕА и/или DEA с кокосовым маслом и кислотами.

Борьба с кислородом

[0204] Введение воды в скважину зачастую сопровождается увеличением содержания кислорода в скважинных текучих средах, что обусловлено наличием кислорода, растворенного во введенной воде. Следовательно, материалы, вводимые в скважину, должны работать в кислородных условиях или должны достаточно хорошо работать до снижения содержания кислорода в результате естественных реакций. В случае системы, не переносящей кислород, необходимо удалять или бороться с кислородом в любом материале, подаваемом в скважину. Проблема обостряется зимой, когда закачиваемые материалы содержат теплоизолирующие материалы, такие как вода, спирты, гликоли, целлозольвы, формиаты, ацетаты или т.п., а также поскольку растворимость кислорода в очень холодной воде увеличивается до диапазона примерно 14-15 ppm. Кислород также может усиливать коррозию и образование накипи. В ССТ (капиллярных гибких трубах) с применением разбавленных растворов закачиваемые растворы приводят к внесению окисляющей среды (О₂) в восстанавливающую среду (CO₂, H₂S, органические кислоты и т.д.).

[0205] Способы регулирования содержания кислорода включают: (1) деаэрацию текучей среды перед закачиванием в скважину, (2) добавление нормальных сульфидов для получения оксидов серы, однако оксиды серы могут ускорять воздействие кислоты на металлические поверхности, (3) добавление эриторбатов, аскорбатов, диэтилгидроксиламина или других соединений, взаимодействующих с кислородом, которые добавляют в текучую среду до закачивания в скважину; и (4) добавление ингибиторов коррозии или агентов для пассивации металлов, таких как калиевые (щелочные) соли сложных эфиров гликолей, этоксилаты многоатомных спиртов, или других аналогичных ингибиторов коррозии. Иллюстративные примеры агентов для борьбы с кислородом и ингибирования коррозии включают смеси тетраметилендиаминов, гексаметилендиаминов, 1,2-диаминциклогексана, аминных фракций или продуктов реакции таких аминов с частичными молярными эквивалентами альдегидов. Другие агенты для борьбы с кислородом включают салициловый и бензойный амиды полиаминов, используемые, в частности, в щелочных условиях, короткоцепочечные ацетилендиолы или аналогичные соединения, фосфатные эфиры, боратные глицерины, мочевинные и тиомочевинные соли бисоксалидинов, или другие соединения, которые либо поглощают кислород, либо взаимодействуют с кислородом, либо иным образом уменьшают или исключают кислород.

Ингибиторы образования солей

[0206] Подходящие ингибиторы образования солей для применения в текучих средах согласно настоящему изобретению включают, без ограничения, Na минус-нитрилотриацетамид производства компании Clearwater International, LLC, Хьюстон, штат Техас.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0207] Ссылаясь на фиг. 1А, представлен вариант реализации периода гидроразрыва или последовательности пачек текучих сред, в целом, 100, который включает стадию 102 набивки, имеющую длительность t_pad набивки, стадию 104 введения расклинивающего агента, имеющую длительность t_pp введения расклинивающего агента, и стадию 106 крепления, имеющую длительность крепления t_t. Стадия 104 введения расклинивающего агента включает подстадий 108, 110, 112 и 114, и каждая подстадия 108, 110, 112 и 114 включает два периода введения текучей среды без расклинивающего агента, 108а и b, 110а и b, 112а и b, и 114а и b, и два периода введения текучей среды, содержащей расклинивающей агент, 108с и d, 110с и d, 112с и d, и 114с и d. Каждая подстадия 108, 110, 112 и 114 описана длительностью t_pcycle цикла повторения. Длительность t_pcycle цикла повторения включает длительность t_pcp введения текучей среды, содержащей расклинивающий агент, и длительность t_pfp введения текучей среды, не содержащей расклинивающего агента, где продолжительности t_pcycle, t_pcp и t_pfp могут быть одинаковыми или различными для каждой подстадий 108, 110, 112 и 114, и продолжительности t_pcp и t_pfp в каждом цикле могут быть одинаковыми или различными.

[0208] Ссылаясь на фиг. 1В, представлен другой вариант реализации периода гидроразрыва или последовательности пачек текучих сред, в целом, 120, который включает стадию 122 набивки, имеющую длительность t_pad набивки, стадию 124 введения расклинивающего агента, имеющую длительность t_pp введения расклинивающего агента, и стадию крепления 126, имеющую длительность крепления t_t. Стадия 124 введения расклинивающего агента включает четыре подстадий 128, 130, 132 и 134, и каждая подстадия 128, 130, 132 и 134 включает множество синусоидных периодов введения текучей среды без расклинивающего агента, 128а-с, 130а-с, 132а-с и 134а-с, и множество синусоидных периодов введения текучей среды, содержащей расклинивающий агент, 128e-g, 130e-g, 132e-g и 134e-g. Каждая подстадия 128, 130, 132 и 134 описана длительностью t_pcycle повторения синусоидного цикла. Продолжительности t_pcycle повторения цикла могут быть одинаковыми или различными для каждой подстадий 128, 130, 132 и 134, и продолжительности синусоидных фаз, содержащих расклинивающий агент, и продолжительности синусоидных фаз, не содержащих расклинивающего агента, в каждом цикле могут быть одинаковыми или различными.

[0209] Ссылаясь на фиг. 1С, представлен другой вариант реализации периода гидроразрыва или последовательности пачек текучих сред, в целом, 140, который включает стадию 142 набивки, имеющую длительность t_pad набивки, стадию 144 введения расклинивающего агента, имеющую длительность t_pp введения расклинивающего агента, и стадию крепления 146, имеющую длительность крепления t_t. Здесь стадия 144 введения расклинивающего агента представлена как непрерывное и постепенное увеличение объема. Стадия 144 увеличения объема включает множество периодов 144a-h введения текучей среды без расклинивающего агента и множество периодов 104i-o введения текучей среды с расклинивающим агентом. Каждый из периодов 104i-o введения текучей среды с расклинивающим агентом включает период введения агрегирующей композиции или агрегирующей композиции и композиции сшивающего покрытия, которые могут быть отцентрованы в периодах 104i-o введения текучей среды с расклинивающим агентом, на подстадиях 108, 110,112 и 114, которые описаны длительностью t_pcycle цикла повторения. Длительность t_pcycle цикла повторения включает длительность t_pcp введения текучей среды, содержащей расклинивающий агент, и длительность t_pfp введения текучей среды, не содержащей расклинивающего агента, где продолжительности t_pcycle, t_pcp и t_pfp могут быть одинаковыми или различными для каждой подстадий 108, 110, 112 и 114, и продолжительности t_pcp и t_pfp в каждом цикле могут быть одинаковыми или различными.

[0210] Ссылаясь на фиг. 1D представлен другой вариант реализации периода гидроразрыва или последовательности пачек текучих сред, в целом, 160, который включает стадию 162 набивки, имеющую длительность t_pad набивки, стадию 164 введения расклинивающего агента, имеющую длительность t_pp введения расклинивающего агента, и стадию крепления 166, имеющую продолжительность крепления t_t. Здесь стадия 164 введения расклинивающего агента представлена как непрерывное и постепенное увеличение объема. Стадия 164 увеличения объема включает непрерывное увеличение объема закачивания 164а текучей среды, содержащей расклинивающий агент, и множество периодов 164b-h введения агрегирующей композиции или агрегирующей композиции и композиции сшивающего покрытия. Периоды 164b-h могут иметь одинаковые или различные продолжительности.

[0211] Ссылаясь на фиг. 2А, представлен вариант реализации схемы расположения расклинивающего агента, сформированной в пласте, через который проходит ствол скважины, на стадии введения расклинивающего агента, в целом, 200, который включает ствол 202 скважины, проходящий через пласт 204. Ствол 202 скважины содержит цементированную или нецементированную обсадную колонну 206 и широкую трещину 208, образованную в пласте 204 через множество перфораций 210 в обсадной колонне 206 с помощью текучей среды для гидроразрыва с увеличенной вязкостью, не содержащей расклинивающих агентов, закачанной в пласт 204 при достаточном давлении для образования трещины 208. Трещина 208 содержит схему 212 расположения расклинивающего агента, образованную на стадии 200 введения расклинивающего агента, включающей множество периодов 214а-h введения текучей среды без расклинивающего агента, чередующихся с множеством периодов 216a-g введения текучей среды с расклинивающим агентом. Схема 212 расположения расклинивающего агента содержит группу сетей 218a-g расклинивающего агента, содержащих стержни 220a-g расклинивающего агента и пути 222a-g движения текучих сред. Периоды 216a-g введения текучих сред с расклинивающим агентом имеют одинаковый или различный состав расклинивающего агента (в данном случае показаны разные составы), в результате чего образуются одинаковые или различные стержни 218a-g расклинивающего агента (в данном случае показаны разные), где композиции расклинивающего агента в различных периодах введения текучих сред с расклинивающим агентом отличаются по меньшей мере одним свойством композиции расклинивающего агента, включая тип расклинивающего агента, размер частиц расклинивающего агента, форму частиц расклинивающего агента и концентрации каждого типа, размера, формы расклинивающего агента, или их смеси, а также их смеси или комбинации.

[0212] Ссылаясь на фиг. 2В, представлен вариант реализации схемы расположения расклинивающего агента, сформированной в пласте, через который проходит ствол скважины, на стадии введения расклинивающего агента, в целом, 200, который включает ствол 202 скважины, проходящий через пласт 204. Ствол 202 скважины содержит цементированную или нецементированную обсадную колонну 206 и узкую трещину 208, образованную в пласте 204 через множество перфораций 210 в обсадной колонне 206 с помощью текучей среды для гидроразрыва с увеличенной вязкостью, не содержащей расклинивающего агента, закаченной в пласт 204 при достаточном давлении для образования трещины 208. Трещина 208 содержит схему 212 расположения расклинивающего агента, образованную на стадии 200 введения расклинивающего агента, включающей множество периодов 214a-g введения текучей среды без расклинивающего агента, чередующихся с множеством периодов 216a-f введения текучей среды с расклинивающим агентом. Схема 212 расположения расклинивающего агента содержит группу сетей 218a-f расклинивающего агента, содержащих стержни 220a-f расклинивающего агента и пути 222a-f движения текучих сред. Периоды 216a-f введения текучих сред с расклинивающим агентом имеют одинаковый или различный состав расклинивающего агента (в данном случае показаны разные составы), в результате чего образуются одинаковые или различные стержни 220a-f расклинивающего агента (в данном случае показаны разные), где композиции расклинивающего агента в различных периодах введения текучих сред с расклинивающим агентом отличаются по меньшей мере одним свойством композиции расклинивающего агента, включая тип расклинивающего агента, размер частиц расклинивающего агента, форму частиц расклинивающего агента и концентрации каждого типа, размера, формы расклинивающего агента или их смеси, а также их смеси или комбинации.

[0213] Ссылаясь на фиг. 2С, представлен вариант реализации схемы расположения расклинивающего агента, сформированной в пласте, через который проходит ствол скважины, на стадии введения расклинивающего агента, в целом, 200, который включает ствол 202 скважины, проходящей через пласт 204. Ствол 202 скважины содержит цементированную или нецементированную обсадную колонну 206 и иллюстративную квадратную трещину 208, образованную в пласте 204 через множество перфораций 210 в обсадной колонне 206 с помощью текучей среды для гидроразрыва с увеличенной вязкостью, не содержащей расклинивающих агентов, закачанной в пласт 204 при достаточном давлении для образования трещины 208. Трещина 208 содержит схему 212 расположения расклинивающего агента, образованную на стадии 200 введения расклинивающего агента, включающей множество периодов 214а-е введения текучей среды без расклинивающего агента, чередующихся с множеством периодов 216a-f введения текучей среды с расклинивающим агентом. Схема 212 расположения расклинивающего агента содержит группу сетей 218a-f расклинивающего агента, содержащих группы 220a-f стержней расклинивающего агента и главные пути 222a-f движения текучих сред, а также второстепенные пути движения текучих сред в группах стержней (не показаны, но очевиды для указанных групп). Периоды 216a-f введения текучих сред с расклинивающим агентом имеют одинаковый или различный состав расклинивающего агента (в данном случае показаны разные составы), в результате чего образуются одинаковые или различные стержни 220a-f расклинивающего агента (в данном случае показаны разные), где композиции расклинивающего агента в различных периодах введения текучих сред с расклинивающим агентом отличаются по меньшей мере одним свойством композиции расклинивающего агента, включая тип расклинивающего агента, размер частиц расклинивающего агента, форму частиц расклинивающего агента и концентрации каждого типа, размера, формы расклинивающего агента, или их смеси, а также их смеси или комбинации.

[0214] Ссылаясь на фиг. 2D, представлен вариант реализации схемы расположения расклинивающего агента, сформированной в пласте, через который проходит ствол скважины, на стадии введения расклинивающего агента, в целом, 200, который включает ствол 202 скважины, проходящий через пласт 204. Ствол 202 скважины содержит цементированную или нецементированную обсадную колонну 206 и трещину 208 с высокой степенью ветвления, образованную в пласте 204 через множество перфораций 210 в обсадной колонне 206 с помощью текучей среды для гидроразрыва с увеличенной вязкостью, не содержащей расклинивающих агентов, закачанной в пласт 204 при достаточном давлении для образования трещины 208. Трещина 208 содержит схему 212 расположения расклинивающего агента, образованную на стадии 200 введения расклинивающего агента, включающей множество периодов 214 введения текучей среды без расклинивающего агента, с множеством периодов 216 введения текучей среды с расклинивающим агентом. Схема 212 расположения расклинивающего агента содержит стержни 218 расклинивающего агента и пути движения текучих сред в группах стержней (не показаны). Периоды 216 введения текучей среды с расклинивающим агентом могут иметь одинаковый или различный состав расклинивающего агента (в данном случае показаны разные), в результате чего образуются одинаковые или различные стержни 218 расклинивающего агента (в данном случае показаны разные), где композиции расклинивающего агента в различных периодах введения текучих сред с расклинивающего агента отличаются по меньшей мере одним свойством композиции расклинивающего агента, включая тип расклинивающего агента, размер частиц расклинивающего агента, форму частиц расклинивающего агента и концентрации каждого типа, размера, формы расклинивающего агента, или их смеси, а также их смеси или комбинации.

[0215] Ссылаясь на фиг. 2Е, представлен вариант реализации схемы набивки трещины, образованной в пласте, через которых проходит ствол скважины, в целом, 200, который включает ствол 202 скважины, проходящий через пласт 204. Ствол 202 скважины содержит цементированную или нецементированную обсадную колонну 206 и набивку 208 трещины, образованной в пласте 204 через множество перфораций 210 в обсадной колонне 206 с помощью текучей среды для гидроразрыва с увеличенной вязкостью, не содержащей расклинивающего агента, закачанной в пласт 204 при достаточном давлении для образования набивки трещины 208. Набивка 208 трещины содержит схему 212 расположения расклинивающего агента, содержащую множество стержней 214 расклинивающего агента и множество путей 216 движения текучих сред, проходящих через них.

[0216] Ссылаясь на фиг. 3A-I, представлены девять различных конфигураций стержней, и каждая конфигурация содержит различные типы расклинивающего агента в различных компоновках. На фиг. 3А представлена упорядоченная конфигурация 300 расклинивающего агента, которая содержит обработанные твердые частицы 302 расклинивающего агента, на которые нанесено покрытие 304 из агрегирующей композиции. На фиг. 3В представлена неупорядоченная конфигурация 306 расклинивающего агента, которая содержит обработанные твердые частицы 308 расклинивающего агента, на которые нанесено покрытие 310 из агрегирующей композиции, а также полые необработанные частицы 312 расклинивающего агента. На фиг. 3С представлена другая неупорядоченная конфигурация 314 расклинивающего агента, которая содержит обработанные полые частицы 316, на которые нанесено покрытие 318 из агрегирующей композиции, и необработанные твердые частицы 320 расклинивающего агента. На фиг. 3D представлена другая неупорядоченная конфигурация 322, которая содержит обработанные твердые частицы 324 и 326 расклинивающего агента двух различных размеров, на которые нанесены покрытия 328 и 330 из агрегирующей композиции. На фиг. 3Е представлена другая неупорядоченная конфигурация 332 расклинивающего агента, которая содержит обработанные твердые частицы 334 расклинивающего агента правильной формы, на которые нанесено покрытие 336 из агрегирующей композиции, обработанные твердые частицы 338 расклинивающего агента неправильной формы, на которые нанесено покрытие 340 из агрегирующей композиции, и необработанные твердые частицы 342 расклинивающего агента правильной формы. На фиг. 3F представлена другая неупорядоченная конфигурация 344 расклинивающего агента, которая содержит обработанные твердые частицы 346 расклинивающего агента правильной формы, на которые нанесено покрытие 348 из агрегирующей композиции, и необработанные твердые частицы 350 расклинивающего агента правильной формы. На фиг. 3G представлена другая неупорядоченная конфигурация 352 расклинивающего агента, которая содержит обработанные твердые частицы 354 расклинивающего агента правильной формы, на которые нанесено покрытие 356 из агрегирующей композиции, и не подверженные эрозии волокна 358, переплетенные и частично окружающие указанный кластер. На фиг. 3Н представлена другая неупорядоченная конфигурация 360 расклинивающего агента, которая содержит обработанные твердые частицы 362 расклинивающего агента правильной формы, на которые нанесено покрытие 364 агрегирующей композиции, и необработанные твердые частицы 366 расклинивающего агента правильной формы, а также переплетенные не подверженные эрозии волокна 368. На фиг. 3I представлена другая неупорядоченная конфигурация 370 расклинивающего агента, которая содержит обработанные твердые частицы 372 расклинивающего агента правильной формы, на которые нанесено покрытие 374 из агрегирующей композиции, и необработанные полые частицы 376 расклинивающего агента правильной формы, и окруженные не подверженными эрозии волокнами 378. Конечно, следует понимать, что любое данное применение гидроразрыва может включать любые указанные группы расклинивающих агентов в любых относительных долях.

[0217] Ссылаясь на фиг. 4A-J, представлены десять различных групп стержней, каждая группа содержит четыре стержня, на каждой фигуре изображены различные типы стержней расклинивающего агента, отличающиеся типом частиц расклинивающего агента и конфигурацией стержней расклинивающего агента. На фиг. 4А представлена конфигурация 400 группы стержней, которая содержит четыре неправильных стержня 402 расклинивающего агента, содержащих обработанные твердые частицы 404 расклинивающего агента правильной формы и необработанные частицы 406 расклинивающего агента правильной формы. На фиг. 4В представлена другая конфигурация 408 группы стержней, которая содержит четыре правильных стержня 410 расклинивающего агента, содержащих обработанные частицы 412 расклинивающего агента правильной формы. На фиг. 4С представлена конфигурация 414 группы стержней, которая содержит четыре неправильных стержня 416 расклинивающего агента, содержащих обработанные твердые частицы 418 расклинивающего агента правильной формы и необработанные полые частицы 420 расклинивающего агента правильной формы. На фиг. 4D представлена конфигурация 422 группы стержней, которая содержит четыре неправильных стержня 424 расклинивающего агента, содержащих обработанные твердые частицы 426 расклинивающего агента правильной формы, обработанные твердые частицы 428 расклинивающего агента неправильной формы и необработанные частицы 430 расклинивающего агента правильной формы. На фиг. 4Е представлена конфигурация 432 группы стержней, которая содержит четыре неправильных стержня 434 расклинивающего агента, содержащих обработанные твердые частицы 436 и 438 расклинивающего агента двух разных размеров. На фиг. 4F представлена конфигурация 440 группы стержней, которая содержит четыре неправильных стержня 442 расклинивающего агента, содержащих обработанные полые частицы 444 расклинивающего агента правильной формы и необработанные твердые частицы 446 расклинивающего агента правильной формы. На фиг. 4G представлена конфигурация 448 группы стержней, которая содержит шесть различных типов 450a-f стержней расклинивающего агента, содержащих различные твердые обработанные частицы 452 расклинивающего агента и различные необработанные частицы 454 расклинивающего агента. На фиг. 4Н представлена конфигурация 456 группы стержней, которая содержит два типа 458а и b неправильных стержней расклинивающего агента, содержащих обработанные твердые частицы 460 расклинивающего агента правильной формы и необработанные частицы 462 расклинивающего агента правильной формы. На фиг. 4I представлена конфигурация 464 группы стержней, которая содержит два типа 466а и b неправильных стержней расклинивающего агента, содержащих различные обработанные твердые частицы 468 расклинивающего агента и различные необработанные частицы 470 расклинивающего агента. На фиг. 4J представлена конфигурация 472 группы стержней, которая содержит правильные и неправильные типы 474а и b расклинивающего агента, содержащие различные обработанные твердые частицы 476 расклинивающего агента правильной формы и различные необработанные частицы 478.

[0218] Ссылаясь на фиг. 5A-D, представлены четыре схемы перфораций, каждая схема содержит различные группы перфораций, разделенные неперфорированными промежутками. На фиг. 5А представлен интервал 500 перфорации в стволе 502 скважины, который может быть обсажен цементированной или нецементированной обсадной колонной 504. Интервал 500 содержит две группы 506 и 508 перфораций. Группа 506 перфораций содержит шесть близко расположенных перфораций 510, а вторая группа 508 содержит одну перфорацию 512. На фиг 5В представлен интервал 520 перфорации в стволе 522 скважины, который может быть обсажен цементированной или нецементированной обсадной колонной 524. Интервал 520 содержит две группы 526 и 528 перфораций. Группа 526 перфораций содержит шесть близко расположенных перфораций 530, а вторая группа 528 содержит три близко расположенные перфорации 532. На фиг. 5С представлен интервал 540 перфорации в стволе 542 скважины, который может быть обсажен цементированной или нецементированной обсадной колонной 544. Интервал 540 содержит три группы 546, 548 и 550 перфораций. Группа 546 перфораций содержит пять близко расположенных перфораций 552; вторая группа 548 содержит три близко расположенные перфорации 554; и третья группа 550 перфораций содержит три близко расположенные перфорации 556. На фиг. 5D представлен интервал 560 перфорации в стволе 562 скважины, который может быть обсажен цементированной или нецементированной обсадной колонной 564. Интервал 560 содержит три группы 566, 568 и 570 перфораций. Группа 566 перфораций содержит четыре не слишком близко расположенные перфорации 572; вторая группа 568 содержит три близко расположенные перфорации 574; и третья группа 570 перфораций содержит шесть близко расположенных перфораций 576. Следует понимать, что описанные выше интервалы перфораций включены лишь в качестве иллюстрации различных конфигураций перфораций. Указанные интервалы могут повторяться блоками в определенных схемах с получением длинных или коротких конфигураций перфораций. Кроме того, следует понимать, что размеры перфораций могут быть подобраны так, чтобы каждая группа перфораций селективно обеспечивала возможность прохождения частиц расклинивающего агента разного размера.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0219] Ссылаясь на фиг.6, представлена таблица, в которой указаны диапазоны дзета-потенциала и соответствующие свойства агрегации. Максимальный агрегирующий потенциал или способность к агрегации связаны с дзета-потенциалами от +3 мВ до -5 мВ; сильный агрегирующий потенциал или способность к агрегации связаны с дзета-потенциалами от -5 мВ до -10 мВ; средний и слабый агрегирующий потенциал или способность к агрегации связаны с дзета-потенциалами от -10 мВ до -15 мВ; пороговый агрегирующий потенциал или способность к агрегации связаны с дзета-потенциалами от -16 мВ до -30 мВ; и низкий или слабый агрегирующий потенциал или способность к агрегации связаны с дзета-потенциалами от -31 мВ до -100 мВ или менее.

[0220] На фиг. 6 представлены также экспериментальные данные для необработанного диоксида кремния и диоксида кремния, обработанного агрегирующим агентом SandAid™, который представляет собой агрегирующий агент типа продукта реакции амина-фосфата производства компании Weatherford International, который образует частичное или полное покрытие на частицах диоксида кремния, изменяя способность обработанного диоксида кремния к агрегации. Фактически, необработанный диоксид кремния имеет дзета-потенциал примерно -47,85 мВ, тогда как диоксид кремния, обработанный SandAid™, имеет дзета-потенциал примерно -1,58 мВ, следовательно, не способный к агрегации расклинивающий агент превращается в максимально агрегирующий расклинивающий агент. Таким же образом, необработанный уголь, который имеет дзета-потенциал примерно -28,37 мВ, то есть представляет собой расклинивающий агент с пороговой способностью к агрегации, при обработке агентом SandAid™ необработанный уголь превращается в обработанный уголь-расклинивающий агент, имеющий дзета-потенциал примерно 1,194 мВ, таким образом, расклинивающий агент с пороговой способностью к агрегации превращается в максимально агрегирующий расклинивающий агент. Изменяя относительные количества обработанного и необработанного диоксида кремния или угля можно легко подобрать объемный или относительный дзета-потенциал композиции расклинивающего агента для применения в текучих средах для гидроразрыва, содержащих расклинивающий агент, согласно настоящему изобретению.

[0221] Все ссылки, цитируемые в настоящем документе, включены посредством ссылки. Несмотря на то, что настоящее изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты его реализации, специалисты в данной области техники при прочтении настоящего описания могут увидеть изменения и модификации, которые могут быть сделаны без отклонения от общей идеи и объема настоящего изобретения, описанного выше и заявленного далее.

1. Повторно восстанавливаемый островок расклинивающего агента, содержащий:

первое количество обработанного расклинивающего агента,

где обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из композиции, изменяющей дзета-потенциал, и

где первое количество достаточно: (а) для обеспечения формирования островков расклинивающего агента в трещинах, сформированных в пласте или его области во время операций гидроразрыва, и для сохранения островков расклинивающего агента в по существу неизменном виде, если островки расклинивающего агента и/или частицы в островках расклинивающего агента двигаются в пласте во время, и/или после операций гидроразрыва, или во время операций закачивания, или во время операций по добыче, или (b) для обеспечения формирования островков расклинивающего агента в трещинах, сформированных в пласте или его области во время операций гидроразрыва, для обеспечения повторного формирования островков расклинивающего агента или их разрушения и повторного формирования во время и/или после операций гидроразрыва, или во время операций закачивания, или во время операций по добыче, для поддержания высокой проводимости трещины и для улавливания мелких частиц пласта во время и/или после операций гидроразрыва, или во время операций закачивания, или во время операций по добыче,

где композиция, изменяющая дзета-потенциал, содержит агрегирующую композицию, содержащую продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент или их смеси и комбинации,

при этом продукт реакции амина-фосфата представляет собой продукт реакции: (i) амина, выбранного из анилина и алкиланилинов или смеси алкиланилинов, пиридинов и алкилпиридинов или смеси алкилпиридинов, пиррола и алкилпирролов или смеси алкилпирролов, пиперидина и алкилпиперидинов или смеси алкилпиперидинов, пирролидина и алкилпирролидинов или смеси алкилпирролидинов, индола и алкилиндолов или смеси алкилиндолов, имидазола и алкилимидазола или смеси алкилимидазола, хинолина и алкилхинолина или смеси алкилхинолина, изохинолина и алкилизохинолина или смеси алкилизохинолина, пиразина и алкилпиразина или смеси алкилпиразина, хиноксалина и алкилхиноксалина или смеси апкилхиноксалина, акридина и алкилакридина или смеси алкилакридина, пиримидина и алкилпиримидина или смеси алкилпиримидина, хиназолина и алкилхиназолина или смеси алкилхиназолина, или их смесей, или комбинаций, и (ii) сложного фосфатного эфира, выбранного из сложного фосфатного эфира общей формулы P(O)(OR³)(OR⁴)(OR⁵), их полимеров, или их смеси, или комбинации, где R³, R⁴ и R⁵ независимо представляют собой атом водорода или карбильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и где один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций; сложного фосфатного эфира алканоламинов, имеющих общую формулу N[R⁷OP(O)(OH)₂]₃, где R⁷ представляет собой карбенильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода, или их смесей, или комбинаций; фосфатных эфиров алкилированных фенолов; фосфатных эфиров этиленгликоля или пропиленгликоля, и при этом аминный компонент содержит анилин и алкиланилины или смесь алкиланилинов, пиридины и алкилпиридины или смесь алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смесь алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смесь алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смесь алкилпирролидинов, индол и алкилиндолы или смесь алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смесь алкилимидазола, хинолин и алкилхинолин или смесь алкилхинолина, изохинолин и алкилизохинолин или смесь алкилизохинолина, пиразин и алкилпиразин или смесь алкилпиразина, хиноксалин и алкилхиноксалин или смесь алкилхиноксалина, акридин и алкилакридин или смесь алкилакридина, пиримидин и алкилпиримидин или смесь алкилпиримидина, хиназолин и алкилхиназолин или смесь алкилхиназолина.

2. Островок по п. 1, дополнительно содержащий:

второе количество необработанного расклинивающего агента, третье количество не подверженного эрозии волокна, и

четвертое количество подверженного эрозии материала, содержащего подверженные эрозии частицы, подверженные эрозии волокна или их смеси и комбинации.

3. Самовосстанавливающийся островок расклинивающего агента, содержащий: первое количество обработанного расклинивающего агента,

где обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из композиции, изменяющей дзета-потенциал,

где первое количество достаточно: для обеспечения формирования островков расклинивающего агента в трещинах, сформированных в пласте или его области, и для обеспечения разрушения и повторного формирования островков без существенной потери расклинивающего агента во время и/или после операций гидроразрыва, или во время операций закачивания, или во время операций по добыче, или (b) для обеспечения формирования островков расклинивающего агента в трещинах, сформированных в пласте или его области, для обеспечения разрушения и повторного формирования островков без существенной потери расклинивающего агента во время и/или после операций гидроразрыва, или во время операций закачивания, или во время операций по добыче, и для улавливания мелких частиц пласта во время и/или после операций гидроразрыва, или во время операций закачивания, или во время операций по добыче,

где композиция, изменяющая дзета-потенциал, содержит агрегирующую композицию, содержащую продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент или их смеси и комбинации,

при этом продукт реакции амина-фосфата представляет собой продукт реакции: (i) амина, выбранного из анилина и алкиланилинов или смеси алкиланилинов, пиридинов и алкилпиридинов или смеси алкилпиридинов, пиррола и алкилпирролов или смеси алкилпирролов, пиперидина и алкилпиперидинов или смеси алкилпиперидинов, пирролидина и алкилпирролидинов или смеси алкилпирролидинов, индола и алкилиндолов или смеси алкилиндолов, имидазола и алкилимидазола или смеси алкилимидазола, хинолина и алкилхинолина или смеси алкилхинолина, изохинолина и алкилизохинолина или смеси алкилизохинолина, пиразина и алкилпиразина или смеси алкилпиразина, хиноксалина и алкилхиноксалина или смеси алкилхиноксалина, акридина и алкилакридина или смеси алкилакридина, пиримидина и алкилпиримидина или смеси алкилпиримидина, хиназолина и алкилхиназолина или смеси алкилхиназолина, или их смесей, или комбинаций, и (ii) сложного фосфатного эфира, выбранного из сложного фосфатного эфира общей формулы P(O)(OR³)(OR⁴)(OR⁵), их полимеров, или их смеси, или комбинации, где R³, R⁴ и R⁵ независимо представляют собой атом водорода или карбильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и где один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций; сложного фосфатного эфира алканоламинов, имеющих общую формулу N[R⁷OP(O)(OH)₂]₃, где R⁷ представляет собой карбенильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода, или их смесей, или комбинаций; фосфатных эфиров алкилированных фенолов; фосфатных эфиров этиленгликоля или пропиленгликоля, и при этом аминный компонент содержит анилин и алкиланилины или смесь алкиланилинов, пиридины и алкилпиридины или смесь алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смесь алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смесь алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смесь алкилпирролидинов, индол и алкилиндолы или смесь алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смесь алкилимидазола, хинолин и алкилхинолин или смесь алкилхинолина, изохинолин и алкилизохинолин или смесь алкилизохинолина, пиразин и алкилпиразин или смесь алкилпиразина, хиноксалин и алкилхиноксалин или смесь алкилхиноксалина, акридин и алкилакридин или смесь алкилакридина, пиримидин и алкилпиримидин или смесь алкилпиримидина, хиназолин и алкилхиназолин или смесь алкилхиназолина.

4. Островок по п. 3, дополнительно содержащий:

второе количество необработанного расклинивающего агента, третье количество не подверженного эрозии волокна, и

четвертое количество подверженного эрозии материала, содержащего подверженные эрозии частицы, подверженные эрозии волокна или их смеси и комбинации.

5. Композиция для формирования островков расклинивающего агента внутри пласта или его зоны, содержащая:

текучую среду для гидроразрыва, содержащую от 119,8 до 958,6 кг обработанного расклинивающего агента на м³ текучей среды для гидроразрыва (от 1 до 8 фунтов обработанного расклинивающего агента на галлон текучей среды для гидроразрыва),

где обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из композиции, изменяющей дзета-потенциал, и

где первое количество достаточно: (а) для обеспечения формирования из композиции островков в пласте или его области во время и/или после операций гидроразрыва или (b) для обеспечения формирования из композиции островков в пласте или его области и улавливания мелких частиц пласта во время и/или после операций гидроразрыва, или во время операций закачивания, или во время операций по добыче,

где композиция, изменяющая дзета-потенциал, содержит агрегирующую композицию, содержащую продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент или их смеси и комбинации,

при этом продукт реакции амина-фосфата представляет собой продукт реакции: (i) амина, выбранного из анилина и алкиланилинов или смеси алкиланилинов, пиридинов и алкилпиридинов или смеси алкилпиридинов, пиррола и алкилпирролов или смеси алкилпирролов, пиперидина и алкилпиперидинов или смеси алкилпиперидинов, пирролидина и алкилпирролидинов или смеси алкилпирролидинов, индола и алкилиндолов или смеси алкилиндолов, имидазола и алкилимидазола или смеси алкилимидазола, хинолина и алкилхинолина или смеси алкилхинолина, изохинолина и алкилизохинолина или смеси алкилизохинолина, пиразина и алкилпиразина или смеси алкилпиразина, хиноксалина и алкилхиноксалина или смеси алкилхиноксалина, акридина и алкилакридина или смеси алкилакридина, пиримидина и алкилпиримидина или смеси алкилпиримидина, хиназолина и алкилхиназолина или смеси алкилхиназолина, или их смесей, или комбинаций, и (ii) сложного фосфатного эфира, выбранного из сложного фосфатного эфира общей формулы P(O)(OR³)(OR⁴)(OR⁵), их полимеров, или их смеси, или комбинации, где R³, R⁴ и R⁵ независимо представляют собой атом водорода или карбильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и где один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода, или их смесей, или комбинаций; сложного фосфатного эфира алканоламинов, имеющих общую формулу N[R⁷OP(O)(OH)₂]₃, где R⁷ представляет собой карбенильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций; фосфатных эфиров алкилированных фенолов; фосфатных эфиров этиленгликоля или пропиленгликоля, и

при этом аминный компонент содержит анилин и алкиланилины или смесь алкиланилинов, пиридины и алкилпиридины или смесь алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смесь алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смесь алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смесь алкилпирролидинов, индол и алкилиндолы или смесь алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смесь алкилимидазола, хинолин и алкилхинолин или смесь алкилхинолина, изохинолин и алкилизохинолин или смесь алкилизохинолина, пиразин и алкилпиразин или смесь алкилпиразина, хиноксалин и алкилхиноксалин или смесь алкилхиноксалина, акридин и алкилакридин или смесь алкилакридина, пиримидин и алкилпиримидин или смесь алкилпиримидина, хиназолин и алкилхиназолин или смесь алкилхиназолина.

6. Композиция по п. 5, дополнительно содержащая:

второе количество необработанного расклинивающего агента, третье количество не подверженного эрозии волокна, и

четвертое количество подверженного эрозии материала, содержащего подверженные эрозии частицы, подверженные эрозии волокна или их смеси и комбинации.

7. Способ гидроразрыва подземного пласта, включающий:

стадию введения расклинивающего агента, включающую закачивание в условиях гидроразрыва в пласт, через который проходит ствол скважины, по меньшей мере двух текучих сред для гидроразрыва, отличающихся: (1) по меньшей мере одним свойством композиции расклинивающего агента, или (2) по меньшей мере одним свойством текучей среды, или (3) комбинацией указанных различий, при этом указанные различия улучшают размещение расклинивающего агента и образование островков расклинивающего агента в трещинах, при этом

свойства текучей среды для гидроразрыва включают состав текучей среды, давление текучей среды, температуру текучей среды, длительность импульса текучей среды, скорость осаждения расклинивающего агента или их сочетания и комбинации,

свойства композиции расклинивающего агента включают типы расклинивающего агента, размеры частиц расклинивающего агента, прочность расклинивающего агента, форму частиц расклинивающего агента или их сочетания и комбинации, и

текучие среды для гидроразрыва выбраны из группы, состоящей из (а) текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, содержащих (i) базовую текучую среду, или (ii) базовую текучую среду и агрегирующую композицию, и/или композицию для увеличения вязкости, и (b) текучих сред, содержащих расклинивающий агент, содержащих (i) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и композицию расклинивающего агента или (ii) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию,

где агрегирующая композиция содержит продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент или их смеси и комбинации,

причем композиция расклинивающего агента содержит необработанный расклинивающий агент, обработанный расклинивающий агент или их смеси и комбинации, и

причем обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции, содержащей продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент или их смеси и комбинации,

при этом продукт реакции амина-фосфата представляет собой продукт реакции: (i) амина, выбранного из анилина и алкиланилинов или смеси алкиланилинов, пиридинов и алкилпиридинов или смеси алкилпиридинов, пиррола и алкилпирролов или смеси алкилпирролов, пиперидина и алкилпиперидинов или смеси алкилпиперидинов, пирролидина и алкилпирролидинов или смеси алкилпирролидинов, индола и алкилиндолов или смеси алкилиндолов, имидазола и алкилимидазола или смеси алкилимидазола, хинолина и алкилхинолина или смеси алкилхинолина, изохинолина и алкилизохинолина или смеси алкилизохинолина, пиразина и алкилпиразина или смеси алкилпиразина, хиноксалина и алкилхиноксалина или смеси алкилхиноксалина, акридина и алкилакридина или смеси алкилакридина, пиримидина и алкилпиримидина или смеси алкилпиримидина, хиназолина и алкилхиназолина или смеси алкилхиназолина, или их смесей, или комбинаций, и (ii) сложного фосфатного эфира, выбранного из сложного фосфатного эфира общей формулы P(O)(OR³)(OR⁴)(OR⁵), их полимеров, или их смеси, или комбинации, где R³, R⁴ и R⁵ независимо представляют собой атом водорода или карбильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и где один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций; сложного фосфатного эфира алканоламинов, имеющих общую формулу N[R⁷OP(O)(OH)₂]₃, где R⁷ представляет собой карбенильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода, или их смесей, или комбинаций; фосфатных эфиров алкилированных фенолов; фосфатных эфиров этиленгликоля или пропиленгликоля, и

при этом аминный компонент содержит анилин и алкиланилины или смесь алкиланилинов, пиридины и алкилпиридины или смесь алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смесь алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смесь алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смесь алкилпирролидинов, индол и ал кил индолы или смесь алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смесь алкилимидазола, хинолин и алкилхинолин или смесь алкилхинолина, изохинолин и алкилизохинолин или смесь алкилизохинолина, пиразин и алкилпиразин или смесь алкилпиразина, хиноксалин и алкилхиноксалин или смесь алкилхиноксалина, акридин и алкилакридин или смесь алкилакридина, пиримидин и алкилпиримидин или смесь алкилпиримидина, хиназолин и алкилхиназолин или смесь алкилхиназолина.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что композиции расклинивающего агента отличаются по меньшей мере одним из следующих свойств: (с) количеством необработанного и обработанного расклинивающего агента, (d) плотностью необработанного и/или обработанного расклинивающего агента, (е) размером частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента, (f) формой частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента или (g) прочностью частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента.

9. Островок по п. 8, отличающийся тем, что композиции расклинивающего агента дополнительно содержат (i) не подверженное эрозии волокно, (ii) эродируемый материал, содержащий эродируемые частицы, эродируемые волокна или их смеси и комбинации, или (iii) их смеси или комбинации.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что скорость осаждения расклинивающего агента контролируют путем регулирования скоростей закачивания, и при этом текучие среды для гидроразрыва с увеличенной вязкостью отличаются композицией для увеличения вязкости.

11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что стадия закачивания включает: закачивание по меньшей мере двух различных текучих сред для гидроразрыва в

соответствии с последовательностью закачивания, при этом по меньшей мере одна из текучих сред представляет собой текучую среду, не содержащую расклинивающего агента, и по меньшей мере одна из текучих сред представляет собой текучую среду, содержащую расклинивающий агент, и при этом последовательность закачивания включает закачивание по меньшей мере двух различных текучих сред для гидроразрыва чередующимися стадиями в процессе операции гидроразрыва.

12. Способ по п. 7, дополнительно включающий:

перед стадией внесения расклинивающего агента стадию набивки, включающую закачивание в набивку текучей среды, содержащей базовую текучую среду и композицию для увеличения вязкости или базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и агрегирующую композицию.

13. Способ гидроразрыва подземного пласта, включающий:

стадию введения расклинивающего агента, включающую закачивание в пласт, через который проходит ствол скважины, по меньшей мере, двух различных текучих сред для гидроразрыва в соответствии с последовательностью закачивания, где текучие среды для гидроразрыва различаются по меньшей мере одним свойством, дополнительно включающий перед стадией внесения расклинивающего агента стадию набивки, включающую закачивание в набивку текучей среды, содержащей базовую текучую среду и композицию для увеличения вязкости или базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и агрегирующую композицию,

при этом текучие среды для гидроразрыва выбраны из группы, состоящей из (а) текучих сред, не содержащих расклинивающего агента, содержащих базовую текучую среду, или базовую текучую среду и агрегирующую композицию, и/или композицию для увеличения вязкости, и (b) текучих сред, содержащих расклинивающий агент, содержащих базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и композицию расклинивающего агента или базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию,

где агрегирующая композиция содержит продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент или их смеси и комбинации,

при этом композиция расклинивающего агента содержит необработанный расклинивающий агент, обработанный расклинивающий агент или их смеси и комбинации, и

при этом обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции, содержащей продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент или их смеси и комбинации,

при этом продукт реакции амина-фосфата представляет собой продукт реакции: (i) амина, выбранного из анилина и алкиланилинов или смеси алкиланилинов, пиридинов и алкилпиридинов или смеси алкилпиридинов, пиррола и алкилпирролов или смеси алкилпирролов, пиперидина и алкилпиперидинов или смеси алкилпиперидинов, пирролидина и алкилпирролидинов или смеси алкилпирролидинов, индола и алкилиндолов или смеси алкилиндолов, имидазола и алкилимидазола или смеси алкилимидазола, хинолина и алкилхинолина или смеси алкилхинолина, изохинолина и алкилизохинолина или смеси алкилизохинолина, пиразина и алкилпиразина или смеси алкилпиразина, хиноксалина и алкилхиноксалина или смеси алкилхиноксалина, акридина и алкилакридина или смеси алкилакридина, пиримидина и алкилпиримидина или смеси алкилпиримидина, хиназолина и алкилхиназолина или смеси алкилхиназолина, или их смесей, или комбинаций, и (ii) сложного фосфатного эфира, выбранного из сложного фосфатного эфира общей формулы P(O)(OR³)(OR⁴)(OR⁵), их полимеров, или их смеси, или комбинации, где R³, R⁴ и R⁵ независимо представляют собой атом водорода или карбильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и где один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода, или их смесей, или комбинаций; сложного фосфатного эфира алканоламинов, имеющих общую формулу N[R⁷OP(O)(OH)₂]₃, где R⁷ представляет собой карбенильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций; фосфатных эфиров алкилированных фенолов; фосфатных эфиров этиленгликоля или пропиленгликоля, и

при этом аминный компонент содержит анилин и алкиланилины или смесь алкиланилинов, пиридины и алкилпиридины или смесь алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смесь алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смесь алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смесь алкилпирролидинов, индол и алкилиндолы или смесь алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смесь алкилимидазола, хинолин и алкилхинолин или смесь алкилхинолина, изохинолин и алкилизохинолин или смесь алкилизохинолина, пиразин и алкилпиразин или смесь алкилпиразина, хиноксалин и алкилхиноксалин или смесь алкилхиноксалина, акридин и алкилакридин или смесь алкилакридина, пиримидин и алкилпиримидин или смесь алкилпиримидина, хиназолин и алкилхиназолин или смесь алкилхиназолина.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что указанные свойства включают состав текучей среды, давление текучей среды, температуру текучей среды, длительность импульса текучей среды, скорость осаждения расклинивающего агента, типы расклинивающих агентов, размеры частиц расклинивающих агентов, прочность расклинивающих агентов, форму частиц расклинивающих агентов или их сочетания и комбинации.

15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что композиции расклинивающего агента отличаются по меньшей мере одним из следующих свойств: (с) количеством необработанного и обработанного расклинивающего агента, (d) плотностью необработанного и/или обработанного расклинивающего агента, (е) размером частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента, (f) формой частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента или (g) прочностью частиц необработанного и/или обработанного расклинивающего агента.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что композиции расклинивающего агента дополнительно содержат (i) не подверженное эрозии волокно, (ii) эродируемый материал, содержащий эродируемые частицы, эродируемые волокна или их смеси и комбинации, или (iii) их смеси или комбинации.

17. Способ по п. 13, отличающийся тем, что стадия закачивания включает: закачивание по меньшей мере двух различных текучих сред для гидроразрыва в соответствии с последовательностью закачивания, при этом по меньшей мере одна из текучих сред представляет собой текучую среду, не содержащую расклинивающего агента, и по меньшей мере одна из текучих сред содержит композицию расклинивающего агента, и

при этом последовательность закачивания включает закачивание по меньшей мере двух различных текучих сред для гидроразрыва на чередующихся стадиях во время операции гидроразрыва.

18. Способ по п. 13, дополнительно включающий:

после стадии внесения расклинивающего агента стадию крепления, включающую закачивание текучей среды для крепления, содержащей (i) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и композицию расклинивающего агента или (ii) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию.

19. Способ размещения сети расклинивающего агента/путей движения текучих сред в трещинах в слое, подвергаемом гидроразрыву, через который проходит ствол скважины, включающий:

стадию введения расклинивающего агента, включающую:

закачивание в слой, подвергаемый гидроразрыву, при давлении выше гидроразрыва, через схему перфораций, содержащую группы перфораций, разделенные неперфорированными промежутками, последовательности пачек текучих сред, состоящей из по меньшей мере одной текучей среды, не содержащей расклинивающего агента, выбранной из группы, состоящей из текучей среды с неувеличенной вязкостью без расклинивающего агента или текучей среды с увеличенной вязкостью без расклинивающего агента, и по меньшей мере одной текучей среды, содержащей расклинивающий агент, выбранной из группы, состоящей из текучей среды с неувеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент, или текучей среды с увеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент, где текучая среда с неувеличенной вязкостью без расклинивающего агента содержит:

(a) базовую текучую среду или

(b) базовую текучую среду и агрегирующую композицию,

где текучая среда с увеличенной вязкостью без расклинивающего агента содержит:

(a) базовую текучую среду и композицию для увеличения вязкости или

(b) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости и агрегирующую композицию,

где текучая среда с неувеличенной вязкостью с расклинивающим агентом содержит:

(a) базовую текучую среду и композицию расклинивающего агента или

(b) базовую текучую среду, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию,

где текучая среда с увеличенной вязкостью с расклинивающим агентом содержит:

(a) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента или

(b) базовую текучую среду, композицию для увеличения вязкости, композицию расклинивающего агента и агрегирующую композицию,

где агрегирующая композиция содержит: продукт реакции амина-фосфата, аминный компонент, или их смеси и комбинации, и

где текучие среды, содержащие расклинивающий агент, образуют стержни расклинивающего агента в трещинах в процессе гидроразрыва и/или после гидроразрыва при смыкании трещин,

при этом продукт реакции амина-фосфата представляет собой продукт реакции:

(i) амина, выбранного из анилина и алкиланилинов или смеси алкиланилинов, пиридинов и алкилпиридинов или смеси алкилпиридинов, пиррола и алкилпирролов или смеси алкилпирролов, пиперидина и алкилпиперидинов или смеси алкилпиперидинов, пирролидина и алкилпирролидинов или смеси алкилпирролидинов, индола и алкилиндолов или смеси алкилиндолов, имидазола и алкилимидазола или смеси алкилимидазола, хинолина и алкилхинолина или смеси алкилхинолина, изохинолина и алкилизохинолина или смеси алкилизохинолина, пиразина и алкилпиразина или смеси алкилпиразина, хиноксалина и алкилхиноксалина или смеси алкилхиноксалина, акридина и алкилакридина или смеси алкилакридина, пиримидина и алкилпиримидина или смеси алкилпиримидина, хиназолина и алкилхиназолина или смеси алкилхиназолина или их смесей, или комбинаций, и

(ii) сложного фосфатного эфира, выбранного из сложного фосфатного эфира общей формулы P(O)(OR³)(OR⁴)(OR⁵), их полимеров, или их смеси, или комбинации, где R³, R⁴ и R⁵ независимо представляют собой атом водорода или карбильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и где один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода или их смесей, или комбинаций; сложного фосфатного эфира алканоламинов, имеющих общую формулу N[R⁷OP(O)(OH)₂]₃, где R⁷ представляет собой карбенильную группу, имеющую от примерно 1 до 40 атомов углерода и необходимое количество атомов водорода для заполнения валентности, и где один или более атомов углерода могут быть заменены одним или более гетероатомами, выбранными из группы, состоящей из бора, азота, кислорода, фосфора, серы, или их смеси, или комбинации, и при этом один или более атомов водорода могут быть заменены одним или более одновалентными атомами, выбранными из группы, состоящей из фтора, хлора, брома, йода, или их смесей, или комбинаций; фосфатных эфиров алкилированных фенолов; фосфатных эфиров этиленгликоля или пропиленгликоля, и

при этом аминный компонент содержит анилин и алкиланилины или смесь алкиланилинов, пиридины и алкилпиридины или смесь алкилпиридинов, пиррол и алкилпирролы или смесь алкилпирролов, пиперидин и алкилпиперидины или смесь алкилпиперидинов, пирролидин и алкилпирролидины или смесь алкилпирролидинов, индол и алкилиндолы или смесь алкилиндолов, имидазол и алкилимидазол или смесь алкилимидазола, хинолин и алкилхинолин или смесь алкилхинолина, изохинолин и алкилизохинолин или смесь алкилизохинолина, пиразин и алкилпиразин или смесь алкилпиразина, хиноксалин и алкилхиноксалин или смесь алкилхиноксалина, акридин и алкилакридин или смесь алкилакридина, пиримидин и алкилпиримидин или смесь алкилпиримидина, хиназолин и алкилхиназолин или смесь алкилхиназолина.

20. Способ по п. 19, дополнительно включающий:

вынужденное перемещение последовательности пачек текучих сред, закачиваемых через соседние группы перфораций, через трещины с различными скоростями.

21. Способ по п. 19, отличающийся тем, что по меньшей мере один из параметров: объем пачки текучей среды, состав пачки текучей среды, композиция расклинивающего агента, размер частиц расклинивающих агентов, форма частиц расклинивающих агентов, плотность расклинивающих агентов, прочность расклинивающих агентов, концентрация расклинивающих агентов, длина схемы перфораций, количество групп перфораций, интервалы между группами перфораций, ориентация групп перфораций, количество отверстий в каждой группе перфораций, плотность перфораций в группах, длина групп перфораций, количество неперфорированных промежутков, длина неперфорированных промежутков, способы перфорации или их комбинации - изменяют в соответствии с последовательностью пачек текучих сред.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что композиция расклинивающего агента содержит первое количество необработанного расклинивающего агента, второе количество обработанного расклинивающего агента, третье количество эродируемого или растворимого расклинивающего агента и четвертое количество не подверженного эрозии волокна,

где обработанный расклинивающий агент содержит расклинивающий агент, имеющий частичное или полное покрытие из агрегирующей композиции,

где эродируемый или растворимый расклинивающий агент содержит эродируемые или растворимые органические частицы, эродируемые или растворимые органические волокна, эродируемые или растворимые неорганические частицы и/или эродируемые или растворимые неорганические волокна, и

где не подверженные эрозии волокна содержат не подверженные эрозии органические волокна и/или не подверженные эрозии неорганические волокна.

23. Способ по п. 19, отличающийся тем, что:

второе количество в сумме составляет 100 масс. %,

первое, третье и четвертое количества могут составлять от 0 масс. % до 100 масс. %, и

указанные количества могут в сумме составлять более 100%.

24. Способ по п. 19, дополнительно включающий:

перед стадией внесения расклинивающего агента стадию набивки, включающую непрерывное закачивание текучей среды с увеличенной вязкостью, не содержащей расклинивающий агент, в текучую среду для гидроразрыва в условиях гидроразрыва для получения или увеличения длины трещин.

25. Способ по п. 19, дополнительно включающий:

после стадии введения расклинивающего агента стадию крепления, включающую непрерывное закачивание текучей среды с увеличенной вязкостью, содержащей расклинивающий агент, в текучую среду для гидроразрыва.