КОМПОЗИЦИЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА, СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК C09K8/88 C09K8/52 C09K8/92 E21B43/267 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Данная заявка заявляет приоритет заявки на патент США №14/570003, поданной 15 декабря 2014 г., которая включена в данный документ в полном объеме посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Гидроразрыв пласта увеличивает поток нужных флюидов, как например нефть и газ, из подземного пласта и включает закачку флюида для гидроразрыва пласта в подземный пласт или зону со скоростью и давлением, достаточными для передачи напряжения в пласт или зону с сопутствующим разрывом пласта или зоны. Некоторые флюиды для гидроразрыва пласта содержат загуститель или гелеобразующее средство, как например полисахарид, разрушающееся незадолго до или после закачки в пласт.

[0003] Кроме создания разрыва, флюид для гидроразрыва пласта также транспортирует в место разрыва проппант. Проппант должен фиксировать разрыв после снятия гидравлического давления. Кроме того, проппант формирует проводящие каналы, по которым нужные флюиды поступают к буровой скважине. Так как проппант обеспечивает более высокую проницаемость, чем вмещающая порода, разрыв обеспечивает больший потенциал для производства углеводородов. Однако некоторые флюиды гидроразрыва пласта разрушаются до завершения разрыва и проппант отделяется от флюида гидроразрыва пласта и осаждается в нижней части разрыва. В этой ситуации проппанты осаждаются и концентрируются в нижней части разрыва, и таким образом конфигурация разрыва и продуктивность скважины ухудшаются.

[0004] Соответственно, крайне нужны композиции и способы, обеспечивающие относительно высокую проницаемость и повышающие уровень добычи углеводородов из пластов, подвергнутых гидроразрыву.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Вышеупомянутые и другие недостатки устранены в варианте реализации изобретения, композиции гидроразрыва пласта, содержащей: супервпитывающий полимер в расширенном состоянии и выполненный с возможностью разрушения после формирования условия разрушения; множество частиц проппанта, находящихся в супервпитывающем полимере, которые выходят наружу после разрушения супервпитывающего полимера; средство обработки скважины, содержащее ингибитор осадкообразований, трейсер, буферное средство или их комбинацию и флюид для перевода супервпитывающего полимера в расширенное состояние.

[0006] В варианте реализации изобретения, способ размещения множества частиц проппанта в разрыве включает: размещение композиции гидроразрыва пласта в забойном пространстве, при этом композиция гидроразрыва пласта содержит: супервпитывающий полимер в расширенном состоянии и выполненный с возможностью разрушения в ответ на создание условие разрушения так, что в результате разрушения суперавпитывающего полимера был получен разложившийся полимер; множество частиц проппанта, размещенных в супервпитывающем полимере до высвобождения множества частиц проппанта из супервпитывающего полимера после формирования условий разрушения супервпитывающего полимера; и средство обработки скважины, содержащее ингибитор осадкообразований, трейсер, буферное средство или их комбинацию; и флюид для перевода супервпитывающего полимера в расширенное состояние; формирование разрыва в забойном пространстве; размещение композиции гидроразрыва пласта в разрыве; разрушения супервпитывающего полимера после формирования разрыва; и высвобождение множества частиц проппанта из супервпитывающего полимера для размещения множества частиц проппанта в разрыве.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0007] Приведенные ниже описания не могут рассматриваться как накладывающие какие-либо ограничения. На приведенных графических материалах подобные элементы пронумерованы одинаково:

[0008] Фиг. 1 иллюстрирует частицы проппанта, размещенные в супервпитывающем полимере в расширенном состоянии согласно варианту реализации изобретения;

[0009] Фиг. 2 иллюстрирует частицы проппанта, размещенные в супервпитывающем полимере в расширенном состоянии согласно варианту реализации изобретения;

[0010]Фиг. 3 иллюстрирует супевпитывающий полимер в нерасширенном состоянии;

[0011] Фиг. 4 иллюстрирует разложившийся полимер и частицы проппанта;

[0012] Фиг. 5 иллюстрирует композицию гидроразрыва пласта, размещенную в разрыве перед формированием условия разрушения;

[0013] Фиг. 6 иллюстрирует ответную реакцию композиции гидроразрыва пласта (см. фиг. 5) на формирование условия разрушения;

[0014] Фиг. 7 иллюстрирует разделенные флюид и частицы проппанта, размещенные в разрыве перед закрытием разрыва;

[0015] Фиг. 8 иллюстрирует влияние на размер разрыва частиц проппанта, которые оседают прежде чем разрыв закрывается;

[0016] Фиг. 9 иллюстрирует размещение частиц проппанта в гуаре или супервпитывающем полимере как функцию от времени при 180°F (82°C);

[0017] Фиг. 10 иллюстрирует добавление брейкера к гуару или супервпитывающему полимеру при 180°F (82°C);

[0018] Фиг. 11 иллюстрирует секцию разрыва во время закачивания композиции гидроразрыва пласта;

[0019] Фиг. 12 иллюстрирует секцию разрыва после закачивания воды в композицию гидроразрыва пласта, размещенную в секции разрыва;

[0020] Фиг. 13 иллюстрирует различие в вязкости между одним только флюидом с сверхразбухающим полимером (SPP, superplump polimer) и системами с флюидом с сверхразбухающим полимером, объединенным с линейным гелем;

[0021] Фиг. 14A и фиг. 14B, вместе представляющие фиг. 14, иллюстрируют влияние флюида с сверхразбухающим полимером и линейного геля на качество пены в пенистом флюиде для гидроразрыва;

[0022] Фиг. 15 иллюстрирует секцию разрыва после чередующегося закачивания проппант-содержащего флюида вместе с сверхразбухающим полимером, частицы проппанта, флюид для расширения с сверхразбухающим полимером, и флюиды без проппанта, содержащие воду и смазывающее вещество; и

[0023] Фиг. 16 иллюстрирует секцию разрыва после чередующегося закачивания не содержащего проппант флюида, содержащий флюид с сверхразбухающим полимером и проппант-содержащего флюида, содержащего воду, смазывающее вещество и частицы проппанта.

[0024] Фиг. 17 иллюстрирует влияние pH флюида на вязкость супервпитывающего полимера.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0025] Подробное описание одного или более вариантов реализации изобретения представлено в данном документе с целью иллюстрации и без ограничительного смысла.

[0026] Было обнаружено, что композиция гидроразрыва пласта, описанная в данном документе, создает разрывы пласта и переносит частицы проппанта в разрывы, не изменяя конфигурацию разрывов, так, чтобы было оптимизировано прохождение углеводородов через разрывы и восстановление дебита скважины. Частицы проппанта остаются взвешенными в композиции гидроразрыва пласта, не оседая на дно разрывов, что повышает продуктивность скважины.

[0027] Как проиллюстрировано на Фиг. 1, композиция 10 гидроразрыва пласта содержит супервпитывающий полимер 12 (например, множество частиц 12 супервпитывающего полимера), множество частиц 18 проппанта, размещенных в супервпитывающего полимере 12, и флюид (не показано) для перевода супервпитывающего полимера 12 в расширенное состояние. В расширенном состоянии супервпитывающий полимер 12 выполнен с возможностью разрушения в ответ на создание условие разрушения, и в результате разрушения супервпитывающего полимера 12 получен разложившийся полимер. После разложения суперавпитывающего полимера 12, множество частиц проппанта 18 высвобождаются из супервпитывающего полимера 12.

[0028]Супервпитывающий полимер 12 содержит множество полимерных цепей 13, содержащих внутренние перекрестные связи 14 между полимерными цепями 13 супервпитывающего полимера 12. В варианте реализации изобретения частицы 18 проппанта помещены в пространство 22 между смежными частицами 12 супервпитывающего полимера. В некоторых вариантах реализации изобретения частицы 18 проппанта размещены в пространстве 22 и ограничены внутричастичными перекрестными связями 26 из частиц 12 супервпитывающего полимера. Это предполагает, что флюид окружает поверхность 24 супервпитывающего полимера 12, его внутреннее пространство 22, внутреннюю часть частиц 12 или их комбинацию.

[0029] Супервпитывающий полимер 12 представляет собой связанный, нейтрализованный или частично нейтрализованный полимер, который способен к поглощению больших объемов водосодержащих флюидов, как например вода, соляной раствор, кислота или основание, набухающий с формированием геля или вязкого материала, и сохраняющий поглощенную жидкость при определенном давлении или температуре. Супервпитывающий полимер содержит внутренние перекрестные связи, поверхностные перекрестные связи или их комбинацию. Частицы супервпитывающего полимера представляют собой частицы супервпитывающих полимеров или композиции супервпитывающего полимера. В данном документе сокращение СВП может использоваться вместо супервпитывающего полимера, композиции супервпитывающего полимера, и частиц или волокон (и т.п.).

[0030] СВП имеет гидрофильную сеть, сохраняющую большие объемы, относительно веса СВП, водосодержащего флюида. В варианте реализации изобретения в данном документе СВП представляют собой множество органических полимеров, реагирующих с водой или поглощающих воду и набухающих при контакте с водосодержащей жидкостью. Не ограничивающими примерами таких СВП являются материал на основе полисахарида (который, например, в сухом состоянии поглощает и удерживает весовой объем воды, равный или больший, чем его собственный вес), поли-2-гидроксиэтилакрилат, полиалкилакрилат, полиакриламид, полиметакриламид, поливинилпирролидон и поливинилацетат. В одном варианте реализации изобретения СВП представляет собой сополимер акриламида с, например, малеиновым ангидридом, винилацетатом, этиленоксидом, этиленгликолем, акрилонитрилом или их комбинацией. Получение СВП, выполняют, например, из акриламида (АА) или акриловой кислоты и ее солей.

[0031] В варианте реализации изобретения СВП полимеризируется из неионогенных, анионных, катионных мономеров или их комбинации. Полимеризацию для образования СВП можно осуществлять через полимеризацию свободных радикалов, полимеризацию в растворе, полимеризацию геля, эмульсионную полимеризацию, полимеризацию дисперсии или суспензионную полимеризацию. Кроме того, полимеризация может быть выполнена в водной фазе, в обратной эмульсии, или в обратной суспензии.

[0032] Примеры неионогенных мономеров для получения СВП включают неионогенные мономеры, как например акриламид, метакриламид, N,N-ди(C₁-C₈ алкил)акриламид, как например N,N-диметилакриламид, виниловый спирт, винилацетат, аллиловый спирт, гидроксиэтилметакрилат, акрилонитрил и их производное. Такое производное включает, например, производное акриламида, в частности алкилзамещенные акриламиды или аминоалкилзамещенное производное акриламида или метакриламида, и, точнее, представляют собой акриламид, метакриламид, N-метилакриламид, N-метилметакриламид, N,N-диметилакриламид, N-этилакриламид, N,N-диэтилакриламид, N-циклогексилакриламид, N-бензилакриламид, N,N-диметиламинопропилакриламид, N,N-диметиламиноэтилакриламид, N-трет-бутлакриламид, N-винилформамид, N-винилацетамид, акрилонитрилом, метакрилoнитрил или их комбинацию.

[0033] Примеры анионных мономеров для получения СВП включают этиленненасыщенные анионные мономеры, содержащие кислотные группы, включая карбоксильную группу, сульфоновую группу, фосфоновую группу, их соль, их производное или их комбинацию. В варианте реализации изобретения анионный мономер представляет собой акриловую кислоту, метакриловую кислоту, этакриловую кислоту, малеиновую кислоту, малеиновый ангидрид, фумаровую кислоту, итаконовую кислоту, α-хлоракриловую кислоту, β-цианакриловую кислоту, β-метилакриловую кислоту (кратоновую кислоту), α-фенилакриловую кислоту, β-акрилoилоксипропионовую кислоту, сорбиновую кислоту, α-хлорсорбиновую кислоту, 2-метилизокротоновую кислоту, коричную кислоту, п-хлоркоричную кислоту, β-стеариловую кислоту, цитраконовую кислоту, мезаконовую кислоту, глутаконовую кислоту, аконитовую кислоту, 2-акриламидо-2-метилпропановую сульфокислоту, аллилсульфокислоту, винилсульфокислоту, аллилфосфорную кислоту, винилфосфорную кислоту или их комбинацию.

[0034] Примеры катионных мономеров для получения СВП включают N,N-ди-C₁-C₈ алкиламино-C₁-C₈ алкилакрилaт (например, N,N-диметиламиноетилакрилат), N,N-ди-C₁-C₈ алкиламино-C₁-C₈ алкилметакрилaт (например, N,N-диметиламиноетилметакрилат), содержащие четвертичную форму (например, четвертичные формы метилхлорида), диаллилдиметиламмония хлорид, N,N-ди-C₁-C₈алкиламино- C₁-C₈алкилакриламид и их четвертичную форму, как например акриламидопропилтриметиламмония хлорид.

[0035] В варианте реализации изобретения СВП представляет собой амфотерный СВП, содержащий как катионные заместители, так и анионные заместители. Катионные заместители и анионные заместители находятся в различных стехиометрических пропорциях, включая пропорцию один к одному, или когда один заместитель присутствует в большей стехиометрическом количестве, чем другой заместитель. Типичный амфотерный СВП содержит терполимеры неионогенных мономеров, анионные мономеры и катионные мономеры.

[0036] В варианте реализации изобретения СВП содержит гуаровую смолу и каррагинан. Подходящие материалы включают раскрытые в заявке на патент Японии № P2003-154262A, содержание которой включено в данный документ в полном объеме посредством ссылки.

[0037] Согласно варианту реализации изобретения, гуаровая смола, используемая в СВП, включает натуральную гуаровую смолу, а также обработанную ферментами гуаровую смолу; последняя получена путем обработки натуральной гуаровой смолы галактозидазой, маннозидазой или другим ферментом. Кроме того, гуаровая смола может быть производным галактоманнана, полученным путем обработки натуральной гуаровой смолы химикатами для введения карбоксильных групп, гидроксильных алкильных групп, сульфатных групп, фосфатных групп и т.п. Кроме того, в варианте реализации изобретения содержится натуральный полисахарид, отличающийся от гуара и каррагинана. Типовые натуральные полисахариды включают крахмал, целлюлозу, ксантановую камедь, агар, пектин, альгиновую кислоту, трагакантовую камедь, плуран, геллановую камедь, камедь семени тамаринда, кардлан, аравийская камедь, глюкоманнан, хитин, хитозан, гиалуроновую кислоту и т.п.

[0038] Каррагинан представляет собой ионный линейный полисахарид, содержащий повторяющиеся группы галактозы, которые индивидуально могут быть сульфатированы или не сульфатированы. Определенные типы каррагинана включают каппу, йоту, лямбду и т.п. В некоторых вариантах реализации изобретения используется смесь типов каррагинана. В определенном варианте реализации изобретения, используется каррагинан или подобный каррагинану материал, формирующий гель. В дополнение к натуральному каррагинану подходящие каррагинаны содержат обработанные ферментом субстанции натурального каррагинана или дериватизированного каррагенана, например, полученные путем обработки натурального каррагинана (например, химикатом) для включения функциональной группы (например, карбоксильная группа, гидроксилалкильная группа, сульфатная группа, фосфатная группа и т.п.).

[0039] СВП содержит множество перекрестных связей среди полимерных цепей СВП. Согласно варианту реализации изобретения, перекрестные связи являются ковалентными и образуются в результате сшивания СВП сшивающим агентом. В варианте реализации изобретения сшивающий агент представляет собой этилен-ненасыщенный мономер, содержащий, например, два участка этилен-ненасыщенности (т.е. две этилен-ненасыщенных двойных связи), этилен-ненасыщенную двойную связь и функциональную группу, которая является химически активной по отношению к функциональной группе (например, амидная группа) полимерных цепей СВП или нескольких функциональных групп, которые являются химически активными к функциональным группам полимерных цепей СВП. В варианте реализации изобретения степень образования перекрестных связей в СВП в данном документе отобрана для управления объемом набухания (т.е. впитывание жидкости или объемное расширение) СВП.

[0040] Типовые сшивающие агенты включают диакриламид или метакриламид диамина, как например диакриламид пиперазина; акрилата или метакрилата эфир ди-, три-, тетрагидрокси соединения, включая этиленгликоля диакрилaт, полиэтиленгликоля диакрилaт, триметилoпропана триметакрилaт, этоксилированного триметилoла триакрилaт, этоксилированного пентаэритрита тетракрилaт и т.п.; дивинил или диаллиловую композицию, отделенную азогруппой, как например диаллиламид 2,2’-азобис(изомасляная кислота) или виниловый или аллиловый эфир ди- или три- функциональной кислоты. Дополнительные сшивающие агенты включают водорастворимые диакрилaты, как например поли(этиленгликоль)диакрилaт (например, диакрилaт PEG 200) или диакрилaт PEG 400 и многофункциональное виниловое производное полиспирта, как например этоксилированный (9-20) триметилoла триакрилaт. Дополнительные примеры сшивающего агента включают алифатические ненасыщенные амиды, как например метилeнбисакриламид или этилeнбисакриламид; алифатические эфиры полиолов или алкоксилированных полиолов с этилен-ненасыщенными кислотами, как например ди(мет)акрилаты или три(мет)акрилаты бутандиола, этиленгликоли, полигликоли, ди- и триакрилaт эфиры триметилолпропана (который представляет собой оксиалкилированным (как например этоксилированным) с алкиленом оксид как например этиленоксид); акрилат и метакрилат эфиры глицерина или пентаэритрита; акрилат и метакрилат эфиры глицерина и пентаэритрит оксиэтилированные, например, этиленоксидом; аллиловые композиции (как например аллил(мет)акрилат, алкоксилированный аллил(мет)акрилат вступивший в реакцию с, например, этиленоксидом, триаллилциануратом, триаллилизоциануратом, малеиновой кислоты диаллил эфиром, полиаллилэфиром, тетрааллилоксиэтаном, триаллиламином, тетрааллилэтилендиамином, диолами, полиолами, гидроксиаллилами или акрилат композициями и аллиловыми эфирами фосфорной кислоты или фосфористой кислоты) или мономеры, которые способны к образованию перекрестных связей, как например композиции N-метилола ненасыщенных амидов, как например метакриламид или акриламид и полученные из них эфиры. Также может использоваться комбинация сшивающих агентов.

[0041] В варианте реализации изобретения СВП представляет собой частицу (или волокно или другую форму), которая содержит поверхностные перекрестные связи, которые происходят вне внутреннего пространства СВП. Поверхностные перекрестные связи, например, возникают из-за добавления поверхностного сшивающего агента к частице СВП и термической обработки. Поверхностные перекрестные связи увеличивают плотность перекрестной связи СВП около его поверхности относительно плотности перекрестных связей внутреннего пространства СВП. Некоторые поверхностные сшивающие агенты имеют функциональную группу, которая представляет собой химически активную к группе полимерных цепей СВП группу, например, кислотную или амидную группу. Поверхностный сшивающийагент представляет собой один из ранее упомянутых сшивающих агентов и содержит функциональную группу, как например спиртовую, аминную, альдегидную или карбоксилатную группу. В варианте реализации изобретения поверхностные сшивающие агенты содержат много различных функциональных групп, как например полиолы, полиамины, полиаминоспирти и алкиленкарбонаты. Может использоваться этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль, глицерин, полиглицерин, пропиленгликоль, диэтаноламин, триэтаноламин, полипропиленгликоль, блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида, сложных эфиров сорбита и жирной кислоты, этоксилированные эфиры сорбита и жирной кислоты, триметилолпропан, этоксилированный триметилолпропан, пентаэритрит, этоксилированный пентаэритрит, поливиниловый спирт, сорбитол, этиленкарбонат, и пропиленкарбонат. Поверхностные сшивающие агенты также обеспечивают СВП химическими свойствами, которые полимерные цепи СВП не имели перед поверхностным образованием перекрестных связей, и управление химическими свойствами СВП, например, гидрофобность, гидрофильность или липкость СВП по отношению к другим материалам, как например минералы (например, силикаты) или другие химикаты, как например нефтяные композиции (например, углеводороды, асфальтены и т.п.). Другие сшивающие агенты включают борат, титанат, цирконат, алюминит, хромат или их комбинацию. Бористые сшивающие агенты включают, например, борную кислоту, тетраборат натрия, инкапсулированные бораты и т.п. В некоторых вариантах реализации изобретения сшивающие агенты бората используются с буферными средствами и средствами управления pH, как например гидроксидом натрия, оксидом магния, сесквикарбонатом натрия и карбонатом натрия, аминами (как например гидроксиалкиламинами, анилинами, пиридинами, пиримидинами, хинолинами, пирролидинами, и карбоксилатами, как например ацетатами и оксалатами), замедлителями, как например сорбитолом, альдегидами, глюконатом натрия и т.п. Циркониевые сшивающие линейные полимеры, например, лактаты циркония (например, лактат циркония натрия), триэтаноламины, 2,2’-иминодиэтанол или их комбинацию используют в определенных вариантах реализации изобретения. Титанаты для образования перекрестных связей включают, например, лактаты и триэтаноламины и т.п.

[0042] В варианте реализации изобретения СВП содержит повторяющуюся структурную единицу, содержащую акрилат, акриламид, винилпирролидон, эфир винилового спирта (например, винилацетат), виниловый спирт, их производное или их комбинацию. Согласно варианту реализации изобретения, СВП представляет собой полиакриламид, содержащий перекрестные связи, который представляет собой полиэтиленгликольдиакрилaт. В некоторых вариантах реализации изобретения СВП представляет собой полиакриловую кислоту, при этом перекрестные связи являются олигомером сложного эфира винилового спирта. В варианте реализации изобретения СВП представляет собой поли(акриловую кислоту) частичные соли натрия с осуществлением привитой сополимеризации поли(этиленгликоль), что коммерчески доступно от компании Sigma Aldrich. Кроме того, СВП может быть во многих формах, включая частицу (например, порошок), волокно, жилу, жгут и т.п. или их комбинацию. Размер СВП находится в пределах от 10 мкм до 100 000 мкм, в частности от 50 мкм до 10 000 мкм, а точнее от 50 мкм до 1000 мкм. В контексте данного документа, «размер» относится к самому большому линейному измерению, например, диаметр сферической частицы. Частицы СВП представляют собой любую форму, включая сферическую, угловатую и многогранную. Согласно варианту реализации изобретения, СВП представляет собой частицу с порами или промежутками между полимерными цепями СВП, допускающими попадание туда жидкости или частиц проппанта. Композиция гидроразрыва пласта содержит множество частиц СВП (или другие формы, как например волокно или жгут), которые соединяются вместе и формируют единую массу СВП, которая в данном документе также называется супервпитывающим полимером (СВП). Кроме того, несмотря на то, что Фиг. 1 иллюстрирует СВП как множество частиц 12 супервпитывающего полимера, СВП представляет собой множество супервпитывающих волокон 12 полимера, как проиллюстрировано на Фиг. 2, в некоторых вариантах реализации изобретения. Для некоторых вариантов реализации изобретения рассматривается комбинация различных форматов СВП.

[0043] СВП с перекрестными связями имеет преимущество как несущая среда для флюида или частиц проппанта. В операции по разрыву (например, гидроразрыв пласта), частицы проппанта, размещенные в СВП, остаются в области разрыва, и распирают открытие разрыва, когда давление, используемое для формирования разрыва, снимается, поскольку СВП разрушается в ответ на возникновение условия разрушения. Частицы проппанта имеют размер от 1 мкм до 2 000 мкм, в частности от 10 мкм до 1000 мкм, а точнее от 10 мкм до 500 мкм. Кроме того, частицы проппанта имеют любую форму, включая сферическую, угловатую и многогранную и являются монодисперсными или полидисперсными со средним гранулометрическим распределением, которое представляет собой унимодальное или многомодальное, например, бимодальное.

[0044] В варианте реализации изобретения, из-за относительного размера СВП и частиц проппанта, частицы проппанта размещены между соседними частицами СВП (Фиг. 1 пункт 12) или волокнами (Фиг. 2 пункт 12), например, в порах или каналах, сформированных пустотами или промежутками 22 между такими смежными частицами СВП или волокнами или размещены в пределах отдельных частиц СВП или волокон в расширенном состоянии СВП.

[0045] Частицы проппанта включают керамику, песок, минерал, ореховую скорлупу, гравий, стекло, смолистые частицы, полимерные частицы или их комбинацию. В варианте реализации изобретения частицы проппанта выбраны в зависимости от определенного применения композиции гидроразрыва пласта. Примеры керамики включают керамику на основе оксида, керамику на основе нитрида, керамику на основе карбида, керамику на основе борида, керамику на основе силицида или их комбинацию. В варианте реализации изобретения керамика на основе оксида представляет собой кварц (SiO₂), диоксид титана (TiO₂), оксид алюминия, оксид бора, оксид калия, оксид циркония, оксид магния, оксид кальция, оксид лития, оксид фосфора, и/или оксид титана или их комбинацию. Керамика на основе оксида, керамика на основе нитрида, керамика на основе карбида, керамика на основе борида или керамика на основе силицида содержит неметалл (например, кислород, азот, бор, углерод или кремний и т.п.), металл (например, алюминий, свинец, висмут и т.п.), металл переходной группы (например, ниобий, вольфрам, титан, цирконий, гафний, иттрий и т.п.), щелочной металл (например, литий, калий и т.п.), щелочноземельный металл (например, кальций, магний, стронций и т.п.), редкоземельный элемент (например, лантан, церий и т.п.), или галоген (например, фтор, хлор и т.п.). Типовая керамика содержит двуокись циркония, стабилизированную двуокись циркония, муллит, упрочненный цирконием корунд, шпинель, алюмосиликаты (например, муллит, кордиерит), перовскит, карбид кремния, нитрид кремния, карбид титана, нитрид титана, алюминиевый карбид, алюминиевый нитрид, карбид циркония, нитрид циркония, карбид железа, оксинитрид алюминия, алюминиевокремниевый оксинитрид, алюминиевый титанат, карбид вольфрама, нитрид вольфрама, стеатит и т.п. или их комбинацию.

[0046] Примеры подходящих песков для частиц проппанта включают без ограничения Аризонский песок, Висконсинский песок, песок Бейджер, песок Брэйди и песок Оттавы. В варианте реализации изобретения частицы проппанта, изготовленные на основе минералов, как например боксит, спечены для получения твердого материала. В варианте реализации изобретения, боксит или спеченный боксит имеет относительно высокую проницаемость, как например бокситный материал, раскрытый в патенте США № 4713203, содержание которого включено в данный документ в полном объеме посредством ссылки.

[0047] Природные частицы проппанта содержат оболочку ореха, как например грецкий орех, кокос, орех пекан, миндаль, слоновый орех, бразильский орех и т.п.; кожуру семени фруктов, таких как слива, маслина, персик, вишня, абрикос и т.п.; кожуру семени других растений, как например кукуруза (например, стержни початков или зерна кукурузы); деревянные материалы, как например полученные из дуба, гикори, грецкого ореха, тополя, красного дерева и т.п. Такие материалы являются частицами, полученными в результате дробления, размола, разрезания, крошения и т.п.

[0048] В варианте реализации изобретения частицы проппанта покрыты, например, смолой. Т.е. ею покрыли отдельные частицы проппанта. Таким образом, если частицы проппанта сжаты во время или после, например, разрыва, при давлении, достаточно большом для создания на основании этого мелких частиц, мелкие частицы остаются объединенными в пределах покрытия, и таким образом, они не высвобождаются в пласт. Предусматривается, что мелкие частицы уменьшают проницаемость углеводорода (или другого флюида) через разрывы или поры в разрывах и это устраняется покрытием частицы проппанта. Покрытие частиц проппанта включает вулканизированные, частично вулканизированные или невулканизированные покрытия, например, термореактивную или термопластическую смолу. Вулканизация покрытия на частицах проппанта происходит, например, прежде или после размещения частиц проппанта в СВП или прежде или после размещения композиции гидроразрыва пласта в забое скважины.

[0049] В варианте реализации изобретения покрытие представляет собой органическое соединение, содержащее эпоксидную смолу, фенольную, полиуретановую, поликарбодиимидовую, полиамидовую, полиамидоимидовую, фурановую смолы или их комбинацию. Фенольная смола представляет собой, например, фенолформальдегидную смолу, полученную реакцией фенола, бисфенола или их производных с формальдегидом. Типовые термопласты содержат полиэтилен, акрилонитрилбутадиенстирол, полистирол, поливинилхлорид, фторопласты, полисульфид, полипропилен, стиролакрилонитрил, нейлон и оксид фенилена. Типовые термореактивные материалы включают эпоксидную смолу, фенольную (истинная термореактивная смола как например резольная или термопластическая смола, которая подвергается термореактивному отверждению отверждающим средством), полиэфирная смола, полиуретаны, модифицированная эпоксидной смолой фенольная смола и их производное.

[0050] В варианте реализации изобретения вулканизирующее средство для покрытия представляет собой азотсодержащие композиции, как например амины и их производное; кислородсодержащие композиции, как например карбоновокислотные завершенные полиэстеры, ангидриды, фенолформальдегидные смолы, карбамидоформальдегидные смолы, фенол, бисфенол А и крезолноволаки, фенольно завершенные эпоксидные смолы; содержащие серу композиции, как например полисульфиды, полимеркаптаны; и каталитические вулканизирующие вещества, как например третичные амины, кислоты Льюиса, основания Льюиса или их комбинацию.

[0051] В варианте реализации изобретения частицы проппанта включают сшитое покрытие. Сшитое покрытие, как правило, обеспечивает прочность на раздавливание или сопротивление, частиц проппанта и предотвращает скопление частиц проппанта даже при высоком давлении и температурных условиях. В некоторых вариантах реализации изобретения частицы проппанта имеют отверждаемое покрытие, которое отверждает геологическую среду, например, скважину забоя или в разрыве. Отверждаемое покрытие твердеет под действием высокого давления и температурных условий в геологической среде продуктивного пласта. Таким образом частицы проппанта, содержащие отверждаемое покрытие, используются в условиях высоких давлений и температур.

[0052] Согласно варианту реализации изобретения, покрытие размещено на частицах проппанта путем смешивания в сосуде, например, реакторе. Отдельные компоненты, например, частицы проппанта и материалы смолы (например, химически активные мономеры, которые используют, например, для покрытия эпоксидной смолой или полиамидом) объединены в сосуде для формирования реакционной смеси и перемешаны для смешивания компонентов. Далее, реакционная смесь нагревается при температуре или при давлении, соответствующих получению покрытия. В другом варианте реализации изобретения покрытие размещено на частице путем распыления, как например путем контакта частиц проппанта с брызгами материала покрытия. Покрытые частицы проппанта нагреваются для стимулирования образования перекрестных связей покрытия.

[0053] В некоторых вариантах реализации изобретения, в дополнение к частицам проппанта и СВП, композиция гидроразрыва пласта включает брейкер. Брейкер контактирует с СВП для разрушения СВП. В варианте реализации изобретения брейкер контактирует с СВП и разрывает связь в основной цепи полимерных цепей СВП, связь в сшивающем агенте, связи между сшивающим агентом и полимерной цепью СВП или их комбинацию. Т.е. разрушения СВП включает разрушение, расщепление или диссоциацию СВП, как например путем разрывания связей в основной цепи СВП, разрушении перекрестных связей среди цепочек СВП, изменения геометрической структуры супервпитывающего полимера или их комбинации. Таким образом уменьшается вязкость композиции гидроразрыва пласта. В некоторых вариантах реализации изобретения брейкер разрушает СВП для получения разложившегося полимера, как например множества фрагментов, имеющих более низкую молекулярную массу, чем СВП. После разрушения СВП множество частиц проппанта высвобождаются из СВП.

[0054] Согласно варианту реализации изобретения, брейкер содержит окислитель, как например пероксид, персульфат, перфосфат, перборат, перкарбонат, персиликат, кислородную кислоту галогена, оксианион галогена, перкислоты, их производные или их комбинацию.

[0055] В одном варианте реализации изобретения брейкер представляет собой персульфат, как например персульфат натрия, персульфат аммония, персульфат калия, пероксимоносульфат калия (кислота Каро) или их комбинацию. Брейкер представляет собой, например, кислородную кислоту или оксианион галогена, например, хлорноватистую кислоту, гипохлорит, хлористую кислоту и хлориты, хлорноватую кислоту и хлораты, перхлорную кислоту и перхлораты, их производные или их комбинацию.

[0056] В варианте реализации изобретения у пероксидного брейкера в его молекулярной структуре есть одинарные связи кислорода-кислород. Пероксидный брейкер представляет собой перекись водорода или другой материал для обеспечения пероксида или перекиси водорода для разрушения СВП. Могут использоваться пероксиды металлов, как например пероксид натрия, пероксид кальция, пероксид цинка, пероксид магния или другие пероксиды, как например сверхоксиды, органические пероксиды и т.п.

[0057] Кроме того, в варианте реализации изобретения, пероксидный брейкер представляет собой устойчивый пероксидный брейкер с перекисью водорода, связанный, ингибированный и т.п. другой смесью или молекулой до контакта с, например, водосодержащим флюидом, как например водой таким образом, что образовывает или высвобождает перекись водорода при контакте с водосодержащим флюидом. Типовые устойчивые пероксидные брейкеры содержат аддукт перекиси водорода с другой молекулой и содержат карбамидный пероксид или пероксид мочевины (C(=O)(NH₂)₂·H₂O₂), перкарбонат (например, перкарбонат натрия (2Na₂CO₃·3H₂O₂), перкарбонат калия, перкарбонат аммония и т.п.) и т.п. Устойчивые пероксидные брейкеры также содержат композиции, подвергающиеся гидролизу в воде для высвобождения перекиси водорода, например, перборат натрия. В варианте реализации изобретения перекись водорода, стабилизированная с надлежащими сурфактантами также используется в качестве устойчивого пероксидного брейкера.

[0058] Согласно варианту реализации изобретения, брейкер представляет собой перкислоту, например, перуксусную кислоту, пербензойную кислоту, их производные или их комбинацию. Кроме того, множество пероксикарбоновых кислот используется как перкислотный брейкер. Пероксикарбоновая кислота содержит эфирную пероксикарбоновую кислоту, алкильную эфирную пероксикарбоновую кислоту, сульфопероксикарбоновую кислоту или их комбинацию. Пероксикарбоновая кислота (или перкарбоновая кислота) представляет собой кислоты с общей формулой R(CO₃H)_n. В варианте реализации изобретения, группа R представляет собой насыщенную или не насыщенную, а также замещенную или незамещенную группу. Как описано в данном документе, R представляет собой алкил, алкенил, арилалкил, арилалкенил, циклоалкил, циклоалкенил, ароматическую, гетероциклическую или эфирную группу или их комбинацию (например, алкильную эфирную группу), с n равным 1, 2, или 3. Типовые эфирные группы включают алифатические эфирные группы, как например R¹OC(O)R², где R¹ и R² независимо представляют собой группу (например, алкильную группу) описанную выше для R таким образом, что R¹ и R² представляют собой, например, независимые малые алкильные группы углеродной цепи, как например алкильная группа C₁-C₅.

[0059] Специалистам в данной области техники будет понятно, что пероксикарбоновые кислоты могут не быть столь же стабильными как карбоновые кислоты, и их стабильность может возрасти с увеличением молекулярной массы. Термическое разложение перкислот продолжается, например, с образованием путей свободных радикалов и нерадикалов, фоторазложением или вызванным радикалами разложением, или действием металлических ионов или комплексов. В варианте реализации изобретения перкарбоновые кислотные перкислоты синтезированы прямым, кислотным катализируемым действием равновесия перекиси водорода с карбоновой кислотой самоокислением альдегидов, или из кислотных хлоридов и гидридов или карбоксильных ангидридов с перекисью водорода или пероксидом натрия.

[0060] Типовые пероксикарбоновые кислоты содержат надмуравьиную, перуксусную, пероксипропионовую, пероксибутановую, пероксипентановую, пероксигексановую, пероксигептановую, пероксиоктановую, пероксинонановую, пероксидекановую, пероксиундекановую, пероксидодекановую, пероксимолочную, пероксилимонную, пероксималеиновую, пероксиаскорбиновую, пероксигидроксиуксусную (пероксигликолевую), пероксищавелевую, пероксималоновую, пероксиянтарную, пероксиглутаровую, пероксиапидиновую, пероксипимелиновую, пероксисубериновую, пероксисебациновую кислоту и т.п.

[0061] В варианте реализации изобретения перкислота содержит комбинацию нескольких пероксикарбоновых кислот. Согласно одному варианту реализации изобретения, композиция содержит C₂-C₄ пероксикарбоновую кислоту, C₈-C₁₂ пероксикарбоновую кислоту, эфирную пероксикарбоновую кислоту, алкилэфирные пероксикарбоновые кислоты, или моно- или ди-пероксикарбоновая кислоту, содержащую до 12 атомов углерода, а точнее 2 - 12 атомов углерода. В варианте реализации изобретения пероксикарбоновая кислота содержит перуксусную кислоту (POAA) (т.е. перуксусную кислоту с формулой CH₃COOOH) или пероксиоктановую кислоту (POOA) (т.е. пероктановая кислота с формулой, например, n-пероксиоктановая кислоты: CH₃(CH₂)₆COOOH).

[0062] В варианте реализации изобретения перкислота представляет собой эфирную пероксикарбоновую кислоту. В контексте данного документа эфирная пероксикарбоновая кислота ссылается на молекулу, имеющую формулу:

где R¹ и R² представляют собой независимую органическую группу (например, алкил, линейный или цикличный, ароматический или насыщенный) или замещенную органическую группу (например, гетероатомом или органической группой). В варианте реализации изобретения эфирная пероксикарбоновая кислота получена путем использования способов, используемых для получения пероксикарбоновой кислоты, как например объединение соответствующей эфирной карбоновой кислоты с окисляющим веществом, например, перекисью водорода.

[0063] Типовые алкилэфирпероксикарбоновые кислоты содержат монометил монопероксиглутаровую кислоту, монометил монопероксиадипиновую кислоту, монометил монопероксищавелевую кислоту, монометил монопероксималоновую кислоту, монометил монопероксиянтарная кислоту, монометил монопероксипимелиновую кислоту, монометил монопероксисубериновую кислоту и монометил монопероксисебациновую кислоту; моноэтил монопероксищавелевую кислоту, моноэтил монопероксималоновую кислоту, моноэтил монопероксиянтарная кислоту, моноэтил монопероксиглутаровую кислоту, моноэтил монопероксиадипиновую кислоту, моноэтил монопероксипимелиновую кислоту, моноэтил монопероксисубериновую кислоту и моноэтил монопероксисебациновую кислоту; монопропил монопероксищавелевую кислоту, монопропил монопероксималоновую кислоту, монопропил монопероксиянтарная кислоту, монопропил монопероксиглутаровую кислоту, монопропил монопероксиадипиновую кислоту, монопропил монопероксипимелиновую кислоту, монопропил монопероксисубериновую кислоту, монопропил монопероксисебациновую кислоту, в которой пропил представляет собой н-или изопропил; монобутил монопероксищавелевую кислоту, монобутил монопероксималоновую кислоту, монобутил монопероксиянтарная кислоту, монобутил монопероксиглутаровую кислоту, монобутил монопероксиадипиновую кислоту, монобутил монопероксипимелиновую кислоту, монобутил монопероксисубериновую кислоту, монобутил монопероксисебациновую кислоту, в которой бутил представляет собой н-, изо - или трет-бутил; и т.п.

[0064] В некоторых вариантах реализации изобретения перкислотный брейкер представляет собой сульфопероксикарбоновую кислоту. Сульфопероксикарбоновые кислоты, также упоминающиеся как сульфированные перкислоты, содержат форму пероксикарбоновой кислоты сульфированной карбоновой кислоты. В некоторых вариантах реализации изобретения сульфированная перкислота представляет собой среднецепочечную сульфированную перкислоту, т.е. перкислоту, содержащую группу сульфоната, присоединенную к углероду, который представляет собой по меньшей мере один углерод (например, по меньшей мере три положения) от углерода перкарбоновой кислотной группы в основе углерода перкарбоновой кислотной цепочки, при этом по меньшей мере один углерод не находится в предельном положении. В контексте данного документа, термин «предельное положение» относится к углероду на карбоцепной макромолекуле перкарбоновой кислоты, который является самым отдаленным от перкарбоксильной группы. Таким образом, в варианте реализации изобретения, сульфопероксикарбоновая кислота имеет следующую формулу:

где R³ представляет собой водород или замещенную или незамещенную алкильную группу; R⁴ представляет собой замещенную или незамещенную алкильную группу; X представляет собой водород, катионную группу или эфир, формирующий функциональную группу или их соли или эфиры.

[0065] В некоторых вариантах реализации изобретения R³ представляет собой замещенную или незамещенную C_m алкильную группу; X представляет собой водород, катионную группу или эфир, формирующий функциональную группу; R⁴ представляет собой замещенную или незамещенную C_n алкильную группу; m имеет значение от 1 до 10; n имеет значение от 1 до 10; и m+n имеет значение меньше чем 18, или соли, эфиры или их комбинацию. В некоторых вариантах реализации изобретения R³ представляет собой водород. В других вариантах реализации изобретения R³ представляет собой замещенную или незамещенную алкильную группу. В некоторых вариантах реализации изобретения R³ представляет собой замещенную или незамещенную алкильную группу, не содержащую циклоалкильную группу. В некоторых вариантах реализации изобретения R³ представляет собой замещенную алкильную группу. В некоторых вариантах реализации изобретения R³ представляет собой незамещенную C₁-C₉ алкильную группу. В некоторых вариантах реализации изобретения R³ представляет собой незамещенный C₇- или C₈ алкил. В других вариантах реализации изобретения R³ представляет собой замещенную C₈-C₁₀ алкильную группу. В некоторых вариантах реализации изобретения R³ представляет собой замещенную C₈-C₁₀ алкильную группу, и замещенную по меньшей мере 1, или по меньшей мере 2 гидроксильными группами. Во все еще других вариантах реализации изобретения, R³ представляет собой замещенную C₁-C₉ алкильную группу. В некоторых вариантах реализации изобретения R³₁ представляет собой замещенную C₁-C₉ алкильную группу и замещен группой –SO₃H. В других вариантах реализации изобретения R³ представляет собой замещенную C₉-C₁₀ алкильную группу. В некоторых вариантах реализации изобретения R³ представляет собой замещенную C₉-C₁₀ алкильную группу, где по меньшей мере два из углеродов на углеродном каркасе формируют гетероциклическую группу. В некоторых вариантах реализации изобретения гетероциклическая группа представляет собой эпоксидную группу.

[0066] В варианте реализации изобретения R⁴ представляет собой замещенную C₁-C₁₀ алкильную группу. В некоторых вариантах реализации изобретения R⁴ представляет собой замещенный C₈-C₁₀ алкил. В некоторых вариантах реализации изобретения R⁴ представляет собой незамещенный C₆-C₉ алкил. В других вариантах реализации изобретения R⁴ представляет собой C₈-C₁₀ алкильную группу, замещенную по меньшей мере одной гидроксильной группой. В некоторых вариантах реализации изобретения R⁴ представляет собой C₁₀ алкильную группу, замещенную по меньшей мере двумя гидроксильными группами. В других вариантах реализации изобретения R⁴ представляет собой C₈ алкильную группу, замещенную по меньшей мере одной группой –SO₃H. В некоторых вариантах реализации изобретения R⁴ представляет собой замещенную C₉ группу, где по меньшей мере два углерода из основе углерода формируют гетероциклическую группу. В некоторых вариантах реализации изобретения гетероциклическая группа представляет собой эпоксидную группу. В некоторых вариантах реализации изобретения R⁴ представляет собой C₈-C₉ замещенный или незамещенный алкил, и R⁴ представляет собой C₇-C₈ замещенный или незамещенный алкил.

[0067] Согласно варианту реализации изобретения, в композиции гидроразрыва пласта, брейкер инкапсулирован в инкапсулирующий материал, чтобы препятствовать тому, чтобы брейкер контактировал с СВП. Инкапсулирующий материал выполнен с возможностью высвобождения брейкера в ответ на возникновение условия разрушения. Брейкер представляет собой твердое вещество или жидкость. Как твердое вещество, брейкер представляет собой, например, кристаллический или гранулированный материал. В варианте реализации изобретения твердое вещество инкапсулировано или обеспечено покрытием для задержки его высвобождения или контакта с СВП. Инкапсулирующие материалы представляют собой такие же или отличающиеся от материала покрытия материалы, упомянутые выше относительно частиц проппанта. Способы размещения инкапсулирующего материала на брейкере являются такими же или отличаются от способов размещения покрытия на частицах проппанта. В варианте реализации изобретения жидкий брейкер растворен в водном растворе или другом подходящем растворителе.

[0068] В варианте реализации изобретения инкапсуляционный материал представляет собой полимер, высвобождающий брейкер управляемым способом, например, при управляемым уровне или концентрации. Такой материал представляет собой полимер, разлагающийся в течение определенного периода времени для высвобождения брейкера и выбранный в зависимости от желаемого темпа высвобождения. Разложение полимера инкапсуляционного материала происходит, например, гидролизом, сольволизом, плавлением и т.п. В варианте реализации изобретения полимер инкапсуляционного материала представляет собой гомополимер или сополимер гликолята и лактата, поликарбоната, полиангидрида, полиортоэфира, полифосфазена или их комбинации.

[0069] Согласно варианту реализации изобретения, инкапсулированный брейкер представляет собой инкапсулированную перекись водорода, инкапсулированные пероксиды металлов (например, пероксид натрия, пероксид кальция, пероксид цинка и т.п.) или любую из перкислот или другой брейкер согласно данному документу.

[0070] Для контакта с СВП и перехода СВП в расширенное состояние в композиции гидроразрыва пласта содержится флюид. Флюид представляет собой водосодержащий флюид, содержащую воду, соляной раствор, кислоту, как например минеральную кислоту или органическую кислоту или основание. Соляной раствор представляет собой, например, морскую воду, добытую воду, жидкость для завершения скважин или их комбинацию. Свойства соляного раствора могут зависеть от идентичности и компонентов соляного раствора. Морская вода, например, содержит многочисленные составляющие, как например сульфат, бром и следы металлы, кроме типичных содержащих галоиды солей. В некоторых вариантах реализации изобретения добытая вода представляет собой воду, извлеченную из производственного коллектора (например, коллектора углеводородов) или добытой из земли. Добытая вода также упоминается как соляной раствор коллектора и содержит компоненты, как например барий, стронций и тяжелые металлы. В дополнение к естественным соляным растворам (морская вода и добытая вода), жидкость для завершения скважин синтезируется из пресной воды добавлением различных солей, как например KCl, NaCl, ZnCl₂, MgCl₂ или CaCl₂ для увеличения плотности соляного раствора, как например 10,6 фунтов на галлон CaCl₂ соляного раствора. Жидкости для завершения скважин, как правило, обеспечивают гидростатическое давление, оптимизированное для противостояния давлению продуктивного пласта забоя. В варианте реализации изобретения вышеупомянутые соляные растворы модифицированы содержанием дополнительной соли. В варианте реализации изобретения дополнительной солью, добавленной в соляной раствор, представляет собой NaCl, KCl, NaBr, MgCl₂, CaCl₂, CaBr₂, ZnBr₂, NH₄Cl, муравьинокислый натрий, формиат цезия и т.п. Соль присутствует в соляном растворе в количестве от около 0,5 мас. % до около 50 % мас., в частности от около 1 % мас. до около 40 % мас., а точнее от около 1 мас. % до около 25 % мас., на основе массы жидкости.

[0071] Согласно варианту реализации изобретения, флюид представляет собой минеральную кислоту, содержащую соляную кислоту, азотную кислоту, фосфорную кислоту, серную кислоту, борную кислоту, фтористоводородную кислоту, бромистоводородную кислоту, перхлорную кислоту или их комбинацию. В некоторых вариантах реализации изобретения флюид представляет собой органическую кислоту, содержащую карбоновую кислоту, сульфокислоту или их комбинацию. Типовые карбоновые кислоты содержат муравьиную кислоту, уксусную кислоту, хлоруксусную кислоту, дихлоруксусную кислоту, трихлоруксусную кислоту, трифторуксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту, щавелевую кислоту, бензойную кислоту, фталевую кислоту (включая орто-, мета- и пара-изомеры) и т.п. Типовые сульфокислоты содержат алкильную сульфокислоту или арилзамещенную сульфокислоту. Алкильные сульфокислоты включают, например, сульфокислоту метана. Арилзамещенные сульфокислоты включают, например, сульфокислоту бензола или сульфокислоту толуола. В одном варианте реализации изобретения алкильная группа может быть разветвленной или неразветвленной и содержать от одного до около 20 атомов углерода и быть замещенной или незамещенной. В варианте реализации изобретения ариловая группа представляет собой алкил-замещенную, т.е. представляет собой группу алкиларила, или привязана к сульфокислотной функциональной группе через группу алкилена (т.е. арилалкил группу). В варианте реализации изобретения ариловая группа представляет собой замещенную гетероатомом группу. Ариловая группа содержит от 3 атомов углерода до 20 атомов углерода и включает, например, полициклическую структуру.

[0072] В варианте реализации изобретения композиция гидроразрыва пласта дополнительно содержит средство обработки скважины для обеспечения бесперебойного режима потока, улучшения производительности и стабильности флюида. Подходящие средства обработки скважины включают такие, которые могут устранять нежелательные эффекты, вызванных образованием отложений, солеобразованием, образованием отложений парафинов, образованием отложений асфальтенов, образованием отложений пенообразователей, эмульгированием, образованием газогидратов, коррозией, пенообразователями, поглотителями кислорода, поглотителями H₂S, биоцидами, сурфактантами или их комбинацией. Определенные средства обработки скважины включают ингибитор осадкообразований, трейсер, pH-буферное средство или их комбинацию.

[0073] Средства обработки скважины могут использоваться в жидкой или твердой форме, как есть, или в форме соли или другого комплекса. Средство обработки скважины может быть покрыто, инкапсулировано, включено в связующее вещество, абсорбировано на матрицу или в матрицу. Подходящие покрытия включают термопластические , термореактивные покрытия и сшитые покрытия, описанные выше для использования с расклинивающими средствами. Подходящие герметики включают описанные выше для использования с брейкерами. Те же термопластические, термореактивные материалы и сшитые материалы, которые могут использоваться в качестве покрытия или герметика, также подходят для использования в качестве связующего вещества или матрицы для абсорбции средств обработки скважины. Матрицы для абсорбции средств обработки скважины являются пористыми, предпочтительно микропористыми, и могут быть органическими (например, пена полимера с открытой ячейкой, как например пенополиуретан) или неорганический (например, цеолиты, силикаты металлов и алюмофосфаты).

[0074] Ингибиторы осадкообразования могут использоваться чтобы управлять или предотвращать образование осадков в скважине, кроме прочих функций. Ингибиторы осадкообразования могут представлять собой соединения, содержащиекарбоксильную, сульфоновую, или фосфоновую кислоту, полимер, содержащий карбоксильную, сульфоновую или фосфоновую группу или их комбинацию, например фосфоновую кислоту аминотриметилена, 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновую кислоту, 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновую кислоту, 2-гидроксиэтиламино-бис(метиленфосфоновую кислоту), этилендиамин тетракис(метиленфосфоновую кислоту), тетраметилендиамин тетракис (метиленфосфоновую кислоту), гексаметилендиамин тетракис(метиленфосфоновую кислоту), 2-гидроксифосфоноуксусную кислоту, диэтилентриамин пента(метиленфосфоновую кислоту), бис(гексаметилентриамин пента(метиленфосфоновую кислоту)), полиаминополиэфир метиленфосфонат или их соль, фосфино-поликарбоксилат, полиакриловую кислоту, полималеиновую кислоту, сополимеры акриловой кислоты, сульфированные сополимеры полиакрилата, поливиниловый сульфонат, инулин карбоксиметила, полиаспартат или их комбинацию.

[0075] Ингибитор осадкообразований присутствует в композиции гидроразрыва пласта в количестве, эффективном для препятствованию осадкообразования до желаемой степени, которое может быть, например, от около 0,001 % мас. до около 10 % мас. или от около 0,01 % мас. до около 10 % мас. или от около 0,01 % мас. до около 5 % мас., предпочтительно от около 0,1 % мас. до около 2 % мас., каждое на основе общей массы композиции.

[0076] Трейсер может использоваться, чтобы позже обнаружить или вывести информацию о скважине, буровой скважине или пластах бурения. Трейсеры, используемые во время бурения, могут быть трейсерами шлама и трейсерами фильтрата. Трейсеры могут быть масло- или водорастворимыми. Примеры трейсеров включают фторированную бензойную кислоту, перфторированный углеводород, спирт, кетон, органическую кислоту, галогенизированную композицию или их комбинацию.

[0077] Типовые перфторированные углеводороды представляют собой перфторированный C₁-C₁₈ углеводороды, например, тетрафторметан, тетрафторэтан, тетрафторпропан и т.п.

[0078] Примеры спиртов включают C₁-C₂₄ монофункциональный и многофункциональный спирты, как например метанол, этанол, гликоль, пропанол, пропанедиол, бутанол, пентанол, пентаэритрит, гексанол, октанол, деканол, лауриновый альдегид и т.п. Предпочтительными спиртами являются C₁₀-C₂₄ монофункциональные спирты.

[0079] Типовые кетоны представляют собой C₁-C₁₈ кетоны и дикетоны, как например ацетон, циклопропанон, метилэтилкетон, циклогексанон, ацетилацетон, бензофенон и т.п.

[0080] Типовые органические кислоты включают C₁-C₁₈ моно-, ди- и трикарбоновые кислоты. Примеры органических кислот представляют собой уксусную кислоту, пропановую кислоту, бутановую кислоту, щавелевую кислоту, малоновую кислоту, янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, себациновую кислоту, лимонную кислоту и т.п.

[0081] Галогенизированные композиции могут представлять собой моно, ди, три и четыреххлористые C₁-C₁₂ углеводороды. Примеры содержат метиленхлорид, хлороформ, тетрахлорметан, трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, гексахлорциклогексан, бензилхлорид, бензалхлорид, бензотрихлорид и т.п.

[0082] Трейсер присутствует в композиции гидроразрыва пласта в количестве, эффективном для отслеживания желаемого флюида или композиции, которое может составлять, например, от около 0,001 % мас. до около 10 % мас., или от около 0,001 % мас. до около 5 вес. %, или от около 0,01 % мас. до около 5 % мас., предпочтительно от около 0,01 % мас. до около 1 % мас., каждое на основе общей массы композиции.

[0083] Буферное средство может быть слабой кислотой или основанием, использующимся для поддержания pH раствора близко к выбранному значению после добавления другой кислоты или основания. Функцией буферного средства является предотвращение быстрого изменения pH, когда кислоты или основания добавляются к раствору. Для буферов в кислотных зонах pH приведен к требуемому значению путем добавления сильной кислоты, как например HCl к буферному средству. Для щелочных буферов добавляется сильное основание, как например NaOH. Также буферная комбинация может быть сделана из комбинации, например, смеси кислоты и ее основания, сопряженного с кислотой. Например, ацетатный буфер может быть сделан из смеси уксусной кислоты и ацетата натрия. Точно так же щелочной буфер может быть сделан из смеси основания и ее сопряженной кислоты. pH-буферные вещества отличаются от pH-регулирующих средств тем, что буферное средство поддерживает pH жидкости в желаемом диапазоне, например pH от около 6 до около 9, предпочтительно pH от около 6,5 до около 8,5, наиболее предпочтительно pH от около 7 до около 8 при забойной температуре подземной скважины. Примеры буферных средств включают щелочь и щелочноземельные соли карбонатов, бикарбоната, ацетата, цитрата, глюконата, фосфата, бората или тартрата, например карбонат натрия и карбонат калия, CaCO₃, натрий сесквикарбонат, и калий сесквикарбонат, оксиды щелочноземельных металлов, как например MgO и CaO, органические полиэлектролиты или их комбинацию.

[0084] Буферное средство присутствует в композиции гидроразрыва пласта в количестве, эффективном для буферизации композиции, которое может быть, например, от около 0,005 % мас. до около 10 % мас., или от около 0,01 % мас. до около 10 % мас., или от около 0,01 % мас. до около 5 % мас., или от около 0,1 % мас. до около 2 % мас., каждое на основе общей массы композиции.

[0085] Буферное средство может необязательно использоваться в сочетании брейкером медленного высвобождения, например, с кислотой медленного высвобождения. Кислота может быть глиоксалем, твердой кислотой, инкапсулированной кислотой, покрытой кислотой или их комбинацией. Глиоксаль представляет собой диальдегид, который может медленно высвобождать кислоты. Медленное высвобождение кислот может преодолеть буферное средство и привести к постепенному понижению pH жидкости, пока не достигнуто выбранное значение pH, которое подходит для разрушения СВП.

[0086] При использовании, вышеупомянутые средства обработки скважины могут постоянно вводиться через пункт закачивания забойной скважины во вскрытие пласта, или периодическая обработка пласта под давлением может быть предпринята для размещения добавки в матрице резервуара для последующего смешивания с добытыми флюидами.

[0087] В некоторых вариантах реализации изобретения, помимо СВП, композиция гидроразрыва пласта содержит вязкий полимер. Вязкий полимер содержит гуаровые смолы, высокомолекулярные полисахариды, составленные из сахара маннозы и галактозы, ксантановой камеди, гуар, или крахмал или производное гуара, как например гидропропилгуар (HPG), карбоксиметилгуар (CMG) и карбоксиметилгидроксипропилгуар (CMHPG), камедь галактоманнана, камедь глюкоманнана, гуары, производное гуаров, производное целлюлозы или их комбинацию. Также используется производное целлюлозы, как например оксиэтилцеллюлоза (HEC), карбоксиметилцеллюлоза (CMC), гидроксипропилцеллюлоза (HPC), и карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (CMHEC); гидропропилкрахмал или лигносульфонат.

[0088] Согласно варианту реализации изобретения, вязкий полимер содержит повторяющуюся структурную единицу, содержащую акрилат, акриламид, винилпирролидон, эфир винилового спирта (например, винилацетат), виниловый спирт, 2-акриламид-2-метилпропансульфоновую кислоту, их производное или их комбинацию. В некоторых вариантах реализации изобретения вязкий полимер представляет собой полиакриловую кислоту.

[0089] В типовом варианте реализации изобретения вязкий полимер содержит линейный полимер, как например полиакриламид, гуар, производное гуара, глицерин, полисахарид, как например целлюлоза и крахмал или их комбинацию. Не связывая себя соответствием теории, полагаем, что присутствие вязкого полимера в композиции гидроразрыва пласта увеличивает вязкость, и таким образом проппант-суспензионную способность композиции. Присутствие вязкого полимера также помогает уменьшить давление трения. Когда композиция гидроразрыва пласта представляет собой пенный флюид, вязкий полимер дополнительно стабилизирует пенный флюид путем улучшения качества пены и период полураспада пены.

[0090] Вязкий полимер формирует вязкий гель вследствие контакта с флюидом композиции гидроразрыва пласта (или другим флюидом, как например вода, соляной раствор или другая жидкость забойной скважины). Когда вязкий полимер содержит глицерин, линейный полимер, как например линейный полиакриламид, гуар, производное гуара, полисахарид, как например целлюлоза и крахмал или их комбинацию, сформированный вязкий гель может упоминаться как линейный гель. В некоторых вариантах реализации изобретения используется комбинация флюидов, первый флюид для расширения СВП, а второй флюид для образования геля полимера вискозы. Не желая быть связанными соответствием теории, считаем, что вязкий полимер увеличил вязкость из-за длинных полимерных цепей, которые становятся сплетенными. Сплетенные полимерные цепи вязкого полимера создают сети, создавая режим комплексной вязкости. В варианте реализации изобретения вязкий полимер представляет собой сополимер, содержащий два или больше различных мономера, организованных беспорядочно или в блоках. Кроме того, вязкость вязкого полимера увеличена путем образования перекрестных связей полимерных цепей полимера вискозы. Сшивающие агенты для вязкого полимера включают борат, титанат, цирконат, алюминит, хромат или их комбинацию. Сшитые бороновыми сшивающими агентами вискозные полимеры вискозы включает, например, гуар и замещенные гуары, сшитые с борной кислотой, тетраборатом натрия или инкапсулированными боратами; боратовые сшивающие агенты могут использоваться с буферными средствами и pH-регулирующими веществами, как например гидроксид натрия, оксид магния, натрий сесквикарбонат, и карбонат натрия, амины (как например амины гидроксиалкил, анилины, пиридины, пиримидины, хинолины, и пирролидины и карбоксилаты, как например ацетаты и оксалаты) и с замедлителями, как например сорбитол, альдегиды и глюконат натрия. Циркониевые сшитые вискозные полимеры включает, например, полимеры сшитые лактатами циркония (например, лактат циркония натрия), триэтаноламинами, 2,2’-иминодиэтанолом или их комбинацией. Титанаты для образования перекрестных связей включают, например, лактаты и триэтаноламины и т.п.

[0091] В варианте реализации изобретения композиция гидроразрыва пласта включает СВП, например СВП, имеющий сшитые частицы полимера, как например полиакриловая кислота, полиакриламид, полисахарид или их комбинацию; множество частиц проппанта; жидкость для расширения СВП и полимер вискозы. Как только СВП объединен с жидкостью, он расширяется при поддержании своей формы. Вязкий полимер представляет собой линейный полимер, который гидратирует в жидкости и имеет вязкость, определяемую сплетенностью гидратированного линейного полимера. Предполагается, что сплетенные линейные полимеры могут быть сшитые в месте нахождения для формирования сшитого геля. Таким образом композиция гидроразрыва пласта имеет выгодные реологические свойства, включая настраиваемую вязкость и свойства разрушения.

[0092] Композиция гидроразрыва пласта может также содержать сурфактант. Полезные сурфактанты включают жирные кислоты до 22 атомов углерода, как например стеариновые кислоты и эфиры и их полиэстеры, поли(алкиленгликоли), как например поли(этиленоксид), поли(пропиленоксид), и блок и случайные поли(оксид пропилена этиленоксида) сополимеры, как например реализуемые под товарным знаком PLURONIC от компании BASF. Другие сурфактанты включают полисилоксаны, как например гомополимеры или сополимеры поли(диметилсилоксан), включая те, которые имеют функционализирующие конечные группы и т.п. Другие полезные сурфактанты включают сурфактанты, которые имеют полимерный диспергирующий агент, имеющий поли(алкиленгликоль) боковые цепи, жирные кислоты или фторированние группы, как например перфторированныйC_1-4 сульфокислоты привитые к полимерному каркасу. Полимерные каркасы содержат каркасы на основе полиэстера, поли(мет)акрилата, полистирола, поли(стирол-(мет) акрилата), поликарбоната, полиамида, полиимида, полиуретана, поливинилового спирта или сополимера, содержащего по меньшей мере одну из этих полимерных основ. Кроме того, сурфактант представляет собой анионный, катионный, цвиттерионный или неионогенный сурфактант.

[0093] Типовые катионные сурфактанты включают, без ограничительного смысла, алкильные первичные, вторичные и третичные амины, алканоламиды, четвертичные соли аммония, алкилированный имидазолий и соли пиридина. Дополнительные примеры катионного сурфактанта содержат первичные и до третичных солей алкиламина как например, моностеариламмоний хлорид, дистеариламмоний хлорид, тристеариламмоний хлорид; четвертичные алкиламмониевые соли как например, моностеарилтриметиламмония хлорид, дистеарилдиметиламмония хлорид, стеарилдиметилбензиламмония хлорид, моностеарил-бис(полиэтокси)метиламмония хлорид; соли алкилпиридиния как например, N-цетилпиридиния хлорид, N-стеарилпиридиния хлорид; соли N,N-диалкилморфолина; соли амида жирной кислоты как например, полиэтиленполиамин; и т.п.

[0094] Типовые анионные сурфактанты содержат алкильные сульфаты, алкильные сульфонаты, жирные кислоты, сульфосукцинаты и фосфаты. Примеры анионного сурфактанта содержат анионные сурфактанты, имеющие карбоксильную группу, как например натриевая соль алкилкарбоновой кислоты, калийная соль алкилкарбоновой кислоты, аммониевая соль алкилкарбоновой кислоты, натриевая соль алкилбензолкарбоновой кислоты, калийная соль алкилбензолкарбоновой кислоты, аммониевая соль алкилбензолкарбоновой кислоты, натриевая соль полиоксиалкилен алкильной эфира карбоновой кислоты, калийная соль полиоксиалкилен эфир алкильной карбоновой кислоты, аммониевая соль полиоксиалкилен эфира алкильной карбоновой кислоты, натриевая соль N-ацилсаркозин кислоты, калийная соль N-ацилсаркозин кислоты, аммониевая соль N-ацилсаркозин кислоты, натриевая соль N-ацилглутаминовой кислоты, калийная соль N-ацилглутаминовой кислоты, аммониевая соль N-ацилглутаминовой кислоты; анионные сурфактанты, содержащие сульфоновую кислотную группу; анионные сурфактанты, содержащие фосфоновую кислоту; и т.п.

[0095] В варианте реализации изобретения неионогенный сурфактант представляет собой, например, этоксилированные жирные спирты, алкилфенолполиэтоксилаты, эфиры жирной кислоты, эфиры глицерина, эфиры гликоля, простые полиэфиры, алкильные полигликозиды, аминоксиды или их комбинацию. Типовые неионогенные сурфактанты содержат жирные спирты (например, цетиловый спирт, стеариловый спирт, цетостеариловый спирт, олеиловый спирт и т.п.); алкильные эфиры полиоксиэталенгликоля (например, октаэтилен гликоль монододецил эфир, пентаэтилен гликоль монододецил эфир и т.п.); алкильные эфиры полиоксипропиленгликоля (например, бутапропилен гликол монононил эфиры); глюкозид алкил эфиры (например, глюкозид децила, лауриловый глюкозид, глюкозид октила); полиоксиэталенгликоль октилфенол эфиры (например, Тритон X-100 (октилфенол этоксилат)); эфиры алкилфенола полиоксиэталенгликоля (например, ноноксинол-9); алкильные эфиры глицерина (например, глицериллаурат); алкильные эфиры сорбит полиоксиэталенгликоля (например, полисорбаты, как например монолаурат сорбит, сорбитанмонопальмитат, сорбитанмоностеарат, сорбитантристеарат, моноолеат сорбит и т.п.); сорбиталкилэфиры (например, полиэтиленоксид сорбит монолаурат, полиэтиленоксид сорбит монопальмитат, полиэтиленоксид сорбит моностеарат, полиэтиленоксид сорбит моноолеат и т.п.); кокамидэтаноламины (например, кокамидмоноэтаноламин, кокамидадиэтаноламин и т.п.); оксиды амина (например, додецилдиметиламин оксид, тетрадецилдиметиламин оксид, гексадецилдиметиламин оксид, октадециламин оксид и т.п.); блок-сополимеры полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля (например, полоксамеры, доступные под торговой маркой Pluronics, доступные от компании BASF); полиэтоксилированные амины (например, полиэтоксилируемый таловый амин); полиэтиленоксид алкил эфиры, как например полиэтиленоксид стеарил эфир; полиэтиленоксид алкилен эфиры, как например полиэтиленоксид олеил эфир; полиоксиалкилен алкилфенил эфиры, как например полиэтиленоксиднонилфенил эфир; полиоксиалкиленгликоли, как например полиоксипропилен полиоксиэталенгликоль; полиэтиленоксидмоноалкилаты, как например полиэтиленоксидмоностеарат; бисполиоксиэтилен алкиламины, как например бисполиоксиэтилен стеариламин; бисполиоксиэтилен алкиламиды, как например бисполиоксиэтилен стеариламид; оксиды алкиламина, как например N,N-диметилалкиламин оксид; и т.п.

[0096] Цвиттерионные сурфактанты (которые содержат катионную и анионную функциональную группу на той же молекуле) содержат, например, бетаины, как например алкиламмонийкарбоксилаты (например, [(CH₃)₃N⁺-CH(R)COO^-] или сульфонаты (сульфобетаины) как например [RN⁺(CH₃)₂(CH₂)₃SO_3-], где R представляет собой алкильную группу). Примеры включают n-додецил-N-бензил-N-метилглицин [C₁₂H₂₅N⁺(CH₂C₆H₅)(CH₃)CH₂COO^-], N-аллил-N-бензил-N-метилтаурины [C_nH_2n+1N⁺(CH₂C₆H₅)(CH₃)CH₂CH₂SO₃^-].

[0097] В варианте реализации изобретения сурфактант представляет собой вязкоупругий сурфактант. Сурфактант является вязкоупругим потому, что в отличие от многочисленных сурфактантов, формирующих ньютоновы растворы с вязкостью немного выше, чем вода даже при высоких концентрациях, он способен к формированию вязкоупругих жидкостей при более низкой концентрации. Это определенное реологическое поведение происходит в основном из-за типов конструкций сурфактанта, присутствующих в жидкостях. В слабовязких жидкостях, молекулы сурфактанта собираются в сферических мицеллах, тогда как в вязкоупругих жидкостях длинные мицеллы, которые могут быть описаны как червеобразные, нитевидные или подобные пруту мицеллы, присутствуют и сплетаются.

[0098] Вязкоупругий сурфактант изобретения обычно представляет собой ионный сурфактант. Он может быть катионным, анионным или цвиттерионным в зависимости от заряда его главной группы. Когда сурфактант представляет собой катионный сурфактант, он связан с отрицательным противоионом, который может быть неорганическим анионом, как например сульфат, нитрат, перхлорат или галид, как например Cl, Br или с ароматическим органическим анионом, как например салицилат, нафталинсульфонат, п- и м-хлорбензоаты, 3,5 и 3,4 и 2,4-дихлорбензоаты, трет-бутил и этила фенаты, 2,6 и 2,5-дихлорфенаты, 2,4,5-трихлорфенат, 2,3,5,6-тетрахлорфенат, p-метилфенат, м-хлорфенат, 3,5,6-трихлорпиколинат, 4-амино-3,5,6 трихлорпиколинат, 2,4-дихлорфеноксиацетат. Когда сурфактант представляет собой анионный сурфактант, он связан с положительным противоионом, например, Na+ или K+. Когда он представляет собой цвиттерионный сурфактант, он связан как с отрицательными, так и с положительными противоионами, например, Cl и Na+ или K+. Другой вязкоупругий сурфактант был описан в патентах США №№ 7081439 и 7279446.

[0099] Композиция гидроразрыва пласта может быть жидкостью или пеной. Жидкость содержит жидкость на основе сурфактанта, жидкость линейного геля или жидкость сшитого геля. Основанная на сурфактанте жидкость может относиться к композиции гидроразрыва пласта, содержащей вязкоупругий сурфактант. Флюид линейного геля может относиться к составу гидроразрыва пласта, содержащему линейный гель. Точно так же сшитый флюид геля относится к составу гидроразрыва пласта, содержащему сшитый гель.

[0100] Пенная жидкость представляет собой стабильную смесь газа и жидкости. Она обычно описывается своим качеством пены, т.е. отношением объема газа к объему пены. Период полураспада пены представляет собой другой важный параметр для оценки стабильности пенных жидкостей. Период полураспада флюида пены представляет собой время, необходимое для половины жидкости, используемой для образования пены, для разрушения пены при атмосферных условиях. Пенная система в основном используется при разрыве низконапорных или чувствительных к воде пластов.

[0101] Водорастворимые полимеры, как например гуаровые смолы, высокомолекулярные полисахариды, составленные из маннозных и галактозных сахаров или производных гуара, как например гидропропилгуар (HPG), карбоксиметилгидропропилгуар (CMHPG), могут использоваться для подготовки жидкой фазы пенных флюидов. Сшивающие средства на основе борных, титановых, циркониевых или алюминиевых комплексов могут использоваться, чтобы увеличить эффективную молекулярную массу полимера и сделать их лучше подходящими для использования в высокотемпературных скважинах.

[0102] Не содержащая полимер жидкая фаза пенных флюидов может быть получена с помощью вязкоупругих сурфактантов. Эти флюиды обычно подготавливаются путем смешивания, в соответствующих количествах, подходящих сурфактантов, как например анионных, катионных, неионогенных и цвиттерионных сурфактантов в водных растворах. Вязкость вязкоупругих флюидов сурфактанта определяется трехмерной структурой, сформированной компонентами во флюидах. Когда концентрация сурфактантов в вязкоупругой жидкости значительно превышает критическую концентрацию, и в большинстве случаев в присутствии электролита, молекулы сурфактанта агрегируют в группы, как например в мицеллы, которые могут взаимодействовать для формирования представляемой сетевой вязкости и упругости для дальнейшей стабилизации вспененных систем. Между тем сурфактант также действует как вспенивающее средство для создания стабильной дисперсии газа в вязкой жидкости.

[0103] В варианте реализации изобретения различные дополнительные добавки включены в композицию гидроразрыва пласта. Типовые дополнительные добавки включают смазочное вещество, неэмульгатор, реагент, ингибирующий набухание глин, биоцид, кислоту, антикоррозийную добавку, pH-регулирующее средство или их комбинацию.

[0104] В варианте реализации изобретения неэмульгатор дополнительной добавки представляет собой комбинацию вышеупомянутых сурфактантов или комбинацию сурфактанта с короткоцепочечным спиртом или полиолом, как например лаурилсульфат с изопропиловым спиртом или этиленгликолем. Неэмульгатор предотвращает формирование эмульсий в композиции гидроразрыва пласта.

[0105] В варианте реализации изобретения дополнительная добавка представляет собой смазочное вещество, как например полиакриламид, нефтяной дистиллят, гидрированный легкий нефтяной дистиллят, короткоцепочечный спирт (например, метанол), или полиол (например, этиленгликоль или глицерин). Такие смазочное вещество минимизируют трение и содержит, например, полимер, как например полиакриламид, полиизобутилметакрилат, полиметилметакрилат, или полиизобутилен, а также водорастворимые смазочные вещества, как например гуар, производное гуара, полиакриламид и полиэтиленоксид. В варианте реализации изобретения смазочное вещество содержит гуар, производное гуара, глицерин, полиакриламид, полисахарид, как например целлюлоза и крахмал или их комбинацию.

[0106] Реагент, ингибирующий набухание глин дополнительной добавки препятствует тому, чтобы глина забойной скважины набухала при контакте с композицией гидроразрыва пласта, или приложенном давлении разрыва. В варианте реализации изобретения реагент, ингибирующий набухание глин содержит четвертичный амин, соляной раствор (например, KCl соляной раствор), холинхлорид, тетраметиламмонийхлорид и т.п.

[0107] Согласно варианту реализации изобретения, дополнительная добавка представляет собой pH-регулирующее средство, регулирующее pH композиции гидроразрыва пласта. pH-регулирующее средство представляет собой органическое или неорганическое основание, органическую или неорганическую кислоту или буферное средство, которое представляет собой любою подходящую комбинацию кислоты и сопряженного основания. Типовые неорганические основания содержат основания, представленные MOH, где M представляет собой металл 1 или 2 группы периодической таблицы, переходной металл, или металл или металлоид 13, 14, или 15 группы; соль карбоната; соль бикарбоната или их комбинацию. Типовые неорганические кислоты содержат HCl, HBr, фторборную кислоту, серную кислоту, азотную кислоту, уксусную кислоту, муравьиную кислоту, метансульфоновую кислоту, пропионовую кислоту, хлоруксусную или дихлоруксусную кислоту, лимонную кислоту, гликолевую кислоту, молочную кислоту или их комбинацию. В варианте реализации изобретения pH-регулирующее средство выбрано так, чтобы придать благоприятные характеристики композиции гидроразрыва пласта. В варианте реализации изобретения pH-регулирующее средство выбрано так, чтобы избежать повреждения поверхностного оборудования, содержащего композицию гидроразрыва пласта или избежать повреждения ствола скважины или подземного пласта.

[0108] В варианте реализации изобретения дополнительная добавка к составу гидроразрыва пласта представляет собой биоцид, предотвращающий попадание микробов (например, бактерий) в забойную скважину. Биоцид убивает, устраняет или уменьшает концентрацию бактерий в композиции гидроразрыва пласта, как например воде (например, при использовании речной воды в качестве флюида). Таким образом предотвращено попадание живых бактерий в пласт, таким образом уменьшив производство, например, сернистого газа.

[0109] Согласно варианту реализации изобретения, биоцид не смешивается с другими компонентами композиции гидроразрыва пласта и не несет риска для здоровья. В варианте реализации изобретения биоцид представляет собой альдегид, как например глютаральдегид. Примеры биоцида содержат неокисляющие и окисляющие биоциды. Типовые окисляющие биоциды содержат хлорноватистокислый отбеливатель (например, гипохлорит кальция и гипохлорит лития), перуксусную кислоту, калиймоноперсульфат, калийпероксимоносульфат, бромхлордиметилгидантоин, дихлорэтилметилгидантоин, хлоризоциантурат, трихлоризоциануровую кислоты, дихлоризоциануровую кислоты, хлорируемые гидантоины и т.п. Дополнительные окисляющие биоциды включают, например, продукты брома, как например стабилизированный натрийгипобромит, активированный натрийбромид или бромированные гидантоины. Другие окисляющие биоциды содержат диоксид хлора, озон, неорганические персульфаты, как например персульфат аммония или пероксиды, как например перекись водорода и органические пероксиды.

[0110] Типовые неокисляющие биоциды содержат дибромнитфилопропионамид, тиоцианметилтиобензотлазол, метилдитиокарбамат, тетрагидродиметилтладиазонэтион, трибутилтин оксид, бромнитропропандиол, бромнитростирол, метилен бистиоцинат, хлорметилизотлазолон, метилизотиазолон, бензизотлазолон, додецилгуанидин гидрохлорид, полициклогексан бигуанид, тетракис (гидроксиметил) фосфоний сульфат, глютаральдегид, алкилдиметилбензил аммоний хлорид, дидецилдиметиламмоний хлорид, поли[оксиэтилен-(диметилимино) этилен (диметилимино) этилендихлорид], децилтиоэтанамин, тербутилазин и т.п. Дополнительные неокисляющие биоциды являются четвертичными солями аммония, альдегидами и четвертичными солями фосфония. В варианте реализации изобретения четвертичные биоциды содержат жирную алкильную группу и три метиловых группы, но в солях фосфония, метиловых группах, например, замещены гидроксиметил группами, существенно не влияя на биоцидную активность. В варианте реализации изобретения они также замещены ариловой группой. Примеры содержат формальдегид, глиоксаль, фурфурол, акролеин, метакриловый альдегид, пропиональдегид, ацетальдегид, кротоновый альдегид, биоциды пиридина, хлорид бензалкония, керамид, цетиловый хлорид аммония триметила, бензетония хлорид, цетилпиридия хлорид, хлорфенокций амсонат, деквалиний ацетат, деквалиний хлорид, домифен бромид, лауролиний ацетат, метилбензетоний хлорид, миристил-гамма-пиколиний хлорид, ортафоний хлорид, триклобисoний хлорид, алкил диметил бензила аммоний хлорид, cocoдиамин, дазомет, 1-(3-хлораллил)-хлорид 3,5,7-триаза-1-азонийадамантат или их комбинацию.

[0111] В варианте реализации изобретения биоцид инкапсулирован или покрыт, как рассмотрено выше со ссылкой подобно частицам проппанта или брейкеру. В варианте реализации изобретения биоцид инкапсулирован или покрыт любым подходящим способом инкапсулирования с помощью любого подходящего инкапсуляционного материала. Инкапсуляционный материал представляет собой любой материал, который не взаимодействует неблагоприятно или химически реагирует с биоцидом для разрушения его полезных свойств. В варианте реализации изобретения биоцид освобождается от покрытия в выбранное время.

[0112] В композиции гидроразрыва пласта частицы проппанта присутствуют в количестве, эффективном для поддержки открытого состояния разрыва без изменения конфигурации разрыва во время стабилизации пласта, когда проппант высвобождается из СВП. В конкретном варианте частицы проппанта присутствуют в концентрации по массе от 0,1 фунтов (1 фунт=0,454 кг) на галлон (1 галлон=3,79 л) (lb/gal) до 20 фунтов/галлон, в частности от 0,25 фунтов/галлон до 16 фунтов/галлон, а точнее от 0,25 фунтов/галлон до 12 фунтов/галлон, на основе суммарного объема композиции. В варианте реализации изобретения СВП присутствует в концентрации по массе от 1 фунта СВП на одну тысячу галлонов жидкости (ppt) до 200 ppt, в частности от 5 ppt до 100 ppt, а точнее от 15 ppt до 50 ppt, на основе суммарного объема композиции. В композиции гидроразрыва пласта применимо любое отношение количества частиц проппанта на количество СВП, пока частицы проппанта находятся во взвешенном состоянии в геле, сформированном СВП.

[0113] В варианте реализации изобретения брейкер присутствует в композиции гидроразрыва пласта в концентрации по массе от 0 ppt до 20 ppt, в частности от 0 ppt до 15 ppt, а точнее, от 0 ppt до 10 ppt, на основе суммарного объема композиции. В некоторых вариантах реализации изобретения биоцид присутствует в количестве от 10 частей на миллион (ppm) (ч./млн.) до 2000 ppm (ч./млн.), в частности от 50 ppm (ч./млн.) до 1500 ppm (ч./млн.), а точнее от 50 ppm (ч./млн.) до 1000 ppm (ч./млн.). Количество вискозного полимера, если он присутствует, составляет от 0,25 галлонов полимера вискозы на 1000 галлонов жидкости (gpt) до 10 gpt, в частности от 0,5 gpt до 8 gpt, а точнее от 0,5 gpt до 4 gpt, на основе общего объема композиции гидроразрыва пласта.

[0114] Композиция гидроразрыва пласта может быть получена многими способами. Согласно варианту реализации изобретения, способ получения композиции гидроразрыва пласта включает контакт супервпитывающего полимера с жидкостью для расширения супервпитывающего полимера в расширенное состояние и размещение множества частиц проппанта в супервпитывающем полимере для создания композиции гидроразрыва пласта. Как проиллюстрировано на фиг. 3, СВП (например, частица 12 или волокно 50) находится в нерасширенном состоянии 20 с внутренними перекрестными связями 14 и имеет диаметр D2 до контакта с жидкостью (не показано). Как проиллюстрировано на фигурах 1 и 2, после контакта с флюидом, СВП (12 или 50) расширяется до диаметра D1 (где D1 больше, чем D2), поскольку СВП (12 или 50) поглощает флюид. Кроме того, в случае волокна СВП 50 или СВП, который имеет главную ось, длина СВП 50 может удлиниться после расширения, вызванного поглощением жидкости. Нужно отметить, что перекрестные связи 14 ограничивают объемное расширение и окончательный размер частиц СВП 12. В расширенном состоянии (фиг. 1 или фиг. 2), частицы 18 проппанта размещены в СВП (12 или 50). СВП (12 или 50) проиллюстрированный на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3 представляют единственную частицу, волокно, и т.д. СВП 12 или множества таких частиц, а также агломератов полимерных цепей, образующих СВП (12 или 50).

[0115] Добавка, которая содержит ингибитор осадкообразований, трейсер, буферное средство или их комбинацию, может быть добавлена к флюиду прежде или после размещения СВП (12 или 50) и частицы 18 проппанта. Необязательно, добавка добавляется к частицам проппанта и СВП. Согласно варианту реализации изобретения, брейкер добавляется к флюиду прежде или после размещения СВП (12 или 50) и частицы 18 проппанта. Необязательно, брейкер добавляется к частицам проппанта и СВП.

[0116] В варианте реализации изобретения объединение компонентов композиции гидроразрыва пласта производится в сосуде, таком как миксер, блендер и т.п. В некоторых вариантах реализации изобретения композиция гидроразрыва пласта вводится без смешивания, например, она вводится «на лету». Компоненты смешаны, встряхнуты, размешаны и т.п. В варианте реализации изобретения компоненты объединены, поскольку композиция гидроразрыва пласта помещена в забойную скважину.

[0117] Композиция гидроразрыва пласта в данном документе выгодно отличается тем, что содержит взвесь частиц проппанта в СВП в течение длительного периода времени или при повышенной температуре или давлении. Отрезок времени, температура или давление, при которых частицы проппанта остаются взвешенными в СВП, определяются полимерными цепями, составляющими СВП, а также композицией сшивающего агента, степенью образования перекрестных связей, количеством присутствующих частиц проппанта, концентрацией СВП и однородностью жидкости.

[0118] Соответственно, композиция гидроразрыва пласта содержит высокосшитые СВП, редкосшитые СВП или их комбинацию. В композиции гидроразрыва пласта СВП выполнен с возможностью разрушения и высвобождения частиц проппанта в ответ на условие разрушения. Условие разрушения включает температуру, pH, контакт брейкера и СВП, промежутком времени между СВП, находящимся в расширенном состоянии и разрушением супервпитывающего полимера. В варианте реализации изобретения время, между размещением частиц проппанта в СВП до высвобождения их из СВП, больше чем, или равно 48 часам при температуре, больше чем, или равной 150°F (65,5°С), в частности больше чем, или равной 36 часам, точнее больше чем, или равной 24 часам, еще точнее больше чем, или равной 18 часам, а все же точнее больше чем, или равной 20 минутам, предпочтительно от 10 минут до 18 часов.

[0119] В варианте реализации изобретения показатель pH для разрушения СВП представляет собой показатель pH, эффективный для разрушения связей в СВП, сшивающем агенте, между СВП и сшивающим агентом или их комбинацией. Аналогично, в варианте реализации изобретения, pH вызывает разложение частиц СВП таким образом, что из него высвобождаются частицы проппанта. В варианте реализации изобретения показатель pH является кислым или основным так, чтобы ионные группы полимерных цепей в СВП были нейтрализованы, что влияет на количество жидкости, присутствующей в СВП, и вызывает усадку СВП и высвобождение частиц проппанта. Согласно варианту реализации изобретения, уровень pH находится в пределах от 1 до 12, в частности 3-12, а точнее от 5 до 11,5.

[0120] В варианте реализации изобретения СВП разрушается из-за условий разрушении даже в отсутствие брейкера. Таким образом, в варианте реализации изобретения, СВП разрушается при определенной температуре, pH, промежутке времени и т.п. без контакта с брейкером.

[0121] В варианте реализации изобретения вязкость СВП в расширенном состоянии находится в пределах от 1 сантипуаза (cP) до 1000 cP, и в частности от 1 cP до 300 cP, как измерено реометром Ofite M900 для вязкостей меньше чем 100 cP или реометром Grace M5500 для вязкостей больше чем 100 cP, при температуре 180°F (82°C).

[0122] Композиция гидроразрыва пласта имеет преимущества, например, для переноса и размещения частиц проппанта в разрыве, без разрушения СВП до размещения частиц проппанта в разрыве, чтобы предотвратить частицы проппанта от осаждения и таким образом увеличить общую область поверхности разрыва. Согласно варианту реализации изобретения, композиция гидроразрыва пласта используется для формирования разрыва. В варианте реализации изобретения способ размещения множества частиц проппанта в разрыве включает размещение композиции гидроразрыва пласта в окружающую среду забойной скважины. Композиция гидроразрыва пласта содержит СВП в расширенном состоянии и выполненный с возможностью разрушения в ответ на формирование условия разрушения, таким образом, что из супервпитывающего полимера сформирован разложившийся полимер. Композиция гидроразрыва пласта также содержит множество частиц проппанта, размещенных в СВП до высвобождения множества частиц проппанта из СВП в ответ на разрушение СВП, добавку, содержащую ингибитор осадкообразований, трейсер, буфер или их комбинацию и флюид для перевода СВП в расширенное состояние. При этом способе, формирование разрыва в пространстве вокруг забойной скважины достигается путем применения гидравлической силы в пространстве вокруг забойной скважины посредством композиции гидроразрыва пласта, размещения композиции гидроразрыва пласта в разрыве, разрушении супервпитывающего полимера после формирования разрыва и высвобождения множества частиц проппанта супервпитывающего полимера для размещения множества частиц проппанта в разрыве. Применяя такой способ, частицы проппанта не оседают на дно разрыва. Окружающая среда забойной скважины представляет собой, например, температуру продуктивного пласта, воду пласта, скальные породы пласта, песок и т.п., которые содержат, например, поры или прожилки различных размеров в такой скале, песке и т.п.

[0123] Как проиллюстрировано на фиг. 4, после того, как выполняется условие разрушения, СВП находится в разрушенном состоянии 30, таком, что формы СВП, например, разложившийся полимер 32 с частицами проппанта 18 высвобождаются из СВП. Несмотря на то, что разложившийся полимер 32 показан как такой, что представляет собой отделенные фрагменты (например, полимеры, олигомеры, мономеры, молекулы, атомы и т.п., заряженные или нейтрально заряженные), в варианте реализации изобретения, разложившийся полимер сформирован из СВП путем разрушении всех или некоторых перекрестных связей так, чтобы полимерные цепи СВП остались неповрежденными. Это подразумевает, что конформационные изменения в СВП высвобождают частицы проппанта из СВП и обеспечивают хорошую проницаемость.

[0124] В варианте реализации изобретения перекрестные связи или СВП разрушаются определенными условиями, как например высокой температурой или pH. Разрушение уменьшает степень поперечного связывания в СВП путем разрывания связи в сшивающем агенте или полимерной связи между сшивающим агентом и полимерными цепями СВП. Обычно уменьшение степени поперечного связывания СВП увеличивает количество флюида, поглощенного СВП или увеличивает объемное увеличение СВП из-за поглощения флюида. В варианте реализации изобретения вышеупомянутые условия разрушают связи в перекрестных связях, не разрушая существенно полимерный каркас СВП. В некоторых вариантах реализации изобретения эти условия также разрушают полимерный каркас СВП.

[0125] В дополнение к размещению композиции гидроразрыва пласта в забойное пространство для того, чтобы гидравлически разорвать пласт, способ также включает размещение других элементов, как например вода, флюид забойной скважины (например, соляной раствор или другие вышеупомянутые флюиды), вискозный полимер или их комбинацию. Таким образом, в варианте реализации изобретения способ дополнительно включает размещение воды, вискозного полимера или их комбинацию в забойное пространство и формирование разрыва с композицией гидроразрыва пласта, водой, вискозным полимером или их комбинацией. Порядок дополнения может быть различен, а время каждого закачивания как таким же, так и отличающимся. Согласно варианту реализации изобретения, для гидравлического разрыва пласта, флюид без проппанта и содержащий проппант флюид вводятся попеременно в подземный пласт. Сначала может быть введен флюид без проппанта, с последующим введением флюида, содержащего проппант. Альтернативно, содержащий проппант флюид вводится сначала, с последующим введением флюида без проппанта.

[0126] В типовом варианте реализации изобретения флюид без проппанта содержит водную несущую среду, содержащую воду, соляной раствор, кислоту, или основание и смазочное вещество. Смазочное вещество может содержать полиакриламид, гуар, производное гуара, глицерин, полисахарид, как например целлюлоза и крахмал или их комбинацию. Когда смазочное вещество содержит полиакриламид, например, MaxPerm 20А, MaxPerm 20А присутствует в количестве от 0,25 до 15 галлонов на одну тысячу галлонов флюида без проппанта. Когда смазочное вещество включает гуар, смазочное вещество присутствует в количестве 1-50 фунтов за одну тысячу галлонов флюида без проппанта. Содержащий проппант флюид содержит сверхразбухающий полимер, множество частиц проппанта, размещенных в полимере, флюид для перевода сверхразбухающего полимера в расширенное состояние, и, необязательно, линейный гель или вязкий полимер, содержащий гуар, производное гуара, полиакриламид, глицерин, полисахарид или их комбинацию. Содержащий проппант флюид может быть композицией гидроразрыва пласта, раскрытой в данном документе. Используя данный способ, каналы высокой проводимости создаются в пакете проппанта. Эффекты проиллюстрированы на фиг. 15.

[0127] В другом иллюстрируемом варианте реализации изобретения флюид без проппанта включает сверхразбухающий полимер, флюид для расширения сверхразбухающего полимера, и, необязательно, вязкий полимер, содержащий гуар, производное гуара, полиакриламид, глицерин, полисахарид или их комбинацию. Для флюида без проппанта обычно готовят 20-60 фунтов сверхразбухающего полимера в одной тысяче галлонов флюидов без проппанта. Флюид, содержащий проппанты, содержит воду, соляной раствор, кислоту, или основание, проппанты и смазочное вещество. Смазочное вещество может содержать полиакриламид, гуар, производное гуара, глицерин, полисахарид или их комбинацию. Когда смазочное вещество включает полиакриламид, например, MaxPerm 20A, MaxPerm 20A присутствует в количестве от 0,25 до 15 галлонов на одну тысячу галлонов флюида без проппанта. Когда смазочное вещество включает гуар, полимер присутствует в количестве от 1 до 50 фунтов на одну тысячу галлонов содержащего проппант флюида. Этим способом может быть достигнуто разнородное распределение проппанта. Благоприятное воздействие проиллюстрировано на фиг. 16.

[0128] В варианте реализации изобретения происходит начальное закачивание воды (или соляного раствора) и вязкого полимера, например, в течение 15 минут для каждого, несмотря на то, что продолжительность времени закачивания отличается в некоторых вариантах реализации изобретения. Время закачивания для композиции гидроразрыва пласта представляет собой такое же или отличающееся, для полимера на основе воды или вискозы, например, время закачки составляет около 2 часов. Это подразумевает, что время закачивания варьируется и отобрано на основе условий формирования и свойств композиции гидроразрыва пласта, других флюидов (например, соляной раствор), вискозный полимер и т.п.

[0129] Преимуществом композиции гидроразрыва пласта является тот факт, что частицы проппанта остаются размещенными в СВП, пока условие разрушения не заставляет СВП разрушиться. Как проиллюстрировано на фиг. 5, пласт 100 прорезан трубчатым элементом 104, размещенным в кожухе 102, хотя только лишь кожух 102 или только лишь трубчатый элемент 104 присутствует в некоторых вариантах реализации изобретения. Композиция 120 гидроразрыва пласта поступает из внутреннего пространства трубчатого элемента 104 для контакта с пластом 100 через апертуру (не показано) в трубчатом элементе 104. Композиция 120 гидроразрыва пласта (который подобна или идентична композиции, проиллюстрированной на фиг. 1 или фиг. 2) разрывает пласт 100 для создания разрыва 106. Частицы 18 проппанта размещаются в СВП 12, пока не выполняется условие разрушения, в момент которого СВП 12 разрушается с образованием разложившегося полимера 122 и высвобождением частицы 18 проппанта как проиллюстрировано на фиг. 6. Здесь СВП 12 не разрушен и частицы проппанта 18 не высвобождаются из СВП 12 до закрытия разрыва 106. Поэтому частицы 18 проппанта не оседают на дно разрыва 106 до закрытия разрыва 106 таким образом, что на конфигурацию разрыва 106 разрушение СВП 12 не оказывает отрицательного влияния. Т.е. перед закрытием разрыв 106 имеет высоту H1. После закрытия разрыв имеет высоту H2. После начала закрытия разрыва, СВП 12 разрушается и образуется разложившийся полимер 122. Из-за высокой степени суспендирования частиц проппанта 18 в СВП 12, высота H2 разрыва 106 не отличается значительно от начальной, перед закрытием, высоты H1, так что высота H2 (после закрытия) представляет собой почти те же размеры, что и начальная высота H1 (перед закрытием).

[0130] Во время разрушения СВП 12 давление пласта предотвращает частицы проппанта в месте нахождения от оседания на дно разрыва вместе со протекающими расщепленными жидкостями. Таким образом композиция гидроразрыва пласта обеспечивает улучшенный перенос частиц проппанта и вертикальное распределение в разрыве. Следовательно, проницаемость углеводородов или других флюидов из пласта 100, через разрыв 106, в трубчатый элемент 104 (или пространство между трубчатым элементом 104 и кожухом 102) увеличена относительно неполного или несовершенного размещения частиц проппанта 18, которое проиллюстрировано на фиг. 7 и 8. Поэтому композиция 120 гидроразрыва пласта переносит и размещает частицы 18 проппанта так, чтобы гарантировать, что частицы 18 проппанта распирают открытие разрыва 106 в той же, или существенно подобной конфигурации, в какой разрыв 106 первоначально сформирован и таким образом обеспечивают большую область поверхности разлома, чем если бы частицы проппанта оседали на дно разрыва, как проиллюстрировано на фиг. 7 и 8. Таким образом, при использовании композиции гидроразрыва пласта согласно данному документу обеспечивается высокопроводящий путь для передачи углеводородов и других флюидов между пластом и буровой скважиной.

[0131] Как проиллюстрировано на фиг. 7 и фиг. 8, при использовании определенных систем разрыва, не содержащих композицию гидроразрыва пласта согласно данному документу, как например частицы 130 проппанта, взвешенные во флюидах 132 без преимущества СВП для взвешивания частиц 130 проппанта, частицы 130 проппанта осаждаются из флюидов 132 и собираются в нижней части разрыва 106 перед закрытием разрыва 106 (фиг. 7). Даже при том, что разрыв 106 имеет начальную высоту H2, перед закрытием (фиг. 7), высота H2 будет уменьшена до пониженной высоты H4 после закрытия, потому что частицы проппанта 130 оседают на дно разрыва 106 перед закрытием разрыва 106.

[0132] Композиция гидроразрыва пласта и способы согласно данному документу дополнительно проиллюстрированы следующим примером без ограничения.

[0133] Супервпитывающий полимер (СВП) (QX-A1051; Nippon Shokubai), был смешан с водопроводной водой в концентрации 40 частей на тысячу (ppt) (масс./об.). Определено, что рH смеси будет около 7. рH регулируется на большее чем 7 значение использованием буфера BF-10L (от Baker Hughes) и меньшее чем 7 значение pH использованием буфера BF-9L от Baker Hughes. Вязкость смесей при различных pH была определена с помощью инструмента Chandler M5550 согласно стандарту API RP 39 при 20 °C и при атмосферном давлении. Фиг. 17 представляет собой график, иллюстрирующий влияние pH на вязкость для этого примера. Как проиллюстрировано на фиг. 17, максимальная вязкость была зарегистрирована при pH жидкости от около 7 до около 8.

[0134] Все диапазоны, описанные в данном документе, включают в себя конечные точки, и конечные точки раздельно можно комбинировать друг с другом. Диапазоны непрерывны и таким образом содержат каждое значение и его подмножество в диапазоне. Если не указано иное, или не соответствует контекстно, все проценты, при выражении количества, являются весовыми процентами. В контексте данного документа, «комбинация» представляет собой в том числе и смеси, композиции, сплавы, продукты реакции и т.п. Далее, в контексте данного документа, «их комбинация» относится к комбинации, содержащей по меньшей мере один из названных составляющих, компонентов, составов или элементов, необязательно вместе с одним или большим количеством подобных не указанных составляющих, компонентов, композиций или элементов. Термин, относящийся к единственному числу, и аналогичные термины, используемые в контексте описанного изобретения (особенно в контексте формулы изобретения), должен толковаться как охватывающий как единственное, так и множественное число, если в настоящем документе не указано  иное, или это явно противоречит контексту. «Или» означает «и/или». Союз «или» используется для соединения объектов списка или альтернатив и не является взаимоисключающим; скорее элементы могут использоваться отдельно или могут быть объединены вместе при соответствующих обстоятельствах.

[0135] Также нужно отметить, что термины, «первый», «второй», «основной», «вторичный» и т.п. в данном документе, не обозначают порядка, количества или важности, а скорее используются для отличия одного элемента от другого. Модификатор «около» использующийся в связи с количеством, включает в себя установленное значение и продиктован смыслом контекста (например, он включает степень ошибки, связанной с измерением определенного количества). Все справочные источники включены в данном документе посредством ссылки.

[0136] Несмотря на то, что были проиллюстрированы и описаны один или более вариантов реализации изобретения, могут быть выполнены его модификации и замены, не отступая от сущности и объема изобретения. Соответственно, нужно подразумевать, что данное изобретение только для иллюстрации и не является ограничивающим. Варианты реализации изобретения в данном документе могут использоваться независимо или могут быть объединены.

Настоящее изобретение относится к обработке подземного пласта его гидравлическим разрывом – гидроразрывом. Композиция гидроразрыва пласта, содержащая супервпитывающий полимер, переводимый в расширенное состояние и выполненный с возможностью разрушения в ответ на возникновение условия разрушения, множество частиц проппанта, размещенных в супервпитывающем полимере до высвобождения множества частиц проппанта из него в ответ на его разрушение, средство обработки скважины, содержащее ингибитор осадкообразований, трейсер, рН-буферное средство или их комбинацию, и флюид для перевода супервпитывающего полимера в расширенное состояние, где ингибитор осадкообразований содержит композицию, содержащую карбоксильную, сульфоновую или фосфоновую кислоту, полимер, содержащий карбоксильную, сульфоновую или фосфоновую группу, или их комбинацию, трейсер содержит фторированную бензойную кислоту, перфторированный углеводород, спирт, кетон, органическую кислоту, галогенизированную композицию или их комбинацию и рН-буферное средство представляет собой щелочь или щелочно-земельную соль карбоната, цитрата, глюконата, фосфата или тартрата, оксид щелочно-земельного металла, органический полиэлектролит или их комбинацию. Способ размещения множества частиц проппанта в разрыве, включающий помещение указанной выше композиции гидроразрыва пласта в разрыве забойного пространства, разрушение супервпитывающего полимера в расширенном состоянии после размещения в разрыве и высвобождение множества частиц проппанта из супервпитывающего полимера для размещения множества частиц проппанта в разрыве. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат – обеспечение высокой проницаемости и повышение добычи углеводородов из пластов, подвергнутых гидроразрыву. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Композиция гидроразрыва пласта, содержащая:

супервпитывающий полимер, переводимый в расширенное состояние и выполненный с возможностью разрушения в ответ на возникновение условия разрушения;

множество частиц проппанта, размещенных в супервпитывающем полимере до высвобождения множества частиц проппанта из супервпитывающего полимера в ответ на разрушение супервпитывающего полимера;

средство обработки скважины, содержащее ингибитор осадкообразований, трейсер, рН-буферное средство или их комбинацию, и

флюид для перевода супервпитывающего полимера в расширенное состояние,

в которой ингибитор осадкообразований содержит композицию, содержащую карбоксильную, сульфоновую или фосфоновую кислоту, полимер, содержащий карбоксильную, сульфоновую или фосфоновую группу, или их комбинацию,

трейсер содержит фторированную бензойную кислоту, перфторированный углеводород, спирт, кетон, органическую кислоту, галогенизированную композицию или их комбинацию и

рН-буферное средство представляет собой щелочь или щелочно-земельную соль карбоната, цитрата, глюконата, фосфата или тартрата, оксид щелочно-земельного металла, органический полиэлектролит или их комбинацию.

2. Композиция гидроразрыва пласта по п. 1, отличающаяся тем, что супервпитывающий полимер содержит повторяющуюся структурную единицу, полученную из акрилата, акриламида, винилпирролидона, винилацетата, винилового спирта, сахарида, 2-акриламид-2-метилпропансульфоновой кислоты, их производное или их комбинацию; и при этом супервпитывающий полимер содержит множество перекрестных связей.

3. Композиция гидроразрыва пласта по любому из пп. 1, 2, содержащая от около 0,001 до около 5% мас. ингибитора осадкообразования, на основе общей массы композиции гидроразрыва пласта.

4. Композиция гидроразрыва пласта по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что ингибитор осадкообразований содержит аминотриметилфосфоновую кислоту, 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновую кислоту, 2-фосфонобутан-1,2,4-трикарбоновую кислоту, 2-гидроксиэтил-амино-бис(метиленфосфоновую кислоту), этилендиамина тетракис(метиленфосфоновую кислоту), тетраметилендиамина тетракис(метиленфосфоновую кислоту), гексаметилендиамина тетракис (метиленфосфоновую кислоту), 2-гидроксифосфоноуксусную кислоту, диэтилентриамина пента(метиленфосфоновую кислоту), бис(гексаметилентриамина пента(метиленфосфоновую кислоту), полиаминополиэфира метиленфосфонат или их соль, фосфино-поликарбоксилат, полиакриловую кислоту, полималеиновую кислоту, акриловый сополимер, сополимер сульфоната полиакрилат, поливиниловый сульфонат, инулин карбоксиметила, полиаспартат или их комбинацию.

5. Композиция гидроразрыва пласта по любому из пп. 1-4, содержащая от около 0,001 до 10% мас. трейсера, на основе общей массы композиции гидроразрыва пласта.

6. Композиция гидроразрыва пласта по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что трейсер инкапсулирован, покрыт, включен в связующее вещество, абсорбирован на матрицу или абсорбирован в матрицу.

7. Композиция гидроразрыва пласта по любому из пп. 1-6, содержащая от около 0,01 до около 10% мас. рН-буферного средства, на основе общей массы композиции гидроразрыва пласта.

8. Композиция гидроразрыва пласта по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что рН-буферное средство поддерживает показатель рН композиции гидроразрыва пласта от около 6 до около 9.

9. Композиция гидроразрыва пласта по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что композиция гидроразрыва пласта содержит рН-буферное средство и дополнительно содержит кислоту медленного высвобождения, при этом кислота медленного высвобождения включает глиоксаль, инкапсулированную кислоту, покрытую кислоту или их комбинацию.

10. Композиция гидроразрыва пласта по любому из пп. 1-9, дополнительно содержащая брейкер, при этом брейкер содержит пероксид, персульфат, перкислоту или их комбинацию.

11. Способ размещения множества частиц проппанта в разрыве, включающий:

помещение композиции гидроразрыва пласта в разрыве забойного пространства, причем указанная композиция гидроразрыва пласта содержит:

супервпитывающий полимер, переводимый в расширенное состояние и выполненный с возможностью разрушения в ответ на возникновение условия разрушения так, что из супервпитывающего полимера получается разложившийся полимер,

множество частиц проппанта, размещенных в супервпитывающем полимере до высвобождения множества частиц проппанта из супервпитывающего полимера в ответ на разрушение супервпитывающего полимера,

средство обработки скважины, содержащее ингибитор осадкообразований, трейсер, рН-буферное средство или их комбинацию, и

флюид для перевода супервпитывающего полимера в расширенное состояние; и

разрушение супервпитывающего полимера после размещения в разрыве и

высвобождение множества частиц проппанта из супервпитывающего полимера для размещения множества частиц проппанта в разрыве,

в котором ингибитор осадкообразований содержит композицию, содержащую карбоксильную, сульфоновую или фосфоновую кислоту, полимер, содержащий карбоксильную, сульфоновую или фосфоновую группу, или их комбинацию,

трейсер содержит фторированную бензойную кислоту, перфторированный углеводород, спирт, кетон, органическую кислоту, галогенизированную композицию или их комбинацию и

рН-буферное средство представляет собой щелочь или щелочно-земельную соль карбоната, цитрата, глюконата, фосфата или тартрата, оксид щелочно-земельного металла, органический полиэлектролит или их комбинацию.

12. Способ по п. 11, дополнительно включающий уменьшение нежелательных эффектов, вызванных образованием отложений, солеобразованием, образованием отложений парафинов, образованием отложений асфальтенов, образованием отложений пенообразователя, эмульгированием, образованием газогидратов, коррозией, пенообразователями, поглотителями кислорода, поглотителями H₂S, биоцидами, сурфактантами или их комбинацией, по сравнению с композицией без средства обработки скважины.