САМООТКЛОНЯЮЩАЯСЯ КИСЛОТНАЯ СИСТЕМА Российский патент 2021 года по МПК E21B43/27 E21B43/22 C09K8/74 C09K8/68 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[001] Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно 35 U.S.С. § 119(e) согласно предварительной заявке на патент США №62/341254, поданной 25 мая 2016 г., полное содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Существует несколько способов обработки пласта для интенсификации притока с целью увеличения нефтедобычи, таких как гидравлический разрыв и кислотная обработка. Гидравлический разрыв включает закачивание в пласт специально разработанных текучих сред под высоким давлением с целью создания трещин, которые удерживаются открытыми после завершения обработки благодаря пропантам, содержащимся в текучей среде.

[003] Напротив, кислотную обработку применяют для пластов с низкой проницаемостью. Она включает закачивание кислоты в пласт. Затем кислота реагирует с растворимыми веществами в пласте, создавая пути для проникновения нефти.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[004] Фиг. 1 представляет собой график, показывающий увеличение вязкости гелеобразующего поверхностно-активного вещества при добавлении гидрофобно-модифицированного ассоциативного полимера (АП);

[005] Фиг. 2 представляет собой график, показывающий модуль накопления и модуль потерь для гелеобразующего поверхностно-активного вещества и гелеобразующего поверхностно-активного вещества + АП в 22,8% масс. CaCl₂;

[006] Фиг. 3 представляет собой график, показывающий медленное уменьшение вязкости со временем, указывающее на то, что АП действует как отсроченный внутренний разжижитель геля;

[007] Фиг. 4 представляет собой график, показывающий зависимость кажущейся вязкости от температуры для 6% гелеобразующей текучей среды из Примера 1, содержащей кислотные добавки и не содержащей кислотных добавок;

[008] Фиг. 5 представляет собой график, показывающий профиль падения давления для 15% HCl;

[009] Фиг. 6 представляет собой график, показывающий профиль падения давления для 20% HCl;

[0010] Фиг. 7 представляет собой КТ-изображения кернов после обработки 15% HCl при 93°С (200°F); и

[0011] Фиг. 8 представляет собой КТ-изображения кернов после обработки 20% HCl при 93°С (200°F).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] Согласно настоящему изобретению предложен способ кислотной обработки пласта, через который проходит ствол скважины, включающий стадии закачивания в ствол скважины, под давлением ниже требующегося для гидроразрыва пласта, текучей среды для обработки, которая содержит гелеобразующую текучую среду, содержащую гелеобразующий агент и гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер, и водный раствор кислоты; и обеспечения возможности кислотной обработки пласта под действием текучей среды для обработки. В одном из вариантов реализации указанный способ дополнительно включает обеспечение возможности текучей среде для обработки самоотклоняться внутрь пласта.

[0013] Также описан способ обработки нефтедобывающей скважины, включающий стадию закачки в скважину текучей среды, содержащей: (i) гелеобразующий агент и (ii) гидрофобно-модифицированный полимер в количестве ниже его концентрации С*.

[0014] В одном из вариантов реализации гелеобразующий агент включает поверхностно-активное вещество, выбранное из Формул I, II, III, IV, и комбинаций указанных соединений. В одном из вариантов реализации гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер (АП) включает по меньшей мере одну водорастворимую часть, выбранную из акриламида, метакриламида, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, 2-акриламидометилпропансульфоновой кислоты, N-винилпирролидона, N-винилформамида и смесей указанных соединений. В другом варианте реализации АП включает по меньшей мере одну нерастворимую в воде часть, выбранную из группы, состоящей из сложных эфиров линейного или разветвленного алкилового или алкиларилового спирта и акриловой или метакриловой кислоты, амидов линейного или разветвленного алкила или алкиларила и акриламида или метакриламида, стирола, бутадиена, 1-винилнафталина и смесей указанных соединений.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Настоящее изобретение относится к способам применения гелеобразующих текучих сред для кислотной обработки пласта. В одном из вариантов реализации гелеобразующая текучая среда содержит гелеобразующий агент и гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер (АП). Согласно настоящему описанию, гелеобразующий агент включает одну или более молекул на основе поверхностно-активных веществ.

[0016] В одном из вариантов реализации гелеобразующая текучая среда содержит гелеобразующий агент, выбранный из Формул I, II, III, IV, и комбинаций указанных соединений:

[0017] В Формуле I, R₁ выбран из алкила, алкенила, алкиларилалкилена, алкениларилалкилена, алкиламиноалкилена, алкениламиноалкилена, алкиламидоалкилена или алкениламидоалкилена, где каждая из указанных алкильных групп содержит от примерно 14 до примерно 24 атомов углерода, и может являться разветвленной или линейной, насыщенной или ненасыщенной, где каждая из указанных алкиленовых групп содержит от примерно 1 до примерно 6 атомов углерода. R₂, R₃ и R₄ являются одинаковыми или разными и представляют собой алкил или гидроксиалкил, содержащий от 1 до примерно 5 атомов углерода, или R₃ и R₄ или R₂ вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическое кольцо, содержащее до 6 членов.

[0018] В одном из вариантов реализации гелеобразующий агент Формулы I выбран из олеиламидопропилдиметилбетаина:

и глицината дигидроксиэтилталлового амида:

[0019] В Формуле II, R₁ представляет собой гидрокарбильную группу, которая может быть разветвленной или линейной, ароматической, алифатической или олефиновой, и содержит от примерно 8 до примерно 30 атомов углерода. В одном из вариантов реализации, R₁ этоксилирован. R₂, R₃ по отдельности представляют собой водород или метильную группу; R₄ и R₅ или R₆ по отдельности представляют собой водород или гидроксильную группу, при условии, что по меньшей мере один из R₄ и R₅ или R₆ представляет собой гидроксильную группу.

[0020] В одном из вариантов реализации гелеобразующий агент Формулы II выбран из эруциламидопропилгидроксипропилсульфобетаина:

и пропансульфоната 3-(N-эрукамидопропил-N,N-диметиламмония) (EDAS):

[0021] В Формуле III, R₁ представляет собой гидрокарбильную группу, которая может быть разветвленной или линейной, ароматической, алифатической или олефиновой, и содержит от примерно 8 до примерно 30 атомов углерода. В одном из вариантов реализации, R₁ этоксилирован. R₂, R₃ и R₄ одинаковые или разные и представляют собой алкил или гидроксиалкил, содержащий от 1 до примерно 5 атомов углерода, или R₃ и R₄ или R₂ вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическое кольцо, содержащее до 6 членов.

[0022] В одном из вариантов реализации гелеобразующий агент Формулы III выбран их хлорида стеарилтриметиламмония:

и эруциламидопропилтриметиламмония:

[0023] В Формуле IV, R₇ представляет собой насыщенную или ненасыщенную, линейную или разветвленную алифатическую группу, содержащую от примерно 7 до примерно 30 атомов углерода, R₉ представляет собой насыщенную или ненасыщенную, линейную или разветвленную двухвалентную алкиленовую группу, содержащую от 2 до примерно 6 атомов углерода, R₁₀ и R₁₁ одинаковые или разные и представляют собой алкил или гидроксиалкил, содержащий от 1 до примерно 4 атомов углерода, или R₁₀ и R₁₁ вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическое кольцо, содержащее до 6 членов, и R₈ представляет собой водород, алкильную или гидроксиалкильную группу, содержащую от 1 до примерно 4 атомов углерода.

[0024] В одном из вариантов реализации гелеобразующий агент Формулы IV включает оксид таллоамидопропилдиметиламина:

[0025] Гелеобразующий агент присутствует в количестве, подходящем для применения в способе кислотной обработки. В одном из вариантов реализации гелеобразующий агент присутствует в количестве от примерно 0,1% масс. до примерно 15% масс. от общей массы текучей среды. В другом варианте реализации гелеобразующий агент присутствует в количестве от примерно 2,5% масс. до примерно 10% масс. от общей массы текучей среды.

[0026] В одном из вариантов реализации гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер (АП) растворим в воде, но содержит один или более нерастворимых в воде коротких блоков. В одном из вариантов реализации водорастворимая часть выбрана из акриламида, метакриламида, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, 2-акриламидометиопропансульфоновой кислоты, N-винилпирролидона, N-винилформамида и смесей указанных соединений. В одном из вариантов реализации нерастворимая в воде часть, обладающая гидрофобными свойствами, выбрана из сложных эфиров линейного или разветвленного алкилового или алкиларилового спирта и акриловой или метакриловой кислоты, амидов линейного или разветвленного алкила или алкиларила и акриламида или метакриламида, стирола, бутадиена, 1-винилнафталина и смесей указанных соединений.

[0027] В другом варианте реализации гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер представляет собой сополимер, содержащий мономеры, выбранные из анионных мономеров, катионных мономеров, неионных мономеров, гидрофобно-модифицированных мономеров и комбинаций указанных мономеров. Неограничительные примеры анионных мономеров включают акриловую кислоту и 2-акриламидо-2-метилпропинсульфоновую кислоту. Неограничительные примеры неионных мономеров включают акриламид. Неограничительные примеры катионных мономеров включают хлорид акрилоилоксиэтилтриметиламмония (АЕТАС). В одном из вариантов реализации гидрофобно-модифицированный мономер представляет собой анионный мономер (например, акриловую кислоту), соединенный с гидрофобной частью посредством углерод-углеродной связи, сложноэфирной связи или амидной связи. Неограничительные примеры таких гидрофобных мономеров включают, без ограничения, стеарилакрилат, хлорид октадецилдиметилаллиламмония и н-лаурил-2-метилакриламид.

[0028] В одном из вариантов реализации ассоциативный гидрофобный мономер в нерастворимой в воде части имеет структуру, выбранную из Формул (V)-(IX) и комбинаций указанных вариантов.

[0029] Формула V:

где R₁ выбран из Н или СН₃ и R₂ выбран из

(i) сложных эфиров содержащей α,β-этиленовую ненасыщенную связь, разветвленной или линейной моно- или дикарбоновой кислоты и С₂-С₃₀ алканолов (например, н-ундецил(мет)акрилат, этилгексил(мет)акрилат);

(ii) сложных эфиров винилового или аллилового спирта и C₁-С₃₀ монокарбоновых кислот, например, винилформиата;

(iii) первичных амидов содержащих α,β-этиленовую ненасыщенную связь моно- и дикарбоновых кислот и их N-алкил и N,N-диалкил производных, таких как N-пропил(мет)акриламид;

(iv) N-виниллактамов и их производных, таких как N-винил-5-этил-2-пирролидон;

(v) сложных эфиров содержащих α,β-этиленовую ненасыщенную связь моно- и дикарбоновых кислот и аминоспиртов, например, N,N-диметиламиноциклогексил(мет)акрилата;

(vi) амидов содержащих α,β-этиленовую ненасыщенную связь моно- и дикарбоновых кислот и диаминов, содержащих по меньшей мере одну первичную или вторичную аминогруппу, например, N-[4-(диметиламино)-бутил]-акриламида; и

(vii) моноолефинов (С₂-С₈) и неароматических углеводородов, содержащих по меньшей мере две сопряженные двойные связи, например, этилена, изобутилена и подобных соединений.

[0030] Формула VI:

где m, n, p и q представляют собой целые числа, где m, n, p меньше 150, q больше 0 и по меньшей мере одно целое число из m, n и p не равно 0, R содержит полимеризуемую винильную функциональную группу, R₁, и R₂ одинаковые или разные и представляют собой атомы водорода или алкильные группы; R' представляет собой гидрофобную группу, содержащую по меньшей мере 6 и по большей мере 36 атомов углерода, предпочтительно, по меньшей мере 12 и по большей мере 24 атома углерода, и более предпочтительно, по меньшей мере 18 и по большей мере 22 атома углерода.

[0031] Формула VII:

где R представляет собой Н или СН₃; где R₁ представляет собой -(CH₂)_pH алкильную цепь; где p представляет собой целое число от 1 до примерно 4; где j представляет собой целое число от 1 до примерно 50; где k представляет собой целое число от 0 до примерно 20; где h равен 1 или 2; и где X имеет следующую структуру:

где m и n независимо представляют собой целые положительные числа от 1 до 39 и m+n представляет собой целое число от 4 до 40.

[0032] Формула VIII:

где R₃ представляет собой Н или СН₃; R₄ представляет собой алкильную цепь, содержащую от 1 до примерно 4 атомов углерода; М представляет собой целое число от 1 до примерно 50; и N представляет собой 0 или целое число, меньшее или равное М.

[0033] Формула IX:

где R₁ представляет собой Н или СН₃; х представляет собой целое число от 5 до примерно 50, R₂ представляет собой алкильную цепь, содержащую от 1 до примерно 32 атомов углерода, или циклоалкильное кольцо, или одиночное ароматическое 4-6-членное кольцо.

[0034] В одном из вариантов реализации АП присутствует в количестве достаточном для увеличения вязкости гелеобразущего агента по меньшей мере на 50% при 100/с, но меньше его концентрации перекрывания (С*), где С*=1/характеристическая вязкость. В одном из вариантов реализации АП присутствует в количестве от примерно 0,001 С* до 0,95 С* относительно общей массы текучей среды. Сам по себе гелеобразующий агент, не содержащий АП, не обеспечивает требуемой вязкости.

[0035] В одном из вариантов реализации гелеобразущий агент дополнительно содержит по меньшей мере один растворитель, выбранный из воды, спиртов и комбинаций указанных растворителей. В одном из вариантов реализации гелеобразующая текучая среда содержит спирт, выбранный из одноатомных спиртов, двухатомных спиртов, многоатомных спиртов и комбинаций указанных соединений. В другом варианте реализации гелеобразующая текучая среда содержит спирт, выбранный из алканолов, алкоксилатов спиртов и комбинаций указанных соединений. В другом варианте реализации гелеобразующая текучая среда содержит спирт, выбранный из метанола, этанола, изопропанола, бутанола, пропиленгликоля, этиленгликоля, полиэтиленгликоля и комбинаций указанных соединений.

[0036] Каждый отдельный растворитель присутствует в гелеобразующей текучей среде в количестве, подходящем для применения в способе кислотной обработки. В одном из вариантов реализации количество каждого отдельного растворителя в гелеобразующей среде варьируется от 0% масс. до примерно 30% масс. относительно общей массы текучей среды, и общее количество растворителя в составе варьируется от примерно 10% масс. до примерно 70% масс. относительно общей массы текучей среды.

[0037] Факультативно, гелеобразующая текучая среда дополнительно содержит одну или более добавок. В одном из вариантов реализации текучая среда содержит одну или более добавок, выбранных из ингибиторов коррозии, агентов для контроля содержания железа, стабилизаторов глины, ингибиторов отложения сульфата кальция, взаимных растворителей и комбинаций указанных добавок. В одном из вариантов реализации ингибитор коррозии выбран из спиртов (например, ацетиленовых); катионов (например, четвертичных аммониевых солей, имидазолинов и алкилпиридинов); и неионных соединений (например, этоксилатов спиртов).

[0038] В другом варианте реализации текучая среда для обработки, подходящая для применения в способе кислотной обработки, включает гелеобразующую текучую среду и водный раствор кислоты. Подходящие водные растворы кислот включают кислоты, совместимые с гелеобразующими агентами Формул I-IV и АП для применения в способе кислотной обработки. В одном из вариантов реализации водный раствор кислоты выбран из соляной кислоты, плавиковой кислоты, муравьиной кислоты, уксусной кислоты, сульфамовой кислоты и комбинаций указанных кислот. В одном из вариантов реализации текучая среда для обработки содержит кислоту в количестве до 30% масс. относительно общей массы текучей среды.

[0039] Один из вариантов реализации представляет собой нефтепромысловый способ обработки, включающий стадии а) обеспечения текучей среды, содержащей поверхностно-активное вещество, выбранное из цвиттерионных, амфотерных и катионных поверхностно-активных веществ, и смесей указанных поверхностно-активных веществ, b) введения в указанную текучую среду гидрофобно-модифицированного ассоциативного полимера в количестве ниже его концентрации С*, при этом в некоторых вариантах реализации полимер действует как улучшитель реологии и/или внутренний разжижитель геля, и с) закачивания полученной текучей среды в скважину.

[0040] В другом варианте реализации гелеобразующая текучая среда обладает способностью саморазжижаться со временем без добавления внутреннего разжижителя геля. В некоторых вариантах реализации гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер, содержащийся в гелеобразующей текучей среде, действует как внутренний разжижитель. Функция внутреннего разжижителя заключается в содействии уменьшению вязкости гелеобразующей текучей среды со временем при температуре пласта для легкой очистки. Полимер действует как отсроченный внутренний разжижитель, то есть, не влияет на исходные свойства текучей среды. В другом варианте реализации АП содержит сложноэфирную связь между главной цепью полимера и гидрофобной частью. Сложноэфирная связь может гидролизоваться со временем и действует как разжижитель текучей среды для обработки.

[0041] Также предложен способ кислотной обработки пласта, через который проходит ствол скважины, включающий стадии закачивания в ствол скважины, под давлением ниже требующегося для гидроразрыва пласта, текучей среды для обработки, которая содержит гелеобразующую текучую среду, содержащую гелеобразующий агент и гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер, и водный раствор кислоты; и обеспечения возможности текучей среде для обработки осуществить кислотную обработку пласта или самоотклоняться внутрь пласта. В настоящем описании термин «самоотклоняться» относится к композиции, вязкость которой увеличивается по мере стимулирующего воздействия на пласт, благодаря чему вся оставшаяся кислота отклоняется в участки меньшей проницаемости пласта.

[0042] Хотя обсуждаются конкретные варианты реализации изобретения, настоящее описание является только иллюстративным, но не ограничительным. Множество вариантов настоящего описания будут понятны специалисту в данной области техники после ознакомления с настоящим описанием.

[0043] Если не указано иное, все технические и научные термины, применяемые в настоящем описании, имеют те же значения, которые обычно подразумеваются специалистом в той области техники, к которой относится настоящее описание.

[0044] Далее настоящее изобретение будет описано со ссылками на следующие примеры. Следующие примеры являются только иллюстративными и не предназначены для ограничения. Если не указано иное, все процентные содержания указаны по массе от общего состава.

[0045] Пример 1

[0046] Увеличение вязкости.

[0047] Чтобы наблюдать увеличение вязкости гелеобразующего агента при помощи ассоциативного полимера (АР), получали гелеобразующую текучую среду и анализировали следующим образом. Выбранные количества гелеобразующего агента Формулы I (1,5% активного вещества) и АП типа акриловой кислоты (АК)-2-акриламидометилпропансульфоновой кислоты (АМПС)-этилгексилакрилата (ЭГА) (0,15% масс. общего полимера, С*=1,37% масс.) смешивали сначала с водой и CaCl₂ (30% масс. CaCl₂ от общей массы композиции). После добавления всех компонентов продолжали перемешивание при 7000 об./мин еще в течение 4 минут. Перемешанную гелеобразующую текучую среду центрифугировали до исчезновения пузырьков. Затем текучую среду испытывали на реометре при высоких температуре и давлении. В одном из вариантов реализации для испытаний применяли реометр Брукфильда, на котором гелеобразующую текучую среду подвергали сдвигу при постоянной скорости сдвига 100/с, при этом температуру изменяли со скоростью 3,5°С/мин (2,5 °F/мин). На Фиг. 1 показано увеличение вязкости поверхностно-активного вещества после введения АП.

[0048] Пример 2

[0049] Вязкоэластичность.

[0050] Введение АП в поверхностно-активное вещество также увеличивало вязкоэластичность текучей среды. Текучую среду считали вязкоэластичной, если она проходила по меньшей мере одно из следующих испытаний.

[0051] Вязкоэластичность можно измерить путем закручивания текучей среды для создания в текучей среде пузырьков, и последующего визуального наблюдения, когда остановится вращение пузырьков после закручивания. Если пузырек воздуха, взвешенный в текучей среде, вращается и возвращается в свое исходное положение, не перемещаясь к поверхности раздела текучая среда/воздух, то текучая среда считается вязкоэластичной. В противном случае текучая среда не обладает вязкоэластичными свойствами. Другой способ определения вязкоэластичности текучей среды заключается в измерении ее модулей упругости (или накопления) и вязкости (или потерь). Как определено в опубликованной заявке на патент США №2011/0105369: «модуль упругости (G') представляет собой меру склонности вещества подвергаться упругой деформации (т.е. обратимой) при приложении силы и возвращаться к своей обычной форме». При этом модуль потерь (G'') представляет собой меру потери энергии при деформации вещества. Обе указанные величины выражают в единицах давления, например, Па (Паскаль) или дин/см². Если G'>G'' в диапазоне частот 0,1-10 рад/с при данной температуре, текучую среду считают вязкоэластичной при указанной температуре. По результатам испытания на вращение пузырьков и результатам, показанным на Фиг. 2, очевидно, что введение АП в поверхностно-активное вещество увеличивает вязкоэластичность поверхностно-активного вещества.

[0052] Пример 3

[0053] Внутренний разжижитель.

[0054] Гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер, содержащийся в гелеобразующей текучей среде, может действовать как внутренний разжижитель. Функцией внутреннего разжижителя является содействие уменьшению вязкости геелеобразующей текучей среды со временем при температуре пласта для легкой очистки. Как показано на Фиг. 3, наблюдается постепенное уменьшение вязкости со временем при заданной температуре 66°С (150°F). Полимер действует как отсроченный внутренний разжижитель, то есть, не влияет на исходные свойства текучей среды в течение первых 100 минут.

[0055] Пример 4

[0056] Совместимость кислот.

[0057] В другом варианте реализации исследовали совместимость гелеобразующей текучей среды из Примера 1 в отработанной кислоте с кислотными добавками, чтобы убедиться, что присутствие обычно применяемых кислотных добавок не оказывает влияния на характеристики. Такие добавки включали ингибиторы коррозии, эмульгаторы, хелатирующие агенты, агенты для контроля содержания железа (хелатирующие или снижающие).

[0058] Гелеобразующую текучую среду из Примера 1 смешивали с кислотными добавками в растворе CaCl₂ с высокой скоростью сдвига (7000-10000 об./мин), полученную смесь центрифугировали для удаления пузырьков. Полученный гель испытывали под давлением при постоянном сдвиге 100/с при помощи реометра с высокими температурой и давлением, в диапазоне от комнатной температуры до выбранной температуры. На Фиг. 4 показана совместимость 6% гелеобразующего агента Формулы I в 22,8% масс. CaCl₂, что соответствует 15% HCl общего расхода кислоты. Сплошная линия соответствует составу гелеобразующей текучей среды не содержащему добавок; точечные линии соответствуют составу, содержащему ингибитор коррозии, неэмульгатор и хелатирующий агент.

[0059] Пример 5

[0060] Испытания на коррозию.

[0061] При кислотной обработке сильными кислотами, такими как соляная кислота, коррозия представляет собой основную проблему, особенно при повышенных температурах. Определяли скорость коррозии для 15% HCl и 20% HCl, содержащих 6% об. гелеобразующего агента из Примера 1, в присутствии ингибитора коррозии, неэмульгатора и агентов для контроля содержания железа. Скорость коррозии определяли весовым методом с использованием образцов N-80 при 93°С (200°F) через 6 часов. В Таблице 1 показан весьма приемлемый уровень защиты от кислотной коррозии (≤0,05 ф_m/фт²).

[0062] Таблица 1. Данные по коррозии для 15% масс. и 20% масс. HCl, содержащих 6% об. гелеобразующей текучей среды из Примера 1 при 93°С (200°F) через 6 часов.

[0063] Пример 6

[0064] Двойное заводнение кернов.

[0065] Конечной целью системы кислотной гелеобразующей текучей среды является отклонение потока кислоты из зон с высокой проницаемостью в зоны с низкой проницаемостью для увеличения эффективности стимулирующей обработки. Проводили два двойных (параллельных) эксперимента по заводнению керна при 93°С (200°F) для оценки способности гелеобразующей текучей среды согласно настоящему изобретению эффективно отклонять текучую среду для кислотной обработки. Двойной эксперимент по заводнению керна имитирует закачку текучей среды для обработки (т.е. стимулирующей) в пласт с контрастной проницаемостью продуктивных зон. В этом случае требуется отклонение кислоты, чтобы гарантировать, что кислота протекает сквозь все зоны и, следовательно, стимулирует их.

[0066] Использовали два керна из известняка из штата Индиана (38 мм диаметр X 152 мм длина) (1,5'' диаметр X 6'' длина), представляющих слои с высокой и низкой проницаемостью. Свойства каждого керна указаны в Таблице 2 и Таблице 3 для 15 и 20% масс. HCl, соответственно. Составы стимулирующих текучих сред показаны в Таблице 4.

[0067] Таблица 2. Исходные свойства двух кернов, применяемых при заводнении кернов 15% HCl при 93°С (200°F).

[0068] Таблица 3. Исходные свойства двух кернов, применяемых при заводнении кернов 20% HCl при 93°С (200°F).

[0069] Таблица 4. Состав кислоты для двойного заводнения кернов при 93°С (200°F).

[0070] В ходе эксперимента регистрировали падение давления вдоль обоих кернов в зависимости от закачанного объема пор. Периодически в определенные моменты времени отбирали пробы выходящего потока для каждого керна. Полученные пробы использовали для определения процента расхода через каждый керн в ходе эксперимента. После обработки получали снимки обоих кернов по технологии КТ-изображения для визуализации степени и структуры образованных пустот (например, червоточин) в каждом керне.

[0071] Профили падения давления для исследований по заводнению кернов 15 и 20% масс. HCl показаны на Фиг. 5 и Фиг. 6, соответственно, вместе с кривыми распределения расхода. Термины Q, ВП и НТ обозначали расход, высокую проницаемость и низкую проницаемость, соответственно.

[0072] Данные показали соответствующую степень отклонения, подтверждаемую увеличением величины падения давления. Максимальное увеличение падения давления относительно нулевой линии указывает на увеличение вязкости и образование геля в обоих случаях. Дополнительным свидетельством отклонения является распределение расхода между двумя кернами, представляющими два слоя пласта с высокой и низкой проницаемостью. Расход через керн с высокой проницаемостью уменьшался, в то время как расход через керн с низкой проницаемостью увеличивался, в результате наблюдалась одна или более точек пересечения. Эти точки пересечения показывают, что керн с низкой проницаемостью принимает больше потока по причине увеличения падения давления в керне с высокой проницаемостью в результате увеличения вязкости и образования геля.

[0073] КТ-изображения после обработки обеспечивают дополнительное подтверждение отклонения 15 и 20% масс. HCl, как показано на Фиг. 7 и Фиг. 8, соответственно. Изображения показывают, что закачка кислоты приводит к полной стимуляции (прорыву) и кернах с низкой и высокой проницаемостью. Большая часть кислоты на начальной стадии закачки, втекающей в керн с высокой проницаемостью, успешно перенаправлялась в керн с низкой проницаемостью, и благодаря заданной длине каждого керна (6 дюймов) в обоих кернах наблюдалось образование прорыва. На Фиг. 7 и Фиг. 8 также показана значительная степень извилистости поровых каналов в керне с высокой проницаемостью, что указывает на успешное образование геля, который вынуждал кислоту изменять путь реакции и в большей доле протекать в керн с низкой проницаемостью. Полученные результаты показали применимость новой гелеобразующей текучей среды в качестве эффективного отклоняющего агента для кислотных обработок при умеренных и повышенных температурах.

[0074] Предмет настоящего изобретения был описан со ссылками на конкретные детали определенных вариантов реализации. Это не предполагает, что такие детали рассматриваются как ограничение объема описанного предмета изобретения, за исключением случаев, когда и насколько они включены в прилагаемую формулу изобретения.

[0075] Следовательно, описанные примеры вариантов реализации хорошо приспособлены, чтобы достигать как указанных целей и преимуществ, так и свойственных им. Конкретные варианты реализации, описанные выше, являются только иллюстративными, поскольку описанные варианты реализации могут быть модифицированы и практически реализованы различными, но эквивалентными путями, понятными для специалиста в данной области техники, изучившего положения настоящего документа. Кроме того, отсутствуют ограничения для деталей конструкции или дизайна, показанных в настоящем описании, кроме описанных в прилагаемой формуле изобретения. Следовательно, очевидно, что описанные выше конкретные иллюстративные варианты реализации можно изменять, комбинировать или модифицировать, и все указанные варианты входят в объем и сущность описанных примеров вариантов реализации. Иллюстративно описанные в настоящем документе примеры вариантов реализации можно соответствующим образом осуществлять на практике без остальных элементов, которые не описаны отдельно в настоящем документе и/или любых факультативных элементов, описанных в настоящем документе. Хотя композиции и способы описаны в терминах «состоящий», «содержащий» или «включающий» различные компоненты или стадии, композиции и способы могут также «состоять по существу из» или «состоять из» различных компонентов, веществ или стадий. В настоящем описании термин «состоящий по существу из» следует рассматривать как включающий перечисленные компоненты, вещества или стадии, и такие дополнительные компоненты, вещества или стадии, которые не оказывают существенного влияния на базовые и новые свойства композиции или способа. В некоторых вариантах реализации композиции согласно вариантам реализации настоящего изобретения, «состоящие по существу из» указанных компонентов или веществ, не включают никаких дополнительных компонентов или веществ, изменяющих базовые или новые свойства композиции. При возникновении любых конфликтов в употреблении слова или термина в настоящем описании и в одном или более патенте или другом документе, которые могут быть включены в настоящее описание посредством ссылки, следует выбрать определение, не противоречащее настоящему описанию.

Группа изобретений относится к способам применения гелеобразующих текучих сред для кислотной обработки пласта. Технический результат – получение эффективного отклоняющего агента для кислотных обработок при умеренных и повышенных температурах с возможностью уменьшения вязкости геелеобразующей текучей среды со временем при температуре пласта для легкой очистки. Представлен способ кислотной обработки пласта, через который проходит ствол скважины, включающий закачивание в ствол скважины под давлением, ниже требующегося для гидроразрыва пласта, текучей среды для обработки, которая содержит гелеобразующую текучую среду, содержащую гелеобразующий агент и гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер, и водный раствор кислоты; обеспечение возможности кислотной обработки пласта под действием текучей среды для обработки. Указанный гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер содержит по меньшей мере одну нерастворимую в воде часть, выбранную из группы, состоящей из сложных эфиров линейного или разветвленного алкилового или алкиларилового спирта и акриловой или метакриловой кислоты. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 табл., 6 пр. 8 ил.

1. Способ кислотной обработки пласта, через который проходит ствол скважины, включающий стадии:

a - закачивания в ствол скважины под давлением, ниже требующегося для гидроразрыва пласта, текучей среды для обработки, которая содержит гелеобразующую текучую среду, содержащую гелеобразующий агент и гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер, и водный раствор кислоты; и

b - обеспечения возможности кислотной обработки пласта под действием текучей среды для обработки,

характеризующийся тем, что указанный гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер содержит по меньшей мере одну нерастворимую в воде часть, выбранную из группы, состоящей из сложных эфиров линейного или разветвленного алкилового или алкиларилового спирта и акриловой или метакриловой кислоты.

2. Способ по п. 1, дополнительно включающий стадию обеспечения возможности текучей среде для обработки самоотклоняться внутри пласта.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный гелеобразующий агент содержит поверхностно-активное вещество Формулы I

Формула I

где R₁ выбран из группы, состоящей из алкила, алкенила, алкиларилалкилена, алкениларилалкилена, алкиламиноалкилена, алкениламиноалкилена, алкиламидоалкилена и алкениламидоалкилена, где каждая из указанных алкильных групп содержит от примерно 14 до примерно 24 атомов углерода, где каждая из указанных алкиленовых групп содержит от примерно 1 до примерно 6 атомов углерода; и R₂, R₃ и R₄ являются одинаковыми или разными и представляют собой алкил или гидроксиалкил, содержащий от 1 до примерно 5 атомов углерода, или R₃ и R₄ или R₂ вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическое кольцо, содержащее до 6 членов.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный гелеобразующий агент содержит поверхностно-активное вещество Формулы II

Формула II

где R₁ представляет собой гидрокарбильную группу и содержит от примерно 8 до примерно 30 атомов углерода; R₂ и R₃ по отдельности представляют собой водород или метильную группу; R₄ и R₅ или R₆ по отдельности представляют собой водород или гидроксильную группу, при условии, что по меньшей мере один из R₄ и R₅ или R₆ представляет собой гидроксильную группу.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный гелеобразующий агент содержит поверхностно-активное вещество Формулы III:

Формула III

где R₁ представляет собой гидрокарбильную группу и содержит от примерно 8 до примерно 30 атомов углерода; R₂, R₃ и R₄ одинаковые или разные и представляют собой алкил или гидроксиалкил, содержащий от 1 до примерно 5 атомов углерода, или R₃ и R₄ или R₂ вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическое кольцо, содержащее до 6 членов.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный гелеобразующий агент содержит поверхностно-активное вещество Формулы IV

Формула IV

где R₇ представляет собой алифатическую группу, содержащую от примерно 7 до примерно 30 атомов углерода, R₉ представляет собой двухвалентную алкиленовую группу, содержащую от 2 до примерно 6 атомов углерода, R₁₀ и R₁₁ одинаковые или разные и представляют собой алкил или гидроксиалкил, содержащий от 1 до примерно 4 атомов углерода, или R₁₀ и R₁₁ вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическое кольцо, содержащее до 6 членов; и R₈ представляет собой водород или алкильную или гидроксиалкильную группу, содержащую от 1 до примерно 4 атомов углерода.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер содержит по меньшей мере одну водорастворимую часть, выбранную из группы, состоящей из акриламида, метакриламида, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, 2-акриламидометиопропансульфоновой кислоты, N-винилпирролидона, N-винилформамида и смесей указанных соединений.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер присутствует в количестве от примерно 0,001C* до 0,95C* относительно общей массы гелеобразующей текучей среды, где C* представляет собой концентрацию перекрывания гидрофобно-модифицированного ассоциативного полимера.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная гелеобразующая текучая среда дополнительно содержит по меньшей мере один растворитель, выбранный из воды, спиртов и комбинаций указанных растворителей.

10. Способ обработки нефтедобывающей скважины, включающий закачивание в указанную скважину текучей среды, содержащей: (i) гелеобразующий агент, (ii) гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер в количестве ниже его концентрации перекрывания (C*), и (iii) водный раствор кислоты,

характеризующийся тем, что указанный гидрофобно-модифицированный ассоциативный полимер содержит по меньшей мере одну нерастворимую в воде часть, выбранную из группы, состоящей из сложных эфиров линейного или разветвленного алкилового или алкиларилового спирта и акриловой или метакриловой кислоты.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что указанный гелеобразующий агент содержит поверхностно-активное вещество Формулы I

Формула I

где R₁ выбран из группы, состоящей из алкила, алкенила, алкиларилалкилена, алкениларилалкилена, алкиламиноалкилена, алкениламиноалкилена, алкиламидоалкилена и алкениламидоалкилена, где каждая из указанных алкильных групп содержит от примерно 14 до примерно 24 атомов углерода, где каждая из указанных алкиленовых групп содержит от примерно 1 до примерно 6 атомов углерода; и R₂, R₃ и R₄ являются одинаковыми или разными и представляют собой алкил или гидроксиалкил, содержащий от 1 до примерно 5 атомов углерода, или R₃ и R₄ или R₂ вместе с атомом азота, к которому они присоединены, образуют гетероциклическое кольцо, содержащее до 6 членов.