EA201591566A1 20160129 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2016\PDF/201591566 Полный текст описания [**] EA201591566 20140314 Регистрационный номер и дата заявки US61/787,724 20130315 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок US2014/028886 Номер международной заявки (PCT) WO2014/144464 20140918 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [pdf] eaa21601 Номер бюллетеня [**] КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТОВ И ОЦЕНКИ И ДИАГНОСТИКИ ПРОЦЕССОВ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТОВ ПРИ ПОМОЩИ ДОБАВЛЕННОГО ПОРИСТОГО КЕРАМИЧЕСКОГО РАСКЛИНИВАЮЩЕГО НАПОЛНИТЕЛЯ Название документа [8] E21B 47/11 Индексы МПК [US] Дюнкель Роберт, [US] Коннер Марк, [US] Кэннан Чад, [US] Кэди Дэниэл, [US] Лишур Джошуа, [US] Лиенг Ту, [US] Ропер Тодд, [US] Рид Питер А. Сведения об авторах [US] КАРБО КЕРАМИКС, ИНК. Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201591566a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Описаны композиция и способ гидравлического разрыва нефтяной или газовой скважины для повышения производительности и конечной нефтеотдачи с использованием пористого керамического расклинивающего наполнителя, обработанного химическим реагентом. Химический реагент может представлять собой индикатор, который обеспечивает диагностическую информацию об отдаче стимулированной трещины гидроразрыва путём использования различимых растворимых и в воде, и в углеводородах индикаторов. Индикатор может быть биологическим маркером, таким как ДНК. Пористый керамический наполнитель может содержать покрытие на основе полимера, которое обеспечивает регулируемое высвобождение химического реагента в трещину или зону буровой скважины во времени.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Описаны композиция и способ гидравлического разрыва нефтяной или газовой скважины для повышения производительности и конечной нефтеотдачи с использованием пористого керамического расклинивающего наполнителя, обработанного химическим реагентом. Химический реагент может представлять собой индикатор, который обеспечивает диагностическую информацию об отдаче стимулированной трещины гидроразрыва путём использования различимых растворимых и в воде, и в углеводородах индикаторов. Индикатор может быть биологическим маркером, таким как ДНК. Пористый керамический наполнитель может содержать покрытие на основе полимера, которое обеспечивает регулируемое высвобождение химического реагента в трещину или зону буровой скважины во времени.


КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТОВ И ОЦЕНКИ И ДИАГНОСТИКИ ПРОЦЕССОВ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТОВ ПРИ ПОМОЩИ ДОБАВЛЕННОГО ПОРИСТОГО КЕРАМИЧЕСКОГО РАСКЛИНИВАЮЩЕГО НАПОЛНИТЕЛЯ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к способам гидравлического разрыва нефтяной или газовой скважины для повышения производительности и суммарной нефтедобычи при помощи пористого керамического расклинивающего наполнителя (проппанта), обработанного агентом для химической обработки (химическим реагентом).
[0002] Данное изобретение относится также к способам оценки эффективности и поведения скважины при обработке пласта для интенсификации притока в нефтяной или газовой скважине при помощи пористого керамического расклинивающего наполнителя, обработанного биологическим маркером.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Для интенсификации и более эффективной добычи углеводородов из нефтеносных и газоносных пластов и особенно пластов с низкой пористостью и/или низкой проницаемостью широко распространённым методом являлось получение искусственно образованных трещин (называемое "гидроразрывом", "гидравлическим разрывом" или просто "разрывом пласта") в пластах, несущих углеводороды. При типичной операции по гидроразрыву пласта рабочие жидкости закачиваются в нисходящую скважину под высоким давлением, они вызывают разрыв пластов вокруг буровой скважины, создавая каналы с высокой проницаемостью, которые ускоряют движение углеводородов в буровую скважину. Эти гидравлические разрывы могут осуществляться в вертикальных, горизонтальных или наклонных скважинах и или с интервалами в необсаженных буровых скважинах, или в обсаженных скважинах через перфорации.
[0004] Например, в обсаженных вертикальных буровых скважинах жидкости высокого давления выходят из буровой скважины через перфорации в обсадной колонке и окружающем цементе и вызывают разрыв нефтяных и газовых пластов, обычно в тонкослойных, обычно вертикальных листоподобных разрывах в более глубоких пластах, в которых обычно находятся нефть и газ. Эти полученные разрывы обычно простираются
вбок в окружающих пластах на значительном расстоянии от буровой скважины и простираются вертикально до тех пор, пока разрыв не достигнет пласта, который с трудом поддаётся разрыву выше и/или ниже поинтервального гидравлического разрыва пласта. Направления максимальной и минимальной горизонтальной нагрузки в пласте определяют азимутальную ориентацию трещин в полученных разрывах.
[0005] Жидкости высокого давления для гидравлического разрыва пласта обычно содержат зернистые материалы, называемые расклинивающим наполнителем (проппантом). Расклинивающий наполнитель обычно состоит из песка, песка с покрытием на основе смолы или керамических частиц, и жидкость, используемая для закачки расклинивающего наполнителя в скважину обычно должна быть достаточно вязкой для того, чтобы способствовать переносу частиц расклинивающего наполнителя в жидкости по мере её движения вниз и из полученных разрывов.
[0006] После помещения расклинивающего наполнителя в трещину и снижения давления рабочей жидкости трещину предотвращают от полного закрытия (забития) расклинивающим наполнителем, тем самым создавая направление потока с высокой проводимостью в скважине, что приводит к повышению производительности возбуждённой скважины.
[0007] Когда трещина смыкается, на расклинивающий наполнитель действует "напряжение, вызывающее смыкание трещины" (часто превышающее 10,000 ф/дюйм2). При напряжении смыкания, превышающем примерно 5,000 ф/дюйм2, песок и песок с покрытием теряют свою способность обеспечивать наличие проводящих каналов в трещине для образования жидкостей. Зёрна песка разрушаются под действием указанных напряжений, что приводит к образованию мелких частиц и последующему снижению пористости и проницаемости в трещине. Покрытие на основе смолы на частицах песка может уменьшить образование мелких частиц и в некоторой степени расширяет возможности применения песка. Однако керамические расклинивающие наполнители гораздо прочнее песка и песка с покрытием на основе смолы и могут обеспечить гораздо большую проводимость в трещине при всех величинах напряжения смыкания. Соответственно, керамические расклинивающие наполнители часто используются для обеспечения большей проводимости в полученной трещине для повышения производительности и выхода углеводородов. Керамические расклинивающие наполнители могут быть изготовлены из различных исходных сырьевых материалов, которые наряду с применяемым процессом производства будут определять характеристики расклинивающего наполнителя. На Фигуре 1 показано сравнение
проницаемости трёх типов общеупотребительных керамических расклинивающих наполнителей: лёгкого расклинивающего наполнителя, расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и расклинивающего наполнителя с высокой плотностью. Эти расклинивающие наполнители отличаются в основном составом исходного сырья, из которого они изготовлены. В случае лёгкого керамического наполнителя исходный сырьевой материал обычно представляет собой каолиновую глину, содержащую примерно 50 % оксида алюминия (АЬОз). Исходным материалом для получения расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью обычно является бокситовая глина, содержащая примерно 75 % оксида алюминия, и исходный материал для получения расклинивающего наполнителя с высокой плотностью обычно также представляет собой бокситовую глину, но с содержанием оксида алюминия равным примерно 85 %. Разница в содержании оксида алюминия в исходном сырье приводит к различию в конечной кристаллической структуре спечённого керамического расклинивающего наполнителя и, как следствие, к различию в механических свойствах этих трёх видов расклинивающего наполнителя. Это сравнение предполагает похожие в некоторой степени характеристики процесса получения. Расклинивающий наполнитель со сходным содержанием оксида алюминия может отличаться своим поведением из-за изменений в процессе изготовления. Далее, комбинация более высокого содержания оксида алюминия с усовершенствованным способом изготовления может привести к получению даже большей проводимости.
[0009] Для многих нефтяных и газовых скважин состав получаемых жидкостей, который включает углеводороды, рабочие жидкости для гидравлического разрыва и пластовые воды, является таким, что к этим жидкостям благоприятно добавлять химический агент для обработки с целью ингибирования вредных свойств, которые иначе могут проявлять эти жидкости.
[0010] Типичные химические агенты обладают некоторой функцией, которая полезна для производительности скважины, подвергнутой гидравлическому разрыву. Например, полученные жидкости могут быть коррозионными для обсадной трубы скважины, поэтому к рабочей жидкости может быть добавлен ингибитор коррозии или впоследствии он может быть закачан в пласт при давлении продавки. Согласно другому примеру желательным может быть регулирование образования парафина или воска для контролирования отложения более высокомолекулярных углеводородов в нефтяном и газовом потоке.
[ООН] Отложение парафина или воска ингибирует течение и, если оно происходит в глубине скважины, оно может снизить производительность скважины путём
"закрытия" скважины на участке отложения. Эффективность ингибиторов отложения восков обычно измеряется с использованием методов, которые позволяют определить температуру застывания или понижение температуры застывания, которая является температурой, при которой конкретный образец сырой нефти является "жидкотекучим" при стандартных методах измерения. Другим обычно применяемым методом является измерение "температуры начала кристаллизации парафина", которое использует оптические приборы для определения температуры, при которой начинают появляться воск или кристаллы воска. При применении любого из этих методов целью применения ингибиторов отложения парафина или воска является понижение измеренной температуры. Ингибиторы парафиновых отложений обычно классифицируются по функции. Те ингибиторы, которые влияют на температуру начала кристаллизации парафина обычно называются восковыми ингибиторами или модификаторами кристаллизации воска. Те ингибиторы, которые влияют на температуру застывания называются реагентами, понижающими температуру застывания (PPD) или химическими реагентами для снижения гидравлических потерь. Существует значительное перекрытие в структуре и функции этих двух типов ингибиторов, и подходящие ингибиторы включают гомополимеры и сополимеры этилена, комбинацию полимеров и разветвлённые полимеры с длинными алкильными цепями.
[0012] Для предотвращения различных вредных реакций, которые могут происходить в нефтяных и газовых скважинах, можно также использовать многие другие виды химических агентов, включая ингибиторы отложений, ингибиторы образования гидратов, ингибиторы образования асфальтенов и другие ингибиторы отложения органических веществ, биоциды, деэмульгаторы и другие химические реагенты для обработки нефтяных месторождений.
[0013] Один из методов доставки в скважину таких химических агентов для обработки включает закачивание пористых частиц керамического расклинивающего наполнителя вместе с этим химическим агентом. Как описано в патентах США № № 5,964,291 и 7,598,209, фракция химически обработанного расклинивающего наполнителя, добавленная к стандартному расклинивающему наполнителю в процессе гидравлического разрыва, определяется количеством химического агента для обработки, которое желательно ввести в процессе гидроразрыва. Это в свою очередь является функцией пористости частиц пористого керамического расклинивающего наполнителя и степенью, до которой химический агент для обработки может быть помещён в поры частиц пористого керамического расклинивающего наполнителя.
[0014] В патенте США № 5,964,291 описано, что пористые керамические расклинивающие наполнители могут быть достаточно прочными, чтобы использовать их самостоятельно или в сочетании с частицами непористых материалов. Однако изменения в проводимости расклиненной трещины, получающиеся в результате применения пористого керамического расклинивающего наполнителя в сравнении со стандартным расклинивающим наполнителем, не указаны. Кроме того, в этом патенте описано, что пористые частицы должны соответствовать техническим условиям Американского нефтяного института (API) на нефтепродукты и нефтяное оборудование, касающимся сопротивления раздавливанию, но опять-таки связь с ухудшением проводимости, если оно происходит, не раскрыта.
[0015] В патенте США № 7,598,209 также указано, что пористые расклинивающие наполнители могут быть достаточно прочными для того, чтобы использовать их самостоятельно или в сочетании с частицами непористых материалов, но опять не описано влияние их на проводимость. Кроме того, указано, что пористые частицы могут быть любыми пористыми керамическими частицами, которые обладают требуемыми физическими свойствами, такими как нужная прочность, чтобы подходить для конкретных условий в скважине, но не описано, что обеспечивают эти частицы. В патенте США № 7,598,209 приведён один пример ухудшения проводимости, в котором проводимость и проницаемость типичного гранулированного песка - номер сита 20/40 меш, из реки Оттава- сравнивается с песком - номер сита 20/40 меш, из реки Оттава-, содержащим 10 % керамического расклинивающего наполнителя с пористостью 12 %, который был химически обработан. Приведённые данные показывают уменьшение проводимости на 8 %, 20 % и 24 % при давлении закрытия скважины равном 2000, 4000 и 6000 ф/дюйм2, соответственно, когда пористый керамический материал добавлялся к песку из реки Оттава.
[0016] Во многих случаях химический реагент для обработки следует вначале растворить в водном, органическом или неорганическом растворителе для того, чтобы обеспечить внедрение химического реагента в пористые частицы керамического расклинивающего наполнителя. Однако, если химический агент является слишком вязким, это может привести к тому, что во внедрённом расклинивающем наполнителе будут присутствовать менее эффективные количества химического агента, чем это желательно, и внедрение наполнителя будет неоднородным или неэффективным. Растворение химического реагента в растворителе является также дополнительной стадией, которая может быть дорогостоящей и длительной. Следовательно, выгодно
внедрять химический реагент непосредственно в частицы пористого керамического расклинивающего наполнителя без применения растворителя.
[0017] Для получения некоторых типов диагностической информации об расположении и ориентации трещины использовали индикаторы в сочетании с гидравлическим разрывом. Например, в патентах США № № 3,987,850 и 3,796,883 описано применение радиоактивных индикаторов для мониторинга функционирования гравийной набивки скважины. Индикаторы для гидравлического разрыва были связаны с различными носителями в качестве частиц, из которых индикатор сам высвобождается после помещения в полученную гидроразрывную трещину. В патенте США № 6,723,683 описаны частицы крахмала в качестве носителя, в том числе, индикаторов, для различных химических реагентов при нефтепромысле. В опубликованной заявке США на патент № 2010/0307745 предложено применение частиц индикатора в сочетании с гидравлическим разрывом, когда частицы индикатора состоят из материала индикатора и носителя, при этом носитель состоит из крахмала или полимерных материалов.
[0018] Носители, такие как крахмал или полимерные материалы представляют собой рыхлые материалы, которые при добавлении к стандартному расклинивающему наполнителю и, в особенности, к керамическому расклинивающему наполнителю в гидроразрывной трещине могут отрицательно влиять на проводимость. Кроме того, величины плотности крахмала или полимерного носителя не похожи на плотности расклинивающих наполнителей, обычно применяемых при гидравлическом разрыве, что приводит к разделению по плотности, которое может привести к неоднородному распределению индикаторов в полученной гидроразрывной трещине
[0019] Индикаторы, введённые в процессе гидравлического разрыва, могут обеспечить операторам получение информации, которая помогает им улучшить возбуждение скважины и завершение процесса. Это осуществляется путём помещения одного или более специальных индикаторов в различные фазы гидроразрывной трещины, например, в различные фазы процесса, если в скважине проводятся многочисленные фазы или в различные точки какой-либо фазы. Анализ полученных жидкостей на наличие индикаторов может обеспечить диагностическую информацию о том, какие фазы или участки (этапы) стадии находятся в контакте с полученными жидкостями. Индикаторы, которые по-разному распределяются в углеводородной или водной фазах могут предоставить дальнейшую диагностическую информацию, касающуюся отношения углеводородов к воде в полученных жидкостях на какой-либо фазе.
[0020] Для повышения производительности скважины были использованы дисперсии наночастиц и поверхностно-активные вещества. Например, в опубликованной заявке США на патент № 2010/0096139 описано применение жидкой смеси наночастиц и смачивающего агента, которая впрыскивается или закачивается в скважину для улучшения смачивающих свойств поверхностей пластов. Точно также в патенте США № 7,380,606 предложено применение смеси растворитель-поверхностно-активное вещество, которая впрыскивается или закачивается в подземный пласт для улучшения выделения жидкости.
[0021] Смачивающие свойства или смачиваемость твёрдой поверхности определяется как предпочтение твёрдой поверхности войти в контакт со смачивающей фазой, то есть, жидкостью, такой как вода или нефть, или с газом. Смачиваемость оказывает влияние на такие свойства, как проницаемость и проводимость. Например, смоченный водой пласт или поверхность расклинивающего наполнителя - поверхность, которая проявляет предпочтение приходить в контакт с водой в противоположность углеводороду-могут привести к пониженной проницаемости углеводородов и, следовательно, к пониженному выделению углеводородов. Однако другие химические реагенты, такие как поверхностно-активные вещества и дисперсии наночастиц, могут быть введены в гидроразрывную трещину для изменения смачивающих характеристик среды, окружающей трещину, для улучшения желательной проницаемости и выхода.
[0022] В случае непористых твёрдых поверхностей, таких как поверхность пласта, смачивающая фаза будет распространяться через указанную поверхность. В случае пористых твёрдых поверхностей, таких как пористый керамический расклинивающий наполнитель, смачивающая фаза может абсорбироваться поверхностью. Закачиваемые жидкости, содержащие дисперсии наночастиц или поверхностно-активные вещества, закачиваемые в пласт в жидком виде, могут улучшать смачиваемость поверхности пласта, но могут не обеспечить любое значительное или длительное улучшение смачивающих характеристик расклинивающего наполнителя и, следовательно, не приведут к соответствующему повышению проводимости расклинивающего наполнителя, которое ускоряет получение углеводородов, получение пластовых вод или очистку или получение гидроразрывной жидкости.
[0023] В случае горизонтальной буровой скважины могут осуществляться до 40 отдельных операций гидравлического разрыва. Иногда может быть желательно использовать специальные индикаторы на каждой из этих фаз и затем определять относительные количества углеводородов и получаемой воды на каждой из этих фаз. В
дополнение, может быть желательно определять относительное количество получаемой жидкости из различных участков каждой из этих 40 фаз. Желательно также, чтобы индикаторы высвобождались в течение продолжительного времени, возможно в течение месяцев или лет. По такой схеме потребуется более 100 специальных индикаторов. Кроме того, для экономической эффективности количество каждого индикатора в идеале следует ограничивать. Ранее индикаторы ограничивали по количеству, и они не могли выполнить свою задачу. Кроме того, многие из известных индикаторов не могут предпочтительно распределяться между углеводородной или водной фазами, и пределы обнаружения слишком высоки для длительной идентификации, особенно когда их помещают непосредственно в жидкость для гидроразрыва пласта.
[0024] Следовательно, необходим способ добавления пористого химически обработанного керамического расклинивающего наполнителя к стандартному непористому расклинивающему наполнителю таким образом, что он не будет отрицательно влиять на проводимость расклинивающего наполнителя. Необходим также носитель для индикатора, который не отделяется от стандартного расклинивающего наполнителя при добавлении в гидроразрывную трещину и который не ухудшает проводимость. Требуется также способ изменения смачиваемости расклинивающего наполнителя путём внедрения дисперсий наночастиц или поверхностно-активных веществ в пористый расклинивающий наполнитель для увеличения производительности по жидкости.
[0025] Предпочтительно также разработать технологию получения индикаторов, которая может обеспечить получение большого количества специальных индикаторов, которые способны распределяться или в углеводородной фазе, или в водной фазе, как это желательно, обнаруживаются при очень низких концентрациях в полученных жидкостях в течение продолжительного времени и не подвержены разложению при высоких температурах и давлениях, часто имеющихся в системе скважина-пласт.
[0026] Кроме того, при осуществлении многих операций в скважинах желательным является высвобождение химического реагента в течение длительного времени. Поэтому необходимыми являются пористый керамический расклинивающий наполнитель, обработанный химическим реагентом, и способ введения расклинивающего наполнителя в трещину таким образом, чтобы высвобождение химического реагента в гидроразрывную трещину или в скважину можно было регулировать в течение длительного периода времени. Необходимым является также полупроницаемое покрытие для расклинивающего наполнителя, которое по существу не разрушается в присутствии
жидкостей в скважине, но обеспечивает диффузию химического реагента через полупроницаемое покрытие таким образом, чтобы происходило высвобождение химического реагента в гидроразрывную трещину или в зону скважины в течение продолжительного периода времени.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0027] Настоящее изобретение будет легче понять после ознакомления со следующим описанием и прилагаемыми рисунками, которые использованы для иллюстрации вариантов данного изобретения. На Фигурах изображено следующее.
[0028] На Фигуре 1 представлено графическое сравнение проницаемости расклинивающего наполнителя для лёгкого керамического расклинивающего наполнителя, керамического расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и керамического расклинивающего наполнителя с высокой плотностью.
[0029] На Фигуре 2 представлено графическое изображение длительной проницаемости стандартного непористого лёгкого керамического расклинивающего наполнителя и лёгкого пористого керамического расклинивающего наполнителя (с пористостью 25 %).
[0030] На графике на Фигуре 3 приведён профиль элюирования для Примера 1 для DTPMP (диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты) в м. д. (миллионные доли) как функции времени в случае пористого керамического расклинивающего наполнителя, обработанного DTPMP и инкапсулированного в различные покрытия.
[0031] На графике на Фигуре 4 приведён профиль элюирования для Примера 2 для DTPMP (диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты) в м. д. как функции времени в случае пористого керамического расклинивающего наполнителя, обработанного DTPMP и инкапсулированного в различные покрытия.
[0032] На графике на Фигуре 5 приведён профиль элюирования для Примера 3 для DTPMP (диэтилентриаминпента(метиленфосфоновой кислоты) в м. д. как функции времени в случае пористого керамического расклинивающего наполнителя, обработанного DTPMP и инкапсулированного в различные покрытия.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0033] В следующем ниже описании приведены конкретные подробности изобретения. Однако следует иметь в виду, что варианты настоящего изобретения могут
быть осуществлены без этих подробностей. В других случаях хорошо известные структуры и методы не указаны и не описаны подробно для того, чтобы не затруднять понимание этого описания.
[0034] Термин "кажущаяся плотность," используемый в данной заявке, означает вес на единицу объёма (в граммах на кубический сантиметр) частиц, с учётом внутренней пористости. Величины кажущейся плотности, указанные в данной заявке, были определены с помощью метода Архимеда, заключающегося в вытеснении жидкости (воды) в соответствии с API RP60, метода, который хорошо известен среднему специалисту в данной области. Для целей данного описания методы определения характеристики расклинивающего наполнителя (кажущейся плотности) являются стандартными методами API, которые осуществляют на образцах расклинивающего наполнителя.
[0035] Термин "проводимость", используемый в данной заявке, характеризует полученную трещину гидроразрыва определённой ширины с проницаемостью расклинивающего наполнителя, который остался в гидроразрывной трещине.
[0036] Термин "расклинивающий наполнитель высокой плотности", используемый в данной заявке, означает расклинивающий наполнитель, имеющий кажущуюся плотность более 3.4 г/см3.
[0037] Термин "расклинивающий наполнитель с промежуточной плотностью," используемый в данной заявке, означает расклинивающий наполнитель, имеющий кажущуюся плотность от примерно 3.1 до 3.4 г/см3.
[0038] Термин "внутренняя взаимосвязанная пористость", используемый в данной заявке, означает объём пор или объём порового пространства, отнесённый к общему объёму пористых керамических частиц.
[0039] Термин "лёгкий расклинивающий наполнитель", используемый в данной заявке, означает расклинивающий наполнитель, имеющий кажущуюся плотность менее 3.0 г/см3.
[0040] Термин "разлагающееся", используемый в данной заявке, означает способность химического агента или покрытия разрушаться до растворения или разложения на небольшие компоненты при одном или более условиях в скважине.
[0041] В соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения получают состав композиционного керамического расклинивающего наполнителя для применения при гидравлическом разрыве. Согласно некоторым вариантам данного изобретения композиционный керамический расклинивающий наполнитель включает
непористую часть, состоящую из частиц, и пористые керамические частицы, при этом пористые керамические частицы обработаны химическим реагентом. Кроме того, согласно некоторым вариантам данного изобретения проницаемость и проводимость композиционного керамического расклинивающего наполнителя по меньшей мере равна проницаемости и проводимости непористых частиц.
[0042] Керамические расклинивающие наполнители могут быть получены с различной кажущейся плотностью. Например, в патенте США № 4,427,068, полное описание которого включено в данную заявку посредством отсылки, описан способ изготовления расклинивающего наполнителя с кажущейся плотностью менее 3.4 г/см3. Этот способ включает приготовление гранул расклинивающего наполнителя из смеси, содержащей по меньшей мере 40 % глины и другой материал, такой как боксит или оксид алюминия. Смесь глин содержит глину берли (burley), кремнистую огнеупорную глину и по меньшей мере 60 % диаспоровой глины. Эти исходные материалы смешивают в смесителе и добавляют воду до тех пор, пока не образуются сферические гранулы. Затем к этим гранулам добавляют 5-15 % дополнительного керамического порошка. Затем сферические гранулы сушат и помещают в печь при температуре спекания до тех пор, пока их кажущаяся плотность не станет равной величине в пределах между примерно 2.7 и 3.4 г/см3.
[0043] В патенте США № 4,440,866, полное описание которого включено в данную заявку посредством отсылки, описан способ непрерывного изготовления расклинивающего наполнителя с кажущейся плотностью равной примерно 3.7 г/см3. Этот метод включает: 1) получение водной суспензии боксита и связующего, 2) непрерывное мелкодисперсное распыление исходной суспензии на слой уже частично высушенных частиц боксита, псевдоожиженных в потоке осушающего воздуха, 3) непрерывное выделение частиц из указанного слоя, 4) непрерывное разделение частиц на фракции с завышенным размером, с заниженным размером и фракцию нужного продукта, 5) непрерывное возвращение в цикл неподходящих частиц и 6) сушку и спекание не возвращённого в цикл продукта путём нагревания при температуре в пределах между примерно 1200 и 1650 ° С.
[0044] Кроме того, патент США № 4,522,731, полное описание которого включено в данную заявку посредством отсылки, относится к способу, описанному в патенте США № 4,440,866, касающемуся изготовления расклинивающего наполнителя, имеющего кажущуюся плотность менее 3.0 г/см3.
[0045] Патент США № 4,623,630, полное описание которого включено в данную заявку посредством отсылки, раскрывает способ изготовления расклинивающего наполнителя с кажущейся плотностью, находящейся в пределах между 2.6 и 3.3 г/см3. Указанный способ включает приготовление гранул расклинивающего наполнителя из смеси высушенных, но не прокалённых глин и бокситов и мелких частиц из коллектора пыли с полностью прокалёнными материалами. Исходное сырьё смешивают в блендере и добавляют воду до тех пор, пока не образуются сферические гранулы. Затем к этим гранулам добавляют 5-15 % дополнительного керамического порошка. Затем сферические гранулы высушивают и обжигают при температуре спекания до получения кажущейся плотности гранул равной величине между 2.6 и 3.3 г/см3.
[0046] Кроме того, в патенте США № 4,658,899, полное описание которого включено в данную заявку посредством отсылки, описан способ изготовления расклинивающего наполнителя с кажущейся плотностью в пределах между примерно 2.9 и 3.2 г/см3. Этот способ включает получение гранул расклинивающего наполнителя из смеси 40-70 % высушенной, но не прокалённой глины и бокситов и мелких частиц из коллектора пыли с полностью прокалёнными материалами. Исходные материалы смешивают в смесителе и добавляют воду до тех пор, пока не образуются сферические гранулы. Затем к этим гранулам добавляют 5-15 % дополнительного керамического порошка. Затем сферические гранулы высушивают и обжигают при температуре спекания до получения кажущейся плотности гранул равной величине между 2.9 и 3.2 г/см3.
[0047] Ещё в одном патенте США № 7,036,591, полное описание которого включено в данную заявку посредством отсылки, описано, что керамические расклинивающие наполнители могут быть изготовлены с различными величинами кажущейся плотности. Интервал величин кажущейся плотности отражает интервал внутренней пористости керамических гранул.
[0048] Согласно некоторым вариантам настоящего изобретения расклинивающий наполнитель имеет кажущуюся плотность менее 3.1 г/см3, менее 3.0 г/см3, менее 2.8 г/см3, или менее 2.5 г/см3. Согласно другим вариантам расклинивающий наполнитель имеет кажущуюся плотность от примерно 3.1 до 3.4 г/см3. Согласно другим вариантам расклинивающий наполнитель имеет кажущуюся плотность более 3.4 г/см3, более 3.6 г/см3, более 4.0 г/см3 или более 4.5 г/см3.
[0049] В соответствии с некоторыми другими вариантами расклинивающий наполнитель включает непористый расклинивающий наполнитель. Подходящими материалами для применения в качестве непористых частиц являются лёгкий непористый
расклинивающий наполнитель, непористый расклинивающий наполнитель с промежуточной плотностью и непористый расклинивающий наполнитель с высокой плотностью.
[0050] В соответствии с некоторыми другими вариантами расклинивающий наполнитель включает пористый керамический расклинивающий наполнитель. Подходящими материалами для применения в качестве пористого керамического расклинивающего наполнителя являются лёгкий пористый керамический расклинивающий наполнитель, пористый керамический расклинивающий наполнитель с промежуточной плотностью и пористый керамический расклинивающий наполнитель с высокой плотностью. Патент США № 7,036,591, полное описание которого включено в данную заявку посредством отсылки, относится к расклинивающему наполнителю, величина кажущейся плотности которого находится в интервале.
[0051] На Фигуре 1 на графике приведено сравнение проницаемости лёгкого керамического расклинивающего наполнителя, керамического расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и керамического расклинивающего наполнителя с высокой плотностью. Как показано на Фигуре 1, керамический расклинивающий наполнитель с высокой плотностью имеет более высокую проницаемость, чем керамический расклинивающий наполнитель с промежуточной кажущейся плотностью, который в свою очередь имеет более высокую проницаемость, чем лёгкий керамический расклинивающий наполнитель. Эта вариабельность возникает из-за различия в кристаллической структуре, вызванного различием в составе исходных материалов. На Фигуре 2 на графике показана длительная проницаемость стандартного непористого лёгкого керамического расклинивающего наполнителя и лёгкого пористого керамического расклинивающего наполнителя (пористость 25 %). Стандартные керамические расклинивающие наполнители обычно получают таким образом, чтобы убрать как можно больше пористости, как это возможно практически в отдельных частицах для того, чтобы получить максимальный внутренний запас прочности частиц. Это согласуется с природой керамических тел в том, что они стремятся не быть функцией размера самого большого внутреннего дефекта, и в этом контексте внутренняя открытая пористость является дефектом. Соответственно, в общем смысле, чем меньше внутренняя пористость с порами маленьких размеров, тем прочнее будет керамическое тело. В противоположность этому, в общем смысле, чем больше общая внутренняя пористость и больше размер пор керамических частиц, тем меньше будет внутренний запас прочности керамического тела. Так, проводимость лёгкого керамического расклинивающего
наполнителя, частицы которого имеют пористость равную 10 %, будет меньше, чем проводимость лёгкого керамического расклинивающего наполнителя, частицы которого имеют пористость равную 5 %, которая в свою очередь будет меньше, чем проводимость непористого лёгкого керамического расклинивающего наполнителя.
[0052] Кроме того, сравнительные данные, показанные на Фигуре 1 для непористых керамических частиц можно продублировать для пористых керамических частиц. Пористый керамический расклинивающий наполнитель с высокой плотностью, частицы которого имеет пористость равную 12 %, будет обладать более высокой проницаемостью, чем керамический расклинивающий наполнитель с промежуточной плотностью, имеющий пористость равную 12 %, последний в свою очередь будет иметь более высокую проницаемость, чем лёгкий керамический расклинивающий наполнитель с пористостью частиц равной 12 %.
[0053] Согласно некоторым вариантам данного изобретения пористые керамические частицы обрабатываются одним или более химическими реагентами. Способы обработки пористых керамических частиц хорошо известны среднему специалисту в данной области, см., например, способы, описанные в патентах США № № 5,964,291 и 7,598,209, полные описания которых включены в данную заявку посредством отсылки. Согласно некоторым вариантам пористые керамические частицы действуют как носитель для химического реагента при осуществлении гидравлического разрыва.
[0054] Согласно некоторым вариантам настоящего изобретения для того, чтобы добавить пористый, обработанный химическим реагентом керамический расклинивающий наполнитель к стандартному непористому керамическому расклинивающему наполнителю в гидроразрывной трещине таким образом, что он не ухудшит проницаемость или проводимость одного стандартного непористого керамического расклинивающего наполнителя, требуется использование комбинации различных видов керамических расклинивающих наполнителей для стандартной непористой и пористой частей всей массы керамического расклинивающего наполнителя, применяемого при осуществлении гидроразрыва. Например, согласно некоторым вариантам настоящего изобретения, если выбранный стандартный непористый расклинивающий наполнитель в виде частиц представляет собой лёгкий керамический расклинивающий наполнитель, пористым керамическим расклинивающим наполнителем может быть или керамический расклинивающий наполнитель с промежуточной плотностью, или керамический расклинивающий наполнитель с высокой плотностью. Согласно другим вариантам данного изобретения, если выбранный стандартный непористый расклинивающий
наполнитель в виде частиц представляет собой керамический расклинивающий наполнитель с промежуточной плотностью, пористым керамическим расклинивающим наполнителем может быть керамический расклинивающий наполнитель с высокой плотностью.
[0055] Например, фракция пористого керамического расклинивающего наполнителя, которую нужно добавить к стандартному непористому лёгкому керамическому расклинивающему наполнителю, диктует максимальную пористость, превышающую пористость пористого керамического расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и не будет отрицательно влиять на проницаемость. В этом примере, если нужно добавить к стандартному непористому лёгкому керамическому расклинивающему наполнителю 10% фракции пористого керамического расклинивающего наполнителя, максимальная пористость пористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью может быть равна 12 % для того, чтобы не снизить проницаемость расклинивающего наполнителя по сравнению с проницаемостью одного стандартного лёгкого керамического расклинивающего наполнителя, в то время как добавление 10 % фракции пористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью, пористость которого равна 20 %, может отрицательно сказаться на проницаемости расклинивающего наполнителя.
[0056] В соответствии с некоторыми вариантами данного изобретения пористый обработанный химическим реагентом керамический расклинивающий наполнитель может содержать то же количество оксида алюминия, что и стандартный непористый керамический расклинивающий наполнитель и может добавляться к стандартному непористому керамическому расклинивающему наполнителю в трещине гидроразрыва таким образом, чтобы не ухудшать проницаемость или проводимость самого стандартного непористого керамического расклинивающего наполнителя. Согласно таким вариантам пористый и непористый расклинивающие наполнители получаются разными путями таким образом, что механические свойства пористого обработанного химическим реагентом керамического расклинивающего наполнителя получаются примерно такими же или лучше, чем механические свойства стандартного непористого керамического расклинивающего наполнителя.
[0057] Состав керамического расклинивающего наполнителя, содержащий смесь пористого керамического расклинивающего наполнителя и непористого керамического расклинивающего наполнителя, может обладать проводимостью, которая составляет по меньшей мере примерно 10 %, по меньшей мере примерно 20 %, по меньшей мере
примерно 30 %, по меньшей мере примерно 40 %, по меньшей мере примерно 50 %, по меньшей мере примерно 60 %, по меньшей мере примерно 70 %, по меньшей мере примерно 80 %, по меньшей мере примерно 90 %, по меньшей мере примерно 95 % или по меньшей мере примерно 99 % от величины проводимости непористого керамического расклинивающего наполнителя. Например, состав керамического расклинивающего наполнителя, содержащий смесь пористого керамического расклинивающего наполнителя и непористого керамического расклинивающего наполнителя, может иметь проводимость от примерно 25 % до примерно 125 %, от примерно 55% до примерно 115 %, от примерно 65 % до примерно 112 %, от примерно 75 % до примерно 108 %, от примерно 85 % до примерно 105 %, от примерно 95 % до примерно 105 % или от примерно 99.99 % до примерно 102 % от величины проводимости непористого керамического расклинивающего наполнителя.
[0059] Согласно некоторым вариантам данного изобретения предусмотрен также способ диагностической оценки процесса гидравлического разрыва, который включает: 1) закачивание гидравлической жидкости в подземную формацию со скоростью и давлением, достаточными для открытия в формации трещины и 2) закачивание состава расклинивающего наполнителя в подземную формацию, при этом состав расклинивающего наполнителя включает пористый керамический расклинивающий наполнитель, обработанный химическим реагентом, 3) выделение химического реагента из пористого керамического расклинивающего наполнителя в течение продолжительного промежутка времени, 4) при этом происходит возвращение химического реагента на поверхность вместе с образовавшимися жидкостями и 5) выделение и идентификацию химического реагента. В соответствии с некоторыми вариантами химический реагент представляет собой биологический маркер или биологическую метку.
[0060] Как отмечено выше, керамические расклинивающие наполнители могут быть получены с целым рядом величин кажущейся плотности, и этот ряд отражает интервал величин внутренней пористости керамических гранул. Обычно внутренняя пористость коммерческого керамического расклинивающего наполнителя является низкой (обычно менее 5 %, и эта внутренняя пористость не является взаимосвязанной). Однако, как описано в патенте США № 7,036,591, процесс получения керамических расклинивающих наполнителей может быть изменён для создания внутри отдельной керамической гранулы пористости, превышающей 30 %. Как только пористость гранулы превысит примерно 5 %, пористость этой гранулы становится взаимосвязанной. Согласно некоторым вариантам во внутренние взаимосвязанные поры может быть внедрён
химический реагент. Способы обработки пористых керамических расклинивающих наполнителей хорошо известны среднему специалисту в данной области, например, см. патенты США № № 5,964,291 и 7,598,209, и для обработки пористых керамических расклинивающих наполнителей химическими реагентами согласно некоторым вариантам могут быть использованы похожие методы, такие как вакуумная пропитка, термическая пропитка, капиллярное воздействие, смешение в ленточной мешалке при комнатной или повышенной температуре, смешение при действии микроволн, обработка в чашевой мельнице. Согласно некоторым вариантам химические реагенты включают индикаторы, ингибиторы отложений, отложений, ингибиторы образования гидратов, ингибиторы образования асфальтенов, ингибиторы отложений парафинов или восков, включая сополимеры этилена с винилацетатом, ингибиторы органических отложений, биоциды, деэмульгаторы, пеноудаляющие добавки, реагенты для разрушения гелей, ингибиторы образования солей, поглотители кислорода, сульфид железа, поглотители железа, ингибиторы образования карбоксилатов, дисперсии наночастиц, поверхностно-активные вещества, стабилизаторы глин, ферменты, биологические агенты, флоккулянты, ингибиторы образования нафтенатов, их комбинации и другие химические реагенты для обработки нефтяных месторождений, которые могут оказаться пригодными при осуществлении гидравлического разрыва.
[0060] Как отмечалось выше, во внутренние поры в пористых керамических гранулах может быть введён химический реагент, такой как индикатор, чтобы пористые керамические гранулы действовали как носитель для индикатора при осуществлении операции гидроразрыва. Путём подбора пористых керамических гранул, используемых как носитель, согласно способам, которые были обсуждены выше, можно избежать любого возможного ухудшения проводимости расклинивающих наполнителей при применении пористых керамических гранул. В соответствии с некоторыми вариантами настоящего изобретения индикаторы включают металлические или неметаллические наночастицы, согласно другим вариантам индикатор может быть химическим реагентом.
[0061] Согласно некоторым вариантам химические индикаторы, такие как биологические метки, описанные в международной заявке No. WO2007/132137, вводятся в пористые керамические частицы. Обычно используются такие материалы, как химические индикаторы, включая различные красители, флуоресцентные материалы, а также биологические маркеры, такие как ДНК. Другие химические индикаторы включают фторзамещённые соединения. Согласно некоторым вариантам для того, чтобы индикатор обязательно попал на поверхность, он должен растворяться в образующейся жидкости.
Образующаяся жидкость может быть водой или углеводородом, и есть доступные индикаторы, которые растворяются только в воде или только в газообразных углеводородах. Эта разная растворимость позволяет осуществить точную диагностику. Например, гидравлический разрыв часто осуществляется постадийно. То есть, полный набор углеводородов, получаемый при гидроразрыве, не стимулируется в одно время, а постадийно. В случае горизонтальной скважины могут проводиться до сорока отдельных операций гидравлического разрыва. Поскольку каждая фаза гидроразрыва требует дополнительных затрат, целесообразно определять, сколько фаз имеют значение для производительности скважины и затем, какие такие фазы приводят к получению углеводородов и какие приводят к получению воды. Применение характерного индикатора может достичь этой цели. Например, если процесс гидроразрыва состоит из пяти фаз и для диагностики важно определить, какие фазы обеспечивают получение жидких углеводородов и какие фазы приводят к получению воды, тогда в расклинивающий наполнитель на фазе 1 может быть введена фракция пористого керамического расклинивающего наполнителя, которая содержит особенный растворимый в жидких углеводородах индикатор Ш, введённый в поры его керамических гранул. На этой фазе может быть также добавлена фракция расклинивающего наполнителя, который является пористым керамическими и содержит в порах керамических гранул особенный растворимый в воде индикатор 1W. На второй фазе гидравлического разрыва в расклинивающий наполнитель может быть введена фракция пористого керамического расклинивающего наполнителя, которая содержит особенный растворимый в жидких углеводородах индикатор 2Н, введённый в поры его керамических гранул. На этой фазе может быть также добавлена фракция расклинивающего наполнителя, который является пористым керамическими и содержит в порах керамических гранул особенный растворимый в воде индикатор 2W. Этот способ добавления отличающихся растворимых в углеводородах и растворимых в воде индикаторов в пористые керамические гранулы может повторяться на всех или части последующих фаз. Когда затем скважина начинает работать после завершения операций гидравлического разрыва, образцы полученной воды и углеводородов отбирают в разные моменты времени после начала эксплуатации скважины и анализируют на наличие использованных индикаторов. Путём определения наличия и относительных концентраций каждого из индикаторов может быть проведён диагностический анализ эффективности возбуждения и содержания углеводородов в возбуждённой формации. Эта
диагностическая информация затем может быть использована для оптимизации последующих операций гидравлического разрыва в соседних скважинах.
[0062] Согласно некоторым вариантам получают состав керамического расклинивающего наполнителя для применения при гидравлическом разрыве. Согласно некоторым вариантам состав керамического расклинивающего наполнителя включает пористые керамические частицы с внедрённым в его поры химическим реагентом. Кроме того, согласно некоторым вариантам керамические частицы с введённым реагентом инкапсулируют в покрытие. Покрытие может быть выполнено из одного или более органических или неорганических материалов или может включать эти материалы. Например, покрытие может быть из полимерного материала или включать полимерный материал. Согласно некоторым вариантам пористые керамические частицы обрабатывают растворимым в воде химическим реагентом, таким как ингибитор отложений, ингибитор образования солей или их комбинации, или смеси и затем наносят покрытие из растворимого в углеводородах химического реагента, такого как ингибитор парафиновых отложений. Согласно этим вариантам обработанный содержащий покрытие пористый керамический расклинивающий наполнитель помещают в трещину в подземной формации и, как только начинается появление углеводородов, их наличие вызывает выщелачивание, истекание, диффузию, выделение, десорбцию, растворение, дренаж, просачивание или протечку растворимого в углеводородах химического реагента из расклинивающего наполнителя.
[0063] Согласно некоторым вариантам пористые керамические частицы с внедрённым химическим реагентом содержат покрытие на основе полимерного материала, который образует полупроницаемое полимерное покрытие, которое по существу не разлагается в присутствии жидкостей в скважине, но позволяет химическому реагенту выщелачиваться, истекать, диффундировать, выделяться, десорбироваться, растворяться, вытекать, просачиваться и протекать через полимерное покрытие таким образом, что происходит высвобождение химического реагента в трещину или в зоне скважины. Количество и молекулярный вес полупроницаемого по существу не разлагающегося полимерного покрытия могут варьироваться для обеспечения большего или меньшего времени высвобождения подобранных химических реагентов.
[0064] Согласно некоторым вариантам химический реагент высвобождается из пористых керамических частиц в течение до примерно одного года, до примерно пяти лет или до примерно десяти лет после того, как пористые керамические частицы помещены в трещину в подземной формации.
[0065] Согласно некоторым вариантам пористые керамические частицы содержат покрытие на основе полупроницаемого по существу не разлагающегося полимера, такого как фенолформальдегидная смола, полиуретан, сложный эфир целлюлозы, полиамиды, полимеры виниловых эфиров, эпоксидные смолы или их комбинации.
[0066] Согласно некоторым вариантам данного изобретения гранулы расклинивающего наполнителя, которые обработаны химическим реагентом, включают также разлагающееся покрытие. По мере разложения этого покрытия химический реагент, введённый в гранулы расклинивающего наполнителя, будет высвобождаться в трещину. Количество и молекулярный вес разлагающегося полимерного покрытия могут варьироваться для обеспечения большего или меньшего времени высвобождения подобранных химических реагентов.
[0067] Согласно некоторым вариантам разлагающееся покрытие может включать один или более растворимых в воде полимеров и сшиваемых растворимых в воде полимеров. Подходящие растворимые в воде полимеры и сшиваемые растворимые в воде полимеры описаны в патенте США № 6,279,656, полное описание которого включено в данную заявку посредством отсылки. Согласно некоторым вариантам, в которых разлагающееся покрытие включает один или более водорастворимых полимеров и сшиваемых растворимых в воде полимеров, параметры растворимости таких полимеров могут регулироваться для подбора времени растворения или разложения покрытия. Такие параметры могут включать молекулярный вес, гидрофильно-липофильный баланс полимеров и степень сшивки полимеров. Согласно некоторым вариантам разлагающееся покрытие включает разлагаемый полимер, такой как полимолочная кислота, ацетат целлюлозы, метилцеллюлоза или их комбинации, и будет разрушаться внутри трещины гидроразрыва с высвобождением введённого химического реагента в различные интервалы времени.
[0068] Как отмечалось выше, во внутренние поры пористых керамических частиц может быть введён химический реагент, такой как дисперсия наночастиц, для того, чтобы пористые керамические гранулы действовали как носитель для дисперсии наночастиц при осуществлении гидравлического разрыва. Введение дисперсии наночастиц во внутренние поры пористого керамического расклинивающего наполнителя скорее, чем простое закачивание или нагнетание дисперсии наночастиц в скважину в жидком виде улучшает не только характеристики смачивания поверхностей формации, но и самого расклинивающего наполнителя. Дисперсия наночастиц взаимодействует с
поверхностью расклинивающего наполнителя, изменяя его смачиваемость. По мере того, как жидкости протекают через расклинивающий наполнитель назад в подземную формацию, часть дисперсии наночастиц может высвобождаться в трещину и прилипать к поверхностям формации, улучшая из смачиваемость. Таким образом, применение дисперсии наночастиц, которые внедрены в расклинивающий наполнитель, даёт преимущества, похожие на те, которые даёт закачивание дисперсии наночастиц в жидком виде в формацию, но улучшенное взаимодействие дисперсии наночастиц с расклинивающим наполнителем даёт дополнительную выгоду, заключающуюся в улучшенной смачиваемости расклинивающего наполнителя.
[0069] Подобным образом во внутренние поры керамических гранул может быть введён химический реагент, такой как поверхностно-активное вещество, для того, чтобы пористые керамические гранулы действовали как носитель для поверхностно-активного вещества при осуществлении операции гидроразрыва. Применение поверхностно-активного вещества, которое само введено в расклинивающий наполнитель, в большей степени, чем простое закачивание в формацию, обеспечивает улучшенную смачиваемость расклинивающего наполнителя, что похоже на улучшение смачиваемости с помощью дисперсии наночастиц.
[0070] Дисперсии наночастиц могут включать ряд различных наноматериалов, известных среднему специалисту в данной области, включая полимеры, диоксид кремния, оксиды металлов, а также другие неорганические материалы, которые суспендированы в водной или неводной жидкости. Согласно некоторым вариантам подходящие материалы включают, но без ограничения, наночастицы, такие как диоксид кремния, диоксид циркония, диоксид сурьмы, оксид цинка, оксиды титана, диоксид алюминия, частицы, полученные из природных минералов, синтетические частицы и их комбинации. Согласно некоторым вариантам один или более ингредиентов из диоксида кремния, диоксида циркония и диоксида сурьмы добавляется в виде частиц диаметром примерно 65 нм или менее (согласно некоторым вариантам 1-10 нм), они имеют полидисперсность менее примерно 20 %.
[0071] Выбор конкретной дисперсии наночастиц или поверхностно-активного вещества для введения в пористый керамический наполнитель зависит от необходимого регулирования смачивающих свойств расклинивающего наполнителя для повышения производительности. Поверхностно-активные вещества могут быть любыми, выбранными из ряда поверхностно-активных веществ, известных среднему специалисту в данной области, включая, например, анионные, катионные, неионные и амфотерные
поверхностно-активные вещества или их комбинации. Согласно некоторым вариантам
подходящие поверхностно-активные вещества включают, но без ограничения,
насыщенные и ненасыщенные длинноцепочечные жирные кислоты или соли кислот,
длинноцепочечные спирты, полиспирты, диметилполисилоксан и полиэтилгидросилоксан.
Согласно некоторым вариантам подходящие поверхностно-активные вещества включают,
но без ограничения, линейные и разветвлённые карбоновые кислоты и соли кислот,
содержащие от примерно 4 до примерно 30 атомов углерода, линейные и разветвлённые
алкилсульфоновые кислоты, содержащие от примерно 4 до примерно 30 атомов углерода,
линейный алкилбензосульфонат, где линейная алкильная цепь включает от примерно 4 до
примерно 30 атомов углерода, сульфосукцинаты, фосфаты, фосфонаты, фосфолипиды,
этоксилированные соединения, карбоксилаты, сульфонаты и сульфаты, полигликолевые
эфиры, амины, соли акриловой кислоты, пирофосфат и их смеси. Согласно некоторым
вариантам подходящие поверхностно-активные вещества включают, но без ограничения,
стеарат натрия, октадекановую кислоту, гексадецилсульфонат, лаурилсульфат, олеат
натрия, этоксилированный нонилфенол, додецилсульфат натрия, додецилбензосульфонат
натрия, лауриламина гидрохлорид, триметилдодециламмонийхлорид,
цетилтриметиламмонийхлорид, полиоксиэтиленовый спирт, алкилфеноэтоксилат, Полисорбат 80, полидиметилсилоксан, модифицированныйи пропиленоксидом, додецилбетаин, лаурамидопропилбетаин, кокамидо-2-гидроксипропилсульфобетаин, алкиларилсульфонат, фторсодержащие поверхностно-активные вещества и перфторполимеры и терполимеры, аддукты касторового масла и их комбинации. Согласно некоторым вариантам поверхностно-активное вещество представляет собой додецилбензосульфонат натрия или додецилсульфат натрия. Согласно другим вариантам поверхностно-активные вещества используются в концентрации ниже критической концентрации мицеллообразования (CMC) в водных и углеводородных носителях.
[0072] Подходящие дисперсии наночастиц или поверхностно-активные вещества могут быть выбраны из ряда коммерчески доступных продуктов. Например, дисперсии наночастиц коммерчески доступны в компании FTS International(r) под маркой NPD 2000(r) и NPD 3000 . Дисперсии наночастиц также коммерчески доступны в компании CESI Chemical, Inc., дочерней компании Flotek Industries, Inc., под марками MA-844W, МА-845, StimOil(r) FBA М, StimOil(r) FBA Plus и StimOil(r) FBA Plus Enviro. Далее, поверхностно-активные вещества как добавки, повышающие производительность, коммерчески доступны в CESI Chemical, Inc., под марками SG-400N, SG-401N и LST-36.
[0073] Согласно некоторым вариантам настоящего изобретения, которые включают разлагающееся покрытие на гранулах расклинивающего наполнителя, химический реагент включает металлические и неметаллические наночастицы, которые добавляются в поры гранул расклинивающего наполнителя и высвобождаются, когда разлагающееся покрытие растворяется в водных или углеводородных жидкостях. Согласно таким вариантам наночастицы передвигаются к поверхности с жидкостью и можно провести анализ (химический или другой) жидкости на их наличие.
[0074] Согласно некоторым вариантам настоящего изобретения, которые включают разлагающееся покрытие на гранулах расклинивающего наполнителя, химический реагент, введённый в гранулы расклинивающего наполнителя, включает дисперсии наночастиц или поверхностно-активные вещества, которые добавлены в поры гранул расклинивающего наполнителя и высвобождаются, когда разлагающееся покрытие растворяется в водных или углеводородных жидкостях. Согласно таким вариантам после разложения покрытия некоторые дисперсии наночастиц или поверхностно-активные вещества высвобождаются под действием проходящих жидкостей и, следовательно, улучшают смачиваемость поверхностей подземных формаций. Часть дисперсии наночастиц или поверхностно-активных веществ, остающаяся в расклинивающем наполнителе, будет улучшать смачиваемость самого расклинивающего наполнителя. Согласно некоторым вариантам настоящего изобретения разлагающееся покрытие будет разрушаться внутри гидравлической трещины во времени, при этом происходит замедленное высвобождение химического реагента, обеспечивая более длительный срок более эффективного использования.
[0075] При осуществлении гидравлического разрыва подземной формации гидравлическую жидкость вводят в формацию со скоростью и давлением, достаточным для открытия трещины, и жидкость, содержащая расклинивающий наполнитель, включающий непористые частицы и пористые керамические частицы, в которые введён химический реагент, описанный в данной заявке, и имеющий одно или более свойств, описанных в данной заявке, подаётся в трещину гидроразрыва для открытия трещины.
[0076] Согласно некоторым вариантам настоящего изобретения внутренняя взаимосвязанная пористость пористого керамического расклинивающего наполнителя находится в пределах примерно 5-35 %, или в пределах 5-15 % или 15-35 %. Как отмечено выше, во внутренние взаимосвязанные поры пористого керамического наполнителя может быть введён химический реагент, такой как биологический маркер для того, чтобы пористый керамический расклинивающий наполнитель действовал как носитель
биологического маркера при осуществлении гидравлического разрыва. Согласно некоторым вариантам биологический маркер представляет собой ДНК. ДНК или дезоксирибонуклеиновая кислота, иногда является двухнитевой молекулой спиральной структуры, которая кодирует генетическую информацию почти всех живых систем. Каждая молекула ДНК может быть уникальной в результате конкретной последовательности азотистых оснований - аденина ("А"), тимина ("Т"), цитозина ("С") и гуанина ("G") - содержащихся в молекуле. Двойная спиральная структура образуется и удерживается путём спаривания азотистого основания на основной цепи носителя фосфат/сахар с азотистым основанием на другой основной цепи носителя фосфат/сахар при помощи водородных связей. Конкретно, основание аденина будет спариваться с основанием тимина (пара оснований "AT"), и основание цитозина будет спариваться с основанием гуанина (пара оснований "GC"). Может быть рассчитана вероятность для частоты данной последовательности оснований и до тех пор, пока используют достаточно большую молекулу ДНК, "уникальность" конкретной молекулы ДНК может быть определена с достаточной уверенностью. Молекула ДНК может быть природного происхождения или искусственной (синтетической). ДНК может быть двухнитевой или однонитевой. Синтетическая ДНК является коммерчески доступной и её можно приобрести у нескольких специальных производителей, таких как GenScript, Synthetic Genomics, DNA 2.0, Genewiz, Inc., Life Technologies и Cambrian Genomics. Кроме того, ДНК может быть "инкапсулирована" для повышения её "живучести" в подземных пластовых условиях или для изменения её взаимодействия с жидкостями в подземной формации. Кроме того, конкретные последовательности ДНК могут быть выбраны на основе совместимости с термическими условиями в конкретной скважине.
[0077] Введение биологического маркера в поры керамического расклинивающего наполнителя по сравнению с добавлением биологического маркера к жидкостям даёт большую возможность осуществить диагностирование в течение длительного периода времени, которое иначе недоступно. Когда маркер добавляется непосредственно в трещину, он сразу же вытекает назад с жидкостью, когда начинается эксплуатация скважины, поскольку нет механизма, позволяющего маркеру оставаться в трещине гидроразрыва. Таким образом, диагностические преимущества добавления маркера непосредственно в рабочую жидкость ограничены. В противоположность этому, когда биологический маркер вводят в поры керамического расклинивающего наполнителя, выделение маркера происходит медленно и может регулироваться с помощью одной или более характеристик пористости зёрен расклинивающего
наполнителя или путём добавления проницаемого покрытия на поверхность пористого расклинивающего наполнителя после введения химического реагента для того, чтобы замедлить высвобождение биологического маркера. Будучи введённым в поры керамического расклинивающего наполнителя, маркер обеспечивает средство диагностической оценки в течение длительного времени отработки скважины.
[0078] Для того, чтобы биологический маркер бесперебойно попадал на поверхность вместе с образовавшейся жидкостью, биологический маркер должен быть способен элюировать (вымываться) из пористых частиц и распределяться в образовавшейся жидкости, которая может быть на основе воды или на основе углеводородов. Согласно некоторым вариантам биологический маркер может быть инкапсулированным для предпочтительного распределения или в воде, или в углеводородной фазе, или в обеих фазах в зависимости от цели диагностики. Это разное распределение даёт возможность осуществлять более достоверную диагностику. Например, как упоминалось выше, гидравлический разрыв часто осуществляют постадийно. Таким образом, полный нефтегазоносный интервал, который должен подвергаться гидравлическому разрыву, стимулируется не одномоментно, а с применением нескольких фаз. В случае горизонтальной скважины может быть проведено до 40 отдельных стадий (фаз) гидравлического разрыва. Поскольку каждая фаза гидравлического разрыва требует дополнительных расходов, целесообразно определять, сколько фаз вовлечено в разработку скважины и затем, сколько вовлечённых в разработку фаз обеспечивает получение углеводородов и сколько стадий продуцирует воду.
[0079] Согласно некоторым вариантам данного изобретения для достижения этой цели можно использовать биологический маркер. Например, в соответствии с некоторыми вариантами, если процесс гидроразрыва состоит из пяти фаз, и для диагностики скважины важно определить, какие из фаз обеспечивают получение углеводородов и какие из фаз обеспечивают получение воды, тогда на первой фазе в поры пористого керамического расклинивающего наполнителя может быть введён специфичный распределяющийся в углеводородах биологический маркер, такой как инкапсулированная синтетическая ДНК с известной последовательностью. На первой фазе может быть также добавлен пористый керамический расклинивающий наполнитель с введённым в него специфичным распределяющимся в воде биологическим маркером. На второй фазе гидроразрыва в поры пористого керамического расклинивающего наполнителя может быть внедрён другой специфичный распределяющийся в углеводородах биологический маркер. На этой второй стадии также может быть добавлен
пористый керамический расклинивающий наполнитель с введённым в него другим специфичным распределяющимся в воде биологическим маркером. Согласно некоторым вариантам этот метод введения в поры керамического расклинивающего наполнителя различных отличающихся друг от друга специфичных биологических маркеров, которые распределяются в углеводородах и воде, может продолжаться на всех или на части последующих фаз. В дополнение к определению того, какие фазы при гидроразрыве пласта обеспечивают получение углеводородов и/или воды может быть желательно определять ту часть полученной трещины, которая способствует течению жидкостей. Определение длины и ширины образовавшейся трещины можно произвести различными средствами, хорошо известными среднему специалисту в данной области. Обычно длина трещин составляет несколько сот футов, и ширина составляет 50 футов или более. Хорошо известно, что не вся длина и ширина образовавшейся трещины могут быть вовлечены в разработку скважины. Это можно определить при помощи целого ряда методов, хорошо известных среднему специалисту в данной области. Поскольку не вся скважина вовлечена в разработку, расходы на создание части, не вовлечённой в этот процесс, оказываются напрасными или же безрезультатность работы части скважины может привести к снижению продуктивности скважины. Таким образом, важно определить часть образовавшейся трещины, способствующей движению жидкости. Это знание может привести к оптимизации схемы последующего процесса гидравлического разрыва. Это можно осуществить путём введения пористого керамического расклинивающего наполнителя, обработанного специфичным распределяющимся в воде и/или углеводородах биологическим маркером с частью расклинивающего наполнителя, закачиваемой на конкретной стадии, и затем введения пористого керамического расклинивающего наполнителя, обработанного другим специфичным распределяющимся в воде и/или углеводородах биологическим маркером со второй частью расклинивающего наполнителя, закачиваемой на той же стадии. Этот метод можно повторять для того количества стадий, которое желательно обследовать. В случае осуществления гидроразрыва, состоящего из 40 стадий, желательно определять вклад каждой стадии в получение и углеводородов, и воды, а также этот вклад из 5 частей каждой стадии, для этого требуются 400 специфичных биологических маркеров.
[0080] Согласно некоторым вариантам, когда скважина запущена в эксплуатацию после завершения процесса гидравлического разрыва, введённый биологический маркер будет вымываться из пористых керамических частиц и распределяться в полученных углеводородах или воде, или и в углеводородах, и в воде.
Образцы полученных воды и углеводородов затем отбирают в разные моменты времени и анализируют на наличие специфичного биологического маркера. Диагностика эффективности стимуляции и производительности стимулированной формации по воде и углеводородам может быть проведена путём идентификации наличия и относительной концентрации каждого из биологических маркеров. Затем эта информация может быть использована для оптимизации последующих операций гидроразрыва в соседних скважинах.
[0081] Согласно некоторым вариантам при осуществлении вышесказанного биологический маркер выделяется из пористого керамического расклинивающего наполнителя после закачивания пористого керамического расклинивающего наполнителя в трещину. Согласно некоторым вариантам выделение биологического маркера из пористого керамического расклинивающего наполнителя может быть осуществлено путём выщелачивания, истекания, диффузии, выделения, десорбции, растворения, вытекания, просачивания и протекания биологического маркера или любой комбинации этих процессов из пористого керамического расклинивающего наполнителя. Кроме того, эти процессы выщелачивания, истекания, диффузии, выделения, десорбции, растворения, вытекания, просачивания и протекания из пористого керамического расклинивающего наполнителя могут также регулироваться при помощи проницаемого покрытия.
[0082] Как упоминалось выше, распределение биологического маркера, а именно, распределение в углеводородной или водной фазе, может управляться на основе необходимости операции гидроразрыва подбором материала для инкапсулирования. Если, например, нужна диагностическая информация о продуктивной для получения углеводородов части скважины, пористый керамический расклинивающий наполнитель может быть обработан инкапсулированным распределяющимся в углеводородной фазе биологическим маркером, который затем выделяется из пористого керамического расклинивающего наполнителя в окружающие его углеводороды. И наоборот, если нужна диагностическая информация о продуктивной для получения воды части скважины, пористый керамический расклинивающий наполнитель может быть обработан инкапсулированным распределяющимся в водной фазе биологическим маркером, который затем выделяется из пористого керамического расклинивающего наполнителя в воду.
[0083] Как уже указывалось выше, в качестве биологического маркера может быть использована одна ДНК. ДНК обычно растворяется в воде и может быть введена в пористый керамический расклинивающий наполнитель без какой-либо модификации для того, чтобы функционировать как водорастворимый биологический маркер. Согласно
некоторым вариантам ДНК может быть получена такой, что она будет растворяться в углеводородной фазе и будет выделяться также в углеводородную фазу. Например, растворимость ДНК в воде обусловлена отрицательными зарядами, связанными с фосфодиэфирными группами ДНК. Отрицательные заряды фосфодиэфирных структур могут быть удалены путём метилирования. Метилирование этого участка молекулы ДНК обеспечит гидрофобность этой части молекулы, то есть, её растворимость в углеводородах, тогда молекула ДНК будет растворяться в углеводородной фазе. Другие методы получения ДНК, растворимой в углеводородах, можно найти в патенте США № 5,665,538, полное описание которого включено в данную заявку посредством отсылки.
[0084] Хотя ДНК сама может применяться в качестве биологического маркера, пластовые условия, в которые попадает ДНК, могут не быть оптимальными для "живучести" ДНК. Эти условия включают температуры в пласте, превышающие 200 ° F и иногда составляющие до 400 ° F, а также пластовые воды, содержащие много солей. Однако многочисленные методы инкапсулирования ДНК хорошо известны среднему специалисту в данной области, и за счёт инкапсулирования ДНК её живучесть в суровых условиях значительно увеличивается. Распределением ДНК в углеводородах или в водной фазе можно управлять путём подбора инкапсулирующего материала.
[0085] Кроме того, молекулы, содержащие специфические нуклеотидные последовательности, могут быть селективно использованы для повышения совместимости с высокими температурами и давлениями в стволе скважины и в подземной формации на основании повышенной термостабильности, проявляемой молекулами ДНК, содержащими высокие концентрации некоторых пар оснований. Конкретно, молекулы ДНК с самой высокой термостабильностью представляют собой те молекулы, которые включают высокое содержание пар оснований GC и низкое содержание пар оснований AT. Например, последовательность GCAT (с соответствующей последовательностью пары оснований CGTA) проявляет термостабильность при температурах от примерно 186 до 221 ° F. Последовательность GCGC (с соответствующей последовательностью пары оснований CGCG) является термостабильной при температурах до примерно 269 - 292 0 F. В противоположность этому, наличие высокого содержания пар оснований AT снижает величину термостабильности. Например, некоторое количество тимина в комбинации понижает стабильность таким образом, что последовательность ATCG (с соответствующей последовательностью пары оснований TAGC) выживает только при температурах до примерно 222 - 250 ° F, в то время как последовательность TATA (с соответствующей последовательностью пары оснований АТАТ) термически стабильна
только при температурах примерно 129 - 175 ° F. Кроме того, если молекулы ДНК, которые включают последовательность ATCG (с соответствующей последовательностью пары оснований TAGC) обрабатывают так, что они включают модификацию, известную как G-зажим (G-clamp), термостабильность увеличивается ещё на 32 ° F или примерно до температур 254 - 282 ° F. Как показано ниже, модификация G-зажим включает добавление трициклического аналога цитозина, придавая дуплексной паре оснований (G-C) дополнительную водородную связь.
G-C-зажим
[0086] Путём увеличения количества водородных связей в дуплексе от 3 до 4 можно повысить термическую стабильность на 32 ° F.
[0087] ДНК может быть или однонитевой, или двухнитевой. Природной ориентацией ДНК в двухнитевой версии является спаривание по Уотсону-Крику. Однако синтетическая ДНК не ограничена так же, как природная ДНК. Индикатором термической стабильности является термодинамическая переориентация нитей, она в основном состоит из нитей, разделённых на две одиночные нити. Это известно как плавление и происходит
в узком температурном интервале. Было установлено, что ДНК некоторых организмов сопротивляется этому термическому коллапсу, примерами являются некоторые термофильные организмы. Анализ их геномов показывает прямую корреляцию между количеством G-C ДНК в последовательностях. Существенно, что термическая стабильность непосредственно связана с количеством водородных связей между основаниями в парах дуплекса. Однако стэкинг (укладка) (спаривание в двойных нитях) также имеет значение. Было определено, что важная характеристика термической стабильности в природной ДНК полагается на мольном отношении пары G-C, так как это обеспечивает самую высокую плотность водородных связей. Термическая стабильность в конечном счёте зависит от так называемой точки плавления, когда нити двухнитевой ДНК разделяются. Однако это не имеет значения для однонитевой синтетической ДНК, которая уже разделена. Разделение нитей двухнитевой ДНК, которое происходит в точке плавления, является в некоторой степени обратимым. Эти нити могут снова соединиться, как только произойдёт значительное падение температуры. Термическая стабильность зависит от термической стойкости пар оснований или единиц дуплекса, а также от сил стэкинга, которые соединяют нити двухнитевой ДНК. Как отмечено выше, термическая стабильность может быть также повышена путём модификации расположения молекул в конкретной паре оснований. Например, в добавление к модификации G-G-Clamp, отмеченной выше, термическая стабильность пары оснований А-Т может быть повышена, как показано ниже, путём модификации аденин-тиминовой пары оснований включением 2-аминоаденин-Т комплекса, который увеличивает водородное связывание в комплексе от 2 до 3 связей и повышает термическую стабильность примерно на 5 ° F.
2-аминоаденин-Т
[0088] Термическая стабильность конкретной пары оснований может быть использована для получения термодинамической оценки потенциала. Как отмечено выше, оправданная химическая модификация может расширить этот интервал температур и сохранить существенные признаки ДНК для целей измерения. Химическая природа ДНК означает, что она восприимчива к гидролизу, и скорость гидролиза возрастает с увеличением температуры. Гидролиз является другим путём разложения ДНК помимо разложения, обусловленного её плавлением, как указывалось выше. Известно, что ряд организмов выживает при экстремальных температурах, что означает, что их генетический материал должен обладать некоторой присущей ему термической стабильностью. Это непосредственно коррелирует с мольной долей пар оснований G-C независимо от того, присутствуют ли такие пары оснований в виде однонитевых или в виде двухнитевых структур. Однако природная ДНК является хромосомальной и поэтому должна быть двухнитевой.
[0089] Было также показано, что повторение G-C дуплекса придаёт большую стабильность, так как оно оказывает прямое влияние на термическую стойкость ДНК. Это показывает, как различные организмы выдерживают высокую температуру за счёт введения большей мольной фракции G-C в свой геном. Оказывается, что мольная фракция G-C является скорее ключевым, а не второстепенным компонентом, который может быть введён в последовательность. Оказалось также, что терминаторы синтеза очень мало влияют на термическую стабильность ДНК. Существенным является то, что это означает, что мольная фракция некоторых пар оснований в последовательности ДНК может меняться в соответствии с требуемым интервалом температур. Реакции разложения последовательности ДНК будут зависеть от окружения, в котором конкретная последовательность ДНК будет находиться и действие гидролиза является вопросом, вызывающим обеспокоенность. Однако модификация пар оснований, обсуждённая выше, которая может быть введена при сохранении существенных характеристик, которые делают ДНК идеальным индикатором, помогают решить этот вопрос для подбора индикаторов для применения в процессе добычи нефти.
[0090] Селективное применение конкретной ДНК в качестве биологического маркера, основанное на её термической стабильности, позволяет использовать ДНК как биологический маркер в гораздо большем интервале температур, чем это возможно в настоящее время. Кроме того, живучесть молекул ДНК при более высоких температурах
позволяет осуществить более точное её обнаружение даже при очень небольших количествах ДНК в подземной формации, избежав разложения ДНК. Дополнительно, различное количество уникальных молекул ДНК значительно дополняет ряд специфичных индикаторов, которые могут быть применены при добыче нефти, тем самым значительно увеличиваются и интервал, и разнообразие нефтепромысловых операций, в которых могут быть применены биологические маркеры, и значительно улучшаются знания и понимание работы комплекса скважин и их характеристик. Эти знания обеспечат более эффективное завершение и возбуждение работы скважин, что позволит сэкономить расходы и улучшит эксплуатационные характеристики скважин.
[0091] Согласно некоторым вариантам молекулы ДНК, обладающие конкретной термостабильностью, основанной на составе конкретных азотистых оснований, которые совместимы с температурными условиями в конкретной скважине, могут быть селективно введены в пористый расклинивающий наполнитель, который должен применяться при разработке скважин в соответствии со способами и их вариантами, описанными в данной заявке. Например, в случае скважин, в которых развиваются температуры до примерно 269- 292 ° F, может быть синтезирована молекула ДНК, содержащая последовательность GCGC, которую затем вводят в расклинивающий наполнитель, закачиваемый в подземную формацию. Эта ДНК будет лучше выдерживать термические условия в скважине, позволяя более эффективное её использование в качестве биологического маркера, который сообщает информацию, касающуюся системы скважина-пласт и её производительности.
[0092] В соответствии с некоторыми вариантами химический реагент, такой как биологический маркер, выделяется из пористого керамического расклинивающего наполнителя непрерывно в течение периода времени примерно до одного года, примерно до пяти лет или примерно до десяти лет после помещения расклинивающего наполнителя в трещину гидравлического разрыва. Системы, методы и композиции для обеспечения пролонгированного высвобождения ДНК хорошо известны среднему специалисту в данной области. Например, в патенте ЕР № 1,510,224, полное описание которого включено в данную заявку посредством отсылки, описаны несколько способов обеспечения пролонгированного высвобождения ДНК в течение продолжительного периода времени. Согласно некоторым вариантам ДНК инкапсулируют в полимер или на материал, в который введена ДНК, наносят проницаемое неразрушающееся покрытие. Согласно некоторым вариантам полимер для инкапсулирования включает один или более
полимеров из высокоплавких полимеров на основе акрилатов, метакрилатов или стирола, блок-сополимеров молочной и гликолевой кислот, полигликолевых полимеров, полилактидов, полимолочной кислоты, желатина, водорастворимых полимеров, сшиваемых водорастворимых полимеров, липидов, гелей, полимеров на основе диоксида кремния и других подходящих для инкапсулирования материалов. Кроме того, полимер для инкапсулирования может включать инкапсулирующий материал, который представляет собой линейный полимер, содержащий разлагающиеся сомономеры, или сшитый полимер, содержащий разлагающиеся сшивающие агенты.
[0093] Согласно некоторым вариантам после того, как химический реагент, такой как биологический маркер выделится из пористого керамического расклинивающего наполнителя и распределится в буровой жидкости, эта буровая жидкость транспортирует затем биологический маркер на поверхность. Как только буровая жидкость достигнет поверхности, она может быть проанализирована на наличие биологического маркера.
[0094] Согласно некоторым вариантам химическая обработка включает один или более биологических маркеров, имеющих особые индикаторы, и особый индикатор одного или более биологических маркеров загружается перед закачиванием одного или более маркеров в трещину. Согласно некоторым вариантам, когда на одной или всех фазах разрыва используется совокупность биологических маркеров, эту загрузку будет осуществлять оператор по обработке скважин таким образом, чтобы биологический маркер подходил рабочей жидкости в той части трещины, где она образовалась. Например, если три особых ДНК-маркеров закачаны на фазах 1, 2 и 3, соответственно, операции интенсификации гидравлического разрыва, регистрируется особая идентифицирующая последовательность каждой ДНК, введённой на стадиях 1, 2 и 3. Если ДНК обнаружена в рабочей жидкости на поверхности, последовательность вернувшейся ДНК можно сравнить с загрузкой для определения, на какой стадии была ДНК. Относительные количества каждого маркера могут быть использованы для количественной оценки относительных объёмов полученных жидкостей на каждой стадии. Способы идентификации и обнаружения ДНК хорошо известны в уровне техники и многие компании проводят "стандартные" идентификацию и анализы. Например, анализы выявления и идентификации и наборы для них доступны в Molecular Devices, LLC and Illumina, Inc. Кроме того, технология репликации ДНК хорошо известна среднему специалисту в данной области. Это позволяет идентифицировать низкие количества ДНК, содержащейся в рабочих жидкостях, которые могут быть ниже пределов
обнаружения, путём первого применения способа репликации для повышения концентрации ДНК за пределы обнаружения. Поскольку методы репликации пропорционально повышают количество всей имеющейся ДНК, относительное количество имеющихся отдельных маркеров ДНК не изменяется.
[0095] Согласно некоторым вариантам, как только биологические маркеры выделены из рабочих жидкостей и идентифицированы, данные сравнительного анализа количества биологического маркера в образце с каждой фазы или части фазы затем могут быть соотнесены с количеством углеводородов или воды, полученных на этой части стадии. Например, вклад относительного объёма углеводородов или воды, полученный на этой фазе, можно оценить на основании количества выделившихся маркеров, то есть, большее количество углеводородов или воды, полученных на этой фазе, приводит к более эффективному биологическому обнаружению на этой фазе. Кроме того, вклад относительного объёма углеводородов или воды, полученного на этой части фазы, может быть определён на основании количества биологических маркеров, выделившихся на этой части фазы. На основе этого анализа может быть сделан диагностический разрез совокупности фаз процесса, который предоставляет оператору по исследованию скважины подробную информацию об объёме добычи (или его отсутствии). Этот анализ можно повторять периодически в течение продолжительного периода времени для того, чтобы понять тренды в показателях добычи скважины, обеспечивающие диагностическую информацию, которая в настоящее время является недоступной при существующей технологии.
[0096] Согласно другому аспекту изобретения предусмотрена типичная композиция. Эта композиция включает пористый керамический расклинивающий наполнитель, обработанный химическим реагентом, таким как биологический маркер, описанный в данной заявке.
[0097] Согласно некоторым вариантам, обработанный химически пористый керамический расклинивающий наполнитель с покрытием получают двухстадийным способом. На первой стадии химический реагент вводится в пористый керамический расклинивающий наполнитель. На второй стадии на частицы пористого керамического наполнителя наносят покрытие на основе полупроницаемого по существу не разлагающегося полимера. Согласно некоторым вариантам химический реагент вводится в пористые частицы расклинивающего наполнителя путём вакуумной инфузии. Согласно другим вариантам химический реагент вводится в пористые частицы расклинивающего наполнителя путём термической инфузии, при этом пористые керамические частицы
нагреваются и смачиваются раствором, содержащим химический реагент. По мере охлаждения пористых керамических частиц капиллярное действие вызывает внедрение химического реагента в пористые керамические частицы.
[0098] Согласно некоторым вариантам обработанный химически пористый керамический расклинивающий наполнитель с покрытием получают одностадийным способом. В соответствии с одностадийным процессом пористые керамические частицы обрабатываются химическим реагентом при помощи термической инфузии, описанной выше, и затем на них наносят покрытие из полупроницаемого по существу неразлагающегося полимера до того, как произойдёт рассеивание тепла, полученного в процессе термической инфузии.
[0099] Согласно некоторым вариантам получают композиционный керамический расклинивающий наполнитель для использования в процессе гидравлического разрыва. Согласно некоторым вариантам состав композиционного керамического расклинивающего наполнителя включает пористые керамические частицы, обработанные химическим реагентом без применения растворителя. Кроме того, согласно некоторым вариантам на пористые керамические частицы с внедрённым химическим реагентом наносят покрытие из полупроницаемого по существу неразлагающегося полимера.
[00100] Согласно некоторым типичным вариантам подходящие материалы для расклинивающего наполнителя, используемого в качестве пористых керамических частиц, подходящие химические реагенты и подходящие полимерные покрытия, включают описанные в данной заявке.
[00101] Согласно некоторым типичным вариантам химический реагент вводится в пористые керамические частицы без применения растворителя путём плавления, размораживания, нагревания, размягчения или нагревания химического реагента до получения достаточно низкой вязкости, чтобы произошло его внедрение в пористые керамические частицы. Согласно некоторым вариантам достаточно низкой вязкостью, позволяющей осуществить внедрение в пористые керамические частицы, является вязкость, составляющая примерно 1000 - 10,000 сантипуаз (сПз), примерно 1000 - 5,000 сПз или примерно 1000-2500 сПз.
[00102] Согласно некоторым вариантам после того, как химический реагент расплавится до получения достаточно низкой вязкости, позволяющей провести инфузию в пористые керамические частицы, расплавленный химический реагент внедряется в пористые керамические частицы при помощи методов инфузии, указанных выше.
[00103] Согласно некоторым типичным вариантам способ разрыва пласта включает закачивание гидравлической жидкости в подземную формацию со скоростью и под давлением, достаточными для открытия трещины, и жидкость, содержащая расклинивающий наполнитель, содержащий пористые керамические частицы, обработанные химическим реагентом, и содержащий покрытие на основе полупроницаемого по существу неразлагающегося полимера, как описано в данной заявке, имеющий одно или более свойств, также описанных в данной заявке, закачивается в трещину для расклинивания трещины для создания открытых условий.
[00104] Согласно некоторым типичным вариантам способ разрыва подземного пласта включает закачивание гидравлической жидкости в подземную формацию со скоростью и под давлением, достаточными для открытия трещины, и жидкость, содержащая расклинивающий наполнитель, содержащий пористые керамические частицы, обработанные химическим реагентом без применения растворителя, как описано в данной заявке, имеющий одно или более свойств, также описанных в данной заявке, закачивается в трещину для расклинивания трещины для создания открытых условий.
[00105] Следующие ниже примеры иллюстрируют композиции и способы, обсуждённые выше.
ПРИМЕРЫ
[00106] В примерах, описанных ниже, использовали типичные материалы для того, чтобы определить скорость выделения DTPMP (диэтилентриаминпента(метилен-фосфоновой кислоты)), ингибитора коррозии и ингибитора отложений, из пористого расклинивающего наполнителя, в который была введена DTPMP, и на который было нанесено покрытие из различных полимеров и сравнивали этот показатель с показателем пористого расклинивающего наполнителя без покрытия, но с введённым DTPMP. Эти примеры являются иллюстративными и не исчерпывающими.
Пример 1
[00107] Четыре партии по 500 г 20/40 CARBO UltraLite, ультралёгкого керамического расклинивающего наполнителя с удельным весом (ASG) равным 2.71 и пористостью 20-25 %, который коммерчески доступен в CARBO Ceramics, Inc., обрабатывали раствором (диэтилентриаминпента(метилен-фосфоновой кислоты)) ("DTPMP") с содержанием твёрдых веществ равным 41 %, который доступен в Riteks, Inc., и затем наносили покрытие из полупроницаемого по существу неразлагающегося полимера двухстадийным способом, как описано ниже.
[00108] Каждую партию расклинивающего наполнителя нагревали в печи при 482 ° F (250 ° С) в течение примерно 1 ч. Нагретые партии расклинивающего наполнителя затем удаляли из печи и давали охладиться до температуры в пределах 430 - 440 ° F, измеренной при помощи термопары. Как только расклинивающий наполнитель достиг нужной температуры, к каждой партии добавляли 64.2 г раствора DTPMP и давали ему внедриться в частицы расклинивающего наполнителя в течение примерно трёх минут, содержание DTPMP составило 5 % по весу от обработанного расклинивающего наполнителя. После обработки частиц расклинивающего наполнителя DTPMP, на частицы в каждой партии наносили покрытие на основе полупроницаемого по существу неразлагающегося полимера.
[00109] На частицы расклинивающего наполнителя Партии 1 наносили покрытие по следующему способу, применяя фенолформальдегидную смолу со стандартной реакционноспособностью, приобретённую в Plastics Engineering Company под торговым названием Plenco 14870. По сравнению с другими фенолформальдегидными смолами, описанными ниже, смола Plenco 14870 имела сравнительно низкую вязкость около 1100 сПз при 150 ° С. После нанесения покрытия расклинивающий наполнитель Партии 1 включал 2 % по весу полимерного покрытия.
[00110] Расклинивающий наполнитель Партии 1 помещали в нагретый смеситель и осуществляли мониторинг при помощи термопары до достижения наполнителем температуры в пределах между 410 и 420 ° F. Когда расклинивающий наполнитель достиг нужной температуры, к нему добавляли 8.08 г фенолформальдегидной смолы и давали ей расплавиться и распределиться по поверхности расклинивающего наполнителя в течение примерно 45 с. Затем для сшивки и отверждения фенолформальдегидной смолы добавляли 2.63 г 40 %-ного раствора гексаметилентетрамина (который также известен и называется в данной заявке "гексамином"), который коммерчески доступен в The Chemical Company, и перемешивали в течение 1 мин 25 с. Наконец, добавляли 1.2 г 50-60 % кокамидопропилгидроксисультаина (поверхностно-активного вещества), который коммерчески доступен в The Lubrizol Corporation под торговым названием "Chembetaine(tm) CAS", и перемешивали в течение 1 мин.
[00111] На расклинивающий наполнитель Партии 2 наносили покрытие следующим способом, используя фенолформальдегидную смолу с высокой реакционноспособностью и высокой вязкостью, которая коммерчески доступна в Plastics Engineering Company под торговым названием Plenco 14750. По сравнению с другими фенолформальдегидными смолами, описанными выше и ниже, смола Plenco 14750 имела
довольно высокую вязкость около 34,900 сПз при 150 ° С. После нанесения покрытия расклинивающий наполнитель Партии 2 включал 2 % по весу полимерного покрытия.
[00112] Расклинивающий наполнитель Партии 2 помещали в нагретый смеситель и осуществляли мониторинг при помощи термопары до достижения наполнителем температуры в пределах между 410 и 420 ° F. Когда расклинивающий наполнитель достиг нужной температуры, к нему добавляли 8.08 г фенолформальдегидной смолы и давали ей расплавиться и распределиться по поверхности расклинивающего наполнителя в течение примерно 45 с. Затем для сшивки и отверждения фенолформальдегидной смолы добавляли 2.63 г 40 %-ного раствора гексамина, который коммерчески доступен в The Chemical Company, и перемешивали в течение 1 мин 25 с. Наконец, добавляли 1.2 г 50-60 % кокамидопропилгидроксисультаина (поверхностно-активного вещества), который коммерчески доступен в The Lubrizol Corporation под торговым названием "Chembetaine(tm) CAS", и перемешивали в течение 1 мин.
[00113] На расклинивающий наполнитель Партии 3 наносили покрытие следующим способом, используя фенолформальдегидную смолу с высокой реакционноспособностью и высокой вязкостью, которая коммерчески доступна в Plastics Engineering Company под торговым названием Plenco 14750. Как указано выше, смола Plenco 14750 имела довольно высокую вязкость около 34,900 сПз при 150 ° С. После нанесения покрытия расклинивающий наполнитель Партии 3 включал 4 % по весу полимерного покрытия.
[00114] Расклинивающий наполнитель Партии 3 помещали в нагретый смеситель и осуществляли мониторинг при помощи термопары до достижения наполнителем температуры в пределах между 410 и 420 ° F. Когда расклинивающий наполнитель достиг нужной температуры, к нему добавляли 17.61 г фенолформальдегидной смолы и давали ей расплавиться и распределиться по поверхности расклинивающего наполнителя в течение примерно 45 с. Затем для сшивки и отверждения фенолформальдегидной смолы добавляли 5.72 г 40 %-ного раствора гексамина, который коммерчески доступен в The Chemical Company, и перемешивали в течение 1 мин 25 с. Наконец, добавляли 1.2 г 50-60 % кокамидопропилгидроксисультаина (поверхностно-активного вещества), который коммерчески доступен в The Lubrizol Corporation под торговым названием "Chembetaine(tm) CAS", и перемешивали в течение 1 мин.
[00115] На расклинивающий наполнитель партии 4 наносили покрытие на основе полиуретана, который был получен по реакции полиизоцианатной смолы с отверждающим агентом, оба эти компонента доступны в Air Products, Inc. под торговыми
названиями ANCAREZ(r) ISO HDiT и AMICURE(r) IC221, соответственно. После нанесения покрытия расклинивающий наполнитель Партии 4 включал 4 % по весу полиуретанового покрытия.
[00116] Расклинивающий наполнитель Партии 4 помещали в смеситель при комнатной температуре. Затем к расклинивающему наполнителю Партии 4 добавляли 13.5
(r)
г отверждающего агента AMICURE" IC221 и перемешивали смесь в течение 1 мин. Через 1 мин в расклинивающему наполнителю Партии 4 добавляли 7.2 г полиизоцианатной
(r)
смолы ANCAREZ" ISO HDiT и перемешивали в течение примерно 5 мин.
[00117] Затем готовили пятую партию расклинивающего наполнителя, который включал 1000 г керамического расклинивающего наполнителя 20/40 CARBO UltraLite. Партию 5 обрабатывали DTPMP и наносили покрытие на основе фенолформальдегидной смолы с высокой реакционноспособностью и низкой вязкостью, доступную в Plastics Engineering Company под торговым названием Plenco 14862, применяя одностадийный способ термической инфузии. По сравнению с другими фенолформальдегидными смолами, описанными выше и ниже, смола Plenco 14862 имела сравнительно низкую вязкость около 1080 сПз при 150 ° С. После нанесения покрытия расклинивающий наполнитель Партии 5 включал 2 % по весу полимерного покрытия.
[00118] Керамический расклинивающий наполнитель Партии 5 нагревали в печи при 482 ° F (250 ° С) примерно в течение 1 ч. Нагретую партию удаляли из печи и давали ей охладиться до температуры между 430 и 440 ° F, осуществляя мониторинг при помощи термопары. Как только Партия расклинивающего наполнителя достигла нужной температуры, к нему добавляли 128.4 грамма раствора DTPMP и давали ему внедриться в частицы расклинивающего наполнителя примерно в течение 5 с, тогда содержание DTPMP составило 5 % от веса обработанного расклинивающего наполнителя. Через 5 с к партии расклинивающего наполнителя добавляли 17.35 г фенолформальдегидной смолы с высокой реакционноспособностью и низкой вязкостью, которая коммерчески доступна в Plastics Engineering Company под торговым названием Plenco 14862. Ещё через 5 с для сшивки и отверждения фенолформальдегидной смолы добавляли 5.64 г 40 % раствора гексамина, который коммерчески доступен в The Chemical Company, и перемешивали смесь в течение 10 мин 15 с. Наконец, добавляли 1.2 г 50-60 % кокамидопропилгидроксисультаина (поверхностно-активного вещества), который коммерчески доступен в The Lubrizol Corporation под торговым названием "Chembetaine(tm) CAS", и перемешивали в течение 30 с.
[00119] Наконец, готовили в качестве контрольного образца шестую Партию расклинивающего наполнителя. Этот расклинивающий наполнитель включал 1000 г керамического расклинивающего наполнителя 20/40 CARBO UltraLite и был обработан DTPMP, но не содержал полимерного покрытия.
[00120] Партию 6 керамического расклинивающего наполнителя нагревали в печи при 482 ° F (250 ° С) в течение примерно 1 ч. Нагретую партию удаляли из печи и давали ей охладиться до температуры между 430 и 440 ° F, осуществляя мониторинг при помощи термопары. Как только Партия расклинивающего наполнителя достигла нужной температуры, к наполнителю добавляли 241.8 г раствора DTPMP и давали ему внедриться в наполнитель в течение примерно 3 мин, содержание DTPMP составило 9 % от веса обработанного наполнителя.
[00121] В Таблице 1 ниже приведён состав шести Партий, приготовленных в Примере 1.
[00122] Партии 1-6 затем помещали в морскую воду на один час. Морскую воду готовили согласно ASTM D1141 - 98(2013), и состав её показан ниже в Таблице 2.
Всего Na+
10712.0
СГ по данным анализа
(мг/л)
18330.0
СГ рассчит. (мг/л)
18330.0
Ошибка (%)
0.00 %
Общий вес солей (мг/л) =
37591
Концентрация соли (%) =
3.76 %
[00123] Через один час элюент анализировали, чтобы определить количество содержащегося DTPMP (в миллионных долях, м.д.). Для каждого расклинивающего наполнителя Партий 1-5 элюент анализировали на наличие DTPMP через 2, 3, 6, 25, 27.5, 29.5 и 97.5 часов, соответственно. Для расклинивающего наполнителя в Партии 1 элюент дополнительно анализировали на наличие DTPMP через 100, 102, 104.5 и 120.5 часов. В случае Партии 6 элюент впоследствии анализировали на наличие DTPMP через 2, 3, 4, 5, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 44, 47, 49, 53, 70 и 74часа.
[00124] Количество DTPMP в м. д., содержащееся в элюенте, в зависимости от времени было отражено на графике для того, чтобы получить кривые элюирования, показанные на Фигуре 3. На Фигуре 3 имеется линия, соответствующая 6 м. д., которая отражает минимальную эффективную концентрацию DTPMP как ингибитора коррозии и отложений. Зависимость количества DTPMP, обнаруженного в элюенте, от времени для расклинивающих наполнителей в Партиях 1-6 и сравнение этих результатов с линией для 6 м. д. позволяет определить промежуток времени, в течение которого конкретный расклинивающий наполнитель элюирует эффективное количество DTPMP.
[00125] Фигура 3 чётко показывает, что расклинивающий наполнитель Партий 15, который содержит полупроницаемое по существу неразлагающееся полимерное покрытие, элюировал эффективное количество DTPMP в течение более длительного промежутка времени по сравнению с расклинивающим наполнителем Партии 6, который не содержал полупроницаемого по существу неразлагающегося полимерного покрытия.
Фигура 3 также ясно показывает, что в случае трёх расклинивающих наполнителей, которые были обработаны 5 % по весу DTPMP и содержали 2 % по весу покрытия на основе фенолформальдегидной смолы, полученного двухстадийным способом, а именно, расклинивающих наполнителей Партий 1-3, чем меньше вязкость смолы, использованной для получения покрытия, тем длиннее будет промежуток времени, в течение которого элюировалось эффективное количество DTPMP. Кроме того, Фигура 3 показывает, что, когда для получения полимерного покрытия использовались фенолформальдегидные смолы, имеющие довольно низкую вязкость, расклинивающий наполнитель с покрытием, нанесённым двухстадийным способом (Партия 1), элюировал эффективное количество DTPMP в течение более длительного промежутка времени по сравнению с расклинивающим наполнителем, на который покрытие было нанесено одностадийным способом (Партия 5). Наконец, Фигура 3 показывает, что из трёх партий расклинивающих наполнителей, которые были обработаны 5 % по весу DTPMP и содержали 2 % или 4 % по весу фенолформальдегидной смолы, нанесённой двухстадийным способом, а именно из расклинивающих наполнителей Партий 1-3, эффективное количество DTPMP элюировало в течение более длительного периода времени по сравнению с расклинивающим наполнителем, который был обработан 5 % по весу DTPMP и содержал 2 % по весу полиуретана, нанесённого двухстадийным способом.
Пример 2
[00126] Три заводские Партии весом 1000 фунтов 20/40 CARBO UltraLite, называемые ниже Партиями 7-9, обрабатывали раствором DTPMP, описанным в Примере 1, и затем на них описанным ниже способом наносили покрытие на основе фенолформальдегидной смолы со стандартной реакционноспособностью, которая доступна в Plastics Engineering Company под торговым названием Plenco 14941. ПО сравнению с другими фенолформальдегидными смолами, описанными выше, смола Plenco 14941 имела среднюю вязкость около 1850 сПз при 150 ° С.
[00127] Каждую из Партий 7-9 обрабатывали 183.6 фунтами раствора DTPMP таким образом, что DTPMP составила 7 % от веса обработанного расклинивающего наполнителя. Затем на расклинивающие наполнители Партий 7-9 двухстадийным способом наносили покрытие на основе фенолформальдегидной смолы со стандартной реакционноспособностью и средней вязкостью (Plenco 14941). В результате расклинивающий наполнитель Партии 7 содержал 0.5 % по весу полимерного покрытия,
расклинивающий наполнитель Партии 8 содержал 1.0 % по весу полимерного покрытия, а расклинивающий наполнитель Партии 9 содержал 2.0 % по весу полимерного покрытия.
[00128] После обработки частиц 7 % DTPMP, на частицы каждой Партии наносили покрытие с разным количеством одного и того же полупроницаемого по существу не разлагающегося полимера. Расклинивающий наполнитель Партии 7 нагревали до 415 ° F. Когда температура расклинивающего наполнителя достигла нужной величины, к нему добавляли 6.6 фунтов фенолформальдегидной смолы со стандартной реакционноспособностью и средней вязкостью (Plenco 14941), давали ей расплавиться и распространиться по поверхности частиц в течение примерно 45 с. Затем добавляли 2.8 фунтов 30 % раствора гексамина, который коммерчески доступен в The Chemical Company, для сшивки и отверждения фенолформальдегидной смолы и перемешивали эту смесь в течение 25 с. Наконец, добавляли 0,5 фунта 50-60 % кокамидопропилгидроксисультаина (поверхностно-активного вещества), который коммерчески доступен в The Lubrizol Corporation под торговым названием "Chembetaine(tm) CAS", и перемешивали.
[00129] Расклинивающий наполнитель Партии 8 нагревали до 415 ° F. Когда температура расклинивающего наполнителя достигла нужной величины, к нему добавляли 12.3 фунта фенолформальдегидной смолы со стандартной реакционноспособностью и средней вязкостью (Plenco 14941), давали ей расплавиться и распространиться по поверхности частиц в течение примерно 45 с. Затем добавляли 5.2 фунта 30 % раствора гексамина, который коммерчески доступен в The Chemical Company, для сшивки и отверждения фенол-формальдегидной смолы и перемешивали эту смесь в течение 25 с. Наконец, добавляли 0,5 фунта 50-60 % кокамидопропилгидроксисультаина (поверхностно-активного вещества), который коммерчески доступен в The Lubrizol Corporation под торговым названием "Chembetaine(tm) CAS", и перемешивали.
[00130] Расклинивающий наполнитель Партии 9 нагревали до 415 ° F. Когда температура расклинивающего наполнителя достигла нужной величины, к нему добавляли 22.7 фунта фенолформальдегидной смолы со стандартной реакционноспособностью и средней вязкостью (Plenco 14941), давали ей расплавиться и распространиться по поверхности частиц в течение примерно 45 с. Затем добавляли 9.7 фунта 30 % раствора гексамина, который коммерчески доступен в The Chemical Company, для сшивки и отверждения фенолформальдегидной смолы и перемешивали эту смесь в течение 25 с. Наконец, добавляли 0,5 фунта 50-60 % кокамидопропилгидроксисультаина
(поверхностно-активного вещества), который коммерчески доступен в The Lubrizol Corporation под торговым названием "Chembetaine(tm) CAS", и перемешивали.
[00131] Партии 7-9 расклинивающих наполнителей по Примеру 2 сравнивали с Партиями 1, 2 и 6 расклинивающих наполнителей по Примеру 1, что показано в Таблице 3 ниже.
Таблица 3 - Партии по Примеру 2
Номер партии
Реагент/Полимерное покрытие
Партия 1 (по Примеру 1)
5% по весу DTPMP, 2% по весу фенолформальдегидной смолы, стандартная реакционноспособность, низкая вязкость (Plenco 14870)
Партия 2 (по Примеру 1)
5% по весу DTPMP, 2% по весу фенолформальдегидной смолы, высокая реакционноспособность, высокая вязкость (Plenco 14750)
Партия 6 (по Примеру 1)
9% по весу DTPMP, покрытия нет
Партия 7
7% по весу DTPMP, 0.5% по весу фенолформальдегидной смолы, стандартная реакционноспособность, средняя вязкость (Plenco 14941)
Парртия 8
7% по весу DTPMP, 1.0% по весу фенолформальдегидной смолы, стандартная реакционноспособность, средняя вязкость (Plenco 14941)
Партия 9
7%> по весу DTPMP, 2.0% по весу фенолформальдегидной смолы, стандартная реакционноспособность, средняя вязкость (Plenco 14941)
[00132] Расклинивающие наполнители Партий 7-9 помещали в элюент, представляющий собой морскую воду, на один час. Элюент готовили в соответствии с ASTM D1141 - 98(2013), он имел состав, приведённый выше в Таблице 2. Через один час элюент анализировали на наличие DTPMP. Тестирование проводили через 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 25, 29, 33 и 48.5 ч, соответственно. В случае расклинивающего наполнителя Партии 9
элюент дополнительно тестировали на наличие DTPMP через 53.5 и 55.5 ч. Партии 1, 2 и 6 тестировали на наличие DTPMP, как описано в Примере 1.
[00133] Количество DTPMP в м. д. в элюенте для Партий 7-9 вместе с данными для Партий 1, 2 и 6 из Примера 1 в зависимости от времени в виде кривых элюирования показано на графике на Фигуре 4. На Фигуре 4 имеется линия, соответствующая 6 м. д., которая отражает минимальную эффективную концентрацию DTPMP как ингибитора коррозии и отложений. Зависимость количества DTPMP, обнаруженного в элюенте от времени для расклинивающих наполнителей в Партиях 1-2 и 6-9, и сравнение этих результатов с линией для 6 м. д. позволяет определить промежуток времени, в течение которого конкретный расклинивающий наполнитель элюирует эффективное количество DTPMP.
[00134] Фигура 4 ясно показывает, что расклинивающие наполнители Партий 7-9, которые включали полупроницаемое, по существу не разлагающееся полимерное покрытие элюировали эффективное количество DTPMP в течение более длительного периода времени, по сравнению с расклинивающим наполнителем Партии 6, который не содержал полупроницаемого по существу не разлагающегося полимерного покрытия. Кроме того, из Фигуры 4 ясно видно, что в случае трёх расклинивающих наполнителей, которые были обработаны 7 % про весу DTPMP и содержали 0.5 %, 1.0 % и 2.0 % по весу фенол-формальдегидной смолы, нанесённой двухстадийным способом, а именно, в случае Партий 7-9, эффективное количество DTPMP элюировало в течение более длительного периода времени по мере увеличения количества фенолформальдегидной смолы в покрытии.
Пример 3
[00135] Партию 20/40 CARBO UltraLite весом 500 г, называемую ниже Партией 10, обрабатывали 64.2 г раствора DTPMP, указанного выше в Примере 1, содержание DTPMP составило 5 % от веса обработанного расклинивающего наполнителя, затем наносили покрытие на основе полимолочной кислоты, конечный продукт содержал 2 % по весу полимолочной кислоты, нанесённой двухстадийным термическим способом. Полимолочная кислота представляет собой разлагающийся полимер, доступный в Danimer под торговым названием "92938". 500 г. 20/40 CARBO UltraLite нагревали в печи при 250 ° С в течение 1 ч. К нагретому расклинивающему наполнителю добавляли 64.2 г раствора DTPMP и перемешивали в течение 3 мин. Затем обработанный расклинивающий
наполнитель нагревали до 193 ° С и добавляли к нему 51.0 г полимолочной кислоты и перемешивали в течение примерно 10 мин.
[00136] Партию 20/40 CARBO UltraLite весом 500 г, называемую ниже Партией 11, обрабатывали DTPMP и наносили покрытие на основе полиуретана согласно способу, описанному выше, за исключением того, что добавляли 3.6 г полиизоцианатной смолы Ancarez ISO HDiT, полученное покрытие содержало 2 % по весу полиуретана.
[00137] Партии 10 и 11 сравнивали с Партиями 1 и 6 из Примера 1, что показано в Таблице 4 ниже.
Таблица 4 - Партии по Примеру 3
Номер партии
Реагент/Полимерное покрытие
Партия 1
5 % по весу DTPMP, 2% по весу фенолформальдегидной смолы, стандартная реакционноспособность, низкая вязкость (Plenco 14870)
Партия 6
5 % по весу DTPMP, покрытия нет
Партия 10
5 % по весу DTPMP, 2 % по весу полимолочной кислоты
Партия 11
5 % по весу DTPMP, 2 % по весу полиуретана
[00138] Расклинивающие наполнители Партий 1, 6, 10 и 11 помещали в элюент, представляющий собой морскую воду, на один час. Элюент готовили в соответствии с ASTM D1141 - 98(2013), он имел состав, приведённый выше в Таблице 2. Через один час элюент тестировали на наличие DTPMP. Тестирование проводили через 2, 3, 4, 5, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 44, 47, 49, 53, 70 и 74 ч, соответственно. В случае расклинивающего наполнителя Партии 1 элюент дополнительно анализировали на наличие DTPMP через 93, 98, 165, 173, 189.5, 197.5 и 218 ч.
[00139] На графике на Фигуре 5 показана зависимость от времени количества DTPMP в м. д., обнаруженного в элюенте, получены кривые элюирования. На Фигуре 5 имеется линия, соответствующая 6 м. д., которая отражает минимальную эффективную
концентрацию DTPMP как ингибитора коррозии и отложений. Зависимость количества DTPMP, обнаруженного в элюенте от времени для расклинивающих наполнителей в Партиях 1, 6, 10 и 11 и сравнение этих результатов с линией для 6 м. д. позволяет определить промежуток времени, в течение которого конкретный расклинивающий наполнитель элюирует эффективное количество DTPMP.
[00140] Фигура 5 ясно показывает, что расклинивающий наполнитель Партии 1, который был обработан 5 % по весу DTPMP и содержал в покрытии 2 % по весу фенолформальдегидной смолы, нанесённой двухстадийным способом, элюировал эффективное количество DTPMP в течение более длительного периода времени по сравнению с расклинивающими наполнителями Партий 10 и 11, которые были обработаны 5 % по весу DTPMP и затем покрыты 2.0 % по весу полимолочной кислоты и полиуретана, соответственно. Кроме того, Фигура 5 ясно показывает, что расклинивающие наполнители Партий 10 и 11, которые содержали разлагающееся и полупроницаемое по существу не разлагающееся полимерные покрытия, соответственно, элюировали эффективное количество DTPMP в течение более длительного времени по сравнению с расклинивающим наполнителем Партии 6, который не содержал полупроницаемого по существу не разлагающегося полимерного покрытия. Фигура 5 также показывает, что практически похожие результаты были получены для расклинивающего наполнителя Партии 10, который был обработан 5 % по весу DTPMP и покрыт 2.0 % по весу полимолочной кислоты, являющейся разлагающимся полимером, и для расклинивающего наполнителя Партии 11, который был обработан 5 % по весу DTPMP и покрыт 2.0 % по весу полиуретана, полупроницаемого, по существу не разлагающегося полимера.
[00141] Вышеописанные результаты показывают, что расклинивающие наполнители, содержащие покрытие на основе полупроницаемого, по существу не разлагающегося полимера, такого как фенолформальдегидная смола и полиуретан, высвобождают эффективные количества химического реагента, подобного DTPMP, в течение более длительного промежутка времени, чем расклинивающие наполнители с типичным разлагающимся покрытием или расклинивающий наполнитель без всякого покрытия.
[00142] Хотя данное изобретение было описано на примере некоторых вариантов, среднему специалисту в данной области очевидно, что настоящее изобретение можно осуществить с модификациями, не выходя за объём и сущность формулы изобретения.
[00143] Настоящее изобретение было описано относительно некоторых типичных вариантов. Усовершенствования или модификации, которые очевидны для средних специалистов в данной области только после ознакомления с данным описанием, находятся в рамках данной заявки. Следует иметь в виду, что некоторые модификации, изменения и замены подразумеваются в приведённом выше описании и в некоторых случаях некоторые признаки настоящего изобретения можно использовать без соответствующего применения других признаков. Соответственно, подразумевается, что приведённая формула изобретения изложена широко и соответствует объёму данного изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Состав керамического расклинивающего наполнителя для применения в процессе гидравлического разрыва, содержащий:
непористые частицы, обладающие проницаемостью и проводимостью;
пористые керамические частицы, при этом эти пористые керамические частицы обработаны химическим реагентом;
причём указанный состав обладает проницаемостью, которая по меньшей мере равна проницаемости непористых частиц; и
указанный состав имеет проводимость, которая составляет по меньшей мере примерно 70 % от величины проводимости непористых частиц.
2. Состав по п. 1, в котором по меньшей мере один вид частиц из непористых частиц и пористых частиц характеризуется кажущейся плотностью менее 3.1 г/см3.
3. Состав по п. 1, в котором по меньшей мере один вид частиц из непористых частиц и пористых частиц характеризуется кажущейся плотностью, составляющей от 3.1 до 3.4 г/см3.
4. Состав по п. 1, в котором по меньшей мере один вид частиц из непористых частиц и пористых частиц характеризуется кажущейся плотностью более 3.4 г/см3.
5. Состав по п. 1, который имеет проводимость, которая по меньшей мере равна проводимости непористых частиц.
6. Состав по п. 1, в котором непористые частицы выбраны из группы, состоящей из частиц лёгкого керамического непористого расклинивающего наполнителя, керамического непористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и керамического пористого расклинивающего наполнителя с высокой плотностью.
7. Состав по п. 1, в котором пористые частицы выбраны из группы, состоящей из частиц лёгкого керамического пористого расклинивающего наполнителя, керамического пористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и керамического пористого расклинивающего наполнителя с высокой плотностью.
8. Состав по п. 1, в котором химический реагент выбран из группы, состоящей из ингибиторов отложений, индикаторов, ингибиторов образования гидратов, поглотителей сероводорода, ингибиторов коррозии, ингибиторов образования восков, ингибиторов образования асфальтенов, ингибиторов органических отложений, биоцидов,
2.
деэмульгаторов, пеногасителей, реагентов для разрушения гелей, ингибиторов отложения солей, поглотителей кислорода, поглотителей образования сульфида железа, поглотителей железа, стабилизаторов глины, ферментов, биологических агентов, флоккулянтов, ингибиторов образования нафтенатов, ингибиторов образования карбоксилатов, дисперсий наночастиц, поверхностно-активных веществ и их комбинаций.
9. Состав по п. 8, в котором индикатор является химическим индикатором.
10. Состав по п. 9, в котором химический реагент представляет собой биологический маркер.
11. Состав по п. 10, в котором биологический маркер представляет собой ДНК.
12. Состав по п. 8, в котором индикатор содержит по меньшей мере один вид наночастиц из металлических наночастиц и неметаллических наночастиц.
13. Состав по п. 8, в котором дисперсии наночастиц меняют смачиваемость состава керамического расклинивающего наполнителя в условиях трещины гидроразрыва.
14. Состав по п. 8, в котором поверхностно-активные вещества меняют смачиваемость состава керамического расклинивающего наполнителя в условиях трещины гидроразрыва.
15. Состав по п. 1, в котором пористые керамические частицы содержат разлагающееся покрытие или неразлагающееся покрытие, при этом разлагающееся покрытие разрушается внутри трещины.
16. Состав по п. 15, в котором разлагающееся покрытие выполнено из полимеров из группы, состоящей из полимолочной кислоты, водорастворимых полимеров и сшиваемых водорастворимых полимеров.
17. Состав по п. 15, в котором химический реагент выбран из группы, состоящей из ингибиторов отложений, индикаторов, ингибиторов образования гидратов, поглотителей сероводорода, ингибиторов коррозии, ингибиторов образования восков, ингибиторов образования асфальтенов, ингибиторов органических отложений, биоцидов, деэмульгаторов, пеногасителей, реагентов для разрушения гелей, ингибиторов отложения солей, поглотителей кислорода, поглотителей образования сульфида железа, поглотителей железа, стабилизаторов глины, ферментов, биологических агентов, флоккулянтов, ингибиторов образования нафтенатов, ингибиторов образования карбоксилатов, дисперсий наночастиц, поверхностно-активных веществ и их комбинаций.
18. Способ гидравлического разрыва подземной формации, включающий:
закачивание гидравлической жидкости в подземную формацию со скоростью и
давлением, достаточными для открытия в ней трещины; и
закачивание жидкости, содержащей состав расклинивающего наполнителя, причём состав расклинивающего наполнителя содержит непористые частицы и пористые керамические частицы, обработанные химическим реагентом;
при этом непористые частицы обладают проницаемостью и проводимостью;
состав расклинивающего наполнителя имеет проницаемость, которая по меньшей мере равна проницаемости непористых частиц; и
и указанный состав обладает проводимостью, которая составляет по меньшей мере 70 % от проводимости непористых частиц.
19. Способ по п. 18, в котором непористые частицы выбраны из группы, состоящей из частиц лёгкого керамического непористого расклинивающего наполнителя, керамического непористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и керамического пористого расклинивающего наполнителя с высокой плотностью и пористые частицы выбраны из группы, состоящей из частиц лёгкого керамического пористого расклинивающего наполнителя, керамического пористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и керамического пористого расклинивающего наполнителя с высокой плотностью.
20. Способ по п. 18, в котором химический реагент выбран из группы, состоящей из индикаторов, ингибиторов отложений, ингибиторов образования гидратов, поглотителей сероводорода, ингибиторов коррозии, ингибиторов образования восков, ингибиторов образования асфальтенов, ингибиторов органических отложений, биоцидов, деэмульгаторов, пеногасителй, реагентов для разрушения гелей, ингибиторов отложения солей, поглотителей кислорода, поглотителей образования сульфида железа, поглотителей железа, стабилизаторов глины, ферментов, биологических агентов, флоккулянтов, ингибиторов образования нафтенатов, ингибиторов образования карбоксилатов, дисперсий наночастиц, поверхностно-активных веществ и любых других химических реагентов, используемых в области нефтедобычи.
21. Способ по п. 20, в котором химический реагент представляет собой химический индикатор.
22. Способ по п. 21, в котором химический индикатор представляет собой биологический маркер.
23. Способ по п. 22, в котором химический индикатор представляет собой ДНК
19.
24. Способ по п. 20, в котором индикатор содержит по меньшей мере один вид наночастиц из металлических наночастиц и неметаллических наночастиц.
25. Способ по п. 20, в котором дисперсии наночастиц меняют смачиваемость состава керамического расклинивающего наполнителя в условиях трещины гидроразрыва.
26. Способ по п. 20, в котором поверхностно-активные вещества меняют смачиваемость состава керамического расклинивающего наполнителя в условиях трещины гидроразрыва.
27. Способ по п. 18, в котором пористые керамические частицы содержат также разлагающееся покрытие или неразлагающееся покрытие, при этом разлагающееся покрытие разрушается внутри трещины.
28. Способ по п. 27, в котором разлагающееся покрытие выполнено из полимеров из группы, состоящей из полимолочной кислоты, водорастворимых полимеров и сшиваемых водорастворимых полимеров.
29. Способ по п. 27, в котором химический реагент выбран из группы, состоящей из ингибиторов отложений, индикаторов, ингибиторов образования гидратов, поглотителей сероводорода, ингибиторов коррозии, ингибиторов образования восков, ингибиторов образования асфальтенов, ингибиторов органических отложений, биоцидов, деэмульгаторов, пеногасителей, реагентов для разрушения гелей, ингибиторов отложения солей, поглотителей кислорода, поглотителей образования сульфида железа, поглотителей железа, стабилизаторов глины, ферментов, биологических агентов, флоккулянтов, ингибиторов образования нафтенатов, ингибиторов образования карбоксилатов, дисперсий наночастиц, поверхностно-активных веществ и их комбинаций.
30. Способ по п. 18, в котором указанный состав имеет проводимость, которая по меньшей мере равна проводимости непористых частиц.
31. Способ диагностической оценки процесса возбуждения гидравлического разрыва в подземной формации, включающий:
закачивание гидравлической жидкости, по меньшей мере, в одну зону подземной формации со скоростью и давлением, достаточными для открытия в ней трещины, причём подземная формация содержит одну или более пластовую жидкость, и гидравлическая жидкость содержит состав расклинивающего наполнителя, содержащий пористые частицы, обработанные биологическим маркером;
при этом биологический маркер выделяется непрерывно из состава расклинивающего наполнителя во времени;
биологический маркер возвращается на поверхность вместе с пластовыми жидкостями; и
указанный биологический маркер выделяется и идентифицируется.
32. Способ по п. 31, в котором биологический маркер представляет собой ДНК.
33. Способ по п. 31, в котором пористые частицы представляют собой пористый керамический расклинивающий наполнитель
34. Способ по п. 31, в котором биологический маркер является инкапсулированным.
35. Способ по п. 32, в котором ДНК содержит особую последовательность азотистых оснований, которая проявляет термическую стабильность, совместимую с термическими свойствами подземной формации.
36. Способ по п. 35, в котором ДНК проявляет термическую стабильность при температуре до примерно 186 - 221 ° F, до примерно 222 - 250 ° F или до примерно 269 -292 ° F.
37. Способ по п. 31, в котором возбуждение гидравлического разрыва подземной формации осуществляют в совокупности зон, и состав расклинивающего наполнителя, закачанного в каждую зону, содержит пористые частицы, обработанные особым биологическим маркером таким образом, что состав расклинивающего наполнителя, содержащий пористые частицы, обработанные одним и тем же биологическим маркером, не закачивают в две фазы подземной формации.
38. Способ по п. 36, включающий также закачивание состава расклинивающего наполнителя, включающего пористые частицы, обработанные однозначно идентифицируемым биологическим маркером, в разные части фазы подземной формации, таким образом, что состав расклинивающего наполнителя, содержащий пористые частицы, обработанные одним и тем же биологическим маркером, не закачивают в два этапа фазы подземной формации.
39. Способ по п. 31, в котором биологический маркер выделяется из состава расклинивающего наполнителя путём осуществления по меньшей мере одного метода из выщелачивания, элюирования, диффузии, выделения, отвода, растворения, десорбции, дренажа, просачивания или протечки из состава расклинивающего наполнителя.
40. Способ по п. 31, в котором пластовые жидкости содержат водную фазу и при этом биологический маркер выделяется в водную фазу пластовых жидкостей при высвобождении из пористых частиц.
32.
41. Способ по п. 31, в котором пластовые жидкости содержат углеводородную фазу и при этом биологический маркер выделяется в углеводородную фазу пластовых жидкостей при высвобождении из пористых частиц.
42. Способ по п. 31, в котором биологический маркер выделяется из состава расклинивающего наполнителя в течение времени до примерно одного года после помещения состава расклинивающего наполнителя в подземную формацию.
43. Способ по п. 31, в котором биологический маркер выделяется из состава расклинивающего наполнителя в течение времени до примерно пяти лет после помещения состава расклинивающего наполнителя в подземную формацию.
44. Способ по п. 31, в котором биологический маркер выделяется из состава расклинивающего наполнителя в течение времени до примерно десяти лет после помещения состава расклинивающего наполнителя в подземную формацию.
45. Способ по п. 31, в котором совокупность однозначно идентифицируемых биологических маркеров из разных фаз подземной формации выделяется и идентифицируется одновременно.
46. Способ по п. 31, включающий также определение вклада относительного объёма углеводорода или воды из фазы или фаз подземной формации на основании относительных количеств однозначно идентифицируемых биологических маркеров, выделившихся из фазы или фаз подземной формации.
47. Способ по п. 31, включающий также определение вклада относительного объёма углеводорода или воды из каждого этапа фазы подземной формации на основании относительных количеств однозначно идентифицируемых биологических маркеров, выделившихся из каждого этапа фазы подземной формации.
48. Способ по п. 34, в котором биологический маркер инкапсулирован в полимер.
49. Способ по п. 48, в котором указанный полимер является по меньшей мере одним членом, выбранным из группы, состоящей из высокоплавких полимеров на основе акрилатов, метакрилатов или стирола, блок-сополимеров полимолочной и полигликолевой кислот, полигликолятов, полилактидов, полимолочной кислоты, желатина, водорастворимых полимеров, сшиваемых водорастворимых полимеров, липидов, гелей и диоксида кремния.
50. Способ по п. 31, в котором состав расклинивающего наполнителя содержит также непористые частицы, при этом пористые частицы расклинивающего наполнителя
32.
имеют внутреннюю взаимосвязанную пористость, составляющую от примерно 5 до примерно 15 % или от примерно 15 до примерно 35 %.
51. Способ по п. 31, в котором пористые частицы в составе расклинивающего наполнителя содержат проницаемое покрытие.
52. Состав керамического расклинивающего наполнителя для применения в процессе гидравлического разрыва, содержащий:
пористые частицы, обработанные биологическим маркером;
причём пористые частицы имеют внутреннюю взаимосвязанную пористость; и биологический маркер выделяется из пористых частиц во времени.
53. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 52, в котором пористые частицы выбраны из группы, состоящей из частиц лёгкого керамического пористого расклинивающего наполнителя, керамического пористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и керамического пористого расклинивающего наполнителя с высокой плотностью.
54. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 52, в котором биологический маркер представляет собой ДНК.
55. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 54, в котором ДНК содержит особую последовательность азотистых оснований, которая проявляет термическую стабильность, совместимую с термическими свойствами подземной формации.
56. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 55, в котором ДНК проявляет термическую стабильность при температуре до примерно 186-221 ° F, до примерно 222 - 250 ° F или до примерно 269 - 292 ° F.
57. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 52, в котором биологический маркер инкапсулирован в полимер.
58. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 57, в котором в котором указанный полимер является по меньшей мере одним членом, выбранным из группы, состоящей из высокоплавких полимеров на основе акрилатов, метакрилатов или стирола, блок-сополимеров полимолочной и полигликолевой кислот, полигликолятов, полилактидов, полимолочной кислоты, желатина, водорастворимых полимеров, сшиваемых водорастворимых полимеров, липидов, гелей и диоксида кремния.
59. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 52, в котором состав расклинивающего наполнителя содержит также непористые частицы, при этом
53.
пористые частицы расклинивающего наполнителя имеют внутреннюю взаимосвязанную пористость, составляющую от примерно 5 до примерно 15 % или от примерно 15 до примерно 35 %.
60. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 52, который закачивается в трещину гидравлического разрыва в подземной формации.
61. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 60, в котором биологический маркер выделяется из пористых частиц в течение времени до примерно одного года после закачивания состава расклинивающего наполнителя в трещину гидравлического разрыва в подземной формации.
62. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 60, в котором биологический маркер выделяется из пористых частиц в течение времени до примерно пяти лет после закачивания состава расклинивающего наполнителя в трещину гидравлического разрыва в подземной формации.
63. Состав керамического расклинивающего наполнителя по п. 60, в котором биологический маркер выделяется из пористых частиц в течение времени до примерно десяти лет после закачивания состава расклинивающего наполнителя в трещину гидравлического разрыва в подземной формации.
64. Состав керамического расклинивающего наполнителя для применения в процессе гидравлического разрыва, содержащий:
пористые керамические частицы;
химический реагент, введённый в частицы пористого керамического наполнителя;
полупроницаемое, по существу не разлагающееся полимерное покрытие.
65. Состав по п. 64, в котором пористые частицы выбраны из группы, состоящей из частиц лёгкого керамического пористого расклинивающего наполнителя, керамического пористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и керамического пористого расклинивающего наполнителя с высокой плотностью.
66. Состав по п. 64, в котором химический реагент выбран из группы, состоящей из ингибиторов отложений, индикаторов, ингибиторов образования гидратов, поглотителей сероводорода, ингибиторов коррозии, ингибиторов образования парафина, ингибитора образования восков, ингибиторов образования асфальтенов, ингибиторов органических отложений, биоцидов, пеногасителей, реагентов для разрушения гелей, ингибиторов отложения солей, поглотителей кислорода, поглотителей сульфида железа,
65.
поглотителей железа, стабилизаторов глины, ферментов, биологических агентов, флоккулянтов, ингибиторов образования нафтенатов, ингибиторов образования карбоксилатов, деэмульгаторов и их комбинаций.
67. Состав по п. 66, в котором индикатор включает химический индикатор, выбранный из группы, состоящей из красителей, флуоресцентных материалов, металлических наночастиц, неметаллических наночастиц и биологических маркеров.
68. Состав по п. 67, в котором химический индикатор представляет собой ДНК.
69. Состав по п. 64, содержащий также непористые керамические частицы.
70. Состав по п. 67, в котором химический индикатор представляет собой по меньшей мере один вид частиц из металлических наночастиц и неметаллических наночастиц.
71. Состав по п. 64, в котором полупроницаемое по существу не разлагающееся полимерное покрытие выполнено из полимера из группы, состоящей из фенолформальдегидной смолы, полиуретана, сложных эфиров целлюлозы, полиамидов, полимеров виниловых эфиров, эпоксидных смол и их комбинаций
72. Состав керамического расклинивающего наполнителя для применения в процессе гидравлического разрыва, содержащий:
пористые керамические частицы; и
химический реагент, введённый в частицы пористого керамического наполнителя, причём химический реагент введён в пористые керамические частицы без применения растворителя.
73. Состав по п. 72, содержащий также непористые керамические частицы, при этом пористые керамические частицы выбраны из группы, состоящей из частиц лёгкого керамического пористого расклинивающего наполнителя, керамического пористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и керамического пористого расклинивающего наполнителя с высокой плотностью.
74. Состав по п. 72, в котором химический реагент выбран из группы, состоящей из ингибиторов отложений, индикаторов, ингибиторов образования гидратов, поглотителей сероводорода, ингибиторов коррозии, ингибиторов образования парафина, ингибитора образования восков, ингибиторов образования асфальтенов, ингибиторов органических отложений, биоцидов, пеногасителей, реагентов для разрушения гелей, ингибиторов отложения солей, поглотителей кислорода, поглотителей сульфида железа, поглотителей железа, стабилизаторов глины, ферментов, биологических агентов,
73.
флоккулянтов, ингибиторов образования нафтенатов, ингибиторов образования карбоксилатов, деэмульгаторов и их комбинаций.
75. Состав по п. 74, в котором химический реагент представляет собой по меньшей мере один ингибитор из ингибитора образования парафинов и ингибитора образования восков.
76. Состав по п. 75, в котором по меньшей мере один ингибитор образования парафинов и ингибитор образования восков содержат сополимер этилена с винил ацетатом.
77. Состав по п. 72, в котором пористые керамические частицы содержат также полупроницаемое, по существу не разлагающееся полимерное покрытие.
78. Состав по п. 77, в котором полупроницаемое, по существу не разлагающееся полимерное покрытие выполнено из полимера из группы, состоящей из фенолформальдегидной смолы, полиуретана, сложных эфиров целлюлозы, полиамидов, полимеров виниловых эфиров, эпоксидных смол и их комбинаций.
79. Состав по п. 73, в котором пористые керамические частицы содержат также разлагающееся полимерное покрытие, выполненное из полимера из группы, состоящей из полимолочной кислоты, сложных эфиров целлюлозы, метилцеллюлозы и их комбинаций.
80. Способ гидравлического разрыва подземной формации, включающий:
закачивание гидравлической жидкости в подземную формацию со скоростью и
давлением, достаточными для открытия в ней трещины;
обработку пористых керамических частиц химическим реагентом;
нанесение полупроницаемого, по существу не разлагающегося полимерного покрытия на обработанные пористые керамические частицы; и
закачивание жидкости, содержащей обработанные пористые керамические частицы с покрытием в подземную формацию, причём химический обрабатывающий реагент высвобождается в подземную формацию во времени.
81. Способ по п. 80, в котором указанная жидкость содержит непористые
керамические частицы, при этом пористые керамические частицы выбраны из группы,
состоящей из частиц лёгкого керамического пористого расклинивающего наполнителя,
керамического пористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и
керамического пористого расклинивающего наполнителя с высокой плотностью.
82. Способ по п. 80, в котором химический реагент выбран из группы, состоящей из ингибиторов отложений, индикаторов, ингибиторов образования гидратов, поглотителей сероводорода, ингибиторов коррозии, ингибиторов образования парафина, ингибитора образования восков, ингибиторов образования асфальтенов, ингибиторов органических отложений, биоцидов, пеногасителей, реагентов для разрушения гелей, ингибиторов отложения солей, поглотителей кислорода, поглотителей сульфида железа, поглотителей железа, стабилизаторов глины, ферментов, биологических агентов, флоккулянтов, ингибиторов образования нафтенатов, ингибиторов образования карбоксилатов, деэмульгаторов и их комбинаций.
83. Способ по п. 82, в котором индикатор включает химический индикатор, выбранный из группы, состоящей из красителей, флуоресцентных материалов, металлических наночастиц, неметаллических наночастиц и биологических маркеров.
84. Способ по п. 83, в котором химический индикатор представляет собой ДНК.
85. Способ по п. 83, в котором индикатор представляет собой по меньшей мере один вид частиц из металлических наночастиц и неметаллических наночастиц.
86. Способ по п. 80, в котором пористые керамические частицы обработаны химическим реагентом при помощи по меньше мере одного метода из вакуумной инфузии, термической инфузии, капиллярного действия, смешения в ленточной мешалке при комнатной или повышенной температуре, смешения при действии микроволн, обработки в чашевой мельнице.
87. Способ по п. 80, в котором полупроницаемое, по существу не разлагающееся полимерное покрытие выполнено из полимера из группы, состоящей из фенол-формальдегидной смолы, полиуретана, сложных эфиров целлюлозы, полиамидов, полимеров виниловых эфиров, эпоксидных смол и их комбинаций.
88. Способ по п. 80, в котором химический реагент высвобождается в подземную формацию путём осуществления по меньшей мере одного метода из выщелачивания, элюирования, диффузии, выделения, отвода, растворения, десорбции, дренажа, просачивания или протечки из состава расклинивающего наполнителя.
89. Способ по п. 88, в котором химический реагент выделяется из пористых керамических частиц в течение времени до примерно десяти лет после помещения пористых керамических частиц в трещину гидравлического разрыва.
90. Способ по п. 89, в котором химический реагент выделяется из пористых керамических частиц в течение времени до примерно пяти лет после помещения пористых керамических частиц в трещину гидравлического разрыва.
82.
91. Способ по п. 90, в котором химический реагент выделяется из пористых
керамических частиц в течение времени до примерно одного года после помещения
пористых керамических частиц в трещину гидравлического разрыва.
92. Способ гидравлического разрыва подземной формации, включающий:
закачивание гидравлической жидкости в подземную формацию со скоростью и
давлением, достаточными для открытия в ней трещины;
обработку пористых керамических частиц химическим реагентом без применения растворителя; и
закачивание жидкости, содержащей обработанные пористые керамические частицы с покрытием в подземную формацию, причём химический обрабатывающий реагент высвобождается в подземную формацию во времени.
93. Способ по п. 92, в котором химический реагент выбран из группы, состоящей из ингибиторов отложений, индикаторов, ингибиторов образования гидратов, поглотителей сероводорода, ингибиторов коррозии, ингибиторов образования парафина, ингибитора образования восков, ингибиторов образования асфальтенов, ингибиторов органических отложений, биоцидов, пеногасителей, реагентов для разрушения гелей, ингибиторов отложения солей, поглотителей кислорода, поглотителей сульфида железа, поглотителей железа, стабилизаторов глины, ферментов, биологических агентов, флоккулянтов, ингибиторов образования нафтенатов, ингибиторов образования карбоксилатов, деэмульгаторов и их комбинаций.
94. Способ по п. 92, в котором химический реагент представляет собой по меньшей мере один ингибитор, выбранный из ингибитора образования парафинов и ингибитора образования восков.
95. Состав по п. 94, в котором по меньшей мере один из ингибитора образования парафинов и ингибитора образования восков содержит сополимер этилена с винил ацетатом.
96. Состав по п. 95, в котором обработанные пористые керамические частицы содержат покрытие из полупроницаемого практически не разлагающегося полимера, выбранного из группы, состоящей из фенолформальдегидной смолы, полиуретана, сложных эфиров целлюлозы, полиамидов, полимеров виниловых эфиров, эпоксидных смол и их комбинаций.
93.
97. Состав по п. 96, в котором химический реагент высвобождается в подземную формацию путём осуществления по меньшей мере одного метода из выщелачивания, элюирования, диффузии, выделения, отвода, растворения, десорбции, дренажа, просачивания или протечки из состава расклинивающего наполнителя.
98. Способ по п. 97, в котором химический реагент выделяется из пористых керамических частиц в течение времени до примерно десяти лет после помещения пористых керамических частиц в трещину гидравлического разрыва.
99. Способ по п. 97, в котором химический реагент выделяется из пористых керамических частиц в течение времени до примерно пяти лет после помещения пористых керамических частиц в трещину гидравлического разрыва.
100. Способ по п. 99, в котором химический реагент выделяется из пористых керамических частиц в течение времени до примерно одного года после помещения пористых керамических частиц в трещину гидравлического разрыва.
101. Состав керамического расклинивающего наполнителя для применения в процессе гидравлического разрыва, содержащий:
пористые керамические частицы;
растворимый в воде химический реагент, введённый в пористые керамические частицы; и
покрытие, включающее растворимый в углеводородах химический реагент.
102. Состав по п. 101, содержащий также непористые керамические частицы, при этом пористые частицы выбраны из группы, состоящей из частиц лёгкого керамического пористого расклинивающего наполнителя, керамического пористого расклинивающего наполнителя с промежуточной плотностью и керамического пористого расклинивающего наполнителя с высокой плотностью.
103. Состав по п. 102, в котором растворимый в воде химический реагент представляет собой ингибитор отложений и растворимый в углеводородах химический реагент представляет собой ингибитор образования парафинов.
102.
ФИГУРА 1
Проницаемость расклинивающего наполнителя
S0O
С[ 450
А 400
О 350 О
2 300 СО 250
S 200 О 150 С 100 50 О
'20/40 ЯЖГЙ -^20/40 Стандартный
ФИГУРА 4
Час
1/5
1/5
1/5
4/5
4/5
5/5
5/5