RU2375563C1 - Propping agent with resinous surface and method of its backflow prevention - Google Patents
Propping agent with resinous surface and method of its backflow prevention Download PDFInfo
- Publication number
- RU2375563C1 RU2375563C1 RU2008115290/03A RU2008115290A RU2375563C1 RU 2375563 C1 RU2375563 C1 RU 2375563C1 RU 2008115290/03 A RU2008115290/03 A RU 2008115290/03A RU 2008115290 A RU2008115290 A RU 2008115290A RU 2375563 C1 RU2375563 C1 RU 2375563C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- proppant
- resin
- layer
- polymer
- resin layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для повышения производительности промысловых скважин путем предотвращения смыкания трещин с применением расклинивающих гранул - проппантов при проведении гидравлического разрыва продуктивных нефтяных пластов.The invention relates to the oil and gas industry and can be used to increase production well productivity by preventing fracture closure using proppant proppant beads during hydraulic fracturing of productive oil formations.
Серьезной проблемой нефтедобычи является вынос проппанта из трещины в скважину после проведения гидроразрыва пласта как во время первичной очистки, так и в ряде случаев даже после полного освоения скважины. Практика показывает, что в скважину может быть вынесено до 20% проппанта, что приводит к ряду негативных последствий, среди которых можно выделить следующие. В низкодебетных скважинах проппант оседает в обсадной колонне, что требует периодичных промывок и приводит к удорожанию ремонтных операций. Другим следствием выноса незакрепленного проппанта или твердых частиц породы является преждевременный износ и выход из строя электроцентробежных погружных насосов. Также отмечено сокращение добычи углеводородов вследствие существенной потери приствольной проводимости из-за уменьшения толщины трещины или перекрывания продуктивной зоны.A serious problem of oil production is the removal of proppant from the fracture into the well after hydraulic fracturing during the initial cleanup, and in some cases even after the complete development of the well. Practice shows that up to 20% of proppant can be delivered to the well, which leads to a number of negative consequences, among which the following can be distinguished. In low-flow rate wells, proppant settles in the casing, which requires periodic flushing and leads to more expensive repair operations. Another consequence of the removal of loose proppant or solid rock particles is premature wear and failure of electric centrifugal submersible pumps. Also, a decrease in hydrocarbon production due to a significant loss of near-barrel conductivity due to a decrease in crack thickness or overlapping of the productive zone was noted.
В настоящее время известен ряд способов, позволяющих значительно уменьшить вынос проппанта или других расклинивающих наполнителей из трещины.Currently, a number of methods are known that can significantly reduce the removal of proppant or other proppants from the fracture.
Наиболее распространенный подход основан на применении проппанта с затвердевающим смоляным покрытием (US, патент 3492147, US, патент 3929191, US, патент 5218038, US, патент 5639806), который закачивают в трещину в конце обработки. Однако применение этого проппанта имеет ряд существенных ограничений, вызванных побочными химическими реакциями смоляного покрытия с жидкостью гидроразрыва. С одной стороны, такое взаимодействие приводит к частичной деградации и нарушению целостности покрытия, снижая прочность контактов между частицами проппанта и соответственно снижая прочность упаковки проппанта. С другой стороны, взаимодействие между компонентами смоляного покрытия и компонентами жидкости гидроразрыва приводит к неконтролируемому изменению реологических характеристик жидкости, что также снижает эффективность гидроразрыва. Перечисленные выше факторы, а также периодические циклические нагрузки, связанные с закрытием и освоением скважины и длительный период закрытия скважины, могут значительно снизить прочность проппантной набивки.The most common approach is based on the use of a hardening resin coated proppant (US patent 3492147, US patent 3929191, US patent 5218038, US patent 5639806), which is pumped into the crack at the end of processing. However, the use of this proppant has a number of significant limitations caused by adverse chemical reactions of the resin coating with the fracturing fluid. On the one hand, this interaction leads to partial degradation and violation of the integrity of the coating, reducing the strength of the contacts between the proppant particles and, accordingly, reducing the strength of the proppant packing. On the other hand, the interaction between the components of the resin coating and the components of the fracturing fluid leads to an uncontrolled change in the rheological characteristics of the fluid, which also reduces the effectiveness of the fracturing. The factors listed above, as well as periodic cyclic loads associated with well closure and development and a long well closure period, can significantly reduce the strength of proppant packs.
Химические соединения, входящие в состав смоляных проппантов, взаимодействуют с разрушителями геля (например, персульфатом аммония), уменьшая концентрацию разрушителей в жидкости гидроразрыва. Это влияет на эффективность очистки трещины от остатков неразложившегося полимерного геля и значительно уменьшает проницаемость трещины.The chemical compounds that make up resin proppants interact with gel breakers (for example, ammonium persulfate), reducing the concentration of breakers in the fracturing fluid. This affects the efficiency of cleaning the crack from the remnants of undecomposed polymer gel and significantly reduces the permeability of the crack.
В ряде случаев, например при ускоренном закрытии трещины, смоляной проппант не успевает затвердеть и приобрести расчетную прочность. Это приводит к увеличению доли раскрошенного проппанта и уменьшению проводимость трещины.In some cases, for example, with accelerated closing of the crack, the resin proppant does not have time to harden and acquire the calculated strength. This leads to an increase in the fraction of crushed proppant and a decrease in the conductivity of the crack.
Способ частичного решения этой проблемы состоит в создании двухслойных смоляных проппантов (US, патент 4585064, US, патент 4717594). При этом внутреннее смоляное покрытие, непосредственно примыкающее к поверхности проппанта, полностью отверждено, а внешний слой состоит из неотвержденного смоляного материала. Таким образом, первый слой отвержденной смолы обеспечивает высокую прочность проппанта в условиях внешней нагрузки, а внешний слой способен к затвердеванию (сшиванию) с соседними частицами проппанта с образованием прочной упаковки.A way to partially solve this problem is to create two-layer resin proppants (US patent 4585064, US patent 4717594). In this case, the inner resin coating directly adjacent to the surface of the proppant is completely cured, and the outer layer consists of an uncured resin material. Thus, the first layer of cured resin provides high proppant strength under external load conditions, and the outer layer is capable of solidifying (stitching) with adjacent proppant particles to form a strong package.
Известен способ (US, патент 4888240, US, патент 5422183, US, патент 5597784), при реализации которого с целью упрочнения смоляного покрытия и усиления сцепления между слоями смоляного покрытия, а также с субстратом (проппантом) внутренний смоляной слой опудривают укрепляющими соединениями или композитами:A known method (US patent 4888240, US patent 5422183, US patent 5597784), in which to strengthen the resin coating and enhance adhesion between the layers of the resin coating, as well as with the substrate (proppant), the inner resin layer is dusted with reinforcing compounds or composites :
тальком, кварцевой мукой, глиной, а также другими минералами или полиизобутиленом, сополимерами этилена и винилацетата или этилена и пропилена. Укрепляющие соединения наносят поверх первого слоя и далее проводят процедуру его отверждения с последующим нанесением второго плавкого смоляного слоя.talc, quartz flour, clay, as well as other minerals or polyisobutylene, copolymers of ethylene and vinyl acetate or ethylene and propylene. Reinforcing compounds are applied on top of the first layer and then it is cured, followed by a second fusible resin layer.
Как было отмечено выше, серьезный недостаток смоляных проппантов - недостаточная совместимость с жидкостями гидроразрыва и полимерными деструкторами. Известен способ (US, патент 5837656, US, патент 5955144), направленный на улучшения совместимости смоляного проппанта с химическими компонентами, входящими в состав жидкости гидроразрыва, при котором используют ту же концепцию двухслойного смоляного покрытия, но меняют порядок чередования сшитого и несшитого покрытий. В качестве первого покрытия, нанесенного непосредственно на частицу проппанта, используют плавкий, способный к отверждению состав, представляющий собой, преимущественно, новолачную смолу. Второе покрытие, выполняющее защитную функцию по отношению к жидкости гидроразрыва, представляет собой преимущественно отвержденную резольную смолу. Лабораторные тесты показали хорошую совместимость описанного проппанта с жидкостями гидроразрыва при сохранении способности к образованию консолидированной упаковки в скважинных условиях.As noted above, a serious drawback of resin proppants is insufficient compatibility with hydraulic fracturing fluids and polymer destructors. A known method (US patent 5837656, US patent 5955144), aimed at improving the compatibility of the resin proppant with the chemical components that make up the fracturing fluid, which uses the same concept of a two-layer resin coating, but change the order of alternation of crosslinked and non-crosslinked coatings. As the first coating applied directly to the proppant particle, a fusible, curable composition is used, which is mainly novolac resin. The second coating, which has a protective function with respect to the fracturing fluid, is a predominantly cured resole resin. Laboratory tests showed good compatibility of the described proppant with fracturing fluids while maintaining the ability to form consolidated packaging in well conditions.
Дальнейшее развитие концепции смоляного проппанта описано в патенте US 7153575, отличающегося от патентов US 5837656, US 5955144 тем, что проппант покрыт двумя или более способными к отверждению слоями смолы.Further development of the resin proppant concept is described in US Pat. No. 7,153,575, which differs from US Pat. No. 5,837,656 and US 5,955,144 in that the proppant is coated with two or more curable resin layers.
Развитием известного способа можно признать подход (US, патент 7135231, US, заявка 2007/0036977) к изготовлению многослойного проппанта (состоящего из взаимно пересекающихся n-слоев), заключающийся в последовательном нанесении ряда частично перекрывающихся смоляных покрытий таким способом, что результирующее покрытие полностью покрывает поверхность субстрата. Патент также описывает способ получения проппанта, состоящий в основном в применении особой технологии напыления. Технология состоит в нанесении смоляного покрытия без какого-либо применения химических растворов путем распыления порошка требуемого химического состава в воздухе или других средах с применением особых насадок.The development of the known method can be recognized as the approach (US patent 7135231, US application 2007/0036977) for the manufacture of a multilayer proppant (consisting of mutually intersecting n-layers), which consists in sequentially applying a number of partially overlapping resin coatings in such a way that the resulting coating completely covers substrate surface. The patent also describes a method for producing proppant, which consists mainly in the application of a special spraying technology. The technology consists in applying a resin coating without any use of chemical solutions by spraying the powder of the desired chemical composition in air or other media using special nozzles.
Изобретения, раскрытые в патентах US 6114410 и US 6328105, характеризуют усовершенствованный расклинивающий наполнитель, а также метод увеличения проницаемости трещин в пластах месторождения. Этот расклинивающий наполнитель содержит смесь частиц, способных к склеиванию (сшиванию) друг с другом, а также удаляемых (способных к растворению в нефти или воде) частиц.The inventions disclosed in US 6114410 and US 6328105, describe an improved proppant, as well as a method for increasing the permeability of fractures in the reservoir. This proppant contains a mixture of particles capable of gluing (stitching) with each other, as well as removable (capable of dissolving in oil or water) particles.
Частицы, способные к склеиванию, могут быть покрыты отверждающейся полимерной смолой. Находящиеся в пласте частицы, покрытые полимерным материалом, прилипают к находящимся рядом с ними аналогичным частицам, образуя постоянную самонесущую матрицу, из которой в зависимости от действующих в трещине условий могут выходить удаляемые частицы. Это увеличивает проницаемость трещин, а также общую производительность скважины.Bonding particles can be coated with a curable polymer resin. Particles coated with polymer material in the formation adhere to similar particles located next to them, forming a permanent self-supporting matrix, from which, depending on the conditions existing in the fracture, the removed particles can exit. This increases fracture permeability as well as overall well productivity.
Известны способы (US 7244492, US 2006/0035790), при котором для ограничения выноса проппанта используют частицы смоляного проппанта, покрытые дополнительным слоем, состоящим из эластомерных материалов, а также их комбинации полимеров с волокнами.Known methods (US 7244492, US 2006/0035790), in which to limit the proppant use resin proppant particles coated with an additional layer consisting of elastomeric materials, as well as their combination of polymers with fibers.
Известен способ, при котором для ограничения выноса проппанта, помещенного в пласт, добавляют волокнистый материал, смешенный с материалом расклинивающего наполнителя (US, патент 5330005), при этом волокна переплетаются между частицами проппанта, придавая им повышенную прочность и ограничивая тем самым обратный вынос проппанта. Помимо этого добавление волокна позволяет более эффективно перераспределять нагрузки, добавляя перемычки на значительной площади проппантной набивки. Волоконная структура более гибка по сравнению с вулканизованным смоляным проппантом, допуская подвижки проппантно-волоконной набивки без потери ее прочности.A known method is in which to limit the removal of proppant placed in the formation, add fibrous material mixed with proppant material (US Patent 5330005), while the fibers are intertwined between the proppant particles, giving them increased strength and thereby limiting the return of proppant. In addition, the addition of fiber allows for a more efficient redistribution of loads by adding jumpers over a large area of proppant packing. The fiber structure is more flexible than vulcanized resin proppant, allowing proppant-fiber packing to move without losing its strength.
Известен способ смешивания проппанта с деформируемым материалом в виде частиц бисерной формы (US, патент 6059034). Деформируемые частицы при этом выполнены из полимерного материала. Деформируемые частицы могут также представлять собой сферические пластиковые шарики или композитные частицы, содержащие недеформируемое ядро и деформируемое покрытие. Обычно объем недеформируемого ядра составляет приблизительно от 50 до 95 об. % от общего объема частицы и может представлять из себя кварц, кристобалит, графит, гипс или тальк. В другом варианте (US, патент 6330916) ядро состоит из деформируемых материалов и может включать размолотые или дробленые материалы, например ореховую скорлупу, скорлупу семян, косточки фруктов и обработанную древесину.A known method of mixing proppant with a deformable material in the form of particles of a bead form (US patent 6059034). Deformable particles are made of a polymeric material. Deformable particles can also be spherical plastic balls or composite particles containing an undeformable core and a deformable coating. Typically, the volume of an undeformable core is approximately 50 to 95 vol. % of the total particle volume and may be quartz, cristobalite, graphite, gypsum or talc. In another embodiment (US Patent 6,330,916), the core consists of deformable materials and may include crushed or crushed materials, for example, nutshells, seedshells, fruit pits, and processed wood.
Для закрепления расклинивающего наполнителя и ограничения его выноса может быть использована смесь проппанта с адгезивными полимерными материалами (US, патент 5582249). Адгезивные соединения вступают в механический контакт с частицами расклинивающего наполнителя, обволакивают и покрывают их тонким липким слоем. Это приводит к склеиванию частиц друг с другом, а также с песком или раздробленными фрагментами расклинивающего наполнителя, что приводит к значительному или полному прекращению выноса твердых частиц из трещины. Характерной особенностью клейких соединений является способность сохранять липкость в течение длительного времени и при повышенных скважинных температурах, не приводя к их сшиванию или отверждению.To fix the proppant and limit its removal, a proppant mixture with adhesive polymeric materials can be used (US Patent 5,582,249). Adhesive compounds come into mechanical contact with the proppant particles, envelop and cover them with a thin sticky layer. This leads to the bonding of particles with each other, as well as with sand or fragmented proppant fragments, which leads to a significant or complete cessation of the removal of solid particles from the crack. A characteristic feature of adhesive compounds is the ability to maintain stickiness for a long time and at elevated borehole temperatures, without leading to their crosslinking or curing.
Известен способ расклинивания трещины с использованием клейких соединений и смоляных проппантов (US, патент 7032667). В патенте US 6742590 раскрыт способ защиты трещины от выноса расклинивающего наполнителя в смеси клейких материалов с деформируемыми частицами, которые сами по себе являются эффективными добавками, предотвращающими вынос проппанта.A known method of wedging cracks using adhesive compounds and resin proppants (US patent 7032667). US Pat. No. 6742590 discloses a method for protecting a crack from proppant removal in a mixture of adhesive materials with deformable particles, which in themselves are effective proppant-preventing additives.
Другой разновидностью материалов, используемых для борьбы с выносом проппанта, являются термопластичные материалы (US, патент 5501274, ЕР, заявка 0735235). Термопластичные материалы, находящиеся в смеси с расклинивающим агентом, обладают способностью размягчаться под действием высокой температуры горной породы и далее с ним слипаться с образованием склеенных агрегатов, включающих множественное число проппанта.Another variety of materials used to combat proppant removal are thermoplastic materials (US Patent 5,501,274, EP, Application 0735235). Thermoplastic materials mixed with a proppant have the ability to soften under the influence of high temperature of the rock and then stick together with it to form glued aggregates, including the plural proppant.
Известен способ применения термопластичных материалов в смеси со смоляным проппантом (US, патент 5697440). В ряде способов термопластичный материал смешивается с проппантом в жидком состоянии или в виде раствора в подходящем растворителе (US, патент 6830105). При этом эластомеробразующее соединение может самостоятельно или под действием специальных дополнительных реагентов отверждаться с образованием термопластичного материала.A known method of using thermoplastic materials in a mixture with a resin proppant (US patent 5697440). In a number of methods, the thermoplastic material is mixed with the proppant in a liquid state or in the form of a solution in a suitable solvent (US Patent 6830105). In this case, the elastomer-forming compound can cure on its own or under the action of special additional reagents with the formation of a thermoplastic material.
Известен способ применения жидкости гидроразрыва, представляющей из себя самодеградируемый цемент (заявка на патент US 2006/0169448), состоящий из кислотного и основного компонентов, взаимодействие между которыми приводит к образованию цементного материала, а также деградируемого компонента, способного к разложению в условиях трещины и обеспечивающего образование пустот внутри цемента.A known method of using hydraulic fracturing fluid, which is a self-degradable cement (patent application US 2006/0169448), consisting of acidic and basic components, the interaction between which leads to the formation of a cement material, as well as a degradable component, capable of decomposition under crack conditions and providing the formation of voids inside the cement.
Известен способ проведения гидроразрыва пласта с использованием нового типа расклинивающих частиц, а также состав нового материала для создания гравийных фильтров с использованием частиц гидратируемого цемента, имеющих средний размер, лежащий в интервале от приблизительно 5 микрометров до приблизительно 2,5 сантиметров (заявки на патенты US 2006/0162926, US 2006/0166834).A known method of hydraulic fracturing using a new type of proppant particles, as well as the composition of a new material for creating gravel filters using hydrated cement particles having an average size ranging from about 5 micrometers to about 2.5 centimeters (patent applications US 2006 / 0162926, US 2006/0166834).
Техническая задача, решаемая посредством разработанного изобретения, состоит в повышении эффективности метода гидроразрыва продуктивного пласта.The technical problem solved by the developed invention is to increase the efficiency of the fracturing method of the reservoir.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в улучшении совместимости смоляного проппанта с жидкостью гидроразрыва и предотвращении деградации полимерного разрушителя и поверхности смоляного проппанта, что приводит к сохранению требуемой вязкости полимерного флюида на протяжении всей процедуры гидроразрыва пласта, предотвращению преждевременного оседания проппанта в трещине, повышению прочности консолидированной проппантной пачки, а также более полной очистке трещины от остатков полимерного геля.The technical result obtained by the implementation of the developed technical solution consists in improving the compatibility of the resin proppant with hydraulic fracturing fluid and preventing the degradation of the polymer breaker and the surface of the resin proppant, which preserves the required viscosity of the polymer fluid throughout the hydraulic fracturing process, preventing premature proppant sedimentation in the fracture , increasing the strength of the consolidated proppant pack, as well as more complete cleaning of the crack from the remainder in polymer gel.
Перечисленные выше факторы приводят к уменьшению выноса проппанта на стадии промывки, освоения скважины, а также в ходе добычи при одновременном сохранении проницаемости упаковки проппантной набивки на стадии добычи и длительной эксплуатации скважины.The factors listed above lead to a decrease in proppant removal during the washing, well development, and also during production while preserving the permeability of the proppant pack at the production stage and long-term operation of the well.
Для достижения указанного технического результата предложено на внешнюю смоляную поверхность 2 субстрата 1 наносить как минимум один дополнительный слой 3 (фиг.1), который выполняет защитные функции, путем частичного и/или полного предотвращения побочных реакций смоляного покрытия с химическими соединениями, входящими в состав жидкости гидроразрыва и разрушителя полимера.To achieve the technical result, it is proposed to apply at least one additional layer 3 (Fig. 1) on the
Разработанный способ состоит в создании защитного слоя 3 на внешней поверхности смоляного проппанта, преимущественно на основе полимеров, поверхностно-активных соединений, восков, парафинов и их смесей.The developed method consists in creating a
Достоинства предложенного подхода сформулированы ниже:The advantages of the proposed approach are formulated below:
1. Предложенный подход позволяет существенно упростить и удешевить процесс производства смоляных проппантов по сравнению с классическими подходами, заключающимися в создании дополнительных слоев из отвержденной смолы, описанных, например, в патентах US 5837656, US 5955144, US 7135231, US 7153575.1. The proposed approach can significantly simplify and reduce the cost of the production of resin proppants in comparison with the classical approaches of creating additional layers of cured resin, described, for example, in patents US 5837656, US 5955144, US 7135231, US 7153575.
2. Смоляной проппант, содержащий дополнительный защитный слой, не взаимодействует с жидкостью гидроразрыва на стадии проведения операции гидроразрыва и в ходе закрытия трещины и не ухудшает реологические характеристики жидкости гидроразрыва пласта и ее транспортные свойства. Это положительным образом сказывается на эффективности процедуры закачки проппанта, уменьшает вероятность преждевременной остановки работы (стоп-проппанта), а также обеспечивает более равномерное распределение проппанта по высоте трещины.2. Resin proppant containing an additional protective layer does not interact with the hydraulic fracturing fluid at the stage of the hydraulic fracturing operation and during the closing of the fracture and does not impair the rheological characteristics of the hydraulic fracturing fluid and its transport properties. This positively affects the efficiency of the proppant injection procedure, reduces the likelihood of a premature stop of work (stop proppant), and also provides a more uniform distribution of proppant along the crack height.
3. Смоляной проппант, содержащий дополнительный защитный слой 3, не взаимодействует с химическими веществами, входящими в состав деструкторов геля. Это повышает их эффективность, способствует более полной очистке трещины от остатков геля, повышая тем самым проводимость и нефтеотдачу пласта.3. Resin proppant containing an additional
4. Перечисленные выше факторы 2, 3 обеспечивают сохранение качества смоляного покрытия. Отвержденное покрытие характеризуется более высокой прочностью по сравнению с проппантами, описанными в патентах US 5218038, US 4585064, US 4717594.4. The
5. Дополнительное покрытие, нанесенное на поверхность смоляного проппанта, способно к растворение в воде или нефтесодержащих жидкостях и газоконденсате, и, следовательно, не понижает проницаемость проппантной пачки, как это имеет место в случае проппантов, покрытых дополнительным защитным слоем из отвержденной смолы (US, патент 4585064, US, патент 4717594).5. The additional coating applied to the surface of the resin proppant is capable of dissolving in water or oily liquids and gas condensate, and therefore does not reduce the permeability of the proppant pack, as is the case with proppants coated with an additional protective layer of cured resin (US, U.S. Patent 4,585,064; U.S. Patent 4,717,594)
Разработан способ проведения гидроразрыва пласта, согласно которому в трещину закачивается сшивающийся расклинивающий наполнитель на основе известного смоляного проппанта, отличающего наличием как минимум одного дополнительного слоя, который выполняет защитные функции путем частичного и/или полного предотвращения побочных реакций смоляного покрытия с химическими соединениями, входящими в состав жидкости гидроразрыва и разрушителя полимера.A method has been developed for conducting hydraulic fracturing, according to which a crosslinkable proppant is pumped into the fracture based on a known resin proppant, characterized by the presence of at least one additional layer, which performs protective functions by partially and / or completely preventing side reactions of the resin coating with chemical compounds that make up fracturing fluid and polymer breaker.
Разработан способ получения сшивающегося расклинивающего наполнителя, состоящий в создании как минимум одного защитного слоя 3 на внешней поверхности смоляного проппанта.A method for producing a crosslinkable proppant has been developed, which consists in creating at least one
В качестве защитного слоя 3 могут быть использованы частично и/или полностью водо- и/или органорастворимые и/или деградируемые в скважинных условиях соединения, преимущественно полимеры, поверхностно-активные соединения, воски, парафины и их смеси.As the
В качестве защитного слоя 3 могут быть использованы также и нерастворимые в скважинных условиях соединения.As a
В качестве защитного слоя 3 могут быть использованы полиолефины, полисахариды, полилактиды, полигликоли, поликислоты, полиакриламиды, полиаминокислоты, фторполимеры, полиакрилаты, полиамиды, поливинилы, полиимиды, полиуретаны, поликарбонаты, полисульфоны, полиэфиры, воски, парафины, поверхностно-активные соединения и их смеси, за исключением способных к отверждению смол.As the
В качестве защитного слоя 3 могут быть использованы неорганические соединения.Inorganic compounds may be used as the
Толщина защитного слоя 3 находится в интервале от 10 нм до 1 мм.The thickness of the
В качестве смоляного покрытия 2 могут быть использованы соединения, способные к частичному и/или полному отверждению в скважинных условиях.As the
Смоляное покрытие 2 может состоять как минимум из одного слоя.
Смоляное покрытие 2 может быть совокупностью двух и более чередующихся субслоев, состоящих как из отвержденного, так и способных к отверждению смоляных субслоев.
В качестве материала субстрата 1 применимы все известные типы проппантов, преимущественно сферической, эллипсоидной, угловатой, вытянутой форм, имеющих минимальный линейный размер, проходящий в ячейку с размером, лежащем в интервале 1-100 меш.As the material of the
Субстрат 1 может быть выполнен из песка, керамических, полимерных, композитных материалов, металла, стекла, а также их комбинации.The
Субстрат 1 может быть выполнен из древесных материалов.The
Защитный слой 3 может быть нанесен на смоляное покрытие 2 методом погружения проппанта в раствор материала защитного слоя в подходящем растворителе (метод макания) и последующем высушивании проппанта в условиях (температура и продолжительность высушивания), при которых не происходит полного отверждения смоляного покрытия 2.The
Защитный слой 3 может быть нанесен на смоляное покрытие 2 механоактивационным методом, представляющим собой механическую обработку проппанта тонко измельченным порошком материала защитного слоя, с использованием планетарных мельниц.The
Защитный слой 3 может быть нанесен на смоляное покрытие 2 газодинамическим методом, при котором наносимый материал защитного слоя вводят в воздушный поток, ударяющийся о покрываемую поверхность. Температуру воздушного потока подбираются таким образом, чтобы не происходило полного отверждения смоляного покрытия 2.The
Защитный слой 3 может быть нанесен на смоляное покрытие 2 из сверхкритического диоксида углерода. Несомненными преимуществами этого подхода являются возможность формирования ультратонких покрытий с высокой степенью однородности и низкой шероховатостью; возможность реализации оптимальной динамики процесса осаждения защитного слоя, преимущественно полимера; отсутствие жидкой фазы при атмосферном давлении, что исключает переорганизацию осажденных на подложку молекул из-за влияния сил поверхностного натяжения; отсутствие у СO2 жидкой фазы при атмосферном давлении позволяет решить проблему остаточного растворителя в полученных поверхностных пленках; высокая растворимость большинства материалов защитного слоя 3 в сверхкритическом диоксиде углерода; отсутствие нежелательного отверждения смоляного покрытия 2 в выбранных условиях нанесения защитного покрытия 3.The
Защитный слой 3 может быть нанесен на смоляное покрытие 2 с использованием жидких растворов теломеров тетрафторэтилена. Сущность метода состоит в растворении газообразного тетрафторэтилена в подходящем растворителе, нанесение раствора на проппант и дальнейшей радиационной обработке гамма-квантами. Удаление растворителя и высушивания проппанта сопровождается агломерацией олигомеров на поверхности с образованием прочной пленки, прочно связанной с поверхностью.The
Защитный слой 3 может быть нанесен на смоляное покрытие 2 методом газофазной поверхностной полимеризации из циклического ди-n-ксилилена. Метод состоит в том, что в вакууме молекулы n-циклофана или его производных, проходя через пиролизную зону ~600°С, превращаются в активный интермедиат, который конденсируется и полимеризуется на холодной подложке (проппанте). Подробное описание метода было описано в работе Gorham W.F., J. Polymer ScL, A-1, 1966. V.4. №12. Р.3027. Варьируя параметры процессов сублимации, пиролиза, испарения и полимеризации, можно регулировать толщину и состав защитного слоя 3.The
Под воздействием пластовой температуры и давления происходит отверждение сшивающегося расклинивающего наполнителя, который образует однородную прочную массу, препятствующую смыканию трещины и предотвращающую вынос проппанта. При этом защитный слой 3 не оказывает заметного влияния на процесс сшивания соседних гранул расклинивающего материала.Under the influence of reservoir temperature and pressure, a crosslinking proppant is cured, which forms a uniform solid mass that prevents crack closure and prevents proppant removal. In this case, the
В предлагаемом способе сшивающийся расклинивающий наполнитель может быть использован на протяжении всей стадии гидроразрыва пласта или только на конечном этапе.In the proposed method, a crosslinkable proppant can be used throughout the hydraulic fracturing stage or only at the final stage.
Промышленная применимость разработанного способа была проверена в экспериментах, показывающих влияние жидкости гидроразрыва и разрушителя полимера на прочность образцов в условиях одноосного сжатия, а также совместимость проппанта с разрушителем полимера. Исследовались два образца смоляных проппантов.The industrial applicability of the developed method was tested in experiments showing the effect of fracturing fluid and polymer breaker on the strength of samples under uniaxial compression, as well as the proppant compatibility with the polymer breaker. Two resin proppant samples were tested.
Образец 1 (образец сравнения) - коммерчески доступный смоляной проппант, состоящий из одного способного к сшиванию слоя смолы. Масса смоляного покрытия по данным теста на сжигание составила 3,8%. Размер проппанта - 16/20 меш.Sample 1 (reference sample) is a commercially available resin proppant consisting of one crosslinkable resin layer. The weight of the resin coating according to the combustion test was 3.8%. The proppant size is 16/20 mesh.
Образец 2 - представляет собой тот же проппант, что и образец сравнения, на который методом макания нанесен защитный слой, состоящий из смеси полиэтилена низкой плотности и парафина в массовом соотношении 7:3. Толщина защитного слоя составляла 20±5 мкм.Sample 2 - is the same proppant as the reference sample, on which a protective layer consisting of a mixture of low density polyethylene and paraffin in a mass ratio of 7: 3 is applied by dipping. The thickness of the protective layer was 20 ± 5 μm.
Эксперимент 1: определение прочности упаковки проппанта со смоляным покрытием при сшивании в смоделированных скважинных условиях в условиях одноосного сжатия.Experiment 1: determination of the strength of the packaging of the proppant with a resin coating during crosslinking in simulated well conditions under uniaxial compression.
Навеску 100 г проппанта (образцы 1 и 2) добавили в 500 мл пластиковый стакан, содержащий 100 мл линейного геля на основе гуаровой смолы (5 г/л), 0,1 г персульфата аммония (разрушитель полимера) и далее тщательно перемешивали на механической мешалке при комнатной температуре в течение 1 минуты при скорости вращения 500 оборотов в минуту. Далее гель сшивали с использованием щелочного раствора борной кислоты и продолжали перемешивание в течении 30 секунд, рН сшитого геля составляет 12,3. Полученную суспензию поместили в стальную форму для сшивания, которая представляет собой полый цилиндр и два поршня. Форма для сшивания снабжена системой поддержания температуры с точностью ±1°С. Сшивание смоляного проппанта проходило при давлении 6895 кПа и температуре 100°С. Время сшивания составляло 1 час. Во время сшивания необходимо поддерживать температуру и давление на упаковку проппанта. Давление закрытия поддерживалось с точностью ±5%. Полученные образцы высушивали на воздухе при комнатной температуре в течение 24 часов. Определение прочности упаковки проппанта в условиях одноосного сжатия проводили на установке "Instron" согласно стандарту ГОСТ 21153.2-84, ASTM D 3148-02.A sample of 100 g of proppant (
Показано, что прочность сшитой проппантной пачки образца 2 составляет 170±10% от прочности образца сравнения 1. Данный результат демонстрирует отсутствие влияние сшитой жидкости гидроразрыва, а также разрушителей полимера на качество смоляного покрытия, имеющего защитный слой.It was shown that the strength of the crosslinked proppant pack of
Эксперимент 2: исследование совместимости проппанта с разрушителем полимера.Experiment 2: study of the compatibility of proppant with a polymer breaker.
В стеклянную банку объемом 500 мл добавили навеску 100 г проппанта (образцы 1 и 2) и 100 мл дистиллированной воды, содержащей 0,1 г персульфата аммония (разрушитель полимера). Образцы 1 и 2 тщательно перемешивались с использованием электромеханического встряхивателя при комнатной температуре в течение 4 часов. Каждые 30 мин отбирались пробы на определение содержания персульфата аммония. Концентрацию разрушителя полимера определяли методом УФ-видимой спектроскопии с использованием методики, детально описанной в литературе (Lo S., Miller M.J., Li J., "Encapsulated breaker release at hydrostatic pressure and elevated temperatures", SPE 77744). Температуру эксперимента выбрали с таким расчетом, чтобы естественное термическое разрушение персульфата аммония отсутствовало. Эксперимент показал, что через 4 часа в образцах 1 и 2 содержание персульфата аммония составляет 0,015 и 0,097% соответственно. Другими словами, образец коммерчески доступного проппанта 1 поглотил (разрушил) 84,5% разрушителя полимера. При этом образец смоляного проппанта с дополнительным покрытием практически не взаимодействует с персульфатом аммония.In a 500 ml glass jar, weighed 100 g of proppant (
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008115290/03A RU2375563C1 (en) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | Propping agent with resinous surface and method of its backflow prevention |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008115290/03A RU2375563C1 (en) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | Propping agent with resinous surface and method of its backflow prevention |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2375563C1 true RU2375563C1 (en) | 2009-12-10 |
Family
ID=41489638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008115290/03A RU2375563C1 (en) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | Propping agent with resinous surface and method of its backflow prevention |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2375563C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107630676A (en) * | 2017-08-18 | 2018-01-26 | 中国石油天然气股份有限公司 | A surface treatment method for a soluble fracturing bridge plug and a soluble bridge plug |
| US11370962B1 (en) | 2021-02-08 | 2022-06-28 | Saudi Arabian Oil Company | Methods for designing coated proppant in low viscosity carrier fluid |
| RU2793763C1 (en) * | 2021-12-13 | 2023-04-05 | Леонид Евгеньевич Агапеев | Coated dispersed material and its production methods |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4042032A (en) * | 1973-06-07 | 1977-08-16 | Halliburton Company | Methods of consolidating incompetent subterranean formations using aqueous treating solutions |
| US4785884A (en) * | 1986-05-23 | 1988-11-22 | Acme Resin Corporation | Consolidation of partially cured resin coated particulate material |
| US5837656A (en) * | 1994-07-21 | 1998-11-17 | Santrol, Inc. | Well treatment fluid compatible self-consolidating particles |
| US6209643B1 (en) * | 1995-03-29 | 2001-04-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method of controlling particulate flowback in subterranean wells and introducing treatment chemicals |
| RU2180397C1 (en) * | 2000-11-17 | 2002-03-10 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant |
| RU2185501C1 (en) * | 2001-10-08 | 2002-07-20 | Девятов Василий Васильевич | Method of oil pool development with stabilization of filtration by propane |
| US20030224165A1 (en) * | 2002-06-03 | 2003-12-04 | Anderson Robert William | Particulate material having multiple curable coatings and methods for making and using same |
| US20050194136A1 (en) * | 2004-03-05 | 2005-09-08 | Nguyen Philip D. | Methods of preparing and using coated particulates |
-
2007
- 2007-12-29 RU RU2008115290/03A patent/RU2375563C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4042032A (en) * | 1973-06-07 | 1977-08-16 | Halliburton Company | Methods of consolidating incompetent subterranean formations using aqueous treating solutions |
| US4785884A (en) * | 1986-05-23 | 1988-11-22 | Acme Resin Corporation | Consolidation of partially cured resin coated particulate material |
| US5837656A (en) * | 1994-07-21 | 1998-11-17 | Santrol, Inc. | Well treatment fluid compatible self-consolidating particles |
| US6209643B1 (en) * | 1995-03-29 | 2001-04-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method of controlling particulate flowback in subterranean wells and introducing treatment chemicals |
| RU2180397C1 (en) * | 2000-11-17 | 2002-03-10 | Открытое акционерное общество "Боровичский комбинат огнеупоров" | Proppant |
| RU2185501C1 (en) * | 2001-10-08 | 2002-07-20 | Девятов Василий Васильевич | Method of oil pool development with stabilization of filtration by propane |
| US20030224165A1 (en) * | 2002-06-03 | 2003-12-04 | Anderson Robert William | Particulate material having multiple curable coatings and methods for making and using same |
| US20050194136A1 (en) * | 2004-03-05 | 2005-09-08 | Nguyen Philip D. | Methods of preparing and using coated particulates |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107630676A (en) * | 2017-08-18 | 2018-01-26 | 中国石油天然气股份有限公司 | A surface treatment method for a soluble fracturing bridge plug and a soluble bridge plug |
| CN107630676B (en) * | 2017-08-18 | 2020-07-10 | 中国石油天然气股份有限公司 | A kind of surface treatment method of soluble fracturing bridge plug and soluble bridge plug |
| US11370962B1 (en) | 2021-02-08 | 2022-06-28 | Saudi Arabian Oil Company | Methods for designing coated proppant in low viscosity carrier fluid |
| RU2793763C1 (en) * | 2021-12-13 | 2023-04-05 | Леонид Евгеньевич Агапеев | Coated dispersed material and its production methods |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2009088315A1 (en) | Coated proppant and method of proppant flowback control | |
| RU2451710C2 (en) | Proppants with soluble composite coatings | |
| US10611955B2 (en) | Organophosphorus containing composites for use in well treatment operations | |
| RU2670802C9 (en) | Composites for use in stimulation of oil production and sand control operations | |
| US5697440A (en) | Control of particulate flowback in subterranean wells | |
| RU2351632C2 (en) | Proppant and method of proppant producing | |
| US8534356B2 (en) | Methods and compositions for consolidating particulate matter in a subterranean formation | |
| RU2373253C2 (en) | Granules of material used to reduce proppant carry-away from hydraulic rupture crack | |
| US4660642A (en) | High strength, chemical resistant particulate solids and methods of forming and using the same | |
| RU2382066C2 (en) | Tackification aqueous liquids and methods of using said liquids | |
| RU2687722C2 (en) | Reinforced proppant clusters for formation hydraulic fracturing | |
| AU2016205389B2 (en) | Polyamide resins for coating of sand or ceramic proppants used in hydraulic fracturing | |
| MXPA06002814A (en) | Methods for enhancing the consolidation strength of resin coated particulates. | |
| CA2206283A1 (en) | Formulation for creating a pliable resin plug | |
| WO2009078745A1 (en) | Proppant flowback control using encapsulated adhesive materials | |
| US11377580B2 (en) | Methods for in situ formation of high glass transition temperature polymers | |
| US3998271A (en) | Multiple fracturing of subterranean formations | |
| RU2375563C1 (en) | Propping agent with resinous surface and method of its backflow prevention | |
| CA2611055C (en) | The technique to limit proppant carry-over out of fracture | |
| WO2016133629A1 (en) | Polyamino-functionalized nanopartices as hardeners for particulate consolidation | |
| WO2016108067A1 (en) | Composite propping agent and method for using same | |
| RU2388787C1 (en) | Proppant manufacturing method | |
| CN109943315B (en) | Scale inhibition proppant and preparation method thereof | |
| US20170226827A9 (en) | Methods of treating a subterranean formation with shrinkable fibers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091230 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20101210 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151230 |