RU2487908C2 - Additional surface-active compositions and methods for preparation and use thereof - Google Patents
Additional surface-active compositions and methods for preparation and use thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2487908C2 RU2487908C2 RU2011138206/03A RU2011138206A RU2487908C2 RU 2487908 C2 RU2487908 C2 RU 2487908C2 RU 2011138206/03 A RU2011138206/03 A RU 2011138206/03A RU 2011138206 A RU2011138206 A RU 2011138206A RU 2487908 C2 RU2487908 C2 RU 2487908C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- subsystem
- active
- fluid
- active subsystem
- composition
- Prior art date
Links
- 0 *[N+]([N-])[N+]([O-])O* Chemical compound *[N+]([N-])[N+]([O-])O* 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Уровень техники, к которой относится изобретениеBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Область изобретения1. Field of invention
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к дополнительным поверхностно-активным системам для использования в бурильных операциях и к способам их изготовления и применения.Embodiments of the present invention relate to additional surface active systems for use in drilling operations and to methods for their manufacture and use.
Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к дополнительным поверхностно-активным системам для применения в бурильных операциях и к способам их изготовления и применения, причем системы включают поверхностно-активную подсистему и необязательную подсистему растворителя, где поверхностно-активная подсистема включает фторированное поверхностно-активное вещество и кремнийорганическое поверхностно-активное вещество, причем системы можно перестраивать на определенный продуктивный пласт для достижения желательной высоты пены и периода полураспада пены в операциях бурения, производства и воздействия на пласт.More specifically, embodiments of the present invention relate to additional surface active systems for use in drilling operations and methods for their manufacture and use, the systems including a surface active subsystem and an optional solvent subsystem, where the surface active subsystem includes a fluorinated surfactant and an organosilicon surfactant, the systems can be tuned to a specific reservoir to achieve The desired height of the foam and the half-life of the foam in drilling, production and stimulation operations.
2. Описание предшествующего уровня техники2. Description of the Related Art
Существует малое количество совместимых поверхностно-активных веществ, обладающих желательными свойствами пены для многоцелевых горных операций, бурение, и извлечения сырой нефти и особенно конденсата.There are few compatible surfactants that have the desired properties of foams for multi-purpose mining, drilling, and the extraction of crude oil and especially condensate.
Существуют имеющие масляную основу или так называемые углеводородные поверхностно-активные вещества двух категорий: поверхностно-активные вещества на основе кремнийорганических соединений и поверхностно-активные вещества на основе фторуглеродных соединений. В то время как использование фторуглеродных поверхностно-активных веществ ограничено горными операциями, включая гидравлический разрыв пласта и, возможно, извлечение конденсата, как описано в патентах США №№ 4796702; 4836281 и 4404112, кремнийорганические поверхностно-активные вещества, как показали Falana и др. в патентной публикации США № 2010-0000795 A1, пригодны для составов, используемых в бурении при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины. Использование поверхностно-активных веществ в извлечении конденсатов все еще отличается необъяснимыми несоответствиями в совместимости или ее отсутствием при переходе от одного конденсата к другому. В настоящее время в США фторуглеродные поверхностно-активные вещества известны как отравляющие окружающую среду, в то время как поверхностно-активные вещества поверхностно-активные вещества на основе кремнийорганических соединений известны как производимые в растворителях, которые подозревают в том, что они вызывают рак или наносят вред окружающей среде, например, алкилбензолы. Кроме того, смесь полигликозидов и амфотерных поверхностно-активных веществ использовали для извлечения менее чем 100% конденсатов, как описано в патентной публикации США № 2007/0181307 A1.There are two categories of oil-based or so-called hydrocarbon surfactants: surfactants based on organosilicon compounds and surfactants based on fluorocarbon compounds. While the use of fluorocarbon surfactants is limited to mining operations, including hydraulic fracturing and possibly condensate recovery, as described in US Patent Nos. 4,796,702; 4836281 and 4404112, organosilicon surfactants, as shown by Falana and others in US patent publication No. 2010-0000795 A1, suitable for compositions used in drilling under reduced hydrostatic pressure in the wellbore. The use of surfactants in the recovery of condensates is still characterized by unexplained inconsistencies in compatibility or lack thereof in the transition from one condensate to another. Currently, in the United States, fluorocarbon surfactants are known to be environmentally harmful, while surfactants based on organosilicon compounds are known to be produced in solvents that are suspected of causing cancer or harm. environment, for example, alkylbenzenes. In addition, a mixture of polyglycosides and amphoteric surfactants was used to recover less than 100% of the condensates, as described in US Patent Publication No. 2007/0181307 A1.
Таким образом, существует необходимость в разработке поверхностно-активных системах для применения в операциях бурения, производства и воздействия на пласт, которые можно перестраивать на продуктивный пласт, чтобы можно было обеспечивать желательную высоту и период полураспада пены.Thus, there is a need to develop surface-active systems for use in drilling, production and stimulation operations that can be reconfigured to a productive formation so that the desired height and half-life of the foam can be provided.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Варианты осуществления настоящего изобретения предлагают поверхностно-активные композиции, включающие от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем, где композиции приспособлены для вспенивания текучей среды, включающей спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.Embodiments of the present invention provide surfactant compositions comprising from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% To 0 wt.% Of the second surfactant subsystem, and from 0 wt.% To 100 wt.% solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems, where the composition is adapted for foaming a fluid, including spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
Варианты осуществления настоящего изобретения предлагают композиции бурового раствора, включающие от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем, где системы приспособлены для вспенивания композиций бурового раствора, включающего спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.Embodiments of the present invention provide drilling fluid compositions comprising from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% To 0 wt.% Of the second surfactant subsystem, and from 0 wt.% To 100 wt. .% solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems, where the systems are adapted for foaming drilling fluid compositions including spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
Варианты осуществления настоящего изобретения предлагают композицию раствора для заканчивания скважины, содержащую поверхностно-активную систему, включающую от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем, где системы приспособлены для вспенивания композиций раствора для заканчивания скважины, включающего спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.Embodiments of the present invention provide a well completion solution composition comprising a surfactant system comprising from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% To 0 wt.% Of the second surfactant subsystem, and from 0 wt.% to 100 wt.% of the solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems, where the systems are adapted for foaming the composition of the well completion solution, including a spectroscopically analyzed crude oil ft and / or condensate present in the reservoir.
Варианты осуществления настоящего изобретения предлагают композицию раствора для гидравлического разрыва пласта, содержащую поверхностно-активную систему, включающую от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем, где система приспособлена для вспенивания композиций раствора для гидравлического разрыва пласта, включающего спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.Embodiments of the present invention provide a hydraulic fracturing solution composition comprising a surfactant system comprising from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% To 0 wt.% Of the second surfactant subsystem and from 0 wt.% to 100 wt.% of the solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems, where the system is adapted for foaming fluid fracturing compositions, including spectroscopically ana iziruemuyu crude oil and / or condensate present in the reservoir.
Варианты осуществления настоящего изобретения предлагают композицию раствора для воздействия на пласт, содержащую поверхностно-активную систему, включающую от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем, где система приспособлена для вспенивания композиций раствора для воздействия на пласт, включающего спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.Embodiments of the present invention provide a composition solution for stimulating a formation containing a surfactant system comprising from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% To 0 wt.% Of the second surfactant subsystem and from 0 wt.% to 100 wt.% of the solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems, where the system is adapted for foaming solution compositions for stimulating the formation, including a spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
Варианты осуществления настоящего изобретения предлагают способы вспенивания текучей среды, включающей сырую нефть и/или конденсат, включая анализ сырой нефти и/или конденсата из продуктивного пласта. Способы также включают приготовление поверхностно-активной системы, включающей от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем, где система приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей анализируемую сырую нефть и/или конденсат. Способы также включают добавление эффективного количества поверхностно-активной системы к скважинной текучей среде, где эффективное количество является достаточным для образования устойчивой пены при добавлении газа. Способы также включают добавление вспенивающего количества газа к скважинной текучей среде, достаточное для превращения текучей среды в устойчивую пену.Embodiments of the present invention provide methods for foaming a fluid including crude oil and / or condensate, including analyzing crude oil and / or condensate from a reservoir. The methods also include preparing a surfactant system comprising from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% To 0 wt.% Of the second surfactant subsystem, and from 0 wt.% To 100 wt. .% solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems, where the system is adapted for foaming a fluid, including the analyzed crude oil and / or condensate. The methods also include adding an effective amount of a surfactant system to the well fluid, where the effective amount is sufficient to form a stable foam when gas is added. The methods also include adding a foaming amount of gas to the wellbore fluid sufficient to turn the fluid into a stable foam.
Для буровых растворов варианты осуществления способов согласно настоящему изобретению дополнительно включают нагнетание бурового раствора в буровую скважину во время бурения через буровую коронку, где текучая среда включает поверхностно-активную систему, включающую от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем, где система приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей анализируемую сырую нефть и/или конденсат, и введение эффективного количества газа для вспенивания бурового раствора с получением устойчивой пены бурового раствора.For drilling fluids, embodiments of the methods of the present invention further include injecting the drilling fluid into the borehole while drilling through the drill bit, where the fluid includes a surfactant system comprising from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% to 0 wt.% of the second surface-active subsystem and from 0 wt.% to 100 wt.% of the solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems, where the system is adapted for the formation of a fluid, including the analyzed crude oil and / or condensate, and the introduction of an effective amount of gas for foaming the drilling fluid to obtain a stable foam of the drilling fluid.
Для растворов для гидравлического разрыва пласта варианты осуществления способов настоящего изобретения дополнительно включают нагнетание раствора для гидравлического разрыва пласта в продуктивный пласт в условиях образования трещин в пласте в присутствии или при отсутствии расклинивающего наполнителя, где текучая среда включает поверхностно-активную систему, включающую от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем, и где система приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей анализируемую сырую нефть и/или конденсат.For hydraulic fracturing solutions, embodiments of the methods of the present invention further include injecting the hydraulic fracturing solution into the producing formation under conditions of formation of cracks in the formation in the presence or absence of a proppant, where the fluid includes a surfactant system comprising from 0 wt. % to 100 wt.% of the first surface-active subsystem, from 100 wt.% to 0 wt.% of the second surface-active subsystem and from 0 wt.% to 100 wt.% of the subsystem On the basis of the mass percentage of surface-active subsystems, and where the system is adapted for foaming a fluid including the analyzed crude oil and / or condensate.
Для подъемных растворов варианты осуществления способов настоящего изобретения дополнительно включают нагнетание пенообразующего эффективного количества газа и подъемного раствора в законченный и продуктивный пласт для получения устойчивой пены подъемного раствора, уменьшающей вес колонны и улучшающей добычу, где подъемный раствор включает эффективное количество поверхностно-активной системы, включающей от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем, где система приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей анализируемую сырую нефть и/или конденсат.For lifting solutions, embodiments of the methods of the present invention further include injecting a foaming effective amount of gas and the lifting solution into the finished and productive formation to produce a stable foam of the lifting solution, reducing the weight of the column and improving production, where the lifting solution includes an effective amount of a surface-active system comprising 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surface-active subsystem, from 100 wt.% To 0 wt.% Of the second surface-active subsystem and from 0 m p.% to 100 wt.% solvent based subsystem mass percentage of surface-active subsystems, wherein the system is adapted for foaming fluid consisting analyzed crude oil and / or condensate.
Для растворов для воздействия на пласт варианты осуществления способов настоящего изобретения дополнительно включают нагнетание пенообразующего эффективного количества газа и раствора для воздействия на пласт в законченный и продуктивный пласт для получения устойчивой пены в условиях нагревания и давления, достаточных для введения пены в пласт, чтобы улучшить добычу, где подъемный раствор включает эффективное количество поверхностно-активной системы, включающей от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем, где система приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей анализируемую сырую нефть и/или конденсат.For formation stimulation solutions, embodiments of the methods of the present invention further include injecting a foaming effective amount of gas and formation stimulation solution into a finished and productive formation to produce stable foam under conditions of heat and pressure sufficient to introduce foam into the formation to improve production, where the lifting solution includes an effective amount of a surfactant system comprising from 0 wt.% to 100 wt.% the first surfactant subsystem, from 100 wt.% up to 0 wt.% of the second surface-active subsystem and from 0 wt.% to 100 wt.% of the solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems, where the system is adapted for foaming a fluid, including the analyzed crude oil and / or condensate.
Варианты осуществления способов настоящего изобретения включают способ бурения нефтяных и/или газовых скважин, включая стадии создания пены бурового раствора на масляной основе согласно настоящему изобретению. Способ также включает стадию бурения нефтяных и/или газовых скважин с использованием бурового раствора. Способ также включает добавление или введение достаточного количества азотсодержащего газа для получения устойчивой пены, чтобы давление текучей среды было ниже или практически равнялось давлению текучей среды пласта, в котором осуществляют бурение.Embodiments of the methods of the present invention include a method for drilling oil and / or gas wells, including the steps of creating an oil-based drilling fluid foam according to the present invention. The method also includes the step of drilling oil and / or gas wells using a drilling fluid. The method also includes adding or introducing a sufficient amount of nitrogen-containing gas to obtain a stable foam so that the pressure of the fluid is lower or practically equal to the pressure of the fluid of the formation in which the drilling is carried out.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Настоящее изобретение можно лучше понять, обратившись к следующему подробному описанию вместе с прилагаемыми иллюстративными чертежами, в которых подобные элементы обозначены одинаковыми числами:The present invention can be better understood by referring to the following detailed description together with the accompanying illustrative drawings, in which like elements are denoted by the same numbers:
фиг. 1 представляет наложение инфракрасных спектров с преобразованием Фурье ароматических и неароматических конденсатов относительно красного дизельного топлива.FIG. 1 represents the superposition of infrared spectra with Fourier transform of aromatic and non-aromatic condensates relative to red diesel fuel.
Определения терминов, используемых в изобретенииDefinitions of Terms Used in the Invention
Следующие определения приведены, чтобы содействовать специалистам в данной области техники в понимании подробного описания настоящего изобретения.The following definitions are provided to assist those skilled in the art in understanding the detailed description of the present invention.
Термин «гидравлический разрыв пласта» означает процесс и способы разрыва геологического пласта, т. е. горной породы вокруг скважины, путем нагнетания текучей среды при очень высоких давлениях, чтобы увеличить производительность источника углеводородов. В противном случае способы гидравлического разрыва пласта согласно настоящему изобретению используют традиционные технологии, известные в технике.The term "hydraulic fracturing" means the process and methods of fracturing a geological formation, that is, rock around a well, by pumping a fluid at very high pressures to increase the productivity of a hydrocarbon source. Otherwise, the methods of hydraulic fracturing according to the present invention use traditional technologies known in the art.
Термин «поверхностно-активное вещество» означает растворимое или частично растворимое соединение, которое уменьшает поверхностное натяжение жидкостей или уменьшает межфазное натяжение между двумя жидкостями или жидкой и твердой фазами за счет своего скопления и ориентации на данных поверхностях раздела.The term "surfactant" means a soluble or partially soluble compound that reduces the surface tension of liquids or reduces the interfacial tension between two liquids or liquid and solid phases due to its accumulation and orientation on these interfaces.
Термин «буровые растворы» означает любую текучую среду, которую используют во время операций бурения, включая нефтяные и/или газовые скважины, геотермальные скважины, водяные скважины или другие аналогичные скважины.The term “drilling fluids” means any fluid that is used during drilling operations, including oil and / or gas wells, geothermal wells, water wells, or other similar wells.
Термин «растворы для заканчивания скважины» означает любую текучую среду, которую используют в операциях заканчивания нефтяной и/или газовой скважины.The term "completion fluid" means any fluid that is used in completion operations of an oil and / or gas well.
Термин «эксплуатационные текучие среды» означает любую текучую среду, которую используют в эксплуатационных операциях нефтяной и/или газовой скважины.The term "production fluid" means any fluid that is used in the operational operations of an oil and / or gas well.
Буровой раствор с пониженным и/или управляемым давлением означает буровой раствор, имеющий циркуляционную гидростатическую плотность (давление) ниже или на уровне пластовой плотности (давления). Например, если известный пласт на фактической вертикальной глубине (ФВГ), составляющей 10000 футов (3048 м), имеет гидростатическое давление, составляющее 5000 фунтов на кв. дюйм или 9,6 фунто-метров на галлон (3,45•107 Па), буровой раствор с пониженным давлением имел бы гидростатическое давление, не превышающее 9,6 фунто-метров на галлон (3,45•107 Па). Большинство буровых растворов с пониженным и/или управляемым давлением включают, по меньшей мере, снижающую плотность добавку. Другие добавки включают, главным образом, ингибитор коррозии, регулятор кислотности и ингибитор образования отложений.A reduced and / or controlled pressure drilling fluid means a drilling fluid having a circulating hydrostatic density (pressure) below or at a formation density (pressure) level. For example, if a known formation at an actual vertical depth (FHG) of 10,000 feet (3,048 m) has a hydrostatic pressure of 5,000 psi. inch or 9.6 lb-meters per gallon (3.45 • 10 7 Pa), the reduced pressure drilling fluid would have a hydrostatic pressure not exceeding 9.6 lb-meters per gallon (3.45 • 10 7 Pa). Most low and / or controlled pressure drilling fluids include at least a density reducing additive. Other additives include mainly a corrosion inhibitor, an acidity regulator, and a scale inhibitor.
Термин «пенообразующий» означает состав, который при смешивании с газом образует устойчивую пену.The term “foaming” means a composition that, when mixed with gas, forms a stable foam.
Термин «гтг» означает количество галлонов на тысячу галлонов.The term “GTG” means the number of gallons per thousand gallons.
Термин «фтг» означает количество фунтов на тысячу галлонов.The term “phtg” means the number of pounds per thousand gallons.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что можно составлять поверхностно-активные системы для применения в скважинных операциях, затрагивающих продуктивные пласты, где системы перестраивают, чтобы получить желательные величины высоты пены и периода полураспада согласно природе текучих сред, присутствующих в продуктивном пласте. Системы включают фторированную поверхностно-активную подсистему, кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему и необязательную подсистему растворителя.The inventors of the present invention have discovered that it is possible to formulate surfactant systems for use in downhole operations affecting reservoirs, where the systems are rebuilt to obtain the desired foam heights and half-lives according to the nature of the fluids present in the reservoir. The systems include a fluorinated surfactant subsystem, an organosilicon surfactant subsystem, and an optional solvent subsystem.
Авторы настоящего изобретения исследовали поверхностную активность, чтобы определить, почему поверхностная активность изменяется в зависимости от природы текучей среды в продуктивном пласте, например, различия между сырой нефтью, конденсатом и/или другими аналогичными текучими средами, присутствующими в продуктивном пласте. Анализом ряда конденсатов получено доказательство того, что указанные текучие среды являются характеристически различными. Конденсаты различаются в отношении своих составляющих, включая алифатические, ароматические, нафталиновые, ненасыщенные соединения, другие компоненты текучих сред или их смеси и сочетания.The inventors of the present invention examined surface activity to determine why surface activity varies with the nature of the fluid in the reservoir, for example, the differences between crude oil, condensate and / or other similar fluids present in the reservoir. By analyzing a number of condensates, evidence has been obtained that these fluids are characteristic different. Condensates vary in their constituents, including aliphatic, aromatic, naphthalene, unsaturated compounds, other fluid components, or mixtures and combinations thereof.
Авторы настоящего изобретения также отметили, что большинство фторированных поверхностно-активных веществ, включая полимерные фторированные поверхностно-активные вещества, могут составлять нестойкие в окружающей среде или неопасные компоненты, в которых данные поверхностно-активные вещества можно затем использовать для селективного вспенивания текучей среды, содержащей 100% конденсата. Кроме того, показано, что кремнийорганические поверхностно-активные также вспенивают аналогичные текучие среды.The inventors have also noted that most fluorinated surfactants, including polymeric fluorinated surfactants, can be environmentally unstable or non-hazardous components in which these surfactants can then be used to selectively foame a fluid containing 100 % condensate. In addition, it has been shown that organosilicon surfactants also foaming similar fluids.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что смеси поверхностно-активных веществ двух указанных классов могут составлять экологически доброкачественные системы, в которых смеси двух поверхностно-активных веществ проявляют синергические свойства.The inventors of the present invention have found that mixtures of surfactants of these two classes can constitute environmentally sound systems in which mixtures of two surfactants exhibit synergistic properties.
Первая поверхностно-активная подсистема включает один поверхностно-активный фторалифатический полимерный сложный эфир (FAPE) или множество поверхностно-активных фторалифатических полимерных сложных эфиров, далее обозначенных сокращением FFS. В определенных вариантах осуществления поверхностно-активный фторалифатический полимерный сложный эфир (FAPE) описан в международных патентных заявках WO 2008/089391 A1 и WO 2008/089386 A2 и поставляется фирмой 3-M Innovative Properties Company (Сент-Пол, штат Миннесота, США). В определенных вариантах осуществления чистые поверхностно-активные полимеры FAPE можно использовать в поверхностно-активные системах согласно настоящему изобретению. В определенных вариантах осуществления поверхностно-активный фторалифатический полимерный сложный эфир (FAPE) может включать неионное полимерное поверхностно-активное вещество. В некоторых вариантах осуществления неионное полимерное поверхностно-активное вещество включает фторированные повторяющиеся звенья, содержащие 4 (в некоторых вариантах осуществления 3, 2 или даже 1) перфторированных атомов углерода. В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные в практическом осуществлении настоящего изобретения, включают, по меньшей мере, одно двухвалентное звено, представленное формулой I:The first surfactant subsystem includes one surfactant fluoroaliphatic polymer ester (FAPE) or a plurality of surfactant fluoroaliphatic polymer esters, hereinafter indicated by the abbreviation FFS. In certain embodiments, a surface active fluoroaliphatic polymer ester (FAPE) is described in international patent applications WO 2008/089391 A1 and WO 2008/089386 A2 and is available from 3-M Innovative Properties Company (St. Paul, Minnesota, USA). In certain embodiments, pure FAPE surface active polymers can be used in the surface active systems of the present invention. In certain embodiments, a surface active fluoroaliphatic polymer ester (FAPE) may include a nonionic polymer surfactant. In some embodiments, the non-ionic polymeric surfactant comprises fluorinated repeating units containing 4 (in some embodiments, 3, 2, or even 1) perfluorinated carbon atoms. In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants useful in the practice of the present invention include at least one divalent unit represented by formula I:
В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные в практическом осуществлении настоящего изобретения, включают, по меньшей мере, одно двухвалентное звено, представленное формулой Ia:In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants useful in the practice of the present invention include at least one divalent unit represented by formula Ia:
В формуле I или Ia Rf представляет собой перфторалкильную группу, содержащую от 3 до 4 атомов углерода (например, перфтор-н-бутил, перфторизобутил, перфтор-втор-бутил, перфтор-трет-бутил, перфтор-н-пропил, или перфторизопропил). В некоторых вариантах осуществления формулы I или Ia Rf представляет собой перфтор-н-бутил. В формуле I или Ia R представляет собой атом водорода или алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода (например, метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил или втор-бутил). В некоторых вариантах осуществления формулы I или Ia R представляет собой метил или этил.In formula I or Ia, Rf represents a perfluoroalkyl group containing from 3 to 4 carbon atoms (for example, perfluoro-n-butyl, perfluoroisobutyl, perfluoro-sec-butyl, perfluoro-tert-butyl, perfluoro-n-propyl, or perfluoroisopropyl) . In some embodiments of formula I or Ia, Rf is perfluoro-n-butyl. In the formula I or Ia, R represents a hydrogen atom or an alkyl group containing from 1 to 4 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl or sec-butyl). In some embodiments of Formula I or Ia, R is methyl or ethyl.
В формуле I или Ia n представляет собой целое число, принимающее значения от 2 до 11 (т. е. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или 11). В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные в практическом осуществлении настоящего изобретения, содержат, по меньшей мере, одно двухвалентное звено, представленное формулой Ib:In the formula I or Ia, n is an integer that takes values from 2 to 11 (i.e., 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or 11). In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants useful in the practice of the present invention comprise at least one divalent unit represented by formula Ib:
В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные в практическом осуществлении настоящего изобретения, включают повторяющиеся звенья, имеющие подвешенные алкильные группы, содержащие от 14 до 24 (в некоторых вариантах осуществления от 16 до 24 или даже от 18 до 22) атомов углерода. В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные в практическом осуществлении настоящего изобретения, включают, по меньшей мере, одно двухвалентное звено, представленное формулой II:In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants useful in the practice of the present invention include repeating units having suspended alkyl groups containing from 14 to 24 (in some embodiments, from 16 to 24 or even from 18 to 22) carbon atoms . In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants useful in the practice of the present invention include at least one divalent unit represented by formula II:
R2 представляет собой атом водорода или алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода (например, метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил или втор-бутил). В некоторых вариантах осуществления формулы II R2 представляет собой атом водорода. В некоторых вариантах осуществления формулы II R представляет собой метильную группу.R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group containing from 1 to 4 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl or sec-butyl). In some embodiments of Formula II, R 2 represents a hydrogen atom. In some embodiments of Formula II, R represents a methyl group.
R1 представляет собой алкильную группу, содержащую от 16 до 24 (в некоторых вариантах осуществления от 18 до 22) атомов углерода.R 1 represents an alkyl group containing from 16 to 24 (in some embodiments, from 18 to 22) carbon atoms.
В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, включающие, по меньшей мере, одно двухвалентное звено, представленное формулой II, в которой R1 представляет собой алкильную группу, содержащую от 16 до 24 (или даже от 18 до 22) атомов углерода, обеспечивают неожиданно более долгоживущие пены, чем неионные полимерные поверхностно-активные вещества, включающие, по меньшей мере, одно двухвалентное звено, представленное формулой II, в которой R1 представляет собой алкильную группу, содержащую менее чем 14 атомов углерода.In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants comprising at least one divalent unit represented by Formula II, wherein R 1 is an alkyl group containing from 16 to 24 (or even from 18 to 22) carbon atoms, provides unexpectedly long-lived foam more than nonionic polymeric surfactants comprising at least one divalent unit represented by formula II, wherein R 1 represents an alkyl group having less than 14 atoms carbon.
В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные в практическом осуществлении настоящего изобретения, включают, по меньшей мере, одно двухвалентное звено, представленное формулой I, в количестве от 45 до 75 (в некоторых вариантах осуществления от 50 до 70 или даже от 55 до 65) мас.% на основании полной массы неионного полимерного поверхностно-активного вещества.In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants useful in the practice of the present invention include at least one divalent unit represented by formula I in an amount of from 45 to 75 (in some embodiments, from 50 to 70, or even from 55 to 65) wt.% Based on the total weight of the nonionic polymer surfactant.
В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные в практическом осуществлении настоящего изобретения, включают, по меньшей мере, одно двухвалентное звено, представленное формулой Ia, в количестве от 30 до 65 (в некоторых вариантах осуществления от 35 до 60 или даже от 45 до 55) мас.% на основании полной массы неионного полимерного поверхностно-активного вещества.In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants useful in the practice of the present invention include at least one divalent unit represented by formula Ia in an amount of from 30 to 65 (in some embodiments, from 35 to 60, or even from 45 to 55) wt.% Based on the total weight of the nonionic polymer surfactant.
В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные в практическом осуществлении настоящего изобретения, включают, по меньшей мере, одно двухвалентное звено, представленное формулой II, в количестве от 25 до 55 (в некоторых вариантах осуществления от 30 до 50 или даже от 35 до 45) мас.% или в количестве от 35 до 70 (в некоторых вариантах осуществления от 40 до 65 или даже от 45 до 55) мас.% на основании полной массы неионного полимерного поверхностно-активного вещества.In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants useful in the practice of the present invention include at least one divalent unit represented by Formula II in an amount of from 25 to 55 (in some embodiments, from 30 to 50, or even from 35 to 45) wt.% Or in an amount of from 35 to 70 (in some embodiments, from 40 to 65, or even from 45 to 55) wt.% Based on the total weight of the nonionic polymer surfactant.
В некоторых вариантах осуществления неионных полимерных поверхностно-активных веществ, полезных в настоящем изобретении, двухвалентные группы, независимо представленные, по меньшей мере, одной из формул I или Ia, и двухвалентные группы, независимо представленные формулой II, сополимеризованы статистическим образом.In some embodiments of the non-ionic polymeric surfactants useful in the present invention, divalent groups independently represented by at least one of formulas I or Ia and divalent groups independently represented by formula II are randomly copolymerized.
Неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные в практическом осуществлении настоящего изобретения, можно получать, например, путем сополимеризации смеси, содержащей, по меньшей мере, первый и второй мономеры, как правило, в присутствии агента роста цепи и инициатора. Термин «сополимеризация» означает образование полимера или олигомера, который включает, по меньшей мере, по одному идентифицируемому структурному элементу, принадлежащему каждому из первого и второго мономеров. Как правило, образующийся полимер или олигомер имеет распределение по молекулярной массе и составам.Non-ionic polymeric surfactants useful in the practice of the present invention can be obtained, for example, by copolymerizing a mixture containing at least the first and second monomers, typically in the presence of a chain growth agent and an initiator. The term "copolymerization" means the formation of a polymer or oligomer, which includes at least one identifiable structural element belonging to each of the first and second monomers. Typically, the resulting polymer or oligomer has a molecular weight and composition distribution.
В некоторых вариантах осуществления первый мономер представляет собой, по меньшей мере, один из фторированных свободнорадикально полимеризующихся мономеров, представленных формулой III, IIIa, или IIIb:In some embodiments, the first monomer is at least one of the fluorinated free radical polymerizable monomers represented by formula III, IIIa, or IIIb:
, ,
в которых Rf, R и n совпадают с определенными выше радикалами для звеньев формул I и Ia.in which Rf, R and n coincide with the radicals defined above for units of formulas I and Ia.
В некоторых вариантах осуществления второй мономер представляет собой алифатический свободнорадикально полимеризующийся мономер, представленный формулой IV:In some embodiments, the second monomer is an aliphatic free-radical polymerizable monomer represented by formula IV:
, ,
в которой R1 и R2 совпадают с определенными выше радикалами для двухвалентного звена формулы II.in which R 1 and R 2 coincide with the radicals defined above for the divalent unit of formula II.
В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные для практического осуществления и/или полученные в рамках настоящего изобретения, имеют среднемассовую молекулярную массу, составляющую, по меньшей мере, 45000 (в некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, 50000, 55000, 60000, 65000, 70000, 75000, 80000, 85000, 90000, 95000, 100000, 105000, 110000, 115000, 120000, 125000, 130000, 135000 или даже, по меньшей мере, 140000) г/моль. В некоторых вариантах осуществления неионные полимерные поверхностно-активные вещества, полезные в практическом осуществлении настоящего изобретения, имеют среднемассовая молекулярную массу до 250000 (в некоторых вариантах осуществления до 245000, 240000, 235000, 230000, 225000, 220000, 215000, 210000, 205000, 200000, 195000, 190000, 185000, 180000, 175000, 170000, 165000 или даже до 160000) г/моль.In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants useful for practical implementation and / or obtained in the framework of the present invention have a weight average molecular weight of at least 45,000 (in some embodiments, at least 50,000, 55,000, 60,000, 65,000, 70,000, 75,000, 80,000, 85,000, 90,000, 95,000, 100,000, 105,000, 110,000, 115,000, 120,000, 125,000, 130,000, 135,000, or even at least 140,000) g / mol. In some embodiments, non-ionic polymeric surfactants useful in the practice of the present invention have a weight average molecular weight of up to 250,000 (in some embodiments, up to 245,000, 240,000, 235,000, 230,000, 225,000, 220,000, 215,000, 210,000, 205,000, 200,000, 195000, 190000, 185000, 180000, 175000, 170000, 165000 or even up to 160,000) g / mol.
Вторая поверхностно-активная подсистема включает кремнийорганическое поверхностно-активное вещество или множество кремнийорганических поверхностно-активных веществ, далее обозначенных сокращением FSS. В определенном варианте осуществления вторая поверхностно-активная подсистема включает кремнийорганическое поверхностно-активное вещество, продаваемое под торговым наименованием OleoFoam C™ (состоящее из пенообразователя, загустителя, инициатора и пеногасителя), которое поставляет фирма Weatherford, включая продукт фирмы Dow Corning. В отличие от поверхностно-активных веществ FAPE первой поверхностно-активной подсистемы, вторую поверхностно-активную подсистему использовали в пенообразующих системах для бурения, как описано в патентной публикации США № 2010/0000795.The second surfactant subsystem includes an organosilicon surfactant or a plurality of organosilicon surfactants, hereinafter indicated by the abbreviation FSS. In a specific embodiment, the second surfactant subsystem includes an organosilicon surfactant sold under the trade name OleoFoam C ™ (consisting of a foaming agent, thickener, initiator and antifoam agent), which is supplied by Weatherford, including a product from Dow Corning. Unlike the FAPE surfactants of the first surfactant subsystem, the second surfactant subsystem was used in foaming systems for drilling, as described in US patent publication No. 2010/0000795.
Вторая поверхностно-активная подсистема может включать сырую нефть, пенообразователь и растворимый в углеводородах полимер, включая полимер стирольного мономера и диенового мономера. Подходящие углеводородные основные текучие среды включают, без ограничения, синтетические углеводородные текучие среды, углеводородные текучие среды на нефтяной основе, природные углеводородные (неводные) текучие среды или другие аналогичные углеводороды или их смеси или сочетания. Иллюстративные примеры указанных углеводородных текучих сред включают, без ограничения, поли-α-олефины, полибутены, сложные эфиры полиолов, биодизельное топливо, низкомолекулярные сложные эфиры жирных кислот из фракций растений или растительных масел, сложные эфиры спиртов, в том числе Exxate от фирмы Exxon Chemicals, растительные масла, животные масла или сложные эфиры, другие эфирные масла, дизельное топливо, дизельное топливо с низким или высоким содержанием серы, керосин, топливо для реактивных двигателей, вазелиновые масла, минеральные масла, тяжелый керосин с высокой температурой вспышки, гидрированное масло, в том числе PetroCanada HT-40N или IA-35 или аналогичные масла, которые производит фирма Shell Oil Company, олефины с внутренней двойной связью, содержащие приблизительно от 12 до 20 атомов углерода, линейные α-олефины, содержащие приблизительно от 14 до 20 атомов углерода, поли-α-олефины, содержащие от приблизительно 12 до приблизительно 20 атомов углерода, изомеризованные α-олефины (IAO), содержащие приблизительно от 12 до приблизительно 20 атомов углерода, парафины Naptha и Linpar от фирмы VM&P, содержащие от 13 до приблизительно 16 атомов углерода, HF-1000, которые производит фирма Sasol (США), и их смеси или сочетания.The second surface-active subsystem may include crude oil, a foaming agent and a hydrocarbon-soluble polymer, including a polymer of styrene monomer and diene monomer. Suitable hydrocarbon basic fluids include, without limitation, synthetic hydrocarbon fluids, petroleum-based hydrocarbon fluids, natural hydrocarbon (non-aqueous) fluids, or other similar hydrocarbons, or mixtures or combinations thereof. Illustrative examples of these hydrocarbon fluids include, but are not limited to, poly-α-olefins, polybutenes, polyol esters, biodiesel, low molecular weight fatty acid esters from plant or vegetable oil fractions, alcohol esters, including Exxate from Exxon Chemicals , vegetable oils, animal oils or esters, other essential oils, diesel, low or high sulfur diesel, kerosene, jet fuel, petroleum jelly, mineral oils, heavy flashpoint kerosene, hydrogenated oil, including PetroCanada HT-40N or IA-35 or similar oils manufactured by Shell Oil Company, internal double bond olefins containing about 12 to 20 carbon atoms, linear α- olefins containing from about 14 to 20 carbon atoms, poly-α-olefins containing from about 12 to about 20 carbon atoms, isomerized α-olefins (IAO) containing from about 12 to about 20 carbon atoms, Naptha and Linpar paraffins VM&P firms containing from 13 to about 16 carbon atoms, HF-1000, which is manufactured by Sasol (USA), and mixtures or combinations thereof.
Подходящие полимеры включают, без ограничения, полимер, включающий, по меньшей мере, один ароматический олефиновый мономер и, по меньшей мере, один диеновый мономер. Полимеры могут включать статистические полимеры, блоксополимеры, привитые сополимеры, звездчатые полимеры или другие содержащими много ветвей полимеры, которые включают один или более ароматических олефиновых мономеры и/или один или более диеновых мономеров или их смеси или сочетания. Термин «полимер» при использовании в настоящем описании означает гомополимеры, сополимеры, полимеры, включающие три или более мономеров (олефиновые мономеры и/или диеновые мономеры), полимеры, включающие привитые олигомерные или полимерные фрагменты, которые могут включать мономеры одинакового или различного состава, ветви, выходящие из центра полимера или образующего звездчатую структуру реагента, включая трех- и четырехвалентные связующие агенты или дивинилбензольные фрагменты и т.п., и гомополимеры, имеющие различные тактичности или микроструктуры. Иллюстративные примеры ароматических олефиновых мономеров представляют собой стирол, α-метилстирол, α-трифторметилстирол, фторированные стиролы, в которых атомы фтора занимают положения в кольце или в этиленильной группе, хлорированные стиролы, в которых атомы хлора занимают положения в кольце или в этиленильной группе, алкилированные стиролы, в которых алкильные группы занимают положения в кольце или в этиленильной группе, винилпиридин, алкилированные винилпиридины, в которых алкильные группы занимают положения в кольце или в этиленильной группе, фторированные винилпиридины, в которых атомы фтора занимают положения в кольце или в этиленильной группе, хлорированные винилпиридины, в которых атомы хлора занимают положения в кольце или в этиленильной группе, или их смеси или сочетания. Иллюстративные примеры диеновых мономеров включают, без ограничения, бутадиен (B или BD), изопрен (2-метилбутадиен) (I), 2,3-диметилбутадиен, 1,3-пентадиен, 1,3-гексадиен или другие аналогичные 1,3-диеновые мономеры, или их смеси или сочетания. Иллюстративные примеры полимеров включают, без ограничения, стирол-изопреновые сополимеры (статистические или блоксополимеры), диблоксополимеры (SI), триблоксополимеры (SIS или ISI), мультиблоксополимеры (ISISIS, SISISI и т.д.), стирол-бутадиеновые сополимеры (статистические или блоксополимеры), диблоксополимеры (SBR), триблоксополимеры (SBRS или BRSBR), мультиблоксополимеры (BRSBRSBRS, S BRSBRSBR и т.д.), стирол-изопрен-бутадиеновые сополимеры (статистические или блоксополимеры), триблоксополимеры (SBRI, SIBR или ISBR), мультиблоксополимеры (SISBRS, SBRSIS, BRISIBRS и т.д.), или их смеси или сочетания. Иллюстративные звездчатые полимеры включают полимеры, содержащие ядро и ветви, состоящие из полимера, включая стирол и I или BD. Другие иллюстративные примеры включают привитые сополимеры стирола и бутадиен или изопрена. Подсистемы растворителя для применения в поверхностно-активных системах согласно настоящему изобретению представляют собой неочищенные растворители, обозначаемые в настоящем описании сокращением SS. Неочищенные растворители представляют собой нетоксичные биоразложимые индивидуальные химические вещества и/или смеси химических веществ. Например, HF 1000™ представляет собой биоразложимую смесь парафинов, олефинов, нафтенов, сложных эфиров и продуктов окисления. HF 1000™ представляет собой низковязкую бледно-желтую жидкость, имеющую температуру вспышки выше 80°C (175°F) и температуру застывания -7,2°C (19°F).Suitable polymers include, but are not limited to, a polymer comprising at least one aromatic olefin monomer and at least one diene monomer. The polymers may include random polymers, block copolymers, grafted copolymers, star polymers or other multi-branch polymers that include one or more aromatic olefin monomers and / or one or more diene monomers, or mixtures or combinations thereof. The term "polymer" as used in the present description means homopolymers, copolymers, polymers comprising three or more monomers (olefin monomers and / or diene monomers), polymers including grafted oligomeric or polymeric fragments, which may include monomers of the same or different composition, branches leaving the center of the polymer or forming a star structure of the reagent, including trivalent and tetravalent binding agents or divinylbenzene moieties and the like, and homopolymers having different tactics and and microstructure. Illustrative examples of aromatic olefin monomers are styrene, α-methylstyrene, α-trifluoromethylstyrene, fluorinated styrenes in which fluorine atoms occupy positions in the ring or in the ethylene group, chlorinated styrenes in which chlorine atoms occupy positions in the ring or in the ethylene group, alkylated styrenes in which alkyl groups occupy positions in the ring or in the ethylene group, vinyl pyridine, alkylated vinyl pyridines in which alkyl groups occupy positions in the ring or in ethylene to the alkyl group, fluorinated vinyl pyridines in which fluorine atoms occupy positions in the ring or in the ethylene group, chlorinated vinyl pyridines in which chlorine atoms occupy positions in the ring or in the ethylene group, or mixtures or combinations thereof. Illustrative examples of diene monomers include, but are not limited to, butadiene (B or BD), isoprene (2-methylbutadiene) (I), 2,3-dimethylbutadiene, 1,3-pentadiene, 1,3-hexadiene, or other similar 1,3- diene monomers, or mixtures or combinations thereof. Illustrative examples of polymers include, without limitation, styrene-isoprene copolymers (statistical or block copolymers), diblock copolymers (SI), triblock copolymers (SIS or ISI), multiblock copolymers (ISISIS, SISISI, etc.), styrene-butadiene copolymers (statistical or block copolymers ), diblock copolymers (SBR), triblock copolymers (SBRS or BRSBR), multiblock copolymers (BRSBRSBRS, S BRSBRSBR, etc.), styrene-isoprene-butadiene copolymers (statistical or block copolymers), tribloxopolymers (ISRIBRRR, SISBRS, SBRSIS, BRISIBRS, etc.), or mixtures thereof or combinations thereof. Illustrative star polymers include polymers containing a core and branches consisting of a polymer, including styrene and I or BD. Other illustrative examples include grafted copolymers of styrene and butadiene or isoprene. The solvent subsystems for use in the surfactant systems of the present invention are crude solvents, denoted by the abbreviation SS in the present description. Crude solvents are non-toxic biodegradable individual chemicals and / or mixtures of chemicals. For example, HF 1000 ™ is a biodegradable mixture of paraffins, olefins, naphthenes, esters and oxidation products. HF 1000 ™ is a low viscosity, pale yellow liquid having a flash point above 80 ° C (175 ° F) and a pour point of -7.2 ° C (19 ° F).
Поверхностно-активная композиция согласно настоящему изобретению включают от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы (FFS), от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы (FSS) и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя (SS) на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем. Составы композиций и эффективное количество композиции приспособлены для вспенивания текучей среды, включающей спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.The surfactant composition according to the present invention includes from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surface active subsystem (FFS), from 100 wt.% To 0 wt.% Of the second surface active subsystem (FSS) and from 0 wt. % to 100 wt.% solvent subsystem (SS) based on the mass percentage of surface-active subsystems. The compositions of the compositions and an effective amount of the composition are adapted for foaming a fluid including spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
Спектроскопический анализ эксплуатационных текучих средSpectroscopic analysis of operational fluids
Настоящее изобретение включает спектроскопический анализ эксплуатационных текучих сред для определения состава компонентов в эксплуатационной текучей среде. Если эксплуатационные текучие среды включают высокое содержание ароматических веществ, аналогичное содержанию ароматических веществ в красном дизельном топливе, то пенообразующая система согласно настоящему изобретению может включать поверхностно-активные вещества FSS в присутствии или при отсутствии поверхностно-активных веществ FFS и в присутствии или при отсутствии растворителей согласно настоящему изобретению. Если эксплуатационные текучие среды включают небольшое или нулевое содержание ароматических веществ, то пенообразующая система согласно настоящему изобретению может включать поверхностно-активные вещества FFS в присутствии или при отсутствии поверхностно-активных веществ FSS и в присутствии или при отсутствии растворителей согласно настоящему изобретению. Во всех других случаях пенообразующая система согласно настоящему изобретению представляет собой сочетание поверхностно-активных веществ FFS и FSS в присутствии или при отсутствии растворителей согласно настоящему изобретению, где количество поверхностно-активных веществ FFS и FSS регулируется в зависимости от характера конденсатов и/или сырой нефти в эксплуатационных текучих средах: более ароматический характер требует более высоких пропорций поверхностно-активных веществ FSS; менее ароматический характер требует более высоких пропорций поверхностно-активных веществ FFS в присутствии или при отсутствии растворителей согласно настоящему изобретению.The present invention includes spectroscopic analysis of production fluids to determine the composition of components in a production fluid. If production fluids include a high aromatic content similar to that of red diesel, the foam system of the present invention may include FSS surfactants in the presence or absence of FFS surfactants and in the presence or absence of solvents according to the present invention. If production fluids include low or no aromatics, the foaming system of the present invention may include FFS surfactants in the presence or absence of FSS surfactants and in the presence or absence of solvents of the present invention. In all other cases, the foaming system according to the present invention is a combination of surfactants FFS and FSS in the presence or absence of solvents according to the present invention, where the amount of surfactants FFS and FSS is controlled depending on the nature of the condensates and / or crude oil in operational fluids: more aromatic in nature requires higher proportions of FSS surfactants; a less aromatic character requires higher proportions of FFS surfactants in the presence or absence of solvents according to the present invention.
Буровые растворыDrilling fluids
Как правило, буровой раствор используют во время бурения скважины. Буровые растворы могут предназначаться для так называемого бурения при пониженном давлении (гидростатическое давление бурового раствора ниже порового давления пласта), бурения при регулируемом давлении, где гидростатическое давление бурового раствора регулируют в зависимости от природы материала, через который осуществляют бурение. В каждом типе бурения используются различные типы буровых растворов. Композиции согласно настоящему изобретению предназначены для улучшения дисперсии и устойчивости получаемых буровых растворов таким образом, чтобы выбуренная порода оставалась взвешенной в течение более продолжительных периодов времени или при температурах до 450°F (232°C).Typically, drilling mud is used while drilling a well. Drilling fluids can be used for so-called drilling under reduced pressure (hydrostatic pressure of the drilling fluid below the pore pressure of the formation), drilling at controlled pressure, where the hydrostatic pressure of the drilling fluid is controlled depending on the nature of the material through which drilling is carried out. Each type of drilling uses different types of drilling fluids. The compositions of the present invention are intended to improve the dispersion and stability of the resulting drilling fluids so that the cuttings remain suspended for longer periods of time or at temperatures up to 450 ° F (232 ° C).
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к композициям бурового раствора, включающим поверхностно-активную систему согласно настоящему изобретению, где поверхностно-активная система включает от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем. Составы композиций и эффективное количество композиции приспособлены для вспенивания текучей среды, включая спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.Embodiments of the present invention relate to drilling fluid compositions comprising a surfactant system according to the present invention, where the surfactant system comprises from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% To 0 wt. % of the second surfactant subsystem and from 0 wt.% to 100 wt.% solvent subsystem based on the mass percentage of surfactant subsystems. The compositions of the compositions and an effective amount of the composition are adapted for foaming a fluid, including spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
Растворы для заканчивания скважиныWell completion solutions
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к композициям растворов для заканчивания скважины, включающим поверхностно-активную систему согласно настоящему изобретению, где поверхностно-активная система включает от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем. Составы композиций и эффективное количество композиции приспособлены для вспенивания текучей среды, включающей спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.Embodiments of the present invention relate to well completion compositions comprising a surfactant system according to the present invention, where the surfactant system comprises from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% To 0 wt.% the second surface-active subsystem and from 0 wt.% to 100 wt.% solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems. The compositions of the compositions and an effective amount of the composition are adapted for foaming a fluid including spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
Растворы для гидравлического разрыва пластаHydraulic fracturing solutions
Настоящее изобретение также относится к способам гидравлического разрыва подземного пласта, включающим приготовление раствора для гидравлического разрыва пласта, включающего поверхностно-активную систему согласно настоящему изобретению, и нагнетание геля и коацервата вниз в скважину, в присутствии или при отсутствии расклинивающего наполнителя и под достаточным давлением для разрыва пласта. Расклинивающие наполнители, подходящие для настоящего изобретения, включают все обычно используемые или общепринятые расклинивающие материалы, включая песок, ракушечник и другие твердые частицы. Текучую среду можно использовать при отсутствии традиционных солей, образующих солевой раствор. Гели на водной основе, используемые для гидравлического разрыва пласта и других видов обработки скважины, обычно содержат гуар, целлюлозу или смолы, что зависит от химической связи, и являются чувствительными к сдвигу.The present invention also relates to methods of hydraulic fracturing of a subterranean formation, comprising preparing a hydraulic fracturing solution comprising a surfactant system according to the present invention, and injecting the gel and coacervate down into the well, in the presence or absence of a proppant, and under sufficient pressure to fracture layer. Proppants suitable for the present invention include all commonly used or conventional proppants, including sand, shell rock and other solid particles. The fluid can be used in the absence of traditional salts forming a saline solution. Water-based gels used for hydraulic fracturing and other types of well treatment typically contain guar, cellulose or resins, depending on chemical bonding, and are sensitive to shear.
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к композициям растворов для гидравлического разрыва пласта, включающих поверхностно-активную систему согласно настоящему изобретению, где поверхностно-активная система включает от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем. Составы композиций и эффективное количество композиции приспособлены для вспенивания текучей среды, включающей спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.Embodiments of the present invention relate to hydraulic fracturing fluid compositions comprising a surfactant system according to the present invention, wherein the surfactant system comprises from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% To 0 wt.% Of the second surface-active subsystem and from 0 wt.% To 100 wt.% Of the solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems. The compositions of the compositions and an effective amount of the composition are adapted for foaming a fluid including spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
Растворы для воздействия на пластFluid Solutions
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к композициям растворов для воздействия на пласт, включающих поверхностно-активную систему согласно настоящему изобретению, где поверхностно-активная система включает от 0 мас.% до 100 мас.% первой поверхностно-активной подсистемы, от 100 мас.% до 0 мас.% второй поверхностно-активной подсистемы и от 0 мас.% до 100 мас.% подсистемы растворителя на основании массовой процентной доли поверхностно-активных подсистем. Составы композиций и эффективное количество композиции приспособлены для вспенивания текучей среды, включающей спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.Embodiments of the present invention relate to formation stimulation fluid compositions comprising a surfactant system according to the present invention, wherein the surfactant system comprises from 0 wt.% To 100 wt.% Of the first surfactant subsystem, from 100 wt.% To 0 wt.% Of the second surface-active subsystem and from 0 wt.% To 100 wt.% Of the solvent subsystem based on the mass percentage of surface-active subsystems. The compositions of the compositions and an effective amount of the composition are adapted for foaming a fluid including spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
Составы композицийThe compositions
В определенных вариантах осуществления композиция включает массовое соотношение первой поверхностно-активной подсистемы и второй поверхностно-активной подсистемы, которое составляет от приблизительно 10:1 до приблизительно 1:10. В других вариантах осуществления композиция включает массовое соотношение первой поверхностно-активной подсистемы и второй поверхностно-активной подсистемы, которое составляет от приблизительно 4:1 до приблизительно 1:4. В других вариантах осуществления композиция включает массовое соотношение первой поверхностно-активной подсистемы и второй поверхностно-активной подсистемы, которое составляет от приблизительно 7:3 до приблизительно 3:7. В других вариантах осуществления композиция включает массовое соотношение первой поверхностно-активной подсистемы и второй поверхностно-активной подсистемы, которое составляет от приблизительно 3:2 до приблизительно 2:3. В других вариантах осуществления композиция включает массовое соотношение первой поверхностно-активной подсистемы и второй поверхностно-активной подсистемы, которое составляет приблизительно 1:1. В других вариантах осуществления композиция включает массовое соотношение первой поверхностно-активной подсистемы, второй поверхностно-активной подсистемы и подсистемы растворителя, которое составляет приблизительно 10:1:1, и приблизительно 1:10:1, и приблизительно 10:1:10, и приблизительно 1:10:10. В других вариантах осуществления композиция включает массовое соотношение первой поверхностно-активной подсистемы, второй поверхностно-активной подсистемы и подсистемы растворителя, которое составляет приблизительно 4:1:1, и приблизительно 1:4:1, и приблизительно 4:1:4, и приблизительно 1:4:4. В других вариантах осуществления композиция включает массовое соотношение первой поверхностно-активной подсистемы, второй поверхностно-активной подсистемы и подсистемы растворителя, которое составляет приблизительно 7:3:1, и приблизительно 3:7:1, и приблизительно 7:3:3, и приблизительно 3:7:3, и 7:3:7, и приблизительно 3:7:7. В других вариантах осуществления композиция включает массовое соотношение первой поверхностно-активной подсистемы, второй поверхностно-активной подсистемы и подсистемы растворителя, которое составляет приблизительно 3:2:1, и приблизительно 2:3:1, и приблизительно 3:2:2, и приблизительно 2:3:2, и приблизительно 3:2:3, и приблизительно 2:3:3. В других вариантах осуществления композиция включает массовое соотношение первой поверхностно-активной подсистемы, второй поверхностно-активной подсистемы и подсистемы растворителя, которое составляет приблизительно 1:1:0,1 и приблизительно 1:1:10.In certain embodiments, the composition includes a weight ratio of the first surfactant subsystem and the second surfactant subsystem, which is from about 10: 1 to about 1:10. In other embodiments, the composition includes a weight ratio of the first surfactant subsystem and the second surfactant subsystem, which is from about 4: 1 to about 1: 4. In other embodiments, the composition includes a weight ratio of the first surfactant subsystem and the second surfactant subsystem, which is from about 7: 3 to about 3: 7. In other embodiments, the composition includes a weight ratio of the first surfactant subsystem and the second surfactant subsystem, which is from about 3: 2 to about 2: 3. In other embodiments, the composition includes a weight ratio of a first surfactant subsystem and a second surfactant subsystem, which is about 1: 1. In other embodiments, the composition includes a weight ratio of a first surfactant subsystem, a second surfactant subsystem, and a solvent subsystem, which is about 10: 1: 1 and about 1: 10: 1 and about 10: 1: 10 and about 1:10:10. In other embodiments, the composition includes a weight ratio of a first surfactant subsystem, a second surfactant subsystem, and a solvent subsystem, which is about 4: 1: 1 and about 1: 4: 1 and about 4: 1: 4 and about 1: 4: 4. In other embodiments, the composition includes a weight ratio of a first surfactant subsystem, a second surfactant subsystem, and a solvent subsystem, which is about 7: 3: 1 and about 3: 7: 1 and about 7: 3: 3, and about 3: 7: 3, and 7: 3: 7, and approximately 3: 7: 7. In other embodiments, the composition comprises a weight ratio of a first surfactant subsystem, a second surfactant subsystem, and a solvent subsystem, which is about 3: 2: 1 and about 2: 3: 1 and about 3: 2: 2, and about 2: 3: 2, and approximately 3: 2: 3, and approximately 2: 3: 3. In other embodiments, the composition comprises a weight ratio of a first surfactant subsystem, a second surfactant subsystem, and a solvent subsystem, which is about 1: 1: 0.1 and about 1: 1: 10.
Для применений, где эксплуатационные текучие среды включают конденсат, который содержит небольшое или нулевое количество ароматических веществ, пенообразующие системы согласно настоящему изобретению включают одно или множество поверхностно-активных веществ FFS в концентрации от приблизительно 1 об.% до 20 об.%. В других вариантах осуществления концентрация составляет от приблизительно 5 об.% до приблизительно 15 об.%. В других вариантах осуществления пенообразующие системы для конденсатов, которые содержат небольшое или нулевое количество ароматических веществ, включают одно или множество FFS и подсистему растворителя согласно настоящему изобретению в соотношении от приблизительно 1:50 до приблизительно 1:1 в концентрации от приблизительно 5 об.% до 20 об.%. В других вариантах осуществления концентрация составляет от приблизительно 10 об.% до приблизительно 15 об.%.For applications where production fluids include condensate that contains little or no aromatics, the foaming systems of the present invention include one or more FFS surfactants in a concentration of from about 1 vol.% To 20 vol.%. In other embodiments, the concentration is from about 5 vol.% To about 15 vol.%. In other embodiments, condensate foaming systems that contain little or no aromatics include one or more FFS and a solvent subsystem according to the present invention in a ratio of from about 1:50 to about 1: 1 in a concentration of from about 5 vol.% To 20 vol.%. In other embodiments, the concentration is from about 10 vol.% To about 15 vol.%.
Для применений, где эксплуатационные текучие среды включают сырые нефти или конденсаты с высоким содержанием ароматических веществ, пенообразующие системы согласно настоящему изобретению включают одно или множество поверхностно-активных веществ FSS в концентрации от приблизительно 7,5 об.% до приблизительно 20 об.%. В других вариантах осуществления концентрации составляют от 10 об.% до приблизительно 20 об.%.For applications where production fluids include high aromatics crude oils or condensates, the foaming systems of the present invention include one or more FSS surfactants in a concentration of from about 7.5 vol.% To about 20 vol.%. In other embodiments, the implementation of the concentration is from 10 vol.% To about 20 vol.%.
Для применений, где эксплуатационные текучие среды включают конденсаты и сырые нефти, имеющие ароматический и неароматический характер, который определяют путем спектроскопического анализа текучих сред, пенообразующая система согласно настоящему изобретению включают сочетание поверхностно-активные веществ FFS и FSS в присутствии или при отсутствии подсистемы растворителя согласно настоящему изобретению, где поверхностно-активные вещества составляют от приблизительно 1 об.% до приблизительно 40 об.%.For applications where production fluids include aromatic and non-aromatic condensates and crude oils that are determined by spectroscopic analysis of the fluids, the foaming system of the present invention includes a combination of FFS and FSS surfactants in the presence or absence of a solvent subsystem according to the present the invention, where surfactants comprise from about 1 vol.% to about 40 vol.%.
Составы пенообразующих композицийThe compositions of the foaming compositions
Пенообразователи согласно настоящему изобретению обычно добавляют к соответствующим текучим средам в объемном процентном соотношении (об.%), составляющем от приблизительно 0,1 об.% до приблизительно 30,0 об.%. В определенных вариантах осуществления пенообразователи добавляют в объемном процентном соотношении (об.%), составляющем от приблизительно 1 об.% до приблизительно 30,0 об.%. В других вариантах осуществления пенообразователи добавляют в объемном процентном соотношении (об.%), составляющем от приблизительно 2 об.% до приблизительно 30 об.%. В других вариантах осуществления пенообразователи добавляют в объемном процентном соотношении (об.%), составляющем от приблизительно 5 об.% до приблизительно 30,0 об.%.The blowing agents of the present invention are usually added to the respective fluids in a volume percentage (vol.%) Of about 0.1 vol.% To about 30.0 vol.%. In certain embodiments, the blowing agents are added in a volume percent (vol.%) Ratio of about 1 vol.% To about 30.0 vol.%. In other embodiments, foaming agents are added in a volume percent (vol.%) Ratio of about 2 vol.% To about 30 vol.%. In other embodiments, the foaming agents are added in a volume percent (vol.%) Ratio of about 5 vol.% To about 30.0 vol.%.
Свойства пеныFoam properties
Пенообразователи согласно настоящему изобретению производят пены, которые имеют общие свойства высоты пены, составляющей, по меньшей мере, 150 мл, периоды полураспада, превышающие или равные приблизительно 2 мин, способность чисто разрушаться и хорошую пенную текстуру. Пена, которая имеет хорошую пенную текстуру, характеризуется наличием мелких пузырьков малого среднего размера, в отличие от грубой пены, которая имеет большой средний размер пузырьков. В других вариантах осуществления высота пены составляет, по меньшей мере, 160 мл, и ее период полураспада превышает или равен приблизительно 3 мин. В других вариантах осуществления высота пены составляет, по меньшей мере, 170 мл, и ее период полураспада превышает или равен приблизительно 3 мин. В других вариантах осуществления высота пены составляет, по меньшей мере, 180 мл, и ее период полураспада превышает или равен приблизительно 3 мин.The blowing agents of the present invention produce foams that have the general properties of a foam height of at least 150 ml, half-lives greater than or equal to about 2 minutes, the ability to cleanable, and a good foam texture. Foam, which has a good foam texture, is characterized by the presence of small bubbles of small medium size, in contrast to coarse foam, which has a large average size of bubbles. In other embodiments, the foam height is at least 160 ml and its half-life is greater than or equal to about 3 minutes. In other embodiments, the height of the foam is at least 170 ml and its half-life is greater than or equal to about 3 minutes. In other embodiments, the foam height is at least 180 ml and its half-life is greater than or equal to about 3 minutes.
Подходящие реагентыSuitable reagents
Подходящие фторированные поверхностно-активные вещества включают, без ограничения, любое фторированное поверхностно-активное вещество, способное образовывать устойчивую пену с конденсатом, который содержит небольшое или нулевое количество ароматических соединений. Иллюстративные примеры фторированных поверхностно-активных веществ, обладающих данным свойством, представляют собой поверхностно-активные фторированные алифатические полимерные сложные эфиры (FAPE). В определенных вариантах осуществления поверхностно-активные FAPE вещества имеют среднюю молекулярную массу, составляющую, по меньшей мере, 1000000 г/моль. В других вариантах осуществления поверхностно-активные фторированные алифатические полимерные сложные эфиры (FAPE) представляют собой поверхностно-активные FAPE, описанные в международных патентных заявках WO 2008/089391 A1 и WO 2008/089386 A2 и поставляемые фирмой 3-M Innovative Properties Company (Сент-Пол, штат Миннесота, США).Suitable fluorinated surfactants include, without limitation, any fluorinated surfactant capable of forming a stable condensate foam that contains little or no aromatic compounds. Illustrative examples of fluorinated surfactants having this property are surface active fluorinated aliphatic polymer esters (FAPEs). In certain embodiments, FAPE surfactants have an average molecular weight of at least 1,000,000 g / mol. In other embodiments, surface active fluorinated aliphatic polymeric esters (FAPEs) are surface active FAPEs described in international patent applications WO 2008/089391 A1 and WO 2008/089386 A2 and supplied by 3-M Innovative Properties Company (St. Paul, Minnesota, USA).
Подходящие поверхностно-активные вещества на основе кремнийорганических соединений включают, без ограничения, любое кремнийорганическое поверхностно-активное вещество, способное к образованию устойчивой пены с конденсатом, имеющим спектроскопически определяемое содержание ароматических веществ, и красным дизельным топливом. Иллюстративные примеры кремнийорганических поверхностно-активных веществ, обладающих данным свойством, представляют собой DOW CORNING® SZ-1175, DOW CORNING® SZ-1180, DOW CORNING® SZ-1325E, DOW CORNING® SZ-1328E, DOW CORNING® SZ-1346E, DOW CORNING® 198 ADDITIVE, DOW CORNING® 5043 ADDITIVE, DOW CORNING® 5160 ADDITIVE, Sylgard® 309 (Wilbur-Ellis Company), Freeway® (Loveland Industries), Dyne-Amic® (Helena Chemical Company) и Silwet L-77® (Loveland and Helena) или их смеси или сочетания.Suitable surfactants based on organosilicon compounds include, without limitation, any organosilicon surfactant capable of forming a stable foam with a condensate having a spectroscopically determined aromatic content and red diesel fuel. Illustrative examples of organosilicon surfactants having this property are DOW CORNING® SZ-1175, DOW CORNING® SZ-1180, DOW CORNING® SZ-1325E, DOW CORNING® SZ-1328E, DOW CORNING® SZ-1346E, DOW CORNING® 198 ADDITIVE, DOW CORNING® 5043 ADDITIVE, DOW CORNING® 5160 ADDITIVE, Sylgard® 309 (Wilbur-Ellis Company), Freeway® (Loveland Industries), Dyne-Amic® (Helena Chemical Company) and Silwet L-77® ( Loveland and Helena) or mixtures or combinations thereof.
Подходящие фторированные поверхностно-активные вещества включают, без ограничения, смесь биоразложимых нетоксичных неопасных растворителей, содержащих биоразложимые парафины, олефины, нафтены, сложные эфиры и продукты окисления, имеющие температуру вспышки не ниже 80°C и температуру застывания около 19°F (-7,2°C). Иллюстративные примеры включают терпены и смесь терпенов, полученных из цитрусовых растений, включая HF 1000™, d-лимонены, апельсиновые терпены, лимонные терпены, грейпфрутовые терпены, апельсиновое масло, лимонное масло, другие цитрусовые терпены, другие цитрусовые масла или их смеси и сочетания.Suitable fluorinated surfactants include, without limitation, a mixture of biodegradable non-toxic non-hazardous solvents containing biodegradable paraffins, olefins, naphthenes, esters and oxidation products having a flash point of at least 80 ° C and a pour point of about 19 ° F (-7, 2 ° C). Illustrative examples include terpenes and a mixture of terpenes derived from citrus plants, including HF 1000 ™, d-limonenes, orange terpenes, lemon terpenes, grapefruit terpenes, orange oil, lemon oil, other citrus terpenes, other citrus oils, or other mixtures and combinations thereof.
Подходящие компоненты буровых растворовSuitable drilling fluid components
Подходящие углеводородные основные текучие среды для применения в настоящем изобретении включают, без ограничения, синтетические углеводородные текучие среды, углеводород текучие среды на нефтяной основе, природные углеводородные (неводные) текучие среды или другие аналогичные углеводороды или их смеси или сочетания. Углеводородные текучие среды для применения в настоящем изобретении имеют вязкости в интервале от приблизительно 5•10-6 до приблизительно 600•10-6 м2/с (от 5 до приблизительно 600 сантистокс). Иллюстративные примеры указанных углеводородных текучих сред включают, без ограничения, поли-α-олефины, полибутены, сложные эфиры полиолов, растительные масла, животные масла, другие эфирные масла, дизельное топливо с низким или высоким содержанием серы, керосин, топливо для реактивных двигателей, олефины с внутренними двойными связями (IO), содержащие приблизительно от 12 до 20 атомов углерода, линейные α-олефины, содержащие приблизительно от 14 до 20 атомов углерода, поли-α-олефины, содержащие приблизительно от 12 до приблизительно 20 атомов углерода, изомеризованные α-олефины (IAO), содержащие приблизительно от 12 до приблизительно 20 атомов углерода, парафины Naptha и Linpar от фирмы VM&P, содержащие от 13 до приблизительно 16 атомов углерода, и их смеси или сочетания.Suitable hydrocarbon basic fluids for use in the present invention include, without limitation, synthetic hydrocarbon fluids, petroleum-based hydrocarbon fluids, natural hydrocarbon (non-aqueous) fluids, or other similar hydrocarbons or mixtures or combinations thereof. Hydrocarbon fluids for use in the present invention have viscosities in the range of from about 5 x 10 -6 to about 600 x 10 -6 m 2 / s (5 to about 600 centistokes). Illustrative examples of these hydrocarbon fluids include, but are not limited to, poly-α-olefins, polybutenes, polyol esters, vegetable oils, animal oils, other essential oils, low or high sulfur diesel fuel, kerosene, jet fuel, olefins with internal double bonds (IO) containing from about 12 to 20 carbon atoms, linear α-olefins containing from about 14 to 20 carbon atoms, poly-α-olefins containing from about 12 to about 20 carbon atoms hydrocarbons, isomerized α-olefins (IAO) containing from about 12 to about 20 carbon atoms, VM&P Naptha and Linpar paraffins from 13 to about 16 carbon atoms, and mixtures or combinations thereof.
Подходящие поли-α-олефины (PAO) включают, без ограничения, полиэтилены, полипропилены, полибутены, полипентены, полигексены, полигептены, высшие PAO, их сополимеры и их смеси. Иллюстративные примеры PAO включают PAO, которые продает фирма Mobil Chemical Company, в том числе текучие среды с гидродинамикой сглаженных частиц (SHF), и PAO, которые продавала фирма Ethyl Corporation под наименованием ETHYLFLO и в настоящее время продает фирма Albemarle Corporation под торговым наименованием Durasyn. Указанные текучие среды включают имеющие наименования ETHYLFLO 162, 164, 166, 168, 170, 174 и 180. В высокой степени пригодные PAO для применения в настоящем изобретении включают смеси, содержащие приблизительно 56% ETHYLFLO (в настоящее время Durasyn 174) и приблизительно 44% ETHYLFLO (в настоящее время Durasyn 168).Suitable poly-α-olefins (PAOs) include, without limitation, polyethylenes, polypropylenes, polybutenes, polypentenes, polyhexenes, polyheptenes, higher PAOs, their copolymers and mixtures thereof. Illustrative examples of PAO include PAO sold by Mobil Chemical Company, including fluids with Smooth Particle Hydrodynamics (SHF), and PAO sold by Ethyl Corporation under the name ETHYLFLO and currently sold by Albemarle Corporation under the trade name Durasyn. These fluids include those named ETHYLFLO 162, 164, 166, 168, 170, 174 and 180. Highly suitable PAOs for use in the present invention include mixtures containing approximately 56% ETHYLFLO (currently Durasyn 174) and approximately 44% ETHYLFLO (currently Durasyn 168).
Иллюстративные примеры полибутенов включают, без ограничения, продаваемые фирмами Amoco Chemical Company и Exxon Chemical Company под торговыми наименованиями INDOPOL и PARAPOL, соответственно. В высокой степени полибутены для применения в настоящем изобретении включают INDOPOL 100 от фирмы Amoco.Illustrative examples of polybutenes include, but are not limited to, sold by Amoco Chemical Company and Exxon Chemical Company under the trade names INDOPOL and PARAPOL, respectively. Highly polybutenes for use in the present invention include INDOPOL 100 from Amoco.
Иллюстративные примеры сложных эфиров полиолов включают, без ограничения, неопентилгликоли, триметилолпропаны, пентаэритриты, дипентаэритриты и сложные диэфиры, в том числе диоксилсебацинат (DOS), диоктилазелаинат (DOZ) и диоктиладипат.Illustrative examples of polyol esters include, but are not limited to, neopentyl glycols, trimethylol propanes, pentaerythritol, dipentaerythritol and diesters, including dioxyl sebacinate (DOS), dioctylazelinate (DOZ) and dioctyl adipate.
Иллюстративные примеры текучих сред на нефтяной основе включают, без ограничения, вазелиновые минеральные масла, парафиновые масла и нафтеновые масла со средним индексом вязкости (MVI), имеющие вязкости в интервале от приблизительно 5•10-6 до приблизительно 600•10-6 м2/с (от 5 до приблизительно 600 сантистокс) при 40єC. Иллюстративные примеры вазелиновых минеральных масел включают масла, которые продают фирмы Witco Corporation, Arco Chemical Company, PSI и Penreco. Иллюстративные примеры парафиновых масел включают нейтральные масла-растворители от фирмы Exxon Chemical Company, нейтральные масла с высоким индексом вязкости (HVI), которые поставляет фирма Shell Chemical Company, и обработанные растворителем нейтральные масла, которые поставляет фирма Arco Chemical Company. Иллюстративные примеры нафтеновых масел MVI включают экстрагированные растворителем палевые смазочные дистиллятные масла, полученные из береговой нефти, которые поставляет фирма Exxon Chemical Company, экстрагированные растворителем/обработанные кислотой масла MVI, которые поставляет фирма Shell Chemical Company, и нафтеновые масла, продаваемые под наименованиями HydroCal и Calsol фирмой Calumet.Illustrative examples of petroleum-based fluids include, but are not limited to, petroleum jelly oils, paraffin oils, and medium viscosity index (MVI) naphthenic oils having viscosities in the range of from about 5 • 10 -6 to about 600 • 10 -6 m 2 / s (5 to about 600 centistokes) at 40 ° C. Illustrative examples of petrolatum mineral oils include oils sold by Witco Corporation, Arco Chemical Company, PSI, and Penreco. Illustrative examples of paraffin oils include neutral solvent oils from Exxon Chemical Company, neutral high viscosity index (HVI) oils supplied by Shell Chemical Company, and solvent-treated neutral oils supplied by Arco Chemical Company. Illustrative examples of MVI naphthenic oils include solvent-extracted pale yellow oil distillate oils obtained from Exxon Chemical Company, solvent-extracted / acid-treated MVI oils supplied by Shell Chemical Company, and naphthenic oils sold under the names HydroCal and Calsol Calumet.
Иллюстративные примеры растительных масел включают, без ограничения, касторовые масла, кукурузное масло, оливковое масло, подсолнечное масло, кунжутное масло, арахисовое масло, другие растительные масла, модифицированные растительные масла, в том числе сшитые касторовые масла и т.п., и их смеси. Иллюстративные примеры животных масел включают, без ограничения, сало жир норки, лярд, другие животные масла и их смеси. Также хорошо работают другие эфирные масла. Разумеется, можно также использовать смеси всех перечисленных выше масел.Illustrative examples of vegetable oils include, but are not limited to, castor oils, corn oil, olive oil, sunflower oil, sesame oil, peanut oil, other vegetable oils, modified vegetable oils, including crosslinked castor oils and the like, and mixtures thereof . Illustrative examples of animal oils include, but are not limited to, mink fat, lard, other animal oils, and mixtures thereof. Other essential oils also work well. Of course, you can also use mixtures of all of the above oils.
Подходящие пенообразователи для применения в настоящем изобретении включают, без ограничения, любой пенообразователь, подходящий для вспенивания буровых растворов на углеводородной основе. Иллюстративные примеры пенообразователей включают, без ограничения, кремнийорганические пенообразователи, в том числе тетра(триметилсилоки)силан, фторированные олигомерные или полимерные пенообразователи, в том числе фторированный метакриловый сополимер, или другие аналогичные пенообразователи, способные образовывать пену в буровых растворах на углеводородной или нефтяной основе, или их смеси или сочетания. Иллюстративные примеры указанных пенообразователей включают, без ограничения, DC-1250, поставляемый фирмой Dow Corning; Zonyl FSG, поставляемый фирмой DuPont; APFS-16, поставляемый фирмой Applied Polymer; A4851, поставляемый фирмой Baker Petrolite; Superfoam, поставляемый фирмой Oilfield Solutions; Paratene HFA, поставляемый фирмой Woodrising; DVF-880, поставляемый фирмой Parasol Chemicals INC., JBR200, JBR300, JBR400 и JBR500, поставляемые фирмой Jeneil Biosurfactant Company; Paratene HFA, Paratene HFB, Paratene MFA, Paratene MFB, поставляемые фирмой Woodrising Resources Ltd., или их смеси или сочетания.Suitable blowing agents for use in the present invention include, without limitation, any blowing agent suitable for foaming hydrocarbon-based drilling fluids. Illustrative examples of foaming agents include, but are not limited to, silicone foaming agents, including tetra (trimethylsiloxane) silane, fluorinated oligomeric or polymeric foaming agents, including fluorinated methacrylic copolymer, or other similar foaming agents capable of foaming in hydrocarbon or oil based drilling fluids, or mixtures or combinations thereof. Illustrative examples of these blowing agents include, without limitation, DC-1250, supplied by Dow Corning; Zonyl FSG supplied by DuPont; APFS-16, available from Applied Polymer; A4851, available from Baker Petrolite; Superfoam supplied by Oilfield Solutions; Paratene HFA supplied by Woodrising; DVF-880, available from Parasol Chemicals INC., JBR200, JBR300, JBR400 and JBR500, available from Jeneil Biosurfactant Company; Paratene HFA, Paratene HFB, Paratene MFA, Paratene MFB, supplied by Woodrising Resources Ltd., or mixtures or combinations thereof.
Подходящие полимеры для применения в настоящем изобретении включают, без ограничения, любой полимер, растворимый в основной углеводородной текучей среде. Иллюстративные полимеры включают, без ограничения, полимер, включающий звенья одного или более (одного, двух, трех, четырех, пяти,..., любого желательного количества) полимеризующихся моноолефинов или диолефинов. Иллюстративные примеры включает, без ограничения, полиэтилен, полипропилен, полибутилен или другие поли-α-олефины, полистирол или другие ароматические полиолефины, полибутадиен, полиизопрен или другие полидиолефины или их сополимеры (полимер, включающий два или более моноолефинов или диолефинов), или сополимеры, включающие небольшое количество других сополимеризующихся мономеров, в том числе акрилаты (акриловая кислота, метилакрилат, этилакрилат и т.д.), метакрилаты (метакриловая кислота, метилметакрилат, этилметакрилат и т.д.), винилацетат, малеиновый ангидрид, янтарный ангидрид и т.п., при том условии, разумеется, что полученный полимер растворим в основной текучей среде на углеводородной основе.Suitable polymers for use in the present invention include, without limitation, any polymer soluble in a basic hydrocarbon fluid. Illustrative polymers include, without limitation, a polymer comprising units of one or more (one, two, three, four, five, ..., any desired amount) of polymerizable monoolefins or diolefins. Illustrative examples include, but are not limited to, polyethylene, polypropylene, polybutylene or other poly-α-olefins, polystyrene or other aromatic polyolefins, polybutadiene, polyisoprene or other polydiolefins or their copolymers (a polymer comprising two or more monoolefins or diolefins), or copolymers, including a small amount of other copolymerizable monomers, including acrylates (acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, etc.), methacrylates (methacrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, etc.), vinyl acetate tat, maleic anhydride, succinic anhydride and the like, provided, of course, that the resulting polymer is soluble in a basic hydrocarbon-based fluid.
Подходящие гелеобразователи для применения в настоящем изобретении включают, без ограничения, любой гелеобразователь. Иллюстративные примеры гелеобразователей включают сложные эфиры фосфорной кислоты, сополимер этилена и акриловой кислоты, сополимеры этилена и метакриловой кислоты, сополимеры этилена и винилацетата сополимеры этилена и малеинового ангидрида, сополимеры бутадиена и метакриловой кислоты, сополимеры этилена и метакриловой кислоты, сополимеры стирола, бутадиена и акриловой кислоты, сополимеры стирола, бутадиена и метакриловой кислоты или другой сополимер, включающий мономеры, содержащие кислотные фрагменты, или их смеси или сочетания. Иллюстративные примеры гелеобразователей из числа сложных эфиров фосфорной кислоты включают, без ограничения, WEC HGA 37, WEC HGA 70, WEC HGA 71, WEC HGA 72, WEC HGA 702 или их смеси или сочетания, которые поставляет фирма Weatherford International. Другие подходящие гелеобразователи включают, без ограничения, Geltone II, поставляемый фирмой Baroid; Ken-Gel, поставляемый фирмой Imco, и т.п.Suitable gelling agents for use in the present invention include, without limitation, any gelling agent. Illustrative examples of gelling agents include phosphoric acid esters, a copolymer of ethylene and acrylic acid, copolymers of ethylene and methacrylic acid, copolymers of ethylene and vinyl acetate, copolymers of ethylene and maleic anhydride, copolymers of butadiene and methacrylic acid, copolymers of ethylene and butadiene, butylene acid copolymers of styrene, butadiene and methacrylic acid, or another copolymer comprising monomers containing acidic fragments, or mixtures or combinations thereof. Illustrative examples of phosphoric acid ester gels include, but are not limited to, WEC HGA 37,
Подходящие сшивающие агенты для применения в настоящем изобретении включают, без ограничения, любой подходящий сшивающий агент для применения с гелеобразователями. Иллюстративные сшивающие агенты включают, без ограничения, соли двух- и трехвалентных металлов, в том числе соли кальция, соли магния, соли бария, соли одновалентной меди, соли двухвалентной меди, соли трехвалентного железа, соли алюминия или их смеси или сочетания. Иллюстративные примеры сшивающего агента для применения со сложными эфирами фосфорной кислоты включают, без ограничения, WEC HGA 44, WEC HGA 48, WEC HGA 55se, WEC HGA 55s, WEC HGA 61, WEC HGA 65 или их смеси или сочетания, которые поставляет фирма Weatherford International.Suitable crosslinking agents for use in the present invention include, without limitation, any suitable crosslinking agent for use with gelling agents. Illustrative crosslinking agents include, but are not limited to, divalent and trivalent metal salts, including calcium salts, magnesium salts, barium salts, monovalent copper salts, divalent copper salts, ferric salts, aluminum salts, or a mixture or combination thereof. Illustrative examples of a crosslinking agent for use with phosphoric acid esters include, but are not limited to, WEC HGA 44, WEC HGA 48, WEC HGA 55se, WEC HGA 55s, WEC HGA 61,
Подходящие пеногасители для применения в настоящем изобретении включают, без ограничения, любой пеногаситель, способный уменьшать высоту пены вспененного бурового раствора системы согласно настоящему изобретению. Иллюстративные примеры пеногасителей представляют собой низкомолекулярные спирты, причем предпочтительным является изопропанол или изопропиловый спирт (IPA).Suitable defoamers for use in the present invention include, without limitation, any defoamer capable of reducing the height of the foam of the foamed drilling mud system of the present invention. Illustrative examples of defoamers are low molecular weight alcohols, with isopropanol or isopropyl alcohol (IPA) being preferred.
ГазыGases
Подходящие газы для вспенивания пенообразующего ионносвязанного гелевого состава включают, без ограничения, азот, диоксид углерода или любой другой газ, подходящий для применения в гидравлическом разрыве пласта, или их смеси или сочетания.Suitable gases for foaming a foaming ion-bound gel composition include, without limitation, nitrogen, carbon dioxide, or any other gas suitable for use in hydraulic fracturing, or mixtures or combinations thereof.
Ингибиторы коррозииCorrosion inhibitors
Подходящие ингибиторы коррозии для применения в настоящем изобретении включают, без ограничения, соли четвертичных аммониевых оснований, например, хлориды, бромиды, йодиды, диметилсульфаты, диэтилсульфаты, нитриты, бикарбонаты, карбонаты, гидроксиды, алкоксиды и т.п., или их смеси или сочетания; соли азотистых оснований или их смеси или сочетания. Примерные соли четвертичных аммониевых оснований включают, без ограничения, соли четвертичных аммониевых оснований, полученные из амина и агента кватернизации, например, алкилхлориды, алкилбромиды, алкилйодиды, алкилсульфаты, в том числе диметилсульфат, диэтилсульфат и т.д., дигалогенированные алканы, в том числе дихлорэтан, дихлорпропан, дихлорэтиловый эфир, спиртовые аддукты эпихлоргидрина, этоксилаты и т.п. или их смеси или сочетания; и аминные агенты, например, алкилпиридины, в частности, высокоалкилированные алкилпиридины, алкилхинолины, синтетические третичные амины C6-C24, амины, полученные из природных продуктов, включая кокосовые орехи и т.п., диалкилзамещенные метиламины, амины, полученные по реакции жирных кислот или масел и полиаминов, амидоимидазолины диэтилентриамина (DETA) и жирных кислот, имидазолины этилендиамина, имидазолины диаминоциклогексана, имидазолины аминоэтилэтилендиамина, пиримидин пропандиамина и алкилированного пропендиамина, оксиалкилированные моно- и полиамины, достаточные для превращения всех лабильных атомов водорода в аминах в кислородсодержащие группы и т.п., или их смеси или сочетания. Иллюстративные примеры солей азотистых оснований включают, без ограничения, соли азотистых оснований, полученные из солей, например, монокарбоновых кислот C1-C8, в том числе муравьиная кислота, уксусная кислота, пропионовая кислота, масляная кислота, валериановая кислота, капроновая кислота, гептановая кислота, каприловая кислота, 2-этилгексановая кислота и т.п.; дикарбоновые кислоты C2-C12, ненасыщенных карбоновые кислоты и ангидриды C2-C12 и т.п.; поликислоты, в том числе дигликолевая кислота, аспарагиновая кислота, лимонная кислота и т.п.; гидроксикислоты, в том числе молочная кислота, итаконовая кислота и т.п.; ариловые и гидроксиариловые кислоты; природные или синтетические аминокислоты; тиокислоты, в том числе тиогликолевая кислота (TGA); свободные кислотные формы производных фосфорной кислоты и гликоля, этоксилаты, этоксилированные амины и т.п., и аминосульфокислоты; или их смеси или сочетания и амины, например амины высокомолекулярных жирных кислот, в том числе кокоамин, амины жирных кислот твердого жира и т.п.; амины оксиалкилированных жирных кислот; полиамины (ди-, три-, тетра- или высшие) высокомолекулярных жирных кислот; полиамины оксиалкилированных жирных кислот; аминоамиды, в том числе продукты реакции карбоновых кислот с полиаминами, где эквивалентов карбоновой кислоты меньше, чем эквивалентов реагирующих аминов, и их оксиалкилированные производные; пиримидины жирных кислот; моноимидазолины этилендиамина (EDA), DETA или высшие этиленамины, гексаметилендиамин (HMDA), тетраметилендиамин (TMDA) и их высшие аналоги; бисимидазолины, имидазолины моно- и полиорганических кислот; оксазолины, полученные из моноэтаноламина и жирных кислот или масел, амины сложных эфиров жирных кислот, моно- и бисамиды аминоэтилпиперазина; соли GAA и TGA и продуктов реакции сырого таллового масла или дистиллированного таллового масла с диэтилентриамином; соли GAA и TGA и продуктов реакции димерных кислот со смесями полиаминов, включая TMDA, HMDA и 1,2-диаминоциклогексан; соль TGA и имидазолина, полученного из DETA с жирными кислотами таллового масла или соевого масла, масла канолы и т.п.; или их смеси или сочетания.Suitable corrosion inhibitors for use in the present invention include, without limitation, quaternary ammonium salts, for example, chlorides, bromides, iodides, dimethyl sulfates, diethyl sulfates, nitrites, bicarbonates, carbonates, hydroxides, alkoxides and the like, or mixtures or combinations thereof ; salts of nitrogenous bases or mixtures or combinations thereof. Exemplary quaternary ammonium salts include, but are not limited to, quaternary ammonium salts derived from an amine and a quaternization agent, for example, alkyl chlorides, alkyl bromides, alkyl iodides, alkyl sulfates, including dimethyl sulfate, diethyl sulfate, etc., dihalogenated alkanes, including dichloroethane, dichloropropane, dichloroethyl ether, alcohol adducts of epichlorohydrin, ethoxylates, etc. or mixtures or combinations thereof; and amine agents, for example, alkyl pyridines, in particular highly alkyl alkyl pyridines, alkyl quinolines, synthetic tertiary amines C6-C24, amines derived from natural products, including coconuts and the like, dialkyl substituted methylamines, amines obtained by the reaction of fatty acids or oils and polyamines, diethylenetriamine amidoimidazolines (DETA) and fatty acids, ethylene diamine imidazolines, diaminocyclohexane imidazolines, aminoethylethylenediamine imidazolines, propanediamine and alkylated propene diamine, hydroxyalkylated s mono- and polyamines sufficient to convert all labile hydrogen atoms in the amines to oxygen containing groups, and the like, or mixtures or combinations thereof. Illustrative examples of salts of nitrogenous bases include, without limitation, salts of nitrogenous bases derived from salts, for example, C1-C8 monocarboxylic acids, including formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valerianic acid, caproic acid, heptanoic acid, caprylic acid, 2-ethylhexanoic acid and the like; dicarboxylic acids C2-C12, unsaturated carboxylic acids and anhydrides C2-C12, and the like; polyacids, including diglycolic acid, aspartic acid, citric acid and the like; hydroxy acids, including lactic acid, itaconic acid and the like; aryl and hydroxyaryl acids; natural or synthetic amino acids; thioacids, including thioglycolic acid (TGA); free acid forms of derivatives of phosphoric acid and glycol, ethoxylates, ethoxylated amines and the like, and amino sulfonic acids; or mixtures thereof or combinations and amines, for example amines of high molecular weight fatty acids, including cocoamine, amines of solid fatty acids, and the like; amines of hydroxyalkylated fatty acids; polyamines (di-, tri-, tetra- or higher) of high molecular weight fatty acids; oxyalkylated fatty acid polyamines; aminoamides, including reaction products of carboxylic acids with polyamines, where there are less equivalents of carboxylic acid than equivalents of reacting amines, and their hydroxyalkylated derivatives; fatty acid pyrimidines; ethylene diamine monoimidazolines (EDA), DETA or higher ethylene amines, hexamethylene diamine (HMDA), tetramethylene diamine (TMDA) and their higher analogues; bisimidazolines, imidazolines of mono - and polyorganic acids; oxazolines derived from monoethanolamine and fatty acids or oils, fatty acid esters amines, aminoethylpiperazine mono- and bisamides; salts of GAA and TGA and reaction products of crude tall oil or distilled tall oil with diethylene triamine; salts of GAA and TGA and reaction products of dimeric acids with mixtures of polyamines, including TMDA, HMDA and 1,2-diaminocyclohexane; a salt of TGA and imidazoline obtained from DETA with tall oil fatty acids or soybean oil, canola oil and the like; or mixtures or combinations thereof.
Другие добавкиOther additives
Буровые растворы согласно настоящему изобретению могут также включать другие добавки, в том числе ингибиторы образования отложений, контролирующие диоксид углерода добавки, контролирующие парафины добавки, контролирующие кислород, или другие добавки.Drilling fluids according to the present invention may also include other additives, including scale inhibitors, carbon dioxide control additives, paraffin control oxygen control additives, or other additives.
Контроль образования отложенийSediment control
Подходящие добавки для контроля образования отложений, которые полезны в составах согласно настоящему изобретению, включают, без ограничения, хелатообразующие агенты, например, соли Na+, K+ или NH4 + и этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA); соли Na+, K+ или NH4 + и нитрилотриуксусной кислоты (NTA); соли Na+, K+ или NH4 + и эриторбовой кислоты; соли Na+, K+ или NH4 + и тиогликолевой кислоты (TGA); соли Na+, K+ или NH4 + и гидроксиуксусной кислоты; соли Na+, K+ или NH4 + и лимонной кислоты; соли Na+, K+ или NH4 + и винной кислоты или другие аналогичные соли или их смеси или сочетания. Подходящие добавки, которые работают на пороговых эффектах, комплексообразователи, включают, без ограничения: фосфаты, например, гексаметилфосфат натрия, линейные фосфатные соли, соли полифосфорной кислоты, фосфонаты, например, неионные, включая HEDP (гидроксиэтилидендифосфорная кислота), PBTC (фосфоноизобутантрикарбоновая кислота), аминофосфонаты MEA (моноэтаноламин), NH3, EDA (этилендиамин), бисгидроксиэтилендиамин, бисаминоэтилэфир, DETA (диэтилентриамин), HMDA (гексаметилендиамин), высшие гомологи и изомеры HMDA, полиамины EDA и DETA, дигликоламин и его гомологи, или аналогичные полиамины или их смеси или сочетания; сложные эфиры фосфорной кислоты, например, сложные эфиры полифосфорной кислоты или сложные эфиры пентоксида фосфора (P2O5) и алканоламинов, включая MEA, DEA, триэтаноламин (TEA), бисгидроксиэтилэтилендиамин; этоксилированные спирты, глицерин, гликоли, в том числе EG (этиленгликоль), пропиленгликоль, бутиленгликоль, гексиленгликоль, триметилолпропан, пентаэритрит, неопентилгликоль и т.п.; три- и тетрагидроксиамины; этоксилированные алкилфенолы (применение ограничено вследствие проблем токсичности), этоксилированные амины, в том числе моноамины, например N-метилдиэтаноламин (MDEA) и высшие амины, содержащие от 2 до 24 атомов углерода, диамины, содержащие от 2 до 24 атомов углерода и т.п.; полимеры, например, гомополимеры аспарагиновой кислоты, растворимые гомополимеры акриловой кислоты, сополимеры акриловой кислоты и метакриловой кислоты, терполимеры ацилатов, 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислота (AMPS) и т.д., гидролизованные полиакриламиды, ангидрид полияблочной кислоты (PMA) и т.п.; или их смеси или сочетания.Suitable additives to control the formation of deposits that are useful in the compositions of the present invention include, but are not limited to, chelating agents, for example, salts of Na + , K + or NH 4 + and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA); salts of Na + , K + or NH 4 + and nitrilotriacetic acid (NTA); salts of Na + , K + or NH 4 + and erythorbic acid; salts of Na + , K + or NH 4 + and thioglycolic acid (TGA); salts of Na + , K + or NH 4 + and hydroxyacetic acid; salts of Na + , K + or NH 4 + and citric acid; salts of Na + , K + or NH 4 + and tartaric acid or other similar salts or mixtures or combinations thereof. Suitable additives that work on threshold effects, complexing agents include, without limitation: phosphates, for example sodium hexamethylphosphate, linear phosphate salts, polyphosphoric acid salts, phosphonates, for example non-ionic ones, including HEDP (hydroxyethylidene diphosphoric acid), PBTC (phosphonoisobutantricarboxylic acid) aminophosphonates MEA (monoethanolamine), NH 3 , EDA (ethylenediamine), bishydroxyethylene diamine, bisaminoethylether, DETA (diethylenetriamine), HMDA (hexamethylenediamine), higher homologues and isomers of HMDA, polyamines EDA and DETA o homologues, or similar polyamines, or mixtures or combinations thereof; phosphoric acid esters, for example polyphosphoric acid esters or phosphorus pentoxide esters (P 2 O 5 ) and alkanolamines, including MEA, DEA, triethanolamine (TEA), bishydroxyethylethylenediamine; ethoxylated alcohols, glycerin, glycols, including EG (ethylene glycol), propylene glycol, butylene glycol, hexylene glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol, neopentyl glycol and the like; tri- and tetrahydroxyamines; ethoxylated alkyl phenols (use is limited due to toxicity problems), ethoxylated amines, including monoamines, for example N-methyldiethanolamine (MDEA) and higher amines containing from 2 to 24 carbon atoms, diamines containing from 2 to 24 carbon atoms, etc. .; polymers, for example, aspartic acid homopolymers, soluble acrylic acid homopolymers, acrylic acid and methacrylic acid copolymers, acylate terpolymers, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS), etc., hydrolyzed polyacrylamides, polyblock acid anhydride (PMA) and t .P.; or mixtures or combinations thereof.
Нейтрализация диоксида углеродаCarbon dioxide neutralization
Подходящие добавки для нейтрализации CO2 и для применения в составах согласно настоящему изобретению включают, без ограничения, MEA, DEA, изопропиламин, циклогексиламин, морфолин, диамины, диметиламинопропиламин (DMAPA), этилендиамин, метоксипропиламин (MOPA), диметилэтаноламин, метилдиэтаноламин (MDEA) и олигомеры, имидазолины EDA и гомологи и высшие аддукты, имидазолины аминоэтилэтаноламина (AEEA), аминоэтилпиперазин, аминоэтилэтаноламин, диизопропаноламин, AMP-90™ и Angus AMP-95 от фирмы DOW, диалкиламины (метил, этил, изопропил), моноалкиламины (метил, этил, изопропил), триалкиламины (метил, этил, изопропил), бисгидроксиэтилэтилендиамин (THEED) и т.п., или их смеси или сочетания.Suitable additives to neutralize CO 2 and for use in the compositions of the present invention include, without limitation, MEA, DEA, isopropylamine, cyclohexylamine, morpholine, diamines, dimethylaminopropylamine (DMAPA), ethylenediamine, methoxypropylamine (MOPA), dimethylethanolamine, methyldiethanolamine (MD) oligomers, imidazolines EDA and homologs and higher adducts, imidazolines aminoethylethanolamine (AEEA), aminoethylpiperazine, aminoethylethanolamine, diisopropanolamine, AMP-90 ™ and Angus AMP-95 from DOW, dialkylamino, ethyl, ethyl, ethyl, methyl, ethyl, ethyl and opropil), trialkyl amines (methyl, ethyl, isopropyl), bisgidroksietiletilendiamin (THEED) and the like, or mixtures or combinations thereof.
Контроль парафиновParaffin control
Подходящие добавки для удаления, дисперсии парафинов и/или кристаллического распределения парафинов включают, без ограничения, целлозольвы, которые поставляет фирма DOW Chemicals Company; целлозольвацетаты; кетоны; соли и сложные эфиры уксусной и муравьиной кислот; поверхностно-активные вещества, содержащие этоксилированные или пропоксилированные спирты, алкилфенолы и/или амины; сложные эфиры метилового спирта, в том числе метиловые эфиры жирных кислот кокосового масла, лауриновой кислоты, жирных кислот соевого масла или метиловые эфиры других встречающихся в природе жирных кислот; сульфированные сложные эфиры метилового спирта, в том числе сульфированные метиловые эфиры жирных кислот кокосового масла, лауриновой кислоты, жирных кислот соевого масла или сульфированные метиловые эфиры других встречающихся в природе жирных кислот; хлориды низкомолекулярных четвертичных аммониевых оснований жирных кислот кокосового масла, соевого масла, или амины C10-C24, или моногалогенированные алкил- и арилхлориды; соли четвертичных аммониевых оснований, содержащие двухзамещенные (например, дикоко- и т.д.) и низкомолекулярные галогенированные алкил- и/или арилхлориды; димерные четвертичные соли диалкиловых (метиловых, этиловых, пропиловых, смешанных и т.д.) третичных аминов и дигалогенированных этанов, пропанов и т.д. или дигалогенированные простые эфиры, в том числе дихлорэтиловый эфир (DCEE) и т.п.; димерные четвертичные соли алкиламинов или амидопропиламинов, в том числе кокоамидопропилдиметил, бис-четвертичные аммониевые соли DCEE; или их смеси или сочетания. Подходящие спирты, используемые в получении поверхностно-активных веществ, включают, без ограничения, линейные или разветвленные спирты, в частности, смеси спиртов, прореагировавшие с этиленоксидом, пропиленоксидом или высшим алкиленоксидом, где полученные в результате поверхностно-активные вещества имеют различные гидрофильно-липофильные балансы (ГЛБ). Подходящие алкилфенолы, используемые в получении поверхностно-активных веществ, включают, без ограничения, нонилфенол, децилфенол, додецилфенол или другие алкилфенолы, где алкильная группа содержит от приблизительно 4 до приблизительно 30 атомов углерода. Подходящие амины, используемые в получении поверхностно-активных веществ, включают, без ограничения, этилендиамин (EDA), диэтиленитриамин (DETA) или другие полиамины. Иллюстративные примеры включают Quadrols, Tetrols, Pentrols, которые поставляет фирма BASF. Подходящие алканоламины включают, без ограничения, моноэтаноламин (MEA), диэтаноламин (DEA), продукты реакции MEA и/или DEA с кокосовыми маслами и кислотами.Suitable additives for the removal, dispersion of paraffins and / or crystalline distribution of paraffins include, without limitation, cellosolves, which are supplied by DOW Chemicals Company; cellosolve acetate; ketones; salts and esters of acetic and formic acids; surfactants containing ethoxylated or propoxylated alcohols, alkyl phenols and / or amines; methyl alcohol esters, including methyl esters of fatty acids of coconut oil, lauric acid, soybean oil fatty acids or methyl esters of other naturally occurring fatty acids; sulfonated methyl alcohol esters, including sulfonated methyl esters of coconut oil, lauric acid, soybean oil fatty acids or sulfonated methyl esters of other naturally occurring fatty acids; chlorides of low molecular weight quaternary ammonium bases of fatty acids of coconut oil, soybean oil, or amines C10-C24, or monohalogenated alkyl and aryl chlorides; quaternary ammonium salts containing bisubstituted (for example, wild-, etc.) and low molecular weight halogenated alkyl and / or aryl chlorides; dimeric quaternary salts of dialkyl (methyl, ethyl, propyl, mixed, etc.) tertiary amines and dihalogenated ethanes, propanes, etc. or dihalogenated ethers, including dichloroethyl ether (DCEE) and the like; dimeric quaternary salts of alkyl amines or amidopropylamines, including cocoamidopropyl dimethyl, DCEE bis quaternary ammonium salts; or mixtures or combinations thereof. Suitable alcohols used in the preparation of surfactants include, but are not limited to, linear or branched alcohols, in particular mixtures of alcohols reacted with ethylene oxide, propylene oxide or higher alkylene oxide, where the resulting surfactants have different hydrophilic-lipophilic balances (HLB). Suitable alkyl phenols used in the preparation of surfactants include, but are not limited to, nonyl phenol, decyl phenol, dodecyl phenol or other alkyl phenols, wherein the alkyl group contains from about 4 to about 30 carbon atoms. Suitable amines used in the preparation of surfactants include, but are not limited to, ethylene diamine (EDA), diethylene triamine (DETA), or other polyamines. Illustrative examples include Quadrols, Tetrols, Pentrols, which are supplied by BASF. Suitable alkanolamines include, without limitation, monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), reaction products of MEA and / or DEA with coconut oils and acids.
Контроль кислородаOxygen control
Введение воды в скважину часто сопровождается увеличением содержания кислорода в скважинных текучих средах за счет кислорода, растворенного во введенной воде. Таким образом, вводимые в скважину материалы должны работать в кислородных средах или должны работать достаточно хорошо, пока содержание кислорода не уменьшится за счет естественных реакций. В случае системы, которая не может работать в кислороде, кислород необходимо удалять или контролировать в любом вводимом в скважину материале. Эта проблема усиливается в зимний период, когда вводимые материалы включают средства для подготовки к зиме, в том числе воду, спирты, гликоли, целлозольвы, формиаты, ацетаты и т.п., и потому что растворимость кислорода повышается до уровня около 14-15 м. д. в очень холодной воде. Кислород может также усиливать коррозию и образование отложений. В применениях КГТ (капиллярные гибкие трубы) с использованием разбавленных растворов введение растворов приводит к введению окислительной среды (O2) в восстановительную среду (CO2, H2S, органические кислоты и т.д.).The introduction of water into the well is often accompanied by an increase in the oxygen content in the downhole fluids due to oxygen dissolved in the introduced water. Thus, the materials introduced into the well should work in oxygen environments or should work well enough until the oxygen content decreases due to natural reactions. In the case of a system that cannot operate in oxygen, oxygen must be removed or controlled in any material introduced into the well. This problem is exacerbated in the winter, when the input materials include preparations for winter, including water, alcohols, glycols, cellosolves, formates, acetates, etc., and because the solubility of oxygen rises to a level of about 14-15 m d. in very cold water. Oxygen can also enhance corrosion and scale formation. In QGT applications (capillary flexible tubes) using dilute solutions, the introduction of solutions leads to the introduction of an oxidizing medium (O 2 ) into the reducing medium (CO 2 , H 2 S, organic acids, etc.).
Варианты контроля содержания кислорода включают: (1) удаление воздуха из текучей среды перед введением в скважину, (2) добавление нормальных сульфидов к содержащимся в продукте оксидам серы, чтобы данные оксиды серы не ускоряли воздействие кислоты на металлические поверхности, (3) добавление эриторбатов, аскорбатов, диэтилгидроксиамина или других реагирующих с кислородом соединений, которые добавляют в текучую среду перед введением в скважину; и (4) добавление ингибиторов коррозии или пассивирующих металлы агентов, включая калийные (щелочные) соли сложных эфиров гликолей, этоксилатов многоатомных спиртов или других аналогичных ингибиторов коррозии. Иллюстративные примеры агентов, контролирующих кислород и ингибирующих коррозию, включают смеси тетраметилендиаминов, гексаметилендиаминов, 1,2-диаминоциклогексана, аминные головные фракции или продукты реакции указанных аминов с частичными молярными эквивалентами альдегидов. Другие контролирующие кислород агенты включают амиды салициловой и бензойной кислоты и полиаминов, используемые особенно в щелочных условиях, короткоцепенные ацетилендиолы или аналогичные соединения, сложные эфиры фосфорной кислоты, сложные эфиры борной кислоты и глицерина, соли мочевины и тиомочевины и бисоксалидинов или другие соединения, которые поглощают кислород, реагируют с кислородом или иным образом сокращают концентрацию кислорода или устраняют его.Oxygen control options include: (1) removing air from the fluid before being injected into the well, (2) adding normal sulfides to the sulfur oxides contained in the product so that these sulfur oxides do not accelerate the effect of acid on metal surfaces, (3) adding erythorbates, ascorbates, diethylhydroxyamine or other oxygen-reactive compounds that are added to the fluid before being introduced into the well; and (4) the addition of corrosion inhibitors or metal passivating agents, including potassium (alkaline) salts of glycol esters, polyhydric alcohol ethoxylates, or other similar corrosion inhibitors. Illustrative examples of oxygen control agents and corrosion inhibitors include mixtures of tetramethylene diamines, hexamethylene diamines, 1,2-diaminocyclohexane, amine head fractions or reaction products of these amines with partial molar equivalents of aldehydes. Other oxygen control agents include amides of salicylic and benzoic acids and polyamines, especially those used under alkaline conditions, short-chain acetylenediols or similar compounds, phosphoric acid esters, boric acid and glycerol esters, urea and thiourea and bisoxalidine salts, or other compounds that absorb oxygen react with oxygen or otherwise reduce the oxygen concentration or eliminate it.
Солевые ингибиторыSalt inhibitors
Подходящие солевые ингибиторы для применения в текучих средах согласно настоящему изобретению включают, без ограничения, соль нитрилотриацетамида Na Minus, которую поставляет фирма Clearwater International, LLC (Хьюстон, штат Техас).Suitable salt inhibitors for use in the fluids of the present invention include, but are not limited to, the Na Minus nitrilotriacetamide salt, which is available from Clearwater International, LLC (Houston, Texas).
ПеногасителиDefoamers
Подходящие пеногасители для применения в настоящем изобретении включают, без ограничения, любой пеногаситель, способный уменьшать высоту пены вспененного бурового раствора системы согласно настоящему изобретению. Иллюстративные примеры пеногасителей представляют собой пеногасители фирмы Dow Corning, в том числе Dow Corning 200(R).Suitable defoamers for use in the present invention include, without limitation, any defoamer capable of reducing the height of the foam of the foamed drilling mud system of the present invention. Illustrative examples of defoamers are Dow Corning defoamers, including Dow Corning 200 (R).
Характеристики пеныFoam characteristics
Как правило, пенообразующие углеводородные системы буровых растворов согласно настоящему изобретению, имеющие исходное количество текучей среды, составляющее 100 мл, производят пену, имеющую высоту, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 400 мл, и период полураспада, составляющий, по меньшей мере, приблизительно 2 минуты. В частности, полученная пена будет иметь высоту, составляющую от приблизительно 400 мл до приблизительно 800 мл и период полураспада, составляющий от приблизительно 2 минут до приблизительно 15 минут или более, в зависимости от применения и точного состава углеводородной текучей среды согласно настоящему изобретению. Устойчивость или период полураспада и высота полученной пены контролируется количеством и типом загустителей в композиции, количеством и типом пенообразующих агентов в композиции, количеством газа и типом газа в композиции, температурой состава и давлением состава. Как правило, при увеличении количества загустителей и/или пенообразующих агентов возможно увеличение устойчивости и высоты пены. Обычно загустители увеличивают устойчивость больше, чем высоту пены, в то время как пенообразующие агенты увеличивают высоту пены. Разумеется, высота пены также прямо пропорциональна количеству и типу газа, растворенного или абсорбированного в текучей среде.Typically, the foaming hydrocarbon drilling fluid systems of the present invention having an initial fluid amount of 100 ml produce a foam having a height of at least about 400 ml and a half life of at least about 2 minutes. In particular, the resulting foam will have a height of from about 400 ml to about 800 ml and a half-life of from about 2 minutes to about 15 minutes or more, depending on the application and the exact composition of the hydrocarbon fluid according to the present invention. The stability or half-life and height of the resulting foam is controlled by the amount and type of thickeners in the composition, the amount and type of foaming agents in the composition, the amount of gas and type of gas in the composition, temperature of the composition and pressure of the composition. As a rule, with an increase in the number of thickeners and / or foaming agents, an increase in the stability and height of the foam is possible. Typically, thickeners increase resistance more than the height of the foam, while foaming agents increase the height of the foam. Of course, the height of the foam is also directly proportional to the amount and type of gas dissolved or absorbed in the fluid.
Экспериментальная часть изобретенияThe experimental part of the invention
Испытание пеныFoam test
В испытании пены исследовали лабораторный миксер от фирмы Hamilton Beach. Процедуру перемешивания проводили, чтобы перемешивать исследуемые буровые растворы с высокой скоростью в течение от 45 секунд до 60 секунд, отмечая любые изменения с 15-секундными интервалами. Исследуемые концентрации пенообразователя устанавливали, как в настоящем описании. После вспенивания с помощью миксера исследуемые буровые растворы выливали в мерный цилиндр объемом 1000 мл или 500 мл для определения линейности измерений пены. Высота пены представляла собой объем (мл), занятый пеной после ее выливания в цилиндр. Период полураспада представлял собой время, в течение которого объем пены уменьшался на 50% относительно исходного объема пены; например, если исходный объем составлял 500 мл при измерении в мерном цилиндре объемом 1000 мл, то период полураспада представлял собой время уменьшения объема пены до уровня, составляющего 250 мл.In a foam test, a laboratory mixer from Hamilton Beach was investigated. The mixing procedure was carried out to mix the studied drilling fluids with high speed for from 45 seconds to 60 seconds, noting any changes at 15-second intervals. The investigated concentration of the foaming agent was established as in the present description. After foaming with a mixer, the studied drilling fluids were poured into a 1000 ml or 500 ml volumetric cylinder to determine the linearity of the foam measurements. The height of the foam was the volume (ml) occupied by the foam after it was poured into the cylinder. The half-life was the time during which the foam volume decreased by 50% relative to the initial foam volume; for example, if the initial volume was 500 ml when measured in a 1000 ml volumetric cylinder, then the half-life was the time when the volume of the foam decreased to a level of 250 ml.
Показано, что поверхностно-активные системы согласно настоящему изобретению обеспечивали желательные свойства пены в конденсатах независимо от степени содержания ненасыщенных или ароматических соединений в конденсате. Фактически теперь можно, на основании первоначального анализа состава конденсата или сырой нефти, приспосабливать поверхностно-активную систему согласно настоящему к работе в качестве исходной пенообразующей системы конденсата или сырой нефти данного продуктивного пласта. Как показано в таблице 1, результирующие свойства пены, полученной из смесей поверхностно-активных веществ FFS и FSS, превосходят свойства, полученные из индивидуальных веществ FFS или FSS.It has been shown that the surfactant systems of the present invention provided the desired properties of the foam in condensates, regardless of the degree of unsaturation or aromatic compounds in the condensate. In fact, it is now possible, based on an initial analysis of the composition of the condensate or crude oil, to adapt the surface-active system according to the present to work as the initial foaming system of the condensate or crude oil of this reservoir. As shown in table 1, the resulting properties of the foam obtained from mixtures of surfactants FFS and FSS are superior to the properties obtained from individual substances FFS or FSS.
Оценка поверхностно-активных веществ FFS и FSS для красного дизельного топливаTable 1
Evaluation of surfactants FFS and FSS for red diesel
FFS представляет собой поверхностно-активный фторированный алифатический полимерный сложный эфир, поставляемый фирмой 3M.
FSS представляет собой кремнийорганическое поверхностно-активное вещество, поставляемое фирмой Weatherford под торговым наименованием OleoFoam C™.
a FAPE представляет собой раствор, содержащий 20 мас.% поверхностно-активных фторированных алифатических полимерных сложных эфиров, поставляемых фирмой 3M.A foaming system was added at a concentration of 1 vol.%.
FFS is a surface active fluorinated aliphatic polymer ester, supplied by 3M.
FSS is an organosilicon surfactant marketed by Weatherford under the trade name OleoFoam C ™.
a FAPE is a solution containing 20 wt.% of surface-active fluorinated aliphatic polymer esters, supplied by 3M.
Краткий обзор пенообразующих свойств поверхностно-активных веществ FFS и FSS по вспениванию конденсатов, имеющих различные свойства, приведен в таблице 2.A brief overview of the foaming properties of the FFS and FSS surfactants in foaming condensates having different properties is given in Table 2.
Оценка фторированных алифатических полимерных сложных эфиров с конденсатамиtable 2
Evaluation of fluorinated aliphatic polymer esters with condensates
FSS представляет собой кремнийорганическое поверхностно-активное вещество, поставляемое фирмой Weatherford под торговым наименованием OleoFoam C™.
SS представляет собой систему растворителя согласно настоящему изобретению.
a FAPE представляет собой раствор, содержащий 20 мас.% поверхностно-активных фторированных алифатических полимерных сложных эфиров, поставляемых фирмой 3M.
b C-3 представляет собой конденсат-3.
c C-2 представляет собой конденсат-2.FFS is a surface active fluorinated aliphatic polymer ester, supplied by 3M.
FSS is an organosilicon surfactant marketed by Weatherford under the trade name OleoFoam C ™.
SS is a solvent system according to the present invention.
a FAPE is a solution containing 20 wt.% of surface-active fluorinated aliphatic polymer esters, supplied by 3M.
b C-3 is a condensate-3.
c C-2 is a condensate-2.
Поверхностно-активные системы согласно настоящему изобретению являются уникальными по своей способности служить эффективными и действенными подъемными системами для сырой нефти, конденсата или их смесей с водой с различных концентрациях. По существу, с поверхностно-активными системами согласно настоящему изобретению различные углеводороды, включая чистую местную сырую нефть, конденсаты, олефины с внутренними двойными связями, синтетические и другие углеводороды или их смеси и сочетания в настоящее время можно вспенивать и использовать в бурильных применениях и смягчающих применениях для увеличения добычи из продуктивных пластов.The surfactant systems of the present invention are unique in their ability to serve as effective and efficient lifting systems for crude oil, condensate, or mixtures thereof with water at various concentrations. Essentially, with the surfactant systems of the present invention, various hydrocarbons, including pure local crude oil, condensates, internal double bond olefins, synthetic and other hydrocarbons, or mixtures thereof, and combinations can now be foamed and used in drilling applications and softening applications to increase production from reservoirs.
До настоящего времени фонтанирующие скважины, содержащие конденсаты с поверхностно-активными веществами представляли собой трудноразрешимую задачу. Аналогичным образом, во время бурильных операций выбросы конденсата легко уничтожают (гасят или разрушают) пенобразующие буровые растворы. Такие нарушения характеристик пены бурового раствора вследствие выброса конденсата могут приводить к неисправности или дорогостоящему восстановлению нормальных рабочих параметров. Однако тщательное планирование в настоящее время позволяет извлекать конденсаты из скважин.Until now, gushing wells containing condensates with surfactants have been an intractable task. Similarly, during drilling operations, condensate emissions easily destroy (quench or destroy) foam-forming drilling fluids. Such impaired performance of the foam of the drilling fluid due to the release of condensate can lead to malfunctions or costly restoration of normal operating parameters. However, careful planning now allows condensate to be extracted from the wells.
Большей частью композиции конденсата зависят от скважины; следовательно, характеристики рассматриваемого конденсата в первую очередь устанавливают спектроскопически, чтобы получить характеристический профиль конденсата или эксплуатационных текучих сред в целом в продуктивном пласте, который открывается или эксплуатируется. После этого конденсат соединяют с поверхностно-активным веществом, обладающим желательными характеристиками, получая в результате устойчивую пену, имеющую желательные значения высоты пены и периода полураспада. Характеристика конденсата классифицирует конденсат в отношении его состава, включая ароматические соединения, неароматические соединения, алифатические соединения и/или нафталиновые соединения, с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FT-IR) или других спектроскопических способов, которые позволяют классифицировать состав конденсата. Эта классификация представляет собой первую стадию способа получения поверхностно-активной системы согласно настоящему изобретению, которая обеспечит устойчивую пену в текучей среде, содержащей конденсат. Эту стадию иногда называют стадией диагностики.Most of the condensate composition depends on the well; therefore, the characteristics of the condensate in question are first established spectroscopically in order to obtain a characteristic profile of the condensate or production fluids in general in the reservoir, which is opened or operated. After this, the condensate is combined with a surfactant having the desired characteristics, resulting in a stable foam having the desired foam height and half-life. The condensate characterization classifies the condensate with respect to its composition, including aromatic compounds, non-aromatic compounds, aliphatic compounds and / or naphthalene compounds, using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) or other spectroscopic methods that allow classifying the composition of the condensate. This classification represents the first step in a method for producing a surfactant system according to the present invention, which will provide a stable foam in a fluid containing condensate. This stage is sometimes called the stage of diagnosis.
Теперь рассмотрим фиг. 1, представляющий наложение спектров FT-IR ароматического и неароматического конденсатов относительно красного дизельного топлива. Из спектров FT-IR конденсата-1 (C-1), конденсата-2 (C-2), конденсата 3 (C-3) и красного дизельного топлива ясно, что данные четыре материала имеют много аналогичных линий в ИК спектре. При классификации конденсаты со значительным поглощением в области, соответствующей ароматическим соединениям, можно отличить от конденсата, содержащего небольшое или нулевое количество ароматических соединений. C-1 и красное дизельное топливо показывают поглощение при 1607 см-1 и плечо около 1495 см-1, включая поглощение около 1501 см-1, которое является характерным для кольцевых валентных колебаний νC=C соединений, содержащих ароматические кольца, в то время как C-2 не показывает эти линии поглощения, что соответствует конденсатам, содержащим небольшое или нулевое количество ароматических соединений. C-3 имеет менее ароматический характер, чем C-1, но более ароматический, чем C-2.Now consider FIG. 1, representing the superposition of FT-IR spectra of aromatic and non-aromatic condensates with respect to red diesel fuel. From the FT-IR spectra of condensate-1 (C-1), condensate-2 (C-2), condensate 3 (C-3) and red diesel fuel, it is clear that these four materials have many similar lines in the IR spectrum. In the classification, condensates with significant absorption in the region corresponding to aromatic compounds can be distinguished from condensate containing a small or zero amount of aromatic compounds. C-1 and red diesel show absorption at 1607 cm -1 and a shoulder of about 1495 cm -1 , including absorption of about 1501 cm -1 , which is characteristic of ring stretching vibrations ν C = C of compounds containing aromatic rings, while as C-2 does not show these absorption lines, which corresponds to condensates containing a small or zero amount of aromatic compounds. C-3 is less aromatic than C-1, but more aromatic than C-2.
Кремнийорганическая поверхностно-активная система FSS образует устойчивую пену в C-1, а также в красном дизельном топливе, в то время как поверхностно-активная система FFS на основе FAPE образует устойчивую пену в C-2. В итоге, системы FFS оказались несовместимыми с неароматическими конденсатами, в то время как системы FSS оказались совместимыми с ароматическими конденсатами. Таким образом, можно составлять поверхностно-активную систему, которая проявляет желательные свойства пены для данной эксплуатационной текучей среды, после исследования и получения профиля характеристик данной текучей среды.The silicone surface-active FSS system forms a stable foam in C-1 as well as in red diesel, while the FAPE surface-active FFS system forms a stable foam in C-2. As a result, FFS systems turned out to be incompatible with non-aromatic condensates, while FSS systems turned out to be compatible with aromatic condensates. Thus, it is possible to formulate a surfactant system that exhibits the desired properties of the foam for a given production fluid, after examination and obtaining a profile of the characteristics of the fluid.
После получения профиля характеристик конденсата или сырой нефти возможно составление поверхностно-активной системы согласно настоящему изобретению для получения устойчивой пены в такой текучей среде, как буровой раствор, эксплуатационная текучая среда, подъемная текучая среда, раствор для гидравлического разрыва пласта и/или раствор для воздействия на пласт, содержащий конденсат и/или сырую нефть. В определенных вариантах осуществления поверхностно-активная система включает смесь поверхностно-активных веществ FFS и FSS. В других вариантах осуществления поверхностно-активная система включает смесь поверхностно-активные веществ FFS и FSS и систему растворителя согласно настоящему изобретению. В других вариантах осуществления поверхностно-активная система включает одно поверхностно-активное вещество FFS или множество поверхностно-активных веществ FFS и систему растворителя согласно настоящему изобретению. Как показано в таблице 2, поверхностно-активные вещества FFS не образуют устойчивые пены в конденсате-1 (C-1), содержащем текучие среды, но устойчивую пена получали, когда систему растворителя согласно настоящему изобретению использовали в качестве разбавителя.Once a condensate or crude oil profile is obtained, it is possible to formulate a surfactant system according to the present invention to obtain a stable foam in a fluid such as drilling fluid, production fluid, lifting fluid, hydraulic fracturing solution and / or solution for impacting formation containing condensate and / or crude oil. In certain embodiments, the surfactant system comprises a mixture of surfactants FFS and FSS. In other embodiments, a surfactant system comprises a mixture of FFS and FSS surfactants and a solvent system according to the present invention. In other embodiments, a surfactant system comprises one FFS surfactant or a plurality of FFS surfactants and a solvent system according to the present invention. As shown in Table 2, FFS surfactants do not form stable foams in Condensate-1 (C-1) containing fluids, but stable foams were obtained when the solvent system of the present invention was used as a diluent.
Все документы, цитированные в настоящем описании, включены в него посредством ссылки. Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на его предпочтительные варианты осуществления, прочитав настоящее описание, специалисты в данной области техники могут оценить изменения и модификации, которые могут быть сделаны и которые не выходят за пределы объема и не отклоняются от духа настоящего изобретения, как описано выше и заявлено ниже в формуле изобретения.All documents cited herein are incorporated by reference. Although the present invention is described with reference to its preferred embodiments, having read the present description, those skilled in the art can appreciate the changes and modifications that can be made and that do not go beyond the scope and do not deviate from the spirit of the present invention, as described above and stated below in the claims.
Claims (20)
первую поверхностно-активную подсистему, содержащую фторированную поверхностно-активную подсистему,
вторую поверхностно-активную подсистему, содержащую кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему, и
необязательно подсистему растворителя, где композиция приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.1. A surface-active composition comprising
a first surface active subsystem containing a fluorinated surface active subsystem,
a second surface-active subsystem containing an organosilicon surface-active subsystem, and
optionally a solvent subsystem, where the composition is adapted for foaming a fluid including spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
первую поверхностно-активную подсистему, содержащую фторированную поверхностно-активную подсистему,
вторую поверхностно-активную подсистему, содержащую кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему, и
необязательно подсистему растворителя, где система приспособлена для вспенивания композиции бурового раствора, включающего спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.12. The composition of the drilling fluid containing a surface-active system, including
a first surface active subsystem containing a fluorinated surface active subsystem,
a second surface-active subsystem containing an organosilicon surface-active subsystem, and
optionally a solvent subsystem, where the system is adapted for foaming a mud composition comprising a spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in a reservoir.
первую поверхностно-активную подсистему, содержащую фторированную поверхностно-активную подсистему,
вторую поверхностно-активную подсистему, содержащую кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему, и
необязательно подсистему растворителя, где система приспособлена для вспенивания композиции раствора для заканчивания скважины, включающего спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.13. The composition of the solution for completion, containing a surface-active system, including
a first surface active subsystem containing a fluorinated surface active subsystem,
a second surface-active subsystem containing an organosilicon surface-active subsystem, and
optionally a solvent subsystem, where the system is adapted to expand the composition of the completion fluid, including the spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
первую поверхностно-активную подсистему, содержащую фторированную поверхностно-активную подсистему,
вторую поверхностно-активную подсистему, содержащую кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему, и
необязательно подсистему растворителя, где система приспособлена для вспенивания композиции раствора для гидравлического разрыва пласта, включающего спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.14. The composition of the hydraulic fracturing solution containing a surface-active system, including
a first surface active subsystem containing a fluorinated surface active subsystem,
a second surface-active subsystem containing an organosilicon surface-active subsystem, and
optionally a solvent subsystem, where the system is adapted for foaming a hydraulic fracturing solution composition including the spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
первую поверхностно-активную подсистему, содержащую фторированную поверхностно-активную подсистему,
вторую поверхностно-активную подсистему, содержащую кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему, и
необязательно подсистему растворителя, где система приспособлена для вспенивания композиции раствора для воздействия на пласт, включающего спектроскопически анализируемую сырую нефть и/или конденсат, присутствующие в продуктивном пласте.15. The composition of the solution for stimulating the formation containing a surface-active system, including
a first surface active subsystem containing a fluorinated surface active subsystem,
a second surface-active subsystem containing an organosilicon surface-active subsystem, and
optionally a solvent subsystem, where the system is adapted to expand the composition of the solution to act on the formation, including the spectroscopically analyzed crude oil and / or condensate present in the reservoir.
анализ сырой нефти и/или конденсата из продуктивного пласта,
подготовка поверхностно-активной системы, включающей
первую поверхностно-активную подсистему, содержащую фторированную поверхностно-активную подсистему,
вторую поверхностно-активную подсистему, содержащую кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему, и
необязательно подсистему растворителя, где система приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей анализируемую сырую нефть и/или конденсат,
добавление эффективного количества поверхностно-активной системы к скважинной текучей среде, где эффективное количество является достаточным для образования устойчивой пены при добавлении газа, и
добавление вспенивающего количества газа к скважинной текучей среде, достаточного для превращения текучей среды в устойчивую пену.16. A method of foaming a fluid containing crude oil and / or condensate, including
analysis of crude oil and / or condensate from the reservoir,
preparation of a surface active system including
a first surface active subsystem containing a fluorinated surface active subsystem,
a second surface-active subsystem containing an organosilicon surface-active subsystem, and
optionally a solvent subsystem, where the system is adapted for foaming a fluid including analyte crude oil and / or condensate,
adding an effective amount of a surfactant system to the wellbore fluid, where the effective amount is sufficient to form a stable foam when gas is added, and
adding a foaming amount of gas to the borehole fluid sufficient to convert the fluid into a stable foam.
нагнетание бурового раствора в буровую скважину во время бурения через буровую коронку, где текучая среда содержит поверхностно-активную систему, включающую первую поверхностно-активную подсистему, содержащую фторированную поверхностно-активную подсистему, вторую поверхностно-активную подсистему, содержащую кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему, и необязательно подсистему растворителя, где система приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей анализируемую сырую нефть и/или конденсат, и
введение эффективного количества газа для вспенивания бурового раствора с получением устойчивой пены бурового раствора.17. The method according to clause 16, in which the downhole fluid is a drilling fluid, and this method further includes
injecting the drilling fluid into the borehole while drilling through the drill bit, where the fluid contains a surface-active system comprising a first surface-active subsystem containing a fluorinated surface-active subsystem, a second surface-active subsystem containing an organosilicon surface-active subsystem, and optionally a solvent subsystem, where the system is adapted for foaming a fluid including analyte crude oil and / or condensate, and
introducing an effective amount of gas for foaming the drilling fluid to obtain a stable foam of the drilling fluid.
нагнетание раствора для гидравлического разрыва пласта в продуктивный пласт в условиях образования трещин в пласте в присутствии или при отсутствии расклинивающего наполнителя, где текучая среда содержит поверхностно-активную систему, включающую первую поверхностно-активную подсистему, содержащую фторированную поверхностно-активную подсиситему, вторую поверхностно-активную подсистему, содержащую кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему, и необязательно подсистему растворителя, и где система приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей анализируемую сырую нефть и/или конденсат.18. The method according to clause 16, in which the downhole fluid is a solution for hydraulic fracturing, and this method further includes
injection of a hydraulic fracturing solution into a reservoir under conditions of formation of cracks in the formation in the presence or absence of a proppant, where the fluid contains a surface-active system comprising a first surface-active subsystem containing a fluorinated surface-active subsystem, a second surface-active a subsystem containing an organosilicon surfactant subsystem, and optionally a solvent subsystem, and where the system is adapted to foam fluid containing the analyzed crude oil and / or condensate.
нагнетание вспенивающего эффективного количества газа и подъемного раствора в законченный и продуктивный пласт для получения устойчивой подъемной пены, уменьшающей вес колонны и улучшающей добычу, где подъемный раствор содержит эффективное количество поверхностно-активной системы, включающей первую поверхностно-активную подсистему, содержащую фторированную поверхностно-активную подсистему, вторую поверхностно-активную подсистему, содержащую кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему, и необязательно подсистему растворителя, где система приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей анализируемую сырую нефть и/или конденсат.19. The method according to clause 16, in which the downhole fluid is a lifting solution, and this method further includes
injecting an effervescent effective amount of gas and a lifting solution into a finished and productive formation to produce a stable lifting foam that reduces the weight of the column and improves production, where the lifting solution contains an effective amount of a surface-active system comprising a first surface-active subsystem containing a fluorinated surface-active subsystem , a second surfactant subsystem containing an organosilicon surfactant subsystem, and optionally a solution subsystem viewer, where the system is adapted for foaming a fluid, including the analyzed crude oil and / or condensate.
нагнетание вспенивающего эффективного количества газа и раствора для воздействия на пласт в законченный и продуктивный пласт для получения устойчивой пены в условиях нагревания и давления, достаточного для введения пены в пласт, чтобы улучшить добычу, где подъемный раствор содержит эффективное количество поверхностно-активной системы, включающей первую поверхностно-активную подсистему, содержащую фторированную поверхностно-активную подсистему, вторую поверхностно-активную подсистему, содержащую кремнийорганическую поверхностно-активную подсистему, и необязательно подсистему растворителя, где система приспособлена для вспенивания текучей среды, включающей анализируемую сырую нефть и/или конденсат. 20. The method according to clause 16, in which the downhole fluid is a solution for stimulating the formation, and this method further includes
injection of a foaming effective amount of gas and solution to act on the formation into a finished and productive formation to produce stable foam under conditions of heating and pressure sufficient to introduce foam into the formation to improve production, where the lifting solution contains an effective amount of a surfactant system including the first a surface-active subsystem containing a fluorinated surface-active subsystem, a second surface-active subsystem containing an organosilicon surface su- subsystem, subsystem, and optionally a solvent, wherein the system is adapted for foaming fluid consisting analyzed crude oil and / or condensate.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/885,062 | 2010-09-17 | ||
| US12/885,062 US8524639B2 (en) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | Complementary surfactant compositions and methods for making and using same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011138206A RU2011138206A (en) | 2013-03-27 |
| RU2487908C2 true RU2487908C2 (en) | 2013-07-20 |
Family
ID=
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016159834A1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-10-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Автостанкопром" | Liquid for extracting low-pressure gas and oil |
| RU2693789C1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "Газпром добыча Краснодар" | Composite composition for removing stratal fluid of increased rigidity from low-yield gas and gas-condensate fields |
| RU2717851C1 (en) * | 2019-08-02 | 2020-03-26 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Reagent composition for dissolving sulfate colmatant |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4404112A (en) * | 1979-10-15 | 1983-09-13 | Petrolite Corporation | Hydrocarbon foams as well stimulants |
| US4796702A (en) * | 1984-06-25 | 1989-01-10 | Petrolite Corporation | Multipurpose aqueous foamer |
| US4836281A (en) * | 1987-01-20 | 1989-06-06 | Institut Francais Du Petrole | Process for improving the gas sweeping of an oil formation, using foams mainly containing surfactants with perfluoric groups |
| EA006142B1 (en) * | 2001-02-13 | 2005-10-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Aqueous viscoplastic fluid |
| RU2294353C1 (en) * | 2005-06-14 | 2007-02-27 | Владимир Анатольевич Волков | Formulation for acid treatment of critical borehole zone |
| US20070181307A1 (en) * | 2006-02-09 | 2007-08-09 | Jiang Yang | Synergistic surfactant compositions for unloading fluids from oil and gas wells |
| WO2008089386A2 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-24 | 3M Innovative Properties Company | Methods of using stable hydrocarbon foams |
| WO2008089391A1 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-24 | 3M Innovative Properties Company | Fluorinated surfactants and methods of using the same |
| RU2008110038A (en) * | 2005-08-17 | 2009-09-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. (Nl) | COMPOSITIONS FOR THE PROCESSING OF DRILLING WELLS CONTAINING FOAM FILLERS AND WAYS OF THEIR APPLICATION |
| US20100000795A1 (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | Clearwater International, Llc | Enhanced oil-based foam drilling fluid compositions and method for making and using same |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4404112A (en) * | 1979-10-15 | 1983-09-13 | Petrolite Corporation | Hydrocarbon foams as well stimulants |
| US4796702A (en) * | 1984-06-25 | 1989-01-10 | Petrolite Corporation | Multipurpose aqueous foamer |
| US4836281A (en) * | 1987-01-20 | 1989-06-06 | Institut Francais Du Petrole | Process for improving the gas sweeping of an oil formation, using foams mainly containing surfactants with perfluoric groups |
| EA006142B1 (en) * | 2001-02-13 | 2005-10-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Aqueous viscoplastic fluid |
| RU2294353C1 (en) * | 2005-06-14 | 2007-02-27 | Владимир Анатольевич Волков | Formulation for acid treatment of critical borehole zone |
| RU2008110038A (en) * | 2005-08-17 | 2009-09-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. (Nl) | COMPOSITIONS FOR THE PROCESSING OF DRILLING WELLS CONTAINING FOAM FILLERS AND WAYS OF THEIR APPLICATION |
| US20070181307A1 (en) * | 2006-02-09 | 2007-08-09 | Jiang Yang | Synergistic surfactant compositions for unloading fluids from oil and gas wells |
| WO2008089386A2 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-24 | 3M Innovative Properties Company | Methods of using stable hydrocarbon foams |
| WO2008089391A1 (en) * | 2007-01-19 | 2008-07-24 | 3M Innovative Properties Company | Fluorinated surfactants and methods of using the same |
| US20100000795A1 (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-07 | Clearwater International, Llc | Enhanced oil-based foam drilling fluid compositions and method for making and using same |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГИМАТУДИНОВ Ш.К. Справочная книга по добыче нефти, с.57, 121. БАБАЛЯН Г.А. и др. Разработка нефтяных месторождений с применением поверхностно-активных веществ. - М.: Недра, 1983, с.7, 15, 16, 25, 26. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016159834A1 (en) * | 2014-12-25 | 2016-10-06 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Автостанкопром" | Liquid for extracting low-pressure gas and oil |
| RU2693789C1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "Газпром добыча Краснодар" | Composite composition for removing stratal fluid of increased rigidity from low-yield gas and gas-condensate fields |
| RU2717851C1 (en) * | 2019-08-02 | 2020-03-26 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Reagent composition for dissolving sulfate colmatant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2752261C (en) | Complementary surfactant compositions and methods for making and using same | |
| US8141661B2 (en) | Enhanced oil-based foam drilling fluid compositions and method for making and using same | |
| RU2503704C2 (en) | Base fluids that are harmless to environment, and methods for their preparation and use | |
| CA3035694C (en) | Compositions and methods for enhancement of production of liquid and gaseous hydrocarbons | |
| AU2006202080B2 (en) | A Method for Foaming a Hydrocarbon Drilling Fluid and for Producing Light Weight Hydrocarbon Fluids | |
| WO2021138086A1 (en) | Surfactants for oil and gas production | |
| US11578572B2 (en) | Methods of controlling water production from hydrocarbon bearing subterranean formations using dense carbon dioxide compositions | |
| GB2483771A (en) | Water based defoamer formulation comprising silicone antifoams | |
| WO2014071019A1 (en) | Novel strontium carbonate bridging materials and methods for making and using same | |
| EP4214293B1 (en) | Methods of enhanced oil recovery using dense carbon dioxide compositions | |
| RU2487908C2 (en) | Additional surface-active compositions and methods for preparation and use thereof | |
| CA2643251A1 (en) | Hydrocarbon fluid compositions and methods for using same |