[go: up one dir, main page]

RU2796589C2 - Methods for forming barriers in well zones and reducing proppant backwashing - Google Patents

Methods for forming barriers in well zones and reducing proppant backwashing Download PDF

Info

Publication number
RU2796589C2
RU2796589C2 RU2021121439A RU2021121439A RU2796589C2 RU 2796589 C2 RU2796589 C2 RU 2796589C2 RU 2021121439 A RU2021121439 A RU 2021121439A RU 2021121439 A RU2021121439 A RU 2021121439A RU 2796589 C2 RU2796589 C2 RU 2796589C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
proppant
wellbore
zone
treatment fluid
barrier
Prior art date
Application number
RU2021121439A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021121439A (en
Inventor
Дмитрий УСОЛЬЦЕВ
Хосе Альберто ОРТЕГА АНДРАДЕ
Цзяншуй ХУАН
Бернхард Лунгвитц
Original Assignee
Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. filed Critical Шлюмбергер Текнолоджи Б.В.
Publication of RU2021121439A publication Critical patent/RU2021121439A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2796589C2 publication Critical patent/RU2796589C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: well stimulation.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of well stimulation to facilitate production, more specifically, to proppants used in such stimulation, in particular, in a method for treating a part of a wellbore, as well as in a method for forming a near-wellbore zone barrier and for creating the barrier itself. A method for treating a portion of a wellbore includes introducing a first treatment fluid into a distal zone of a subterranean formation, the first treatment fluid comprising a first proppant; introducing a second treatment fluid into a downhole zone of the subterranean formation, the second treatment fluid comprising a second proppant different from the first proppant. In this case, the wellbore zone extends on average 0-10 m from the wellbore, and the far zone extends on average 10-300 m from the wellbore. Moreover, the second proppant has an increased length and a reduced internal volume compared to the first proppant. Reducing the flowback of the first proppant into the wellbore while allowing fluid to flow into the wellbore by forming a wellbore barrier containing the second proppant. Also proposed is a barrier created by the above method, and a method for forming a barrier near the borehole zone.
EFFECT: effective performance.
16 cl, 12 dwg

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

[1] Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/783564, поданной 21 декабря 2018 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки. [1] This application claims priority over U.S. Provisional Application No. 62/783,564, filed Dec. 21, 2018, which is incorporated herein by reference in its entirety.

[2] Утверждения в этом разделе просто предоставляют информацию об уровне техники, относящуюся к настоящему изобретению, и не могут представлять собой предшествующий уровень техники. [2] The statements in this section merely provide background information relating to the present invention and may not represent prior art.

[3] Настоящее изобретение относится в целом к области интенсификации скважин для облегчения добычи и, более конкретно, к проппантам, применяемым при такой интенсификации.[3] The present invention relates generally to the field of well stimulation to facilitate production, and more particularly to proppants used in such stimulation.

[4] Углеводороды (такие как нефть, конденсат и газ) могут добывать из скважин, которые пробурены в содержащих их подземных пластах. По ряду причин, таких как низкая проницаемость коллекторов или повреждение пласта, вызванное бурением и заканчиванием скважины, или по другим причинам, приводящим к низкой проводимости углеводородов в скважине, поток углеводородов, поступающий в скважину, может быть нежелательно слабым. В этом случае скважину «интенсифицируют», например, с помощью гидроразрыва пласта, химической (например, кислотной) интенсификации пласта или их комбинации (часто называемой кислотным гидравлическим разрывом пласта или кислотным гидроразрывом). [4] Hydrocarbons (such as oil, condensate, and gas) can be produced from wells that are drilled in subterranean formations containing them. For a number of reasons, such as low reservoir permeability or formation damage caused by drilling and completion of the well, or other reasons resulting in low hydrocarbon conductivity in the well, the flow of hydrocarbons into the well may be undesirably weak. In this case, the well is "stimulated" by, for example, hydraulic fracturing, chemical (eg, acid) stimulation, or a combination thereof (often referred to as acid fracturing or acid fracturing).

[5] Обработка посредством гидравлического разрыва и кислотного гидроразрыва пласта может включать две стадии. Первая стадия включает закачку вязкой жидкости, называемой подушкой, которая обычно не содержит проппанты, в пласт со скоростью и давлением, достаточно высокими для того, чтобы разорвать пласт и создать в нем трещину. На последующей второй стадии суспензию, содержащую проппант, закачивают в пласт, чтобы транспортировать проппант в трещину(-ы), образовавшуюся(-иеся) на первой стадии. При «кислотном» гидроразрыве жидкость второй стадии может содержать кислоту или другое химическое вещество, такое как хелатирующий агент, которое может способствовать растворению части породы, вызывая неравномерное разъедание поверхности трещины и удаление части минеральных веществ, а это приводит к тому, что трещина не закрывается полностью при прекращении закачки. Иногда гидроразрыв пласта могут выполнять без применения жидкости с высокой вязкостью (например, воды), чтобы свести к минимуму ущерб, причиненный полимерами, или стоимость других увеличителей вязкости. После завершения закачки трещина смыкается проппантом, который сохраняет трещину открытой для прохождения потока пластового флюида (например, углеводородов) в ствол скважины.[5] Treatment by hydraulic fracturing and acid fracturing may include two stages. The first stage involves pumping a viscous fluid, called a pad, which usually does not contain proppants, into the formation at a rate and pressure high enough to fracture the formation and create a fracture in it. In the subsequent second stage, a proppant-containing slurry is pumped into the formation to transport the proppant into the fracture(s) formed in the first stage. In “acidic” fracturing, the second-stage fluid may contain an acid or other chemical, such as a chelating agent, that can dissolve some of the rock, causing uneven erosion of the fracture surface and removal of some of the minerals, resulting in the fracture not being completely closed. when the download stops. Sometimes hydraulic fracturing can be performed without the use of a high viscosity fluid (eg, water) to minimize the damage caused by polymers or the cost of other viscosity enhancers. After injection is complete, the fracture is closed with proppant, which keeps the fracture open to allow flow of formation fluid (eg, hydrocarbons) into the wellbore.

[6] Проппант обычно получают из таких материалов, как песок, стеклянные шарики, керамические шарики или другие материалы. Песок часто применяют в качестве проппанта для обработки трещин гидроразрыва. Однако для трещин с высоким напряжением смыкания, например, более 6 000 фунтов на квадратный дюйм (фунт/кв. дюйм) (41,3 МПа), в глубоких скважинах или скважинах с высокими пластовыми напряжениями требуется проппант с более высокой прочностью. Напряжение смыкания, выдержать которое может песок, обычно составляет около 6 000 фунтов/кв. дюйм (41,3 МПа), поэтому напряжение смыкания более 6 000 фунтов/кв. дюйм (41,3 МПа) может раздробить песок на мелкие частицы и разрушить песчаную пробку, что приведет к недостаточной проводимости потока пластового флюида в ствол скважины. Кроме того, мелкие частицы могут непрерывно течь в обратном направлении во время добычи из скважины, и, таким образом, может еще больше снизиться проводимость скважины, что приведет к короткому сроку эксплуатации скважины или к дорогостоящему повторному гидроразрыву скважины. Кроме того, часть проппанта может вытекать из трещины и блокировать поток или снижать проводимость трещины. [6] Proppant is usually made from materials such as sand, glass beads, ceramic beads, or other materials. Sand is often used as a proppant for treating hydraulic fractures. However, fractures with high closure stress, such as greater than 6,000 psi (41.3 MPa), in deep or high stress wells require a higher strength proppant. The closure stress that sand can withstand is typically around 6,000 psi. inch (41.3 MPa), so the clamping stress is more than 6,000 psi. inch (41.3 MPa) can crush the sand into small particles and destroy the sand plug, which will lead to insufficient conductivity of the formation fluid flow into the wellbore. In addition, fine particles may continuously flow backwards during production from the well, and thus the conductivity of the well may be further reduced, resulting in a short well life or costly re-fracturing of the well. In addition, some of the proppant may leak out of the fracture and block flow or reduce the conductivity of the fracture.

[7] Керамический проппант применяют для поддержания проводимости скважин с высоким напряжением смыкания. Обычно чем выше содержание оксида алюминия (Al2O3), тем выше твердость и вязкость керамического проппанта, но и выше его удельная плотность. Если не применять жидкость для гидроразрыва с высокой вязкостью, высокая удельная плотность может привести к быстрому гравитационному оседанию проппанта, что затруднит транспортировку проппанта в трещину, особенно в местах, удаленных от ствола скважины. Также быстрое оседание в трещине приводит к отсутствию проппанта в верхней части трещины, что снижает продуктивность скважины. Чтобы транспортировать проппант с высокой удельной плотностью с жидкостью для гидроразрыва с низкой вязкостью, в жидкость можно добавлять волокна в качестве добавки. См., например, патент США № 8 657 002, полное содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки. Чтобы эффективно применять волокно для транспортировки проппанта, следует учитывать, что может существовать сила взаимодействия между волокном и проппантом. [7] Ceramic proppant is used to maintain the conductivity of wells with high closure stress. Typically, the higher the content of alumina (Al 2 O 3 ), the higher the hardness and viscosity of the ceramic proppant, but also the higher its specific gravity. If a high viscosity fracturing fluid is not used, high specific gravity can lead to rapid gravitational settling of the proppant, making it difficult to transport the proppant into the fracture, especially at locations far from the wellbore. Also, rapid settling in the fracture leads to the absence of proppant in the upper part of the fracture, which reduces the productivity of the well. To transport high specific gravity proppant with a low viscosity fracturing fluid, fibers can be added to the fluid as an additive. See, for example, US Patent No. 8,657,002, the entire contents of which are incorporated herein by reference. In order to effectively use fiber to transport proppant, it should be taken into account that there may be an interaction force between the fiber and the proppant.

[8] Для применений гидроразрыва были предложены другие формы проппанта. См., например, патенты/заявки США №№ 2011/0180259; 8 562 900; 2016/0115375; 8 562 900; патенты США №№ 4 060 497; 5 500 162; 6 197 073; и 2006/0016598. См. также одновременно находящиеся на рассмотрении заявки на патент США №№ 2017/0145298 и 2017/0198191, полное содержание каждой из которых включено в настоящий документ посредством ссылки. [8] Other proppant shapes have been proposed for fracturing applications. See, for example, US Patent/Application Nos. 2011/0180259; 8 562 900; 2016/0115375; 8 562 900; U.S. Patent Nos. 4,060,497; 5 500 162; 6 197 073; and 2006/0016598. See also co-pending US Patent Applications Nos. 2017/0145298 and 2017/0198191, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

[9] Несмотря на достижения в технологии применения проппанта, по-прежнему существует потребность в эффективной интенсификации стволов скважин с одновременным предотвращением загрязнения ствола скважины проппантом, закачиваемым в пласт. [9] Despite advances in proppant application technology, there is still a need to effectively stimulate wellbores while preventing contamination of the wellbore by proppant injected into the formation.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[10] Нижеследующее описание представляет собой общую сущность некоторых аспектов изобретения, чтобы обеспечить базовое понимание настоящего изобретения. В данном описании сущности изобретения представлен выбор концепций, которые далее описываются ниже в подробном описании. Настоящая сущность изобретения не является обширным обзором изобретения и не предназначена для определения ключевых или критически важных элементов или для обозначения объема формулы изобретения. Настоящая сущность изобретения также не предназначена для определения оптимальных признаков заявленного объекта изобретения и не предназначена для применения в качестве помощи в ограничении объема заявленного объекта изобретения. Нижеследующая сущность изобретения просто представляет некоторые концепции настоящего изобретения в общей форме в качестве вводной части для более подробного описания, изложенного ниже.[10] The following description is a general summary of some aspects of the invention to provide a basic understanding of the present invention. In this summary of the invention presents a selection of concepts, which are further described below in the detailed description. This summary is not an extensive overview of the invention and is not intended to identify key or critical elements or to indicate the scope of the claims. The present summary is also not intended to determine the optimal features of the claimed subject matter and is not intended to be used as an aid in limiting the scope of the claimed subject matter. The following summary simply presents some of the concepts of the present invention in general form as an introduction to the more detailed description set forth below.

[11] Один аспект настоящего изобретения представляет собой способ обработки части ствола скважины. Способ включает введение первой жидкости для обработки в дальнюю зону ствола скважины подземного пласта, причем первая жидкость для обработки содержит первый проппант; введение второй жидкости для обработки в прискважинную зону подземного пласта, причем вторая жидкость для обработки содержит второй проппант, причем второй проппант отличается от первого проппанта; и снижение обратной промывки первого проппанта в ствол скважины при одновременном обеспечении прохождения жидкости в ствол скважины путем образования барьера прискважинной зоны, содержащего второй проппант.[11] One aspect of the present invention is a method for treating a portion of a wellbore. The method includes introducing a first treatment fluid into a far zone of a wellbore of a subterranean formation, the first treatment fluid comprising a first proppant; introducing a second treatment fluid into a downhole zone of the subterranean formation, the second treatment fluid comprising a second proppant, the second proppant being different from the first proppant; and reducing backwashing of the first proppant into the wellbore while allowing fluid to flow into the wellbore by forming a wellbore barrier containing the second proppant.

[12] Барьер прискважинной зоны образуется, когда второй проппант размещают и взаимно соединяют в прискважинной зоне подземного пласта, причем барьер прискважинной зоны содержит затворы между взаимно соединенным вторым проппантом, причем размер затвора меньше среднего размера первого проппанта. Барьер прискважинной зоны может иметь проницаемость для жидкости от 0,001 до 1×10-5 см2. Барьер прискважинной зоны может снижать количество обратной промывки первого проппанта на 1-100%. Дальняя зона ствола скважины подземного пласта может проходить в среднем на 10-300 метров от отверстия ствола скважины. Прискважинная зона подземного пласта может проходить в среднем на 0-10 метров от отверстия ствола скважины. Первый проппант может иметь средний размер частиц от 0,1 мм до 5 мм. Первый проппант может иметь сферическую форму частиц с округлостью и сферичностью более 0,7 мм и средним диаметром от 0,2 мм до 5 мм. Концентрация первого проппанта может составлять от около 0,01%мас. до около 80%мас. первой жидкости для обработки. [12] A near-wellbore barrier is formed when a second proppant is placed and interconnected in a near-wellbore zone of a subterranean formation, wherein the near-wellbore barrier comprises gates between the interconnected second proppant, the gate being smaller than the average size of the first proppant. The wellbore barrier may have a fluid permeability of 0.001 to 1×10 -5 cm 2 . The wellbore barrier can reduce the amount of first proppant backwash by 1-100%. The far zone of the wellbore of the subterranean formation may extend an average of 10-300 meters from the wellbore opening. The near-wellbore zone of the underground formation can pass on average 0-10 meters from the hole in the wellbore. The first proppant may have an average particle size of 0.1 mm to 5 mm. The first proppant may have a spherical particle shape with a roundness and sphericity of more than 0.7 mm and an average diameter of 0.2 mm to 5 mm. The concentration of the first proppant can be from about 0.01% wt. up to about 80% wt. the first fluid to be processed.

[13] Второй проппант имеет среднюю длину частиц от 2 мм до 10 мм, среднюю ширину частиц от 0,2 мм до 1,5 мм и среднее отношение длины к ширине частиц от 2:1 до 10:1. Второй проппант может иметь форму поперечного сечения, выбранную из группы, состоящей из формы треугольника, двухстержневой формы, формы трилистника, формы четырехлистника, формы звезды и формы пятиугольника. Вторая жидкость для обработки может содержать второй проппант и третий проппант, причем второй проппант составляет по меньшей мере 100 граммов и до 30 массовых процентов от общего количества проппантов во второй жидкости для обработки. Вторая жидкость для обработки может содержать второй проппант в концентрации от 100 до 2 400 граммов на литр. Первая жидкость для обработки может быть введена как часть первой группы жидкости для обработки, причем первая группа жидкости для обработки содержит от 1 до 4 проппантов в различных жидкостях. [13] The second proppant has an average particle length of 2 mm to 10 mm, an average particle width of 0.2 mm to 1.5 mm, and an average particle length to width ratio of 2:1 to 10:1. The second proppant may have a cross-sectional shape selected from the group consisting of a triangle shape, a two-rod shape, a trefoil shape, a quatrefoil shape, a star shape, and a pentagon shape. The second treatment fluid may contain a second proppant and a third proppant, with the second proppant making up at least 100 grams and up to 30 weight percent of the total amount of proppants in the second treatment fluid. The second treatment fluid may contain a second proppant at a concentration of 100 to 2,400 grams per liter. The first treatment fluid may be introduced as part of the first treatment fluid group, wherein the first treatment fluid group contains 1 to 4 proppants in different fluids.

[14] Другой аспект настоящего изобретения представляет собой барьер прискважинной зоны, образованный в соответствии с любым из способов, описанных в предыдущем абзаце. [14] Another aspect of the present invention is a wellbore barrier formed in accordance with any of the methods described in the previous paragraph.

[15] Еще один аспект настоящего изобретения представляет собой способ образования барьеров прискважинной зоны, причем способ включает введение первого проппанта в дальний подземный пласт; введение второго проппанта в близлежащий подземный пласт; и образование барьера близлежащего подземного пласта, когда второй проппант размещают и взаимно соединяют в зоне близлежащего подземного пласта, причем барьер близлежащего подземного пласта содержит затворы между взаимно соединенным вторым проппантом, причем размер затвора меньше среднего размера первого проппант, и барьер близлежащего подземного пласта обеспечивает прохождение жидкости и снижение обратной промывки первого проппанта.[15] Another aspect of the present invention is a method for forming near-wellbore barriers, the method comprising introducing a first proppant into a distant subterranean formation; introducing a second proppant into a nearby subterranean formation; and forming a barrier of a nearby subterranean formation, when the second proppant is placed and interconnected in the area of the nearby underground formation, and the barrier of the nearby underground formation contains gates between the mutually connected second proppant, and the size of the gate is less than the average size of the first proppant, and the barrier of the nearby underground formation allows the passage of liquid and reduced first proppant backwash.

[16] Хотя предшествующее описание приведено в настоящем документе со ссылкой на конкретные средства, материалы и варианты осуществления, оно не предназначено для ограничения раскрытыми в настоящем документе подробностями; скорее, оно распространяется на все функционально эквивалентные структуры, способы и применения, которые находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.[16] Although the foregoing description is provided herein with reference to specific means, materials, and embodiments, it is not intended to limit the details disclosed herein; rather, it extends to all functionally equivalent structures, methods, and uses that fall within the scope of the appended claims.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[17] Для простоты и ясности иллюстрации в графических материалах и/или на фигурах проиллюстрирован общий механизм раскрытого в настоящем документе способа и его компонентов. Описание и подробности хорошо известных признаков и методов могут быть опущены, чтобы избежать излишнего затруднения понимания настоящего изобретения. [17] For simplicity and clarity of illustration, the graphics and/or figures illustrate the general mechanism of the method disclosed herein and its components. Description and details of well-known features and methods may be omitted in order to avoid unnecessarily obscuring the present invention.

[18] Для детального понимания настоящего изобретения должны быть приведены ссылки на следующее подробное описание нескольких аспектов, рассматриваемых совместно с прилагаемыми графическими материалами, в которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями и на которых представлено следующее.[18] For a detailed understanding of the present invention, reference should be made to the following detailed description of several aspects, considered in conjunction with the accompanying drawings, in which the same elements are designated by the same reference positions and in which the following is presented.

[19] На фиг. 1 проиллюстрировано распределение содержащей проппант жидкости для гидроразрыва (суспензии) и продавочной жидкости (воды) в конце процесса продавки в пласт.[19] FIG. 1 illustrates the distribution of the proppant-containing fracturing fluid (slurry) and the displacement fluid (water) at the end of the displacement process.

[20] На фиг. 2 представлен схематический вид части ствола скважины, на котором барьер прискважинной зоны образован в прискважинной зоне подземного пласта между стволом скважины и дальней зоной ствола скважины. [20] FIG. 2 is a schematic view of a portion of a wellbore in which a near-wellbore barrier is formed in the near-wellbore zone of a subterranean formation between the wellbore and the far zone of the wellbore.

[21] На фиг. 3 представлен схематический вид барьера прискважинной зоны, на котором барьер прискважинной зоны содержит затворы, причем средний размер затворов меньше среднего размера проппанта, так что обратная промывка проппанта в ствол скважины снижается, в то время как прохождение жидкостей разрешено.[21] FIG. 3 is a schematic view of a wellbore barrier where the nearborehole barrier includes gates, the gates having an average size smaller than the average proppant size such that proppant backwash into the wellbore is reduced while fluids are allowed to flow.

[22] На фиг. 4.1 представлен схематический вид различных поперечных сечений проппанта.[22] FIG. 4.1 is a schematic view of various proppant cross sections.

[23] На фиг. 4.2 представлен схематический вид частиц, применяемых для лабораторных испытаний сил трения, возникающих при моделируемом вытеснении.[23] FIG. Figure 4.2 is a schematic view of particles used for laboratory testing of frictional forces arising from simulated displacement.

[24] На фиг. 5 проиллюстрирована кривизна проппанта.[24] FIG. 5 illustrates proppant curvature.

[25] [25]

[26] На фиг. 6 представлена блок-схема способа обработки части ствола скважины.[26] FIG. 6 is a flow chart of a method for treating a portion of a wellbore.

[27] На фиг. 7.1 представлен схематический вид улучшенных взаимодействий между проппантом или твердой добавкой и трещиной гидроразрыва в прискважинной зоне. [27] FIG. 7.1 is a schematic view of improved interactions between a proppant or solid additive and a near-wellbore fracture.

[28] На фиг. 7.2 представлен схематический вид измерения силы трения (f) между частицами и стенкой трубы, когда к частицам прилагаются силы размещения (F).[28] FIG. Figure 7.2 is a schematic view of the measurement of the friction force (f) between particles and the pipe wall when placement forces (F) are applied to the particles.

[29] На фиг. 8 представлен график силы трения (F) в зависимости от массы (W) частиц, включающих трилистник 418, стержень 416, сплюснутую форму 414 и сферу 412.[29] FIG. 8 is a plot of friction force (F) versus mass (W) of particles including trefoil 418, rod 416, oblate shape 414, and sphere 412.

[30] На фиг. 9 представлен график анализа распределения частиц по размерам для обычного керамического проппанта 20/40 меш и твердой добавки со стержнеобразными частицами с трехлистным поперечным сечением до и после испытания на раздавливание при 10 000 фунтов/кв. дюйм (68,9 МПа).[30] FIG. 9 is a particle size distribution analysis plot for a conventional 20/40 mesh ceramic proppant and a three-sheet solid rod additive before and after a crush test at 10,000 psi. inch (68.9 MPa).

[31] На фиг. 10 представлен график зависимости между объемной долей твердого вещества (SVF - англ.: solid volume fraction) и концентрацией проппанта (фунтов на добавленный галлон (PPA - англ.: pounds per gallon added)).[31] FIG. 10 is a plot of solid volume fraction (SVF) versus proppant concentration (pounds per gallon added (PPA)).

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

[32] Вначале следует отметить, что при разработке любых фактических вариантов осуществления могут быть приняты многочисленные решения в зависимости от варианта осуществления, для достижения конкретных целей разработчика, таких как соответствие связанным с системой и деловой активностью ограничениям, которые могут варьироваться в зависимости от варианта реализации. Кроме того, следует понимать, что такие усилия по разработке могут быть сложными и длительными, но, тем не менее, будут обычным делом для специалиста в данной области техники, пользующегося преимуществом настоящего изобретения.[32] It should be noted at the outset that in the development of any actual implementation, numerous decisions may be made, depending on the implementation, to achieve the specific goals of the developer, such as compliance with system and business related constraints, which may vary depending on the implementation. . Furthermore, it should be understood that such development efforts can be complex and lengthy, but will nonetheless be routine for those skilled in the art taking advantage of the present invention.

[33] Перед описанием настоящих способов следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается конкретным описанным способом или устройством, поскольку таковые могут варьироваться. Специалист в данной области техники должен понимать, что терминология, применяемая в настоящем документе, предназначена только для описания возможных аспектов, вариантов осуществления и/или реализаций и не предназначена для ограничения объема настоящего изобретения, которое будет ограничено только прилагаемой формулой изобретения.[33] Before describing the present methods, it should be understood that the present invention is not limited to the specific method or apparatus described, as such may vary. One skilled in the art should understand that the terminology used herein is only intended to describe possible aspects, embodiments and/or implementations and is not intended to limit the scope of the present invention, which will be limited only by the appended claims.

[34] Описание и примеры представлены исключительно с целью иллюстрации некоторых вариантов осуществления и не должны толковаться в контексте ограничения объема и применимости. В разделах «Сущность изобретения» и «Подробное описание изобретения» каждое числовое значение следует рассматривать как модифицированное термином «около» (кроме случаев, когда оно уже в явной форме модифицировано таким образом), а затем рассматривать как не модифицированное таким образом, если из контекста не следует иное. Кроме того, при прочтении разделов «Сущность изобретения» и «Подробное описание изобретения» следует понимать, что под диапазоном концентраций, перечисленным или описанным как применимый, подходящий и т.п., подразумевается любая и каждая концентрация в пределах указанного диапазона, включая крайние значения. Например, «диапазон от 1 до 10» следует воспринимать как описывающий все без исключения возможные числа в континууме от около 1 до около 10. Таким образом, даже если определенные значения в пределах диапазона, или ни одно из значений в пределах диапазона, в явном виде указаны или обозначены несколькими конкретными значениями, следует понимать, что авторы изобретения подразумевают и понимают под этим, что любые и все значения в пределах диапазона следует рассматривать как указанные, и что авторы настоящего изобретения имеют в виду весь диапазон и все значения в пределах этого диапазона, раскрытые и обеспеченные во всем диапазоне и всех значениях в пределах диапазона.[34] The description and examples are provided solely for the purpose of illustrating some embodiments and should not be construed to limit scope and applicability. In the Summary and Detailed Description of the Invention, each numerical value should be treated as modified by the term "about" (unless it is already explicitly so modified), and then treated as not so modified if, from the context does not follow otherwise. In addition, when reading the sections "Summary of the Invention" and "Detailed Description of the Invention", it should be understood that the range of concentrations listed or described as applicable, suitable, etc., means any and every concentration within the specified range, including extreme values . For example, "range from 1 to 10" should be taken to describe all possible numbers, without exception, on a continuum of about 1 to about 10. Thus, even if certain values are within the range, or none of the values are within the range, explicitly indicated or denoted by several specific values, it should be understood that the inventors mean and understand by this that any and all values within the range should be considered as specified, and that the authors of the present invention mean the entire range and all values \u200b\u200bwithin this range, disclosed and provided throughout the range and all values within the range.

[35] Следующие определения предоставлены для того, чтобы помочь специалистам в данной области техники понять подробное описание.[35] The following definitions are provided to assist those skilled in the art in understanding the detailed description.

ОпределенияDefinitions

[36] Термин «обработка» или «обрабатывать» относится к любой подземной операции, в которой применяют жидкость в сочетании с желаемой функцией и/или желаемой целью. Термин «обработка» или «обрабатывать» не подразумевает какое-либо конкретное действие жидкости.[36] The term "treatment" or "treat" refers to any underground operation in which a fluid is used in combination with a desired function and/or desired purpose. The term "treatment" or "treat" does not imply any particular action of the liquid.

[37] Используемый в настоящем документе термин «жидкость для обработки» относится к любой перекачиваемой и/или текучей жидкости, применяемой в подземных операциях в сочетании с желаемой функцией и/или желаемой целью. В некоторых примерах перекачиваемая и/или текучая жидкость для обработки может иметь любую подходящую вязкость, например вязкость от около 1 сП до около 10 000 сП (от 0,001 Па*с до 10 Па*с), например от около 10 сП до около 1 000 сП (от 0,01 Па*с до 1 Па*с) или от около 10 сП до около 100 сП (от 0,01 Па*с до 0,1 Па*с) при температуре обработки, которая может варьироваться от температуры на поверхности до статической температуры (в коллекторе) в забое скважины, например, от около 0 °C до около 200 °C, или от около 10 °C до около 120 °C, или от около 25 °C до около 100 °C, и скорость сдвига (для определения скорости сдвига см., например, публикацию Introduction to Rheology, Barnes, H.; Hutton, J.F; Walters, K. Elsevier, 1989, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки) в диапазоне от около 1 с-1 до около 1 000 с, например скорость сдвига в диапазоне от около 100 с-1 до около 1 000 с-1, или скорость сдвига в диапазоне от около 50 с-1 до около 500 с-1, как измерено обычными способами, например, описанными в учебниках по реологии, включая, например, Rheology: Principles, Measurements and Applications, Macosko, C. W., VCH Publishers, Inc. 1994, полное содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.[37] As used herein, the term "treatment fluid" refers to any pumpable and/or flowable fluid used in underground operations in combination with a desired function and/or desired purpose. In some examples, the pumpable and/or flowable treatment fluid may have any suitable viscosity, such as from about 1 centipoise to about 10,000 centipoise (0.001 Pa*s to 10 Pa*s), for example, from about 10 centipoise to about 1,000 cP (0.01 Pa*s to 1 Pa*s) or about 10 cP to about 100 cP (0.01 Pa*s to 0.1 Pa*s) at a processing temperature that may vary from surface to static temperature (in the reservoir) at the bottom of the well, for example, from about 0 °C to about 200 °C, or from about 10 °C to about 120 °C, or from about 25 °C to about 100 °C, and shear rate (for shear rate see, for example, Introduction to Rheology, Barnes, H.; Hutton, JF; Walters, K. Elsevier, 1989, the entire content of which is incorporated herein by reference) in the range of about 1 s -1 to about 1000 s, for example a shear rate in the range of about 100 s -1 to about 1000 s -1 , or a shear rate in the range of about 50 s -1 to about 500 s -1 as measured by conventional methods, for example, those described in rheology textbooks, including, for example, Rheology: Principles, Measurements and Applications, Macosko, CW, VCH Publishers, Inc. 1994, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

[38] Термин «гидроразрыв» относится к процессу и способам разрушения геологического пласта и образования трещины, т. е. горной породы вокруг ствола скважины, путем закачки жидкости при очень высоких давлениях (давлении выше определенного давления смыкания пласта), чтобы увеличить темпы добычи из углеводородного коллектора. В других способах гидроразрыва применяют обычные методы, известные в данной области техники.[38] The term “fracturing” refers to the process and methods of breaking up a subterranean formation and creating a fracture, i.e., rock around a wellbore, by injecting fluid at very high pressures (pressure above a certain closure pressure) to increase production rates from hydrocarbon reservoir. Other fracturing methods use conventional techniques known in the art.

[39] Термин «твердая частица» или «частица» относится к твердому трехмерному объекту с максимальным размером значительно меньше 1 метра. В настоящем документе «размер» объекта относится к расстоянию между двумя произвольными параллельными плоскостями, каждая из которых касается поверхности объекта в по меньшей мере одной точке. Максимальный размер относится к самому большому расстоянию, существующему для объекта, между любыми двумя параллельными плоскостями, а минимальный размер относится к наименьшему расстоянию, существующему для объекта, между любыми двумя параллельными плоскостями.[39] The term "solid particle" or "particle" refers to a solid three-dimensional object with a maximum size significantly less than 1 meter. As used herein, the "size" of an object refers to the distance between two arbitrary parallel planes, each of which touches the object's surface at at least one point. The maximum dimension refers to the largest distance an object has between any two parallel planes, and the minimum dimension refers to the smallest distance an object has between any two parallel planes.

[40] Следует понимать, что применяемые в настоящем документе термины «первый», «второй», «третий» и т.д. являются произвольно назначенными обозначениями и предназначены просто для различения двух или более типов объекта, действия и т.д., в зависимости от обстоятельств, и не указывают на какую-либо конкретную ориентацию или последовательность. Кроме того, следует понимать, что простое применение термина «первый» не требует наличия какого-либо «второго», а простое применение термина «второй» не требует наличия какого-либо «первого» или «третьего» и т.д.[40] It should be understood that the terms "first", "second", "third", etc. are arbitrary designations and are merely intended to distinguish between two or more types of object, action, etc., as the case may be, and do not indicate any particular orientation or sequence. In addition, it should be understood that the mere use of the term "first" does not require the presence of any "second", and the mere use of the term "second" does not require the presence of any "first" or "third", etc.

[41] Также следует понимать, что в контексте настоящего документа и прилагаемой формулы изобретения формы единственного числа могут включать формы множественного числа, если из контекста явно не следует иное. Таким образом, например, ссылка на «жидкость для обработки» может относиться к одной или нескольким жидкостям для обработки, а ссылка на «способ обработки» включает ссылку на эквивалентные признаки и способы, известные специалистам в данной области техники, и т.д.[41] It should also be understood that in the context of this document and the appended claims, singular forms may include plural forms, unless the context clearly indicates otherwise. Thus, for example, reference to "treatment fluid" may refer to one or more treatment fluids, and reference to "treatment method" includes reference to equivalent features and methods known to those skilled in the art, and so on.

[42] Настоящее изобретение не ограничивается в своем применении деталями конструкции и расположением компонентов, изложенными в нижеследующем описании или проиллюстрированными в графических материалах. Изобретение допускает другие варианты осуществления, реализации или аспекты и может применяться на практике или выполняться различными способами. Кроме того, применение терминов «включающий», «содержащий», «имеющий», «привлекающий», «состоящий» и их измененных вариантов включает элементы, перечисляемые после них, и их эквиваленты, а также дополнительные элементы.[42] The present invention is not limited in its application to the details of construction and arrangement of components set forth in the following description or illustrated in the drawings. The invention is capable of other embodiments, implementations or aspects and may be practiced or carried out in various ways. In addition, the use of the terms "comprising", "comprising", "having", "attracting", "consisting" and their modified variants includes the elements listed after them and their equivalents, as well as additional elements.

[43] В контексте настоящего документа термины «стержнеобразная частица», «стержнеобразные частицы», «удерживающий проппант», «продолговатый проппант» и «удлиненный проппант» относятся к частице(-ам), имеющей(-им) такое геометрическое поперечное сечение и размеры, при которых длина частицы (частиц) больше ширины поперечного сечения частицы (частиц). Отношение длины к ширине/диаметру может составлять, например, по меньшей мере 2:1. Геометрическая форма поперечного сечения может быть по существу круглой, а стержнеобразная частица имеет длину, превышающую диаметр поперечного сечения частицы. Стержнеобразные частицы не ограничены круглой геометрической формой поперечного сечения, и могут применяться другие формы поперечного сечения, такие как треугольная или прямоугольная. Кроме того, стержнеобразная частица может быть по существу прямой по длине частицы, или частица может иметь некоторую степень кривизны по длине частицы. В данном случае кривизна относится к стержнеобразной частице, имеющей некоторый изгиб, так что главная ось вдоль средней линии стержнеобразной частицы не является прямой. [43] In the context of this document, the terms "rod-shaped particle", "rod-shaped particles", "retaining proppant", "elongated proppant" and "elongated proppant" refer to particle(s) having such a geometric cross section and sizes at which the length of the particle (particles) is greater than the width of the cross section of the particle (particles). The length to width/diameter ratio can be, for example, at least 2:1. The cross-sectional geometry may be substantially circular and the rod-shaped particle may have a length greater than the cross-sectional diameter of the particle. The rod-like particles are not limited to a circular cross-sectional geometry, and other cross-sectional shapes such as triangular or rectangular may be used. In addition, the rod-like particle may be substantially straight along the length of the particle, or the particle may have some degree of curvature along the length of the particle. In this case, the curvature refers to a rod-shaped particle having some bend, so that the main axis along the centerline of the rod-like particle is not straight.

[44] Термин «средний размер» относится к среднему размеру твердых веществ в группе твердых веществ каждого типа. В каждой группе j частиц или хлопьев средний размер может быть рассчитан как массово-взвешенное значение.[44] The term "average size" refers to the average size of the solids in the group of solids of each type. Within each group j of particles or flakes, the average size can be calculated as a mass-weighted value.

Figure 00000001
Figure 00000001

где N - количество частиц или хлопьев в группе,, (i=1…N) - размеры отдельных частиц или хлопьев; mi (i=1…N) - массы отдельных частиц или хлопьев.where N is the number of particles or flakes in the group, (i=1…N) is the size of individual particles or flakes; mi (i=1…N) - masses of individual particles or flakes.

[45] На фиг. 1-3 представлены примеры буровых площадок, на которых может быть реализован способ обработки части ствола скважины для снижения обратной промывки проппанта. Согласно способу вводят композиции, состоящие из смесей частиц или смесей проппантов. Способ может включать введение первой жидкости для обработки или жидкости для интенсификации, причем первая жидкость для обработки включает первый проппант или первую смесь проппантов более чем одного типа или размера, которая содержит первый проппант. Первая жидкость для обработки может быть введена в составе первой группы жидкостей для обработки. Первая группа жидкостей для обработки может содержать 1-4 различных проппанта в 1-4 различных жидкостях. [45] FIG. 1-3 are examples of well sites where a method of treating a portion of a wellbore to reduce proppant backwash can be implemented. According to the method, compositions consisting of mixtures of particles or mixtures of proppants are introduced. The method may include introducing a first treatment fluid or stimulation fluid, wherein the first treatment fluid includes a first proppant or a first proppant mixture of more than one type or size that contains the first proppant. The first treatment fluid may be included in the first group of treatment fluids. The first group of treatment fluids may contain 1-4 different proppant in 1-4 different fluids.

[46] Первый проппант может иметь такие размеры и форму, чтобы проходить в дальнюю зону ствола скважины подземного пласта. Способ может включать введение первой жидкости для обработки, что может привести к заклиниванию, застреванию или закреплению первого проппанта или первой смеси проппантов, которая содержит первый проппант, в пустоты дальней зоны ствола скважины подземного пласта. Такие пустоты могут представлять собой перфорационный туннель, трещину гидроразрыва или канал червоточины. Введение первой жидкости для обработки может быть однократным или многократным действием, если желательно интенсифицировать добычу подземных флюидов. [46] The first proppant may be sized and shaped to extend into the distal zone of the wellbore of the subterranean formation. The method may include introducing a first treatment fluid, which may cause the first proppant, or the first proppant mixture that contains the first proppant, to become stuck, stuck, or stuck in the far zone voids of the wellbore of the subterranean formation. Such voids may be a perforation tunnel, a hydraulic fracture, or a wormhole channel. The introduction of the first treatment fluid may be a single or multiple action if it is desired to stimulate the production of subterranean fluids.

[47] Как схематично изображено на фиг. 1, одна проблема, с которой сталкиваются во время операции 100 гидроразрыва пласта, заключается в том, что гидравлическое давление, применяемое в стволе 102 скважины для осуществления гидроразрыва в подземном пласте и внедрения проппанта в дальней зоне ствола скважины подземного пласта, может быть настолько высоким, что давление толкает проппант 104 для обработки и гидроразрывасодержащий проппант, или смесь проппантов из прискважинных зон в дальние зоны ствола скважины, оставляя зоны, заполненные продавочной жидкостью (водой) 106. Это явление иногда называют «перепродавкой» или «закачиванием продавочной жидкости». Этот недостаток проппанта в прискважинной зоне может привести к смыканию трещин или пустот в прискважинной зоне после снижения давления интенсификации до или во время добычи. По мере смыкания трещин или пустот в прискважинной зоне добыча подземных жидкостей может быть снижена из-за закупоривания или сужения пустот в прискважинной зоне. Это закупоривание прискважинной зоны может снизить проницаемость прохождения в прискважинной зоне подземных жидкостей из подвергнутой интенсификации зоны дальней зоны ствола скважины, даже когда дальнюю зону ствола скважины и дальше подвергают интенсификации с помощью проппантов, все еще находящихся на месте.[47] As schematically depicted in FIG. 1, one problem encountered during fracturing operation 100 is that the hydraulic pressure applied in the wellbore 102 to fracture a subterranean formation and introduce proppant in the far zone of the wellbore of the subterranean formation can be so high that that pressure pushes the treatment proppant 104 and the fracturing containing proppant, or proppant mixture, from the near-wellbore zones into the far zones of the wellbore, leaving zones filled with the displacement fluid (water) 106. This phenomenon is sometimes referred to as "overflushing" or "drilling the displacement fluid." This lack of near-wellbore proppant can lead to closure of fractures or voids in the near-wellbore zone after the stimulation pressure is released before or during production. As fractures or voids close in the wellbore zone, the production of underground fluids may be reduced due to plugging or narrowing of the voids in the wellbore zone. This near-wellbore plugging can reduce the permeability of near-wellbore passage of subterranean fluids from the stimulated far zone of the wellbore, even when the far zone of the wellbore is further stimulated with proppants still in place.

[48] Кроме того, как изображено в правой части фиг. 3, еще одна проблема заключается в том, что после снижения давления гидроразрыва проппант может вытесняться из дальней зоны ствола скважины, подвергаясь обратной промывке или повторному попаданию в ствол скважины. «Обратная промывка» относится к обратному притоку проппанта в ствол скважины. Указанная обратная промывка может снизить добычу подземных жидкостей из дальних зон ствола скважины, поскольку однажды поддерживаемые пустоты смыкаются из-за поглощения проппанта. Указанная обратная промывка также может возвращать проппанты в ствол скважины во время добычи, что может привести к повреждению или износу дорогостоящего оборудования. [48] In addition, as shown on the right side of FIG. 3, another problem is that after the fracturing pressure is reduced, the proppant can be forced out of the far zone of the wellbore, being subjected to backwashing or re-entering the wellbore. "Backflush" refers to the flowback of proppant into the wellbore. Said backflushing can reduce the production of subterranean fluids from the far reaches of the wellbore because once maintained voids close due to proppant loss. This backwash can also return proppants to the wellbore during production, which can result in damage or wear to expensive equipment.

[49] Было обнаружено, что введение более объемного проппанта может снизить или уменьшить это закупоривание прискважинной зоны путем заклинивания или закрепления в прискважинной зоне. Однако также было обнаружено, что если более объемный проппант вводят перед менее объемным проппантом, то более объемный проппант может блокировать попадание менее объемного проппанта в дальнюю зону ствола скважины, что может привести к безуспешной интенсификации дальней зоны ствола скважины. Кроме того, если более объемный проппант занимает слишком много пустого порового пространства, то добыча или прохождение подземной жидкости может быть снижено до непрактичных уровней из-за потери проницаемости.[49] It has been found that introducing a larger proppant can reduce or reduce this near-wellbore plugging by wedging or anchoring in the near-wellbore zone. However, it has also been found that if a larger proppant is introduced before a smaller proppant, then the larger proppant can block the entry of the smaller proppant into the far zone of the wellbore, which can lead to unsuccessful stimulation of the far zone of the wellbore. In addition, if the larger proppant occupies too much void space, then the production or passage of underground fluid can be reduced to impractical levels due to loss of permeability.

[50] Как схематически изображено в нижней части 324 на фиг. 3, было обнаружено, что второй проппант или удерживающий проппант может быть выполнен с возможностью изменения формы проппанта при одновременном увеличении длины и соотношения размеров проппанта, так что проппант способен и/или с большей вероятностью может быть размещен в пустотах или трещинах прискважинной зоны подземного пласта. Также было обнаружено, что размеры и форма проппанта могут быть уменьшены по таким направлениям, как ширина или поперечное сечение, чтобы снизить внутренний объем проппанта при сохранении прочности проппанта. Эта увеличенная длина и уменьшенный внутренний объем могут обеспечить размещение этих удерживающих проппантов и удерживание ими от смыкания более крупных пустот в прискважинной зоне, чтобы обеспечить достаточную проницаемость при одновременном уменьшении или устранении проблемы вымывания прискважинной зоны.[50] As shown schematically at bottom 324 in FIG. 3, it has been found that the second proppant or retainer proppant can be configured to change the shape of the proppant while increasing the proppant length and size ratio so that the proppant is able and/or more likely to be placed in the voids or fractures of the near-wellbore zone of a subterranean formation. It has also been found that the size and shape of the proppant can be reduced in directions such as width or cross section to reduce the internal volume of the proppant while maintaining proppant strength. This increased length and reduced internal volume can accommodate these containment proppants and keep them from closing larger voids in the near-wellbore region to provide sufficient permeability while reducing or eliminating the near-wellbore washout problem.

[51] На фиг. 3 более детально схематично показаны различные стадии по длине ствола 300 скважины, причем стадии операций в стволе скважины относятся к гидроразрыву и расклиниванию. На предыдущей стадии 302 проппант 304 для интенсификации может быть введен через перфорационное отверстие 312 и через призабойную зону 310 ствола скважины в дальнюю зону 306 ствола скважины подземного пласта 308, оставляя призабойную зону 310 ствола скважины без проппанта из-за перепродавки. После снижения давления, как показано на стадии 314, проппант 304 для интенсификации будет промываться в обратном направлении или обратно течь в перфорационное отверстие 312 и ствол 300 скважины. Однако в примере стадии 324 гидроразрыва в стволе скважины (с развернутым видом 316) удерживающий проппант 318 может быть введен в дальнюю зону 306 ствола скважины. Затем удерживающий проппант 318 может быть введен в призабойную зону 310 ствола скважины. Как изображено на развернутом виде 316, удерживающий проппант 318 образует сеть 320 в прискважинной зоне, имеющую затвор 322, причем размеры затвора меньше, чем размеры проппанта 304 для интенсификации, что снижает или устраняет обратную промывку или обратный поток проппанта для интенсификации в ствол скважины. [51] FIG. 3 schematically shows in greater detail the various stages along the length of the wellbore 300, with the stages of operations in the wellbore referring to fracturing and wedging. In the previous step 302, the stimulation proppant 304 may be injected through the perforation 312 and through the bottomhole zone 310 of the wellbore into the far zone 306 of the wellbore of the subterranean formation 308, leaving the bottomhole zone 310 of the wellbore without proppant due to overdisplacement. Upon depressurization as shown in step 314, the stimulation proppant 304 will be flushed back or flow back into the perforation 312 and the wellbore 300 . However, in the example of the wellbore fracturing stage 324 (with expanded view 316), the retaining proppant 318 may be introduced into the far zone 306 of the wellbore. The retaining proppant 318 may then be introduced into the bottomhole zone 310 of the wellbore. As depicted in exploded view 316, the proppant retainer 318 forms a near-wellbore network 320 having a gate 322, the gate being smaller than the stimulation proppant 304, which reduces or eliminates backwash or backflow of the stimulation proppant into the wellbore.

[52] Как показано на фиг. 2, в более обширном виде способа, способ может представлять собой часть операции 200 гидроразрыва пласта. В одном варианте осуществления ствол 202 скважины имеет прискважинную зону, которая заключена в цементную оболочку 204. Перед гидроразрывом стадии перфорационный инструмент 206 может быть введен в ствол скважины для образования перфорационных отверстий 214 в стороны из ствола скважины, соединяющих ствол 202 скважины с подземным пластом 224. Стадия 212, подвергающаяся гидроразрыву 210, может быть изолирована от остальной части ствола скважины с помощью сепараторов 208 стадий. Эксплуатационный модуль 226 может быть соединен с насосом 228, а насос соединен с первым резервуаром 230, содержащим первый проппант (P1), вторым резервуаром 232, содержащим второй проппант (P2), и третьим резервуаром 234, содержащим третий проппант (P3). [52] As shown in FIG. 2, in a broader form of the method, the method may be part of a fracturing operation 200. In one embodiment, the wellbore 202 has a near-wellbore zone that is enclosed by a cement sheath 204. Prior to the fracturing stage, a perforating tool 206 may be inserted into the wellbore to form perforations 214 laterally out of the wellbore connecting the wellbore 202 to the subterranean formation 224. The stage 212 undergoing fracturing 210 may be isolated from the rest of the wellbore using stage separators 208 . The production module 226 may be connected to a pump 228, and the pump is connected to a first reservoir 230 containing the first proppant (P1), a second reservoir 232 containing the second proppant (P2), and a third reservoir 234 containing the third proppant (P3).

[53] Насос также может быть соединен с контроллером 236. Контроллер может обеспечивать отображение процесса 238 гидроразрыва в режиме реального времени. Как представлено на отображении 238, может быть введена удерживающая жидкость (Rf), и продукты Prd1, Prd2 и Prd3 могут закачиваться последовательно.[53] The pump may also be connected to a controller 236. The controller may provide a real-time display of the fracturing process 238. As shown in display 238, a retention fluid (Rf) may be introduced and the products Prd1, Prd2 and Prd3 may be pumped sequentially.

[54] В одном примере первый и третий проппанты могут представлять собой проппанты для интенсификации. Второй проппант может представлять собой удерживающий проппант. На стадии 210 разрыва первый проппант или проппант 222 для интенсификации может быть введен через перфорационное отверстие 214 в дальнюю зону 218 ствола скважины подземного пласта 224. Затем второй проппант или удерживающий проппант 220 вводят в призабойную зону 216 с образованием сети 240 в прискважинной зоне. [54] In one example, the first and third proppants may be stimulation proppants. The second proppant may be a holding proppant. At the fracturing stage 210, the first proppant or stimulation proppant 222 may be introduced through the perforation 214 into the far zone 218 of the wellbore of the subterranean formation 224. The second proppant or holding proppant 220 is then introduced into the near wellbore zone 216 to form a near wellbore network 240.

[55] Более того, было обнаружено, что могут быть созданы определенные размеры и формы второго проппанта или удерживающего проппанта, которые имеют тенденцию располагаться с образованием барьеров прискважинной зоны в форме сети или переплетения удерживающего проппанта, которые могут напоминать трехмерное скопление. Также было обнаружено, что образованный барьер прискважинной зоны имеет затворы, как показано на увеличенном виде 316 на фиг. 3, причем затворы имеют размер, самое длинное отверстие или пролет, которые могут быть меньше среднего размера первого проппанта или проппанта для интенсификации. Барьер прискважинной зоны может снизить или исключить обратную промывку проппанта для интенсификации, поскольку отверстия затвора меньше, чем размер проппанта для интенсификации, при этом все еще обеспечивая прохождение или поток подземных жидкостей сквозь барьер прискважинной зоны.[55] Moreover, it has been found that certain sizes and shapes of the second proppant or retainer proppant can be created, which tend to be arranged to form near-wellbore barriers in the form of a net or weave of retainer proppant, which may resemble a three-dimensional cluster. It has also been found that the formed near-wellbore barrier has gates, as shown in enlarged view 316 in FIG. 3, the gates having a size, longest opening or span, which may be less than the average size of the first or stimulation proppant. The near wellbore barrier can reduce or eliminate backflushing of the stimulation proppant because the gate openings are smaller than the size of the stimulation proppant while still allowing subterranean fluids to pass or flow through the nearborehole barrier.

[56] Прискважинная зона подземного пласта представляет собой объем, часть или зону подземного пласта, которая проходит наружу на 0-10 метров от поверхности ствола скважины, включая 0,1-3 метра наружу. Дальняя зона ствола скважины может представлять собой объем или часть подземного пласта, которая проходит наружу на 3-300 метров от поверхности ствола скважины, или 10-300 метров наружу, или 10-200 метров от поверхности ствола скважины. [56] A wellbore zone of a subterranean formation is a volume, portion or zone of a subterranean formation that extends outwardly 0-10 meters from the wellbore surface, including 0.1-3 meters outward. A wellbore far zone may be a volume or portion of a subterranean formation that extends outwardly 3-300 meters from the surface of the wellbore, or 10-300 meters outward, or 10-200 meters from the surface of the wellbore.

[57] На фиг. 4.1, 4.2 и 5 показаны примеры геометрических форм проппанта. Как показано на фиг. 4.1, проппант может иметь различные формы поперечного сечения, включая форму 402 треугольника, двухстержневую форму 404, форму 406 трилистника, форму 408 четырехлистника, форму 410 звезды и форму 412 пятиугольника. Как показано на фиг. 4.2, проппант может иметь различные геометрические формы, такие как сфера 412, сплюснутая форма 414, стержень 416 и форма 418 трилистника. [57] FIG. Figures 4.1, 4.2 and 5 show examples of proppant geometries. As shown in FIG. 4.1, the proppant may have a variety of cross-sectional shapes, including triangle shape 402, double rod shape 404, trefoil shape 406, quatrefoil shape 408, star shape 410, and pentagon shape 412. As shown in FIG. 4.2, the proppant may have various geometries such as a sphere 412, an oblate shape 414, a stem 416, and a trefoil shape 418.

[58] Как показано на фиг. 5, проппант необязательно может иметь кривизну. Кривизна может быть обозначена как α, которая больше, чем D (α > D), где D - ширина стержнеобразной частицы на одном конце, от первой краевой точки до второй краевой точки, а α - общая ширина на противоположном конце частицы, измеренная от общего края с одним концом до самого дальнего края от общего края на противоположном конце.[58] As shown in FIG. 5, the proppant may optionally have a curvature. Curvature can be denoted as α, which is greater than D (α > D), where D is the width of the rod-shaped particle at one end, from the first edge point to the second edge point, and α is the total width at the opposite end of the particle, measured from the total edge at one end to the furthest edge from the common edge at the opposite end.

[59] На фиг. 6 показан пример способа 600, который можно применять на прискважинных участках 100, 200 для предотвращения обратной промывки проппанта в ствол 102, 202 скважины. Как показано на фиг. 6, в примере способа выполнение способа 600 обычно начинается с бурения ствола скважины в подземном пласте, содержащем подземную жидкость 602. Ствол скважины перфорируют 604 перед осуществлением гидроразрыва пласта. Проппант для интенсификации может быть введен через перфорационные отверстия в дальнюю зону 606 ствола скважины. Способ может включать повторное введение проппанта для интенсификации через перфорационные отверстия в дальнюю зону 614 ствола скважины при необходимости для интенсификации и удерживания подземного пласта от смыкания. Гидроразрыв стадии можно контролировать и направлять с помощью контроллера. [59] FIG. 6 shows an example of a method 600 that can be applied to downhole sections 100, 200 to prevent proppant backwash into the wellbore 102, 202. As shown in FIG. 6, in an exemplary method, the method 600 typically begins by drilling a wellbore in a subterranean formation containing subterranean fluid 602. The wellbore is perforated 604 prior to fracturing. The stimulation proppant may be introduced through the perforations into the far zone 606 of the wellbore. The method may include reinjecting the stimulation proppant through the perforations into the far zone 614 of the wellbore as needed to stimulate and keep the subterranean formation from closing. The fracturing stage can be controlled and directed using a controller.

[60] Как только будет обнаружено, что стадия подверглась достаточной интенсификации, контроллер может дать команду насосу ввести удерживающую жидкость или вторую жидкость для обработки в призабойную зону скважины подземного пласта 608. Способ может включать образование сети в прискважинной зоне в виде продолговатой залежи проппанта и взаимного соединения в прискважинной зоне подземного участка на этапе 610. В одном аспекте способ может включать уменьшение количества обратной промывки проппанта для интенсификации из дальней зоны 612 ствола скважины. Способ может включать 616 повторное выполнение процесса, включая процедуры 606-612 для дополнительных стадий. Второй проппант представляет собой «завершающий» проппант, и введение второй жидкости для обработки, содержащей второй проппант, является последним введением жидкости для обработки, содержащей проппант, в ствол скважины до добычи подземной жидкости и/или заканчивания стадии и/или ствола скважины. Второй проппант может представлять собой завершающий проппант, и его добавляют на заключительной стадии введения проппанта для обработки в рамках многостадийного гидроразрыва. [60] Once it is determined that the stage has been sufficiently stimulated, the controller may instruct the pump to introduce a retention fluid or second treatment fluid into the wellbore zone of the subterranean formation 608. The method may include forming a network in the wellbore zone in the form of an oblong proppant deposit and connection in the near-wellbore zone of the subterranean section at step 610. In one aspect, the method may include reducing the amount of proppant backwash for stimulation from the far zone 612 of the wellbore. The method may include 616 re-executing the process, including procedures 606-612 for additional steps. The second proppant is the "finishing" proppant, and the introduction of the second treatment fluid containing the second proppant is the last injection of the treatment fluid containing the proppant into the wellbore prior to production of the subterranean fluid and/or completion of the stage and/or wellbore. The second proppant may be a tail proppant and is added at the final proppant injection stage for multi-stage fracturing treatment.

[61] Способ 606 введения первой жидкости для обработки в дальнюю зону ствола скважины подземного пласта включает введение первой жидкости для обработки, содержащей первый проппант, иногда называемый проппантом для интенсификации. Первая жидкость для обработки может содержать первый проппант или смесь проппантов, которая содержит первый проппант. Первая жидкость для обработки может также содержать жидкость-носитель, увеличитель вязкости и/или волокно. Первый проппант может иметь сферическую форму с округлостью и сферичностью более 0,7, в том числе от 0,7 до 1,0, в том числе от 0,8 до 0,95, в соответствии с действующим промышленным стандартом; и средний диаметр от 0,2 мм до 5 мм, в том числе от 0,3 мм до 4 мм, в том числе от 1 мм до 3 мм. Первый проппант может иметь средний диаметр от 0,2 мм до 5 мм, в том числе от 0,3 мм до 4 мм, в том числе от 1 мм до 3 мм. Первый проппант или проппант для интенсификации может задерживать и интенсифицировать добычу в дальней зоне ствола скважины подземного пласта. [61] A method 606 for introducing a first treatment fluid into a far borehole of a subterranean formation includes introducing a first treatment fluid containing a first proppant, sometimes referred to as a stimulation proppant. The first treatment fluid may contain the first proppant or a proppant mixture that contains the first proppant. The first treatment fluid may also contain a carrier fluid, a viscosity enhancer and/or fiber. The first proppant may have a spherical shape with a roundness and sphericity of more than 0.7, including from 0.7 to 1.0, including from 0.8 to 0.95, in accordance with the current industrial standard; and an average diameter of 0.2 mm to 5 mm, including 0.3 mm to 4 mm, including 1 mm to 3 mm. The first proppant may have an average diameter of 0.2 mm to 5 mm, including 0.3 mm to 4 mm, including 1 mm to 3 mm. The first proppant or stimulation proppant may delay and stimulate production in the far zone of the wellbore of the subterranean formation.

[62] Первый проппант или первая смесь проппантов может содержаться в первой жидкости для обработки в концентрации от около 0,01%мас. до около 80%мас. первой жидкости для обработки, включая концентрацию в диапазоне от около 0,1%мас. до около 25%мас. жидкости для обработки или концентрацию в диапазоне от около 1%мас. до около 10%мас. жидкости для обработки. [62] The first proppant or the first mixture of proppants may be contained in the first treatment fluid at a concentration of from about 0.01% wt. up to about 80% wt. the first liquid for processing, including a concentration in the range from about 0.1 wt.%. up to about 25% wt. liquid for processing or concentration in the range from about 1%wt. up to about 10% wt. processing fluids.

[63] Способ 608 введения второй жидкости для обработки в прискважинную зону подземного пласта включает введение второй жидкости для обработки, содержащей второй проппант. Вторая жидкость для обработки может содержать второй проппант или вторую смесь проппантов, которая содержит второй проппант. Первая и вторая жидкости для обработки могут быть разными, но могут иметь один или более общих компонентов. В одном примере первый проппант и второй проппант могут быть разными, но могут иметь одно или более общих свойств, материалов или размеров, при условии, что они различаются по меньшей мере одной формой или размером. Вторая жидкость для обработки может также включать жидкость-носитель, увеличитель вязкости и/или волокно. Второй проппант имеет продолговатую или цилиндрическую форму. Второй проппант может иметь длину от 2 мм до 10 мм, в том числе от 2 мм до 8 мм, в том числе от 3 мм до 7 мм. Второй проппант имеет среднюю ширину от 0,2 мм до 1,5 мм, в том числе от 0,3 мм до 1,2 мм, в том числе от 0,5 мм до 1 мм. Второй проппант может иметь среднее отношение длины к ширине от 2:1 до 10:1, в том числе от 2,5:8, в том числе от 3:7. Второй проппант может иметь поперечное сечение формы, выбранной из группы, состоящей из формы 402 треугольника, двухстержневой формы 404, формы 406 трилистника, формы 408 четырехлистника, формы 410 звезды и формы 412 пятиугольника, как показано на фиг. 4.1.[63] A method 608 for introducing a second treatment fluid into a downhole zone of a subterranean formation includes introducing a second treatment fluid containing a second proppant. The second treatment fluid may contain a second proppant or a second proppant mixture that contains the second proppant. The first and second treatment fluids may be different, but may have one or more components in common. In one example, the first proppant and the second proppant may be different, but may have one or more properties, materials, or sizes in common, as long as they differ in at least one shape or size. The second treatment fluid may also include a carrier fluid, a viscosity enhancer, and/or a fiber. The second proppant has an elongated or cylindrical shape. The second proppant may have a length of 2 mm to 10 mm, including 2 mm to 8 mm, including 3 mm to 7 mm. The second proppant has an average width of 0.2 mm to 1.5 mm, including 0.3 mm to 1.2 mm, including 0.5 mm to 1 mm. The second proppant may have an average length to width ratio of 2:1 to 10:1, including 2.5:8, including 3:7. The second proppant may have a cross-sectional shape selected from the group consisting of a triangle shape 402, a double rod shape 404, a trefoil shape 406, a quatrefoil shape 408, a star shape 410, and a pentagon shape 412, as shown in FIG. 4.1.

[64] Вторая жидкость для обработки содержит от 100 до 2 400 граммов на литр второго проппанта, в том числе от 150 до 2 200 граммов на литр, в том числе от 200 до 2 000 граммов на литр второго проппанта. Вторая жидкость для обработки может содержать вторую смесь проппантов, включая по меньшей мере второй проппант и третий проппант. Вторая жидкость для обработки может содержать четвертый, пятый, шестой и т.д. проппант. Третий проппант может быть таким же, как первый или второй проппант, или отличаться от него. Вторая жидкость для обработки пластов может содержать второй проппант и третий проппант, причем второй проппант составляет по меньшей мере 100 граммов и до 30 массовых процентов от общего количества проппантов во второй жидкости для обработки, в том числе по меньшей мере 120 граммов и до 25 массовых процентов, в том числе от 3 до 20 массовых процентов от общего количества проппантов во второй жидкости для обработки. Вторая жидкость для обработки может содержать второй проппант и третий проппант, причем второй проппант составляет от 0,1 до 30 массовых процентов от общего количества проппантов во второй жидкости для обработки, в том числе от 1 до 25 массовых процентов, и в том числе от 3 до 20 процентов. массовых процентов от общего количества проппантов во второй жидкости для обработки.[64] The second treatment fluid contains from 100 to 2,400 grams per liter of the second proppant, including from 150 to 2,200 grams per liter, including from 200 to 2,000 grams per liter of the second proppant. The second treatment fluid may contain a second mixture of proppants, including at least a second proppant and a third proppant. The second treatment fluid may contain a fourth, fifth, sixth, and so on. proppant. The third proppant may be the same as or different from the first or second proppant. The second treatment fluid may contain a second proppant and a third proppant, wherein the second proppant is at least 100 grams and up to 30 weight percent of the total amount of proppants in the second treatment fluid, including at least 120 grams and up to 25 weight percent. , including from 3 to 20 mass percent of the total amount of proppants in the second treatment fluid. The second treatment fluid may contain a second proppant and a third proppant, wherein the second proppant is from 0.1 to 30 mass percent of the total amount of proppants in the second treatment fluid, including from 1 to 25 mass percent, and including from 3 up to 20 percent. weight percent of the total amount of proppants in the second treatment fluid.

[65] Способ 612 снижения обратной промывки включает снижение промывки в обратном направлении первого проппанта или первой смеси проппантов из дальней зоны ствола скважины обратно в ствол скважины путем образования барьера прискважинной зоны. Барьер прискважинной зоны может представлять собой самосборную сеть или паутину, которая напоминает трехмерное скопление второго проппанта, когда второй проппант взаимно соединяется сам с собой и соединяется со сторонами полостей прискважинной зоны. Барьер прискважинной зоны может содержать затворы или отверстия в барьере прискважинной зоны, причем средний размер затвора или самый длинный пролет через отверстие затвора меньше среднего размера первого проппанта или по меньшей мере одного из проппантов, составляющих первую смесь проппантов. Конструкция барьера прискважинной зоны может способствовать поддержанию и укреплению полостей в прискважинной зоне подземного пласта. В одном варианте осуществления затворы, образованные в барьере прискважинной зоны, обеспечивают прохождение подземных жидкостей одновременно с выборочным исключением или уменьшением прохождения первого проппанта или по меньшей мере одного из проппантов из первой смеси проппантов.[65] The method 612 for reducing backwash includes reducing backwash of the first proppant or first proppant mixture from the far zone of the wellbore back into the wellbore by forming a near wellbore barrier. The wellbore barrier may be a self-assembled web or web that resembles a three-dimensional agglomeration of the second proppant as the second proppant interconnects with itself and connects to the sides of the wellbore cavities. The wellbore barrier may include gates or openings in the wellbore barrier, wherein the average gate size or the longest span through the gate opening is less than the average size of the first proppant or at least one of the proppants constituting the first proppant mixture. The design of the near-wellbore barrier can help maintain and reinforce cavities in the near-wellbore zone of a subterranean formation. In one embodiment, gates formed in the wellbore barrier allow passage of subterranean fluids while selectively eliminating or reducing passage of the first proppant or at least one of the proppants from the first proppant mixture.

[66] Барьер призабойной зоны скважины имеет проницаемость для жидкости от 0,001 до 1х10-5 см2, в том числе от 1×10-3 до 1×10-4 см2. Способ может включать снижение количества или процентного содержания первого проппанта, который промывается в обратном направлении или возвращается в ствол скважины, что измеряется относительно базовой линии, измеренной до этого, без образования барьера прискважинной зоны. Снижение процентного содержания первого проппанта или первой смеси проппантов может составлять от около 1% до около 100%, в том числе от около 2% до около 80%, в том числе от около 5% до около 50%.[66] The wellbore barrier has a fluid permeability of 0.001 to 1x10 -5 cm 2 , including 1x10 -3 to 1x10 -4 cm 2 . The method may include reducing the amount or percentage of the first proppant that is flushed back or returned to the wellbore, as measured relative to a baseline measured previously, without forming a near-wellbore barrier. The percentage reduction in the first proppant or first proppant mixture may be from about 1% to about 100%, including from about 2% to about 80%, including from about 5% to about 50%.

[67] Способ также может включать 610 образование сети в прискважинной зоне в подземном пласте, причем ствол скважины содержит обсадную колонну и по меньшей мере одно отверстие в обсадной колонне, причем отверстие имеет некоторый диаметр, причем способ дополнительно включает: обеспечение жидкости-подушки, содержащей проппант для интенсификации, причем проппант для интенсификации имеет размер и форму вещества для интенсификации; введение жидкости-подушки через ствол скважины в дальнюю зону ствола скважины подземного пласта; обеспечение удерживающей жидкости, содержащей продолговатый проппант, причем продолговатый проппант имеет продолговатый размер и продолговатую форму; введение удерживающей жидкости в прискважинную зону подземного пласта; образование сети в прискважинной зоне в качестве залежи продолговатого проппанта и взаимного соединения в прискважинной зоне подземного пласта, причем сеть в прискважинной зоне содержит затворы между взаимно соединенным продолговатым проппантом, причем размер затвора меньше размера для интенсификации проппанта для интенсификации и допускает прохождение углеводородов; и снижение количества проппанта для интенсификации, промывающего скважину в обратном направлении во время добычи подземной жидкости. При необходимости способ можно выполнять в различном порядке и осуществлять повторно.[67] The method may also include 610 forming a network in a near-wellbore zone in a subterranean formation, the wellbore comprising a casing and at least one opening in the casing, the opening having a diameter, the method further comprising: providing a cushion fluid containing the stimulation proppant, wherein the stimulation proppant has the size and shape of the stimulation agent; introducing a pad fluid through the wellbore into a far zone of the wellbore of the subterranean formation; providing a retaining fluid containing an elongated proppant, the elongated proppant having an elongated size and an elongated shape; introducing a retaining fluid into a downhole zone of the subterranean formation; forming a network in the wellbore zone as a reservoir of elongated proppant and interconnecting in the near-wellbore zone of the underground formation, and the network in the near-wellbore zone contains gates between the mutually connected elongated proppant, and the size of the gate is smaller than the size for intensification of the proppant for stimulation and allows the passage of hydrocarbons; and reducing the amount of stimulation proppant that flushes the well back during production of the underground fluid. If necessary, the method can be performed in a different order and repeated.

[68] Более подробно, жидкость для обработки, включая первую и вторую жидкости для обработки, представляет собой частицы или смеси частиц в жидкости-носителе. Жидкость-носитель может представлять собой воду: пресную воду, пластовую воду, морскую воду. Другие неограничивающие примеры жидкостей-носителей включают гидратируемые гели (например, гуаровые смолы, полисахариды, ксантан, гидроксиэтилцеллюлозу и т.д.), сшитый гидратируемый гель, загущенную кислоту (например, на основе геля), эмульгированную кислоту (например, нефтяную внешнюю фазу), активированную жидкость (например, пену на основе N2 или CO2) и буровой раствор на нефтяной основе, содержащий гелеобразную, вспененную или иным образом загущенную нефть. Кроме того, жидкость-носитель может представлять собой рассол и/или может содержать рассол. Жидкость-носитель может включать соляную кислоту, плавиковую кислоту, бифторид аммония, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, молочную кислоту, гликолевую кислоту, малеиновую кислоту, винную кислоту, сульфаминовую кислоту, яблочную кислоту, лимонную кислоту, метилсульфаминовую кислоту, хлоруксусную кислоту, аминополикарбоновую кислоту, 3-гидроксипропионовую кислоту, полиаминополикарбоновую кислоту и/или соль любой кислоты. В определенных применениях жидкость-носитель может включать полиаминополикарбоновую кислоту и представляет собой тринатрийгидроксилэтилэтилендиаминтриацетат, моноаммониевые соли гидроксилэтилэтилендиаминтриацетата и/или мононатриевые соли гидроксилэтилэтилендиаминтетраацетата. [68] In more detail, the treatment fluid, including the first and second treatment fluids, are particles or mixtures of particles in a carrier fluid. The carrier fluid may be water: fresh water, formation water, sea water. Other non-limiting examples of carrier fluids include hydratable gels (e.g., guar gums, polysaccharides, xanthan, hydroxyethyl cellulose, etc.), cross-linked hydratable gel, viscosified acid (e.g., gel-based), emulsified acid (e.g., petroleum outer phase) , an activated fluid (eg, N 2 or CO 2 based foam) and an oil based drilling fluid containing gelled, foamed or otherwise thickened oil. In addition, the carrier fluid may be a brine and/or may contain a brine. The carrier fluid may include hydrochloric acid, hydrofluoric acid, ammonium bifluoride, formic acid, acetic acid, lactic acid, glycolic acid, maleic acid, tartaric acid, sulfamic acid, malic acid, citric acid, methylsulfamic acid, chloroacetic acid, aminopolycarboxylic acid, 3-hydroxypropionic acid, polyaminopolycarboxylic acid and/or any acid salt. In certain applications, the carrier fluid may include polyaminopolycarboxylic acid and is trisodium hydroxylethylethylenediaminetriacetate, monoammonium salts of hydroxyethylethylenediaminetriacetate and/or monosodium salts of hydroxylethylethylenediaminetetraacetate.

[69] Выбор проппанта включает множество компромиссных решений, обусловленных экономическими и практическими факторами. Такие проппанты могут быть натуральными или синтетическими (включая, помимо прочего, стеклянные шарики, керамические шарики, песок, полимеры и бокситы), с покрытием или могут содержать химические вещества; причем в случае более одного их можно применять последовательно или в смесях разных размеров или разных материалов. Проппант может быть покрыт смолой (отверждаемой) или предварительно отвержденной смолой. Проппанты и гравий в одной и той же или разных скважинах или жидкостях для обработки могут быть из одного и того же материала и/или одного размера, и в настоящем изобретении термин «проппант» предназначен для включения гравия. Могут применять частицы неправильной формы. В международной заявке WO 2009/088317 описан способ гидроразрыва с применением суспензии проппанта, содержащей от 1 до 100 процентов жестких, малоэластичных и малодеформируемых удлиненных частиц. В заявке на патент США 2007/768393 описан проппант, который имеет форму по существу жестких, эластичных пластинчатых частиц, имеющих отношение максимального к минимальному размерам более около 5, причем проппант представляет собой по меньшей мере одно из следующего: образован из коррозионно-стойкого материала или на нем образован коррозионно-стойкий материал. Каждый из вышеперечисленных документов включен в настоящий документ посредством ссылки, так что их полное содержание включено в настоящий документ посредством ссылки. [69] Proppant selection involves many trade-offs driven by economic and practical factors. Such proppants may be natural or synthetic (including but not limited to glass beads, ceramic beads, sand, polymers, and bauxite), coated, or may contain chemicals; and in the case of more than one, they can be used sequentially or in mixtures of different sizes or different materials. The proppant can be coated with resin (cured) or pre-cured with resin. Proppants and gravel in the same or different wells or treatment fluids may be of the same material and/or the same size, and in the present invention, the term "proppant" is intended to include gravel. Irregularly shaped particles can be used. International application WO 2009/088317 describes a hydraulic fracturing method using a proppant slurry containing from 1 to 100 percent of hard, low-elasticity, and low-deformability elongated particles. US Patent Application 2007/768393 describes a proppant that is in the form of substantially rigid, elastic lamellar particles having a maximum to minimum size ratio of greater than about 5, wherein the proppant is at least one of the following: formed from a corrosion resistant material or a corrosion-resistant material is formed on it. Each of the above documents is incorporated herein by reference, so that their entire contents are incorporated herein by reference.

[70] Проппант или частица(-ы) также могут иметь определенную форму (в настоящем документе обозначенную d в виде частиц определенной формы) для улучшения перекрывающей способности и стабильности барьера прискважинной зоны. Частицы определенной формы могут иметь форму стержня, цилиндра или трубки с поперечным сечением, например, в форме треугольника, двухстержневой форме, форме трилистника и четырехлистника. См. фиг. 4.1. Считается, что включение частиц определенной формы, таких как частицы, имеющие поперечное сечение в форме трилистника, может (1) повысить перекрывающую способность композиции благодаря повышенным силам трения между частицами и ограничивающей геометрической конфигурации перфорационных отверстий и пустот за обсадной колонной (2) повысить стабильность барьера благодаря повышенным силам трения и лучшему взаимодействию частиц с волокнами и (3) действовать как проппант в пустотах за обсадной колонной, склонных к смыканию.[70] The proppant or particle(s) may also be shaped (herein referred to as d in the form of particles of a certain shape) to improve the bridging ability and stability of the barrier near the wellbore zone. The shaped particles may be in the form of a rod, a cylinder, or a tube with a cross section such as triangular, double rod, trefoil, and quatrefoil. See fig. 4.1. It is believed that the inclusion of particles of a certain shape, such as particles having a trefoil-shaped cross-section, can (1) increase the bridging ability of the composition due to increased frictional forces between the particles and the confining geometry of the perforations and voids behind the casing (2) increase the stability of the barrier due to increased frictional forces and better interaction of particles with fibers and (3) act as a proppant in voids prone to closing behind the casing.

[71] Частица(-ы) может (могут) быть выполнена(-ы) в виде разлагаемого материала. Неограничивающие примеры разлагаемых материалов, которые могут быть применены, включают определенные полимерные материалы, которые способны образовывать кислоты при разложении. Эти полимерные материалы могут в настоящем документе называться «предшественниками полимерных кислот». Эти материалы обычно являются твердыми при комнатной температуре. Материалы-предшественники полимерных кислот включают полимеры и олигомеры, которые гидролизуются или разлагаются в определенных химических средах при известных и контролируемых условиях температуры, времени и pH с высвобождением молекул органической кислоты, которые можно назвать «мономерными органическими кислотами». Применяемое в настоящем документе выражение «мономерная органическая кислота» или «мономерная кислота» может также включать димерную кислоту или кислоту с небольшим количеством связанных мономерных звеньев, которые действуют аналогично мономерной кислоте, состоящей из одного мономерного звена.[71] Particle(s) can (may) be made(s) in the form of a degradable material. Non-limiting examples of degradable materials that may be used include certain polymeric materials that are capable of forming acids upon decomposition. These polymeric materials may be referred to herein as "polymeric acid precursors". These materials are usually solid at room temperature. Polymeric acid precursor materials include polymers and oligomers that hydrolyze or decompose in certain chemical environments under known and controlled conditions of temperature, time and pH to release organic acid molecules that may be referred to as "monomeric organic acids". As used herein, the expression "monomeric organic acid" or "monomeric acid" can also include a dimeric acid or an acid with a small number of associated monomeric units that act similarly to a monomeric acid consisting of a single monomeric unit.

[72] Полимерные материалы могут включать полиэфиры, полученные путем полимеризации гидроксикарбоновых кислот, такие как алифатический сложный полиэфир молочной кислоты, называемый полимолочной кислотой; гликолевая кислота, называемая полигликолевой кислотой; 3-гидроксимасляная кислота, называемая полигидроксибутиратом; 2-гидроксивалериановая кислота, называемая полигидроксивалериановой кислотой; эпсилон-капролактон, называемый полипсилон-капролактоном или полипролактоном; полиэфиры, полученные путем эстерификации гидроксиламинокислот, такие как серин, треонин и тирозин; и сополимеры, полученные из смесей мономеров, перечисленных выше. Описанные выше сложные гомополиэфиры имеют следующую общую структуру:[72] The polymeric materials may include polyesters obtained by polymerization of hydroxycarboxylic acids, such as an aliphatic polyester of lactic acid, called polylactic acid; glycolic acid, called polyglycolic acid; 3-hydroxybutyric acid, called polyhydroxybutyrate; 2-hydroxyvaleric acid, called polyhydroxyvaleric acid; epsilon-caprolactone, called polypsilon-caprolactone or polyprolactone; polyesters obtained by esterification of hydroxylamino acids such as serine, threonine and tyrosine; and copolymers derived from mixtures of the monomers listed above. The homopolyesters described above have the following general structure:

Figure 00000002
Figure 00000002

где R1, R2, R3, R4 представляют собой либо H, линейный алкил, такой как CH3, CH2CH3 (CH2)nCH3, разветвленный алкил, арил, алкиларил, функциональную алкильную группу (несущую группы карбоновой кислоты, аминогруппы, гидроксильные группы, тиольные группы или другие группы), либо функциональную арильную группу (несущую группы карбоновых кислот, аминогруппы, гидроксильные группы, тиольные группы или другие группы); x представляет собой целое число от 1 до 11; y - целое число от 0 до 10; а z - целое число от 2 до 50 000.where R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are either H, linear alkyl such as CH 3 , CH 2 CH 3 (CH 2 ) n CH 3 , branched alkyl, aryl, alkylaryl, an alkyl functional group (carrying groups carboxylic acid groups, amino groups, hydroxyl groups, thiol groups or other groups), or an aryl functional group (carrying carboxylic acid groups, amino groups, hydroxyl groups, thiol groups or other groups); x is an integer from 1 to 11; y is an integer from 0 to 10; and z is an integer between 2 and 50,000.

[73] В соответствующих условиях (pH, температура, содержание воды) сложные полиэфиры, подобные описанным в настоящем документе, могут гидролизоваться и разлагаться с образованием гидроксикарбоновой кислоты и соединений, которые относятся к тем кислотам, которые упоминались выше как «мономерные кислоты».[73] Under appropriate conditions (pH, temperature, water content), polyesters such as those described herein can hydrolyze and decompose to form hydroxycarboxylic acid and compounds that belong to those acids referred to above as "monomeric acids".

[74] Одним из примеров подходящего предшественника полимерной кислоты, как упомянуто выше, является полимер молочной кислоты, иногда называемый полимолочной кислотой, «PLA», полилактатом или полилактидом. Молочная кислота представляет собой хиральную молекулу и имеет два оптических изомера. Они представляют собой D-молочную кислоту и L-молочную кислоту. Формы поли(L-молочной кислоты) и поли(D-молочной кислоты) имеют по существу кристаллическую природу. Полимеризация смеси L- и D-молочных кислот до поли(DL-молочной кислоты) приводит к образованию полимера, который является более аморфным по своей природе. Полимеры, описанные в настоящем документе, являются по существу линейными. Степень полимеризации линейной полимолочной кислоты может варьироваться от нескольких звеньев (2-10 звеньев) (олигомеров) до нескольких тысяч (например, 2 000-5 000). Также могут быть применены циклические структуры. Степень полимеризации этих циклических структур может быть меньше, чем у линейных полимеров. Эти циклические структуры могут включать циклические димеры.[74] One example of a suitable polymeric acid precursor as mentioned above is a lactic acid polymer, sometimes referred to as polylactic acid, "PLA", polylactate, or polylactide. Lactic acid is a chiral molecule and has two optical isomers. They are D-lactic acid and L-lactic acid. The poly(L-lactic acid) and poly(D-lactic acid) forms are essentially crystalline in nature. Polymerization of a mixture of L- and D-lactic acids to poly(DL-lactic acid) results in a polymer that is more amorphous in nature. The polymers described herein are essentially linear. The degree of polymerization of linear polylactic acid can vary from a few units (2-10 units) (oligomers) to several thousand (eg 2,000-5,000). Cyclic structures can also be applied. The degree of polymerization of these cyclic structures may be less than that of linear polymers. These ring structures may include ring dimers.

[75] Другим примером является полимер гликолевой кислоты (гидроксиуксусной кислоты), также известный как полигликолевая кислота (PGA) или полигликолид. Другие материалы, подходящие в качестве предшественников полимерных кислот, представляют собой все полимеры гликолевой кислоты с самой собой или с другими группами, содержащими гидроксикислоту, описанные в патентах США №№ 4 848 467; 4 957 165; и 4 986 355, полное содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. [75] Another example is a polymer of glycolic acid (hydroxyacetic acid), also known as polyglycolic acid (PGA) or polyglycolide. Other materials suitable as polymeric acid precursors are all polymers of glycolic acid with itself or with other groups containing hydroxy acid, as described in US Patent Nos. 4,848,467; 4 957 165; and 4,986,355, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

[76] Как полимолочную кислоту, так и полигликолевую кислоту можно применять в качестве гомополимеров, которые могут содержать менее около 0,1%мас. других сомономеров. Используемый в отношении полимолочной кислоты термин «гомополимер(ы)» подразумевает включение полимеров D-молочной кислоты, L-молочной кислоты и/или смесей или сополимеров чистой D-молочной кислоты и чистой L-молочной кислоты. Кроме того, можно применять статистические сополимеры молочной кислоты и гликолевой кислоты и блок-сополимеры полимолочной кислоты и полигликолевой кислоты. Также можно применять комбинации описанных гомополимеров и/или описанных выше сополимеров.[76] Both polylactic acid and polyglycolic acid can be used as homopolymers, which may contain less than about 0.1% wt. other comonomers. As used in relation to polylactic acid, the term "homopolymer(s)" is meant to include polymers of D-lactic acid, L-lactic acid and/or mixtures or copolymers of pure D-lactic acid and pure L-lactic acid. In addition, random copolymers of lactic acid and glycolic acid and block copolymers of polylactic acid and polyglycolic acid can be used. It is also possible to use combinations of the homopolymers described and/or the copolymers described above.

[77] Другими примерами сложных полиэфиров гидроксикарбоновых кислот, которые можно применять в качестве предшественников полимерных кислот, являются полимеры гидроксивалериановой кислоты (полигидроксивалериат), гидроксимасляная кислота (полигидроксибутират) и их сополимеры с другими гидроксикарбоновыми кислотами. Сложные полиэфиры, полученные в результате полимеризации лактонов с раскрытием кольца, такие как эпсилонкапролактон (полипсилонкапролактон) или сополимеры гидроксикислот и лактонов, также могут быть применены в качестве предшественников полимерных кислот.[77] Other examples of polyesters of hydroxycarboxylic acids that can be used as polymer acid precursors are polymers of hydroxyvaleric acid (polyhydroxyvalerate), hydroxybutyric acid (polyhydroxybutyrate) and their copolymers with other hydroxycarboxylic acids. Polyesters derived from the ring-opening polymerization of lactones, such as epsiloncaprolactone (polypsiloncaprolactone) or copolymers of hydroxyacids and lactones, can also be used as polymeric acid precursors.

[78] Сложные полиэфиры, полученные путем эстерификации других гидроксилсодержащих кислотосодержащих мономеров, таких как гидроксиаминокислоты, могут быть применены в качестве предшественников полимерных кислот. Встречающиеся в природе аминокислоты представляют собой L-аминокислоты. Среди 20 наиболее распространенных аминокислот три, содержащие гидроксильные группы, - это L-серин, L-треонин и L-тирозин. Эти аминокислоты могут быть полимеризованы с получением сложных полиэфиров при соответствующей температуре и с применением соответствующих катализаторов путем реакции их спирта и их группы карбоновой кислоты. D-аминокислоты менее распространены по своей природе, но их полимеры и сополимеры также могут применяться в качестве предшественников полимерных кислот.[78] Polyesters obtained by esterification of other hydroxyl-containing acid-containing monomers, such as hydroxyamino acids, can be used as precursors of polymeric acids. Naturally occurring amino acids are L-amino acids. Among the 20 most common amino acids, the three containing hydroxyl groups are L-serine, L-threonine, and L-tyrosine. These amino acids can be polymerized to polyesters at the appropriate temperature and using appropriate catalysts by reacting their alcohol and their carboxylic acid group. D-amino acids are less common in nature, but their polymers and copolymers can also be used as polymer acid precursors.

[79] NatureWorks, LLC, Миннетонка, Миннесота, США, производит твердый димер циклической молочной кислоты, называемый «лактидом», и из него получают полимеры или полилактаты молочной кислоты с различными молекулярными массами и степенями кристалличности под общим торговым наименованием NATUREWORKS™ PLA. PLA, доступные в настоящее время от NatureWorks, LLC, имеют среднечисловую молекулярную массу (Mn) примерно до 100 000 и средневесовую молекулярную массу (Mw) примерно до 200 000, хотя можно применить любой полилактид (произведенный с помощью любого процесса любым производителем). Указанные вещества, доступные от NatureWorks, LLC, обычно имеют температуру плавления кристаллов от около 120 °C до около 170 °C, но доступны и другие вещества. Поли(d, l-лактид) с различной молекулярной массой также доступен в продаже от Bio-Invigor, Пекин и Тайвань. Кроме того, Bio-Invigor поставляет полигликолевую кислоту (также известную как полигликолид) и различные сополимеры молочной кислоты и гликолевой кислоты, часто называемые «полиглактином» или поли(лактид-согликолидом). [79] NatureWorks, LLC, Minnetonka, Minnesota, USA, manufactures a solid cyclic lactic acid dimer called "lactide" and produces polymers or polylactates of lactic acid in various molecular weights and degrees of crystallinity under the generic trade name NATUREWORKS™ PLA. The PLAs currently available from NatureWorks, LLC have a number average molecular weight (Mn) up to about 100,000 and a weight average molecular weight (Mw) up to about 200,000, although any polylactide (produced by any process by any manufacturer) can be used. These materials, available from NatureWorks, LLC, typically have a crystalline melting point of about 120°C to about 170°C, but other materials are available. Poly(d,l-lactide) in various molecular weights is also commercially available from Bio-Invigor, Beijing and Taiwan. In addition, Bio-Invigor supplies polyglycolic acid (also known as polyglycolide) and various copolymers of lactic acid and glycolic acid, often referred to as "polyglactin" or poly(lactide-coglycolide).

[80] Степень кристалличности можно контролировать с помощью способа производства гомополимеров и способа производства, а также соотношения и распределения лактида и гликолида для сополимеров. Кроме того, хиральность молочной кислоты также может влиять на кристалличность полимера. Полигликолид может быть выполнен в пористой форме. Некоторые полимеры перед гидролизом медленно растворяются в воде.[80] The degree of crystallinity can be controlled by the production method of homopolymers and production method, as well as the ratio and distribution of lactide and glycolide for copolymers. In addition, the chirality of lactic acid can also affect the crystallinity of the polymer. The polyglycolide may be made in a porous form. Some polymers slowly dissolve in water before hydrolysis.

[81] Аморфные полимеры могут быть полезны в определенных областях применения. Примером доступного в продаже аморфного полимера является полимер NATUREWORKS™ 4060D PLA, доступный от NatureWorks, LLC, который представляет собой поли(DL-молочную кислоту) и содержит приблизительно 12%мас. D-молочной кислоты и имеет среднечисловую молекулярную массу (Mn) приблизительно 98 000 г/моль и средневесовую молекулярную массу (Mw) приблизительно 186 000 г/моль.[81] Amorphous polymers may be useful in certain applications. An example of a commercially available amorphous polymer is NATUREWORKS™ 4060D PLA polymer, available from NatureWorks, LLC, which is poly(DL-lactic acid) and contains approximately 12% wt. D-lactic acid and has a number average molecular weight (Mn) of about 98,000 g/mol and a weight average molecular weight (Mw) of about 186,000 g/mol.

[82] Другие полимерные материалы, которые могут быть полезными, представляют собой сложные полиэфиры, полученные путем полимеризации производных поликарбоновых кислот, таких как производные дикарбоновых кислот, с полигидроксисодержащими соединениями, в частности дигидроксисодержащими соединениями. Производные поликарбоновой кислоты, которые могут быть применены, представляют собой такие дикарбоновые кислоты, как щавелевая кислота, пропандионовая кислота, малоновая кислота, фумаровая кислота, малеиновая кислота, янтарная кислота, глутаровая кислота, пентандиовая кислота, адипиновая кислота, фталевая кислота, изофталевая кислота, терфталевая кислота, аспарагиновая кислота или глутаминовая кислота; производные поликарбоновой кислоты, такие как лимонная кислота, сополимеры поли- и олигоакриловой кислоты и метакриловой кислоты; ангидриды дикарбоновых кислот, такие как ангидрид малеиновой кислоты, ангидрид янтарной кислоты, ангидрид пентандиовой кислоты, ангидрид адипиновой кислоты, ангидрид фталевой кислоты; галогениды дикарбоновых кислот, в первую очередь хлориды дикарбоновых кислот, такие как пропандиоацилхлорид, малонилхлорид, фумароилхлорид, малеилхлорид, сукцинилхлорид, глутароилхлорид, адипоилхлорид, фталоилхлорид. Подходящие полигидроксисодержащие соединения представляют собой такие дигидроксисоединения, как этиленгликоль, пропиленгликоль, 1,4-бутандиол, 1,5- пентандиол, 1,6-гександиол, гидрохинон, резорцин, бисфенолы, такие как бисфенолацетон (бисфенол A) или бисфенолформальдегид (бисфенол F); полиолы, такие как глицерин. Когда применяют как производное дикарбоновой кислоты, так и дигидроксисоединение, получают линейный сложный полиэфир. Следует понимать, что, когда применяют один тип дикабоксиловой кислоты и один тип дигидроксисоединения, получают линейный сложный гомополиэфир. Когда применяют несколько типов поликарбоновых кислот и/или полигидроксилсодержащий мономер, получают сложные сополиэфиры. Согласно кинетике Флори-Стокмайера, «функциональность» мономеров поликарбоновой кислоты (количество кислотных групп на молекулу мономера) и «функциональность» полигидроксисодержащих мономеров (количество гидроксильных групп на молекулу мономера) и их соответствующие концентрации будут определять конфигурацию полимера (линейная, разветвленная, звездообразная, слегка сшитая или полностью сшитая). Эти конфигурации могут быть гидролизованы или «разложены» до мономеров карбоновых кислот и, следовательно, могут рассматриваться как предшественники полимерных кислот. В качестве частного примера, без приведения исчерпывающего перечня любых возможных сложных полиэфирных структур, которые можно рассматривать, но лишь для того, чтобы указать общую структуру самого простого случая, который может иметь место, общая структура линейных сложных мопополиэфиров является следующей:[82] Other polymeric materials that may be useful are polyesters obtained by polymerizing polycarboxylic acid derivatives, such as dicarboxylic acid derivatives, with polyhydroxy compounds, in particular dihydroxy compounds. Polycarboxylic acid derivatives that can be used are dicarboxylic acids such as oxalic acid, propanedioic acid, malonic acid, fumaric acid, maleic acid, succinic acid, glutaric acid, pentanedioic acid, adipic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terphthalic acid. acid, aspartic acid or glutamic acid; polycarboxylic acid derivatives such as citric acid, copolymers of poly- and oligoacrylic acid and methacrylic acid; dicarboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride, succinic anhydride, pentanedioic anhydride, adipic acid anhydride, phthalic acid anhydride; dicarboxylic acid halides, especially dicarboxylic acid chlorides such as propanedioacyl chloride, malonyl chloride, fumaroyl chloride, maleyl chloride, succinyl chloride, glutaroyl chloride, adipoyl chloride, phthaloyl chloride. Suitable polyhydroxy compounds are dihydroxy compounds such as ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, hydroquinone, resorcinol, bisphenols such as bisphenol acetone (bisphenol A) or bisphenol formaldehyde (bisphenol F) ; polyols such as glycerol. When both the dicarboxylic acid derivative and the dihydroxy compound are used, a linear polyester is obtained. It should be understood that when one type of dicarboxylic acid and one type of dihydroxy compound is used, a linear homopolyester is obtained. When several types of polycarboxylic acids and/or a polyhydroxyl-containing monomer are used, copolyesters are obtained. According to Flory-Stockmeier kinetics, the "functionality" of polycarboxylic acid monomers (the number of acid groups per monomer molecule) and the "functionality" of polyhydroxy-containing monomers (the number of hydroxyl groups per monomer molecule) and their respective concentrations will determine the polymer configuration (linear, branched, star-shaped, slightly stitched or fully stitched). These configurations can be hydrolyzed or "decomposed" into carboxylic acid monomers and therefore can be considered polymeric acid precursors. By way of a particular example, without giving an exhaustive list of any possible polyester structures that may be considered, but only to indicate the general structure of the simplest case that may occur, the general structure of linear monopolyesters is as follows:

Figure 00000003
Figure 00000003

где R1 и R2 представляют собой линейные алкильные, разветвленные алкильные, арильные, алкиларильные группы; а z - целое число от 2 до 50 000. Другими примерами подходящих предшественников полимерных кислот являются сложные полиэфиры, полученные из производных фталевой кислоты, такие как полиэтилентерефталат (PET), полибутилентетерефталат (PBT), полиэтилененафталат (PEN) и т.п.where R 1 and R 2 represent linear alkyl, branched alkyl, aryl, alkylaryl groups; and z is an integer from 2 to 50,000. Other examples of suitable polymeric acid precursors are polyesters derived from phthalic acid derivatives such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene teterephthalate (PBT), polyethylene phthalate (PEN) and the like.

[83] В соответствующих условиях (pH, температура, содержание воды) сложные полиэфиры, подобные описанным в настоящем документе, могут «гидролизоваться» и «разлагаться» с образованием поликарбоновых кислот и полигидроксисоединений, независимо от того, из какого из производных поликарбоновой кислоты, перечисленных выше, синтезируется исходный сложный полиэфир. Соединения поликарбоновых кислот, которые образуются в процессе разложения полимера, также считаются мономерными кислотами. [83] Under appropriate conditions (pH, temperature, water content), polyesters such as those described herein can "hydrolyze" and "decompose" to form polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds, regardless of which of the polycarboxylic acid derivatives listed above, the original polyester is synthesized. Compounds of polycarboxylic acids, which are formed during the decomposition of the polymer, are also considered monomeric acids.

[84] Другими примерами полимерных материалов, которые можно применять, являются материалы, полученные путем полимеризации производных сульфоновой кислоты с полигидроксисоединениями, такими как полисульфоны или производные фосфорной кислоты, с полигидроксисоединениями, такими как полифосфаты. [84] Other examples of polymeric materials that can be used are materials obtained by polymerizing sulfonic acid derivatives with polyhydroxy compounds such as polysulfones or phosphoric acid derivatives with polyhydroxy compounds such as polyphosphates.

[85] Такой твердый материал-предшественник полимерной кислоты может подвергаться необратимому распаду в скважине на основные кислотные продукты. Как упоминается в настоящем документе, термин «необратимый» будет подразумевать, что твердый материал-предшественник полимерной кислоты, однажды распавшийся в скважине, не должен восстанавливаться в скважине, например, материал должен распадаться in situ, но не должен восстанавливаться in situ. Термин «распад» относится как к двум относительно крайним случаям гидролитической деградации, которым может подвергаться материал твердого предшественника полимерной кислоты, например, объемной эрозии и поверхностной эрозии, так и к любой стадии разложения между этими двумя состояниями. Это разложение может быть результатом, среди прочего, химической реакции. Скорость, с которой происходит химическая реакция, может зависеть, среди прочего, от добавленных химикатов, температуры и времени. Распад твердых материалов-предшественников полимерной кислоты может зависеть или может не зависеть, по меньшей мере частично, от ее структуры. Например, присутствие гидролизуемых и/или окисляемых связей в основной цепи часто дает материал, который будет распадаться, как описано в настоящем документе. Скорость распада таких полимеров зависит от таких факторов, как, помимо прочего, тип повторяющегося звена, состав, последовательность, длина, молекулярная геометрия, молекулярная масса, морфология (например, кристалличность, размер сферолитов и ориентация), гидрофильность, гидрофобность, площадь поверхности и добавки. На способ распада полимера также может влиять среда, воздействию которой подвергается полимер, например температура, присутствие влаги, кислорода, микроорганизмов, ферментов, pH и т.п.[85] Such a solid polymeric acid precursor material may undergo irreversible downhole degradation into basic acidic products. As mentioned herein, the term "irreversible" will imply that a solid polymeric acid precursor material, once degraded in the well, should not be recovered in the well, eg, the material should degrade in situ but should not be recovered in situ. The term "degradation" refers to both the two relatively extreme hydrolytic degradations that a solid polymeric acid precursor material may undergo, such as bulk erosion and surface erosion, and to any stage of degradation between these two states. This decomposition may be the result of, among other things, a chemical reaction. The rate at which a chemical reaction occurs may depend on the added chemicals, temperature, and time, among other things. The degradation of solid polymeric acid precursor materials may or may not depend, at least in part, on its structure. For example, the presence of hydrolyzable and/or oxidizable linkages in the backbone often results in material that will degrade as described herein. The degradation rate of such polymers depends on factors such as, but not limited to, repeat unit type, composition, sequence, length, molecular geometry, molecular weight, morphology (e.g., crystallinity, spherulite size, and orientation), hydrophilicity, hydrophobicity, surface area, and additives. . The mode of polymer degradation can also be affected by the environment to which the polymer is exposed, such as temperature, the presence of moisture, oxygen, microorganisms, enzymes, pH, and the like.

[86] Некоторые подходящие примеры твердого материала-предшественника полимерной кислоты, который можно применять, включают, помимо прочего, примеры, описанные в публикации Advances in Polymer Science, Vol. 157, озаглавленной Degradable Aliphatic Polyesters, под редакцией A. C. Albertsson, страницы 1-138, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. Примеры сложных полиэфиров, которые можно применять, включают гомополимеры, статистические, блок-, привитые, а также звездообразные и гиперразветвленные алифатические сложные полиэфиры.[86] Some suitable examples of solid polymeric acid precursor material that can be used include, but are not limited to, the examples described in Advances in Polymer Science, Vol. 157, entitled Degradable Aliphatic Polyesters, edited by A. C. Albertsson, pages 1-138, the entire contents of which are incorporated herein by reference. Examples of polyesters that can be used include homopolymers, random, block, graft, and star and hyperbranched aliphatic polyesters.

[87] Другой класс подходящего твердого материала-предшественника полимерной кислоты, который можно применять, включает полиамиды и полиимиды. Такие полимеры могут содержать гидролизуемые группы в основной цепи полимера, которые могут гидролизоваться в условиях, существующих в цементных растворах и в затвердевшей цементной матрице. Такие полимеры также могут образовывать побочные продукты, которые могут сорбироваться цементной матрицей. Соли кальция представляют собой неограничивающий пример таких побочных продуктов. Неограничивающие примеры подходящих полиамидов включают белки, полиаминокислоты, нейлон и поли(капролактам). Другой класс полимеров, которые могут быть подходящими для применения, включает полимеры, которые могут содержать гидролизуемые группы не в основной цепи полимера, а в виде боковых групп. Гидролиз боковых групп может приводить к образованию водорастворимого полимера и других побочных продуктов, которые могут сорбироваться цементной композицией. Неограничивающий пример такого полимера включает поливинилацетат, который при гидролизе образует водорастворимые соли поливинилового спирта и ацетата.[87] Another class of suitable solid polymeric acid precursor material that can be used includes polyamides and polyimides. Such polymers may contain hydrolyzable groups in the polymer backbone which can be hydrolyzed under the conditions found in cement slurries and in the set cement matrix. Such polymers can also form by-products that can be sorbed into the cement matrix. Calcium salts are a non-limiting example of such by-products. Non-limiting examples of suitable polyamides include proteins, polyamino acids, nylon, and poly(caprolactam). Another class of polymers that may be suitable for use includes polymers that may contain hydrolyzable groups not in the polymer backbone, but in the form of side groups. Hydrolysis of the side groups can lead to the formation of a water-soluble polymer and other by-products that can be sorbed by the cement composition. A non-limiting example of such a polymer includes polyvinyl acetate, which upon hydrolysis forms water-soluble salts of polyvinyl alcohol and acetate.

[88] Частица(-ы) или хлопья могут быть реализованы в виде материала, вступающего в реакцию с химическими агентами. Некоторыми примерами материалов, которые могут быть удалены путем вступления в реакцию с другими агентами, являются карбонаты, включая карбонаты кальция и магния и их смеси (вступающие в реакцию с кислотами и хелатами); кислоторастворимый цемент (способный вступать в реакцию с кислотами); сложные полиэфиры, включая сложные эфиры молочных гидроксикарбоновых кислот и их сополимеры (могут быть гидролизованы кислотами и основаниями); активные металлы, такие как магний, алюминий, цинк и их сплавы (способные вступать в реакцию с водой, кислотами и основаниями) и т.д. Частицы и хлопья также могут быть реализованы в виде материала, который ускоряет разрушение других компонентов образованного барьера. Некоторыми неограничивающими примерами этого является применение оксидов металлов (например, MgO) или оснований (например, Mg (OH)2; Ca (OH)2) или солей слабых кислот (например, CaCO3) для ускорения гидролиза сложных полиэфиров, таких как полимолочные или полигликолевые кислоты. [88] Particle(s) or flakes can be implemented as a material that reacts with chemical agents. Some examples of materials that can be removed by reaction with other agents are carbonates, including calcium and magnesium carbonates and mixtures thereof (reactive with acids and chelates); acid-soluble cement (capable of reacting with acids); polyesters, including esters of lactic hydroxycarboxylic acids and their copolymers (can be hydrolysed with acids and bases); active metals such as magnesium, aluminium, zinc and their alloys (capable of reacting with water, acids and bases), etc. Particles and flakes can also be implemented in the form of a material that accelerates the destruction of other components of the formed barrier. Some non-limiting examples of this are the use of metal oxides (eg MgO) or bases (eg Mg (OH) 2 ; Ca (OH) 2 ) or salts of weak acids (eg CaCO 3 ) to promote the hydrolysis of polyesters such as polylactic or polyglycolic acids.

[89] Частица(ы) или хлопья могут быть реализованы в виде плавкого материала. Примерами плавких материалов, которые могут плавиться в скважинных условиях являются: углеводороды с числом атомов углерода > 30; поликапролактоны; парафин и воски; карбоновые кислоты, такие как бензойная кислота и ее производные; и т.д. Могут быть применены частицы воска. Указанные частицы являются твердыми при температуре закачиваемой жидкости, и данная жидкость достаточно охлаждает пласт, так что частицы поступают в пласт и остаются твердыми. Водосодержащий воск обычно применяют в покрытиях для дерева; при технологической обработке древесины; переработке бумаги и картона; в защитных архитектурных и промышленных покрытиях; бумажных покрытиях; резине и пластмассах; чернилах; текстиле; керамике; и т.д. Их производят такие компании, как Hercules Incorporated, Уилмингтон, Делавэр, США, под торговым наименованием PARACOL®, Michelman, Цинциннати, Огайо, США, под торговым наименование MICHEM®, и ChemCor, Честер, Нью-Йорк, США. Особенно подходящие воски включают воски, которые обычно применяются на коммерческих автомойках. Помимо парафиновых восков, также могут применяться другие воски, такие как полиэтилены и полипропилены. [89] The particle(s) or flakes can be implemented as a fusible material. Examples of fusible materials that can melt under downhole conditions are: hydrocarbons with a carbon number >30;polycaprolactones; paraffin and waxes; carboxylic acids such as benzoic acid and its derivatives; etc. Wax particles may be applied. These particles are solid at the temperature of the fluid being injected, and the fluid cools the formation sufficiently so that the particles enter the formation and remain solid. Water-based wax is commonly used in wood finishes; in the technological processing of wood; paper and cardboard recycling; in protective architectural and industrial coatings; paper covers; rubber and plastics; ink; textiles; ceramics; etc. They are manufactured by companies such as Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA, under the trade name PARACOL ® , Michelman, Cincinnati, Ohio, USA, under the trade name MICHEM ® , and ChemCor, Chester, New York, USA. Particularly suitable waxes include those commonly used in commercial car washes. In addition to paraffin waxes, other waxes such as polyethylenes and polypropylenes can also be used.

[90] Частица(-ы) или хлопья могут быть реализованы в виде водорастворимого материала или углеводородорастворимого материала. Перечень материалов, которые можно применять для растворения в воде, включает водорастворимые полимеры, водорастворимые эластомеры, угольные кислоты, каменную соль, амины, неорганические соли. Перечень материалов, которые можно применять для растворения в нефти, включает нефтерастворимые полимеры, нефтерастворимые смолы, нефтерастворимые эластомеры, полиэтилен, угольные кислоты, амины, воски).[90] The particle(s) or flakes can be implemented as a water soluble material or a hydrocarbon soluble material. The list of materials that can be used for dissolution in water includes water-soluble polymers, water-soluble elastomers, carbonic acids, rock salt, amines, inorganic salts. The list of materials that can be used for dissolution in oil includes oil-soluble polymers, oil-soluble resins, oil-soluble elastomers, polyethylene, carbonic acids, amines, waxes).

[91] Композиция может дополнительно содержать третье количество частиц/хлопьев, имеющих третий средний размер частиц, который меньше второго среднего размера частиц/хлопьев. Композиция также может содержать четвертое или пятое количество частиц/хлопьев. Также в некоторых примерах тот же химический состав можно применять для третьего, четвертого или пятого среднего размера частиц/хлопьев. Также в некоторых примерах можно применять различный химический состав для одного и того же третьего среднего размера частиц: например, в третьем среднем размере частиц половину количества составляет PLA, а другую половину - PGA. В целях повышения PVF композиции обычно не требуется более трех или четырех размеров частиц. Однако дополнительные частицы могут быть добавлены по другим причинам, таким как химический состав дополнительных частиц, простота производства определенных материалов одних и тех же частиц по сравнению с отдельными частицами, доступность в продаже частиц, обладающих определенными свойствами, и по иным причинам, понятным в данной области техники.[91] The composition may further comprise a third number of particles/flakes having a third average particle size that is smaller than the second average particle/flake size. The composition may also contain a fourth or fifth number of particles/flakes. Also in some examples, the same chemistry can be applied to the third, fourth or fifth average particle/flake size. It is also possible in some examples to use a different chemistry for the same third average particle size: for example, in the third average particle size, half of the amount is PLA and the other half is PGA. In order to increase the PVF of a composition, no more than three or four particle sizes are usually required. However, additional particles may be added for other reasons such as the chemical composition of the additional particles, the ease of manufacture of certain materials of the same particles as compared to individual particles, the availability of commercially available particles having certain properties, and for other reasons known in the art. technology.

[92] В некоторых дополнительных примерах композиция дополнительно содержит увеличитель вязкости. Увеличитель вязкости может представлять собой любой сшитый полимер. Полимерный увеличитель вязкости может представлять собой полимер, сшитый металлами. Подходящие полимеры для изготовления полимерных увеличителей вязкости, сшитых металлами, включают, например, полисахариды, такие как замещенные галактоманнаны, такие как гуаровые камеди, высокомолекулярные полисахариды, состоящие из сахаров маннозы и галактозы, или производные гуара, такие как гидроксипропилгуар (HPG), карбоксиметилгидроксипропилгуар (CMHPG) и карбоксиметилгуар (CMG), гидрофобно модифицированные гуары, гуаросодержащие соединения и синтетические полимеры. Сшивающие агенты на основе комплексов бора, титана, циркония или алюминия обычно применяют для увеличения эффективной молекулярной массы полимера и повышения их пригодности для применения в высокотемпературных скважинах.[92] In some additional examples, the composition further comprises a viscosity enhancer. The viscosity enhancer can be any cross-linked polymer. The polymeric viscosity enhancer may be a metal crosslinked polymer. Suitable polymers for the manufacture of metal crosslinked polymeric viscosity enhancers include, for example, polysaccharides such as substituted galactomannans such as guar gums, high molecular weight polysaccharides composed of mannose and galactose sugars, or guar derivatives such as hydroxypropyl guar (HPG), carboxymethyl hydroxypropyl guar ( CMHPG) and carboxymethyl guar (CMG), hydrophobically modified guars, guar compounds and synthetic polymers. Crosslinking agents based on boron, titanium, zirconium or aluminum complexes are commonly used to increase the effective molecular weight of the polymer and improve their suitability for high temperature well applications.

[93] Другие подходящие классы полимеров, эффективных в качестве увеличителя вязкости, включают поливиниловые полимеры, полиметакриламиды, простые эфиры целлюлозы, лигносульфонаты и их соли аммония, щелочных металлов и щелочноземельных металлов. Более конкретными примерами других типичных водорастворимых полимеров являются сополимеры акриловой кислоты и акриламида, сополимеры акриловой кислоты и метакриламида, полиакриламиды, частично гидролизованные полиакриламиды, частично гидролизованные полиметакриламиды, поливиниловый спирт, полиалкиленоксиды, другие галактоманнаны, гетерополисахариды, полученные путем ферментации сахара, и их соли аммония и щелочных металлов.[93] Other suitable classes of polymers effective as a viscosity enhancer include polyvinyl polymers, polymethacrylamides, cellulose ethers, lignosulfonates, and their ammonium, alkali metal, and alkaline earth metal salts. More specific examples of other typical water-soluble polymers are acrylic acid-acrylamide copolymers, acrylic acid-methacrylamide copolymers, polyacrylamides, partially hydrolyzed polyacrylamides, partially hydrolyzed polymethacrylamides, polyvinyl alcohol, polyalkylene oxides, other galactomannans, heteropolysaccharides obtained by sugar fermentation, and their ammonium salts and alkali metals.

[94] В меньшей степени применяют производные целлюлозы, такие как гидроксиэтилцеллюлоза (HEC) или гидроксипропилцеллюлоза (HPC), карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (CMHEC) и карбоксиметилцеллюлоза (CMC), со сшивающими агентами или без них. Было показано, что ксантан, диутан и склероглюкан, три биополимера, обладают превосходной способностью суспендировать частицы, даже несмотря на то, что они являются более дорогостоящими, чем производные гуара, и поэтому применяются реже, если их нельзя применять в более низких концентрациях.[94] To a lesser extent, cellulose derivatives such as hydroxyethylcellulose (HEC) or hydroxypropylcellulose (HPC), carboxymethylhydroxyethylcellulose (CMHEC) and carboxymethylcellulose (CMC) are used, with or without crosslinkers. Xanthan, diutan, and scleroglucan, the three biopolymers, have been shown to have excellent particle suspending properties, even though they are more expensive than guar derivatives and are therefore less frequently used unless they can be used at lower concentrations.

[95] В других примерах увеличитель вязкости получают из сшиваемого, гидратируемого полимера и замедлителя сшивания, причем сшивающий агент содержит комплекс, содержащий металл и первый лиганд, выбранный из группы, состоящей из аминокислот, фосфоновых кислот и солей или их производных. Также сшитый полимер может быть получен из полимера, содержащего боковые ионные фрагменты, поверхностно-активного вещества, содержащего противоположно заряженные фрагменты, стабилизатора глин, источника бората и сшивающего агента на основе металла. Указанные примеры описаны в публикациях патентов США US2008-0280790 и US2008-0280788 соответственно, полное содержание каждой из которых включено в настоящий документ посредством ссылки.[95] In other examples, the viscosity enhancer is derived from a crosslinkable, hydratable polymer and a crosslinking retarder, wherein the crosslinker comprises a complex containing a metal and a first ligand selected from the group consisting of amino acids, phosphonic acids, and salts or derivatives thereof. Also, the crosslinked polymer can be obtained from a polymer containing pendant ionic fragments, a surfactant containing oppositely charged fragments, a clay stabilizer, a borate source, and a metal-based crosslinking agent. These examples are described in US Patent Publications US2008-0280790 and US2008-0280788, respectively, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

[96] Увеличитель вязкости может представлять собой вязкоупругое поверхностно-активное вещество (VES - англ.: viscoelastic surfactant). VES может быть выбрано из группы, состоящей из катионных, анионных, цвиттерионных, амфотерных, неионных веществ и их комбинаций. Некоторыми неограничивающими примерами являются те, которые приведены в патентах США 6 435 277 (Qu et al.) и 6 703 352 (Dahayanake et al.), полное содержание каждого из которых включено в настоящий документ посредством ссылки. Вязкоупругие поверхностно-активные вещества, когда их применяют по отдельности или в комбинации, способны образовывать мицеллы, которые образуют структуру в водной среде, которая способствует увеличению вязкости жидкости (также называемые «мицеллами, увеличивающими вязкость»). Эти жидкости обычно получают путем смешивания соответствующих количеств VES, подходящих для достижения желаемой вязкости. Вязкость жидкостей VES может быть объяснена трехмерной структурой, образованной компонентами указанных жидкостей. Когда концентрация поверхностно-активных веществ в вязкоупругой жидкости значительно превышает определенную концентрацию и в большинстве случаев в присутствии электролита, молекулы поверхностно-активного вещества объединяются в частицы, такие как мицеллы, которые могут взаимодействовать с образованием сети, обладающей вязкими и упругими свойствами. [96] The viscosity enhancer may be a viscoelastic surfactant (VES - English: viscoelastic surfactant). The VES may be selected from the group consisting of cationic, anionic, zwitterionic, amphoteric, nonionic, and combinations thereof. Some non-limiting examples are those cited in US Pat. Viscoelastic surfactants, when used alone or in combination, are capable of forming micelles that form a structure in an aqueous medium that increases the viscosity of a liquid (also referred to as "viscosity-enhancing micelles"). These fluids are usually prepared by mixing appropriate amounts of VES to achieve the desired viscosity. The viscosity of VES fluids can be explained by the three-dimensional structure formed by the components of said fluids. When the concentration of surfactants in a viscoelastic fluid greatly exceeds a certain concentration, and in most cases in the presence of an electrolyte, surfactant molecules coalesce into particles such as micelles that can interact to form a network with viscous and elastic properties.

[97] Обычно особенно подходящие цвиттерионные поверхностно-активные вещества имеют формулу:[97] Generally, particularly suitable zwitterionic surfactants have the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

где R представляет собой алкильную группу, содержащую от около 11 до около 23 атомов углерода, которая может быть разветвленной или прямой и может быть насыщенной или ненасыщенной; каждый из a, b, a’ и b’ составляет от 0 до 10, и каждый из m и m’ составляет от 0 до 13; каждый из a и b равен 1 или 2, если m не равен 0, и (a+b) составляет от 2 до 10, если m равно 0; каждый из a’ и b’ равен 1 или 2, если m’ не равен 0, и (a’ + b’) составляет от 1 до 5, если m равен 0; (m+m’) составляет от 0 до 14; и CH2CH2O также может представлять собой OCH2CH2. В некоторых примерах применяют цвиттерионные поверхностно-активные вещества из семейства бетаина.where R represents an alkyl group containing from about 11 to about 23 carbon atoms, which may be branched or straight, and may be saturated or unsaturated; each of a, b, a' and b' is from 0 to 10, and each of m and m' is from 0 to 13; each of a and b is 1 or 2 if m is not 0, and (a+b) is 2 to 10 if m is 0; each of a' and b' is equal to 1 or 2 if m' is not equal to 0, and (a' + b') is from 1 to 5 if m is equal to 0; (m+m') is from 0 to 14; and CH 2 CH 2 O may also be OCH 2 CH 2 . In some examples, zwitterionic surfactants from the betaine family are used.

[98] Примеры катионных вязкоупругих поверхностно-активных веществ включают соли аминов и соли четвертичных аминов, описанные в патентах США №№ 5 979 557 и 6 435 277, полное содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. Примеры подходящих катионных вязкоупругих поверхностно-активных веществ включают катионные поверхностно-активные вещества, имеющие структуру:[98] Examples of cationic viscoelastic surfactants include the amine salts and quaternary amine salts described in US Pat. Nos. 5,979,557 and 6,435,277, the entire contents of which are incorporated herein by reference. Examples of suitable cationic viscoelastic surfactants include cationic surfactants having the structure:

Figure 00000005
Figure 00000005

где R1 имеет от около 14 до около 26 атомов углерода и может быть разветвленным или неразветвленным, ароматическим, насыщенным или ненасыщенным и может содержать карбонил, амид, ретроамид, имид, мочевину или амин; каждый из R2, R3 и R4 независимо представляет собой водород или алифатическую группу от C1 до около C6, которая может быть такой же или другой, с разветвленной или прямой цепью, насыщенной или ненасыщенной, причем одна или более из них могут быть замещены группой, которая делает группы R2, R3 и R4 более гидрофильными; причем группы R2, R3 и R4 могут быть включены в гетероциклическую 5- или 6-членную кольцевую структуру, которая содержит атом азота; группы R2, R3 и R4 могут быть такими же или другими; R1, R2, R3 и/или R4 могут содержать одно или более этиленоксидных и/или пропиленоксидных звеньев; и X- представляет собой анион. Также подходят смеси таких соединений. В качестве дополнительного примера, R1 содержит от около 18 до около 22 атомов углерода и может содержать карбонил, амид или амин, а R2, R3 и R4 такие же и содержат от 1 до около 3 атомов углерода.where R 1 has from about 14 to about 26 carbon atoms and may be branched or unbranched, aromatic, saturated or unsaturated and may contain carbonyl, amide, retroamide, imide, urea or amine; each of R 2 , R 3 and R 4 independently represents hydrogen or an aliphatic group from C 1 to about C 6 which may be the same or different, branched or straight chain, saturated or unsaturated, and one or more of them may be substituted with a group which makes the R 2 , R 3 and R 4 groups more hydrophilic; moreover, the groups R 2 , R 3 and R 4 can be included in a heterocyclic 5 - or 6-membered ring structure, which contains a nitrogen atom; the groups R 2 , R 3 and R 4 may be the same or different; R 1 , R 2 , R 3 and/or R 4 may contain one or more ethylene oxide and/or propylene oxide units; and X- is an anion. Mixtures of such compounds are also suitable. As a further example, R 1 contains from about 18 to about 22 carbon atoms and may contain carbonyl, amide or amine, and R 2 , R 3 and R 4 are the same and contain from 1 to about 3 carbon atoms.

[99] Также подходят амфотерные вязкоупругие поверхностно-активные вещества. Примеры систем амфотерных вязкоупругих поверхностно-активных веществ включают системы, описанные в патенте США № 6 703 352, например аминооксиды. Другие примеры систем вязкоупругих поверхностно-активных веществ включают системы, описанные в патентах США №№ 6 239 183; 6 506 710; 7 060 661; 7 303 018; и 7 510 009, например оксиды амидоамина, полное содержание каждого из которых включено в настоящий документ посредством ссылки. Подходят смеси цвиттерионных поверхностно-активных веществ и амфотерных поверхностно-активных веществ. Примером является смесь около 13% изопропанола, около 5% 1-бутанола, около 15% этиленгликольмонобутилэфира, около 4% хлорида натрия, около 30% воды, около 30% кокоамидопропилбетаина и около 2% оксида кокоамидопропиламина.[99] Amphoteric viscoelastic surfactants are also suitable. Examples of amphoteric viscoelastic surfactant systems include those described in US Pat. No. 6,703,352, such as amine oxides. Other examples of viscoelastic surfactant systems include those described in US Pat. Nos. 6,239,183; 6 506 710; 7 060 661; 7 303 018; and 7,510,009, for example, amidoamine oxides, the entire content of each of which is incorporated herein by reference. Mixtures of zwitterionic surfactants and amphoteric surfactants are suitable. An example is a mixture of about 13% isopropanol, about 5% 1-butanol, about 15% ethylene glycol monobutyl ether, about 4% sodium chloride, about 30% water, about 30% cocoamidopropyl betaine, and about 2% cocoamidopropylamine oxide.

[100] Система вязкоупругих поверхностно-активных веществ также может быть основана на любом подходящем анионном поверхностно-активном веществе. В некоторых примерах анионное поверхностно-активное вещество представляет собой алкилсаркозинат. Алкилсаркозинат по существу может иметь любое количество атомов углерода. Алкилсаркозинаты могут иметь от около 12 до около 24 атомов углерода. Алкилсаркозинат может иметь от около 14 до около 18 атомов углерода. Конкретные примеры количества атомов углерода включают 12, 14, 16, 18, 20, 22 и 24 атома углерода. Анионное поверхностно-активное вещество представлено химической формулой:[100] The viscoelastic surfactant system can also be based on any suitable anionic surfactant. In some examples, the anionic surfactant is an alkyl sarcosinate. The alkyl sarcosinate can essentially have any number of carbon atoms. Alkyl sarcosinates may have from about 12 to about 24 carbon atoms. The alkyl sarcosinate may have from about 14 to about 18 carbon atoms. Specific examples of the number of carbon atoms include 12, 14, 16, 18, 20, 22 and 24 carbon atoms. The anionic surfactant is represented by the chemical formula:

Figure 00000006
Figure 00000006

где R1 представляет собой гидрофобную цепь, содержащую от около 12 до около 24 атомов углерода, R2 представляет собой водород, метил, этил, пропил или бутил, а X представляет собой карбоксил или сульфонил. Гидрофобная цепь может представлять собой алкильную группу, алкенильную группу, алкиларилалкильную группу или алкоксиалкильную группу. Конкретные примеры гидрофобной цепи включают тетрадецильную группу, гексадецильную группу, октадецентильную группу, октадецильную группу и докозеновую группу.where R 1 is a hydrophobic chain containing from about 12 to about 24 carbon atoms, R 2 is hydrogen, methyl, ethyl, propyl or butyl, and X is carboxyl or sulfonyl. The hydrophobic chain may be an alkyl group, an alkenyl group, an alkylarylalkyl group, or an alkoxyalkyl group. Specific examples of the hydrophobic chain include a tetradecyl group, a hexadecyl group, an octadecentyl group, an octadecyl group, and a docosene group.

[101] В некоторых примерах жидкость-носитель может необязательно содержать волокна. Волокна могут быть прямыми, криволинейными, изогнутыми или волнистыми. Другие неограничивающие формы могут включать полые, по существу сферические, прямоугольные, многоугольные и т.д. Волокна или удлиненные частицы могут применяться в связках. Волокна могут иметь длину от менее около 1 мм до около 30 мм или более. В некоторых примерах волокна могут иметь длину 12 мм или меньше с диаметром или поперечным размером около 200 микрон или меньше, причем типично от около 10 микрон до около 200 микрон. В случае удлиненных материалов материалы могут иметь отношение между любыми двумя из трех размеров более 5:1. В некоторых примерах волокна или удлиненные материалы могут иметь длину более 1 мм, от около 1 мм до около 30 мм, от около 2 мм до около 25 мм, от около 3 мм до около 20 мм, что является типичным. В определенных вариантах применения волокна или удлиненные материалы могут иметь длину от около 1 мм до около 10 мм (например, 6 мм). Волокна или удлиненные материалы могут иметь диаметр или поперечный размер от около 5 до 100 микрон и/или номера волокон от около 0,1 до около 20, более конкретно, номера волокон от около 0,15 до около 6. [101] In some examples, the carrier fluid may optionally contain fibers. The fibers may be straight, curvilinear, curved or wavy. Other non-limiting shapes may include hollow, substantially spherical, rectangular, polygonal, and so on. The fibers or elongated particles may be used in bundles. The fibers may have a length of less than about 1 mm to about 30 mm or more. In some examples, the fibers may have a length of 12 mm or less with a diameter or lateral dimension of about 200 microns or less, typically from about 10 microns to about 200 microns. In the case of elongated materials, the materials may have a ratio between any two of the three dimensions greater than 5:1. In some examples, the fibers or elongated materials may have a length of more than 1 mm, from about 1 mm to about 30 mm, from about 2 mm to about 25 mm, from about 3 mm to about 20 mm, as is typical. In certain applications, the fibers or elongated materials may be from about 1 mm to about 10 mm (eg, 6 mm) in length. The fibers or elongated materials may have a diameter or cross-sectional dimension from about 5 to 100 microns and/or fiber numbers from about 0.1 to about 20, more specifically, fiber numbers from about 0.15 to about 6.

[102] Волокно может быть образовано из разлагаемого материала или неразлагаемого материала. Волокно может быть органическим или неорганическим. Неразлагаемые материалы представляют собой материалы, в которых волокно остается по существу в своей твердой форме внутри скважинных флюидов. Примеры таких материалов включают стекло, керамику, базальт, углерод и соединения на основе углерода, металлы и металлические сплавы и т.д. Полимеры и пластмассы, которые не разлагаются, также могут применяться в качестве неразлагаемых волокон. Они могут включать пластмассовые материалы высокой плотности, устойчивые к кислотам и нефтям и имеющие кристалличность более 10%. Другие неограничивающие примеры полимерных материалов включают нейлоны, акрилы, стиролы, сложные полиэфиры, полиэтилен, нефтестойкие термореактивные смолы и их комбинации. [102] The fiber may be formed from a degradable material or a non-degradable material. The fiber may be organic or inorganic. Non-degradable materials are those in which the fiber remains substantially in its solid form within the wellbore fluids. Examples of such materials include glass, ceramics, basalt, carbon and carbon-based compounds, metals and metal alloys, and so on. Polymers and plastics that do not degrade can also be used as non-degradable fibers. These may include high density plastic materials that are resistant to acids and oils and have a crystallinity greater than 10%. Other non-limiting examples of polymeric materials include nylons, acrylics, styrenes, polyesters, polyethylene, oil resistant thermoset resins, and combinations thereof.

[103] Разлагаемые волокна могут включать материалы, которые можно размягчить, растворить, провести через реакцию или иным образом заставить разложиться в скважинных флюидах. Такие материалы могут быть растворимы в водных жидкостях или углеводородных жидкостях. Могут применяться разлагаемые нефтью материалы в виде твердых частиц, которые разлагаются в добываемых флюидах. Неограничивающие примеры разлагаемых материалов могут включать, помимо прочего, поливиниловый спирт, полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен, растворимые соли, полисахариды, воски, бензойную кислоту, материалы на основе нафталина, оксид магния, бикарбонат натрия, карбонат кальция, хлорид натрия, хлорид кальция, сульфат аммония, растворимые смолы и т.п., а также их комбинации. Разлагаемые материалы могут также включать материалы, которые образованы из твердых материалов-предшественников кислот. Эти материалы могут включать полимолочную кислоту (PLA), полигликолевую кислоту (PGA), карбоновую кислоту, лактид, гликолид, сополимеры PLA или PGA и т.п., а также их комбинации. Такие материалы могут также дополнительно способствовать растворению пласта при обработке путем кислотного гидроразрыва. [103] Degradable fibers may include materials that can be softened, dissolved, reacted, or otherwise made to degrade in wellbore fluids. Such materials may be soluble in aqueous fluids or hydrocarbon fluids. Oil-degradable particulate materials that degrade in the produced fluids may be used. Non-limiting examples of degradable materials may include, but are not limited to, polyvinyl alcohol, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene, soluble salts, polysaccharides, waxes, benzoic acid, naphthalene-based materials, magnesium oxide, sodium bicarbonate, calcium carbonate, sodium chloride, calcium chloride, ammonium sulfate, soluble resins, and the like; and combinations thereof. Degradable materials may also include materials that are formed from solid acid precursor materials. These materials may include polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), carboxylic acid, lactide, glycolide, PLA or PGA copolymers, and the like, and combinations thereof. Such materials may also further assist in the dissolution of the formation during acid fracturing treatment.

[104] Кроме того, волокна могут представлять собой любой волокнистый материал, такой как, помимо прочего, натуральные органические волокна, измельченные растительные материалы, синтетические полимерные волокна (неограничивающим примером является сложный полиэфир, полиарамид, полиамид, новолоид или полимер новолоидного типа), фибриллированные синтетические органические волокна, керамические волокна, неорганические волокна, металлические волокна, металлические нити, углеродные волокна, стеклянные волокна, керамические волокна, натуральные полимерные волокна и любые их смеси. Особенно полезными волокнами являются сложные полиэфирные волокна с покрытием, обеспечивающие высокую гидрофильность, такие как, помимо прочего, полиэтилентерефталатные (PET) волокна DACRON®, доступные от Invista Corp., Вичита, Канзас, США, 67220. Другие примеры применяемых волокон включают, помимо прочего, волокна на основе полимолочной кислоты и сложного полиэфира, волокна на основе полигликолевой кислоты и сложного полиэфира, волокна на основе поливинилового спирта и т.п. [104] In addition, the fibers can be any fibrous material, such as, but not limited to, natural organic fibers, ground plant materials, synthetic polymer fibers (a non-limiting example is polyester, polyaramid, polyamide, novoloid, or novoloid-type polymer), fibrillated synthetic organic fibers, ceramic fibers, inorganic fibers, metal fibers, metal filaments, carbon fibers, glass fibers, ceramic fibers, natural polymer fibers, and any mixtures thereof. Particularly useful fibers are high hydrophilic coated polyester fibers such as, but not limited to, DACRON® polyethylene terephthalate (PET) fibers available from Invista Corp., Wichita, Kansas, USA 67220. Other examples of useful fibers include, but are not limited to , polylactic acid polyester fibers, polyglycolic acid polyester fibers, polyvinyl alcohol fibers, and the like.

[105] Жидкость-носитель может необязательно дополнительно содержать дополнительные добавки, включая, помимо прочего, кислоты, добавки, снижающие водоотдачу, газ, ингибиторы коррозии, ингибиторы образования отложений, катализаторы, агенты для стабилизации глин, биоциды, понизители трения, их комбинации и т.п. Например, в некоторых случаях может быть желательно вспенить композицию с помощью газа, такого как воздух, азот или диоксид углерода.[105] The carrier fluid may optionally further contain additional additives, including, but not limited to, acids, fluid loss additives, gas, corrosion inhibitors, scale inhibitors, catalysts, shale stabilizing agents, biocides, friction reducers, combinations thereof, and the like. .P. For example, in some cases it may be desirable to foam the composition with a gas such as air, nitrogen, or carbon dioxide.

[106] Композицию или жидкости для обработки можно применять для проведения различных подземных операций обработки, включая, помимо прочего, операции бурения, обработки гидроразрывом, отводящей обработки, зональной изоляции и операции заканчивания (например, гравийная набивка). В некоторых примерах жидкости для обработки могут применять при обработке части подземного пласта. Жидкости для обработки могут быть введены в ствол скважины, который проникает в подземный пласт, в качестве жидкости для обработки. Например, жидкости для обработки можно позволить вступать в контакт с подземным пластом в течение некоторого периода времени. Жидкости для обработки можно позволить вступать в реакцию с углеводородами, пластовыми флюдами и/или впоследствии закачиваемыми жидкостями для обработки. По истечении выбранного периода времени жидкость для обработки может быть извлечена через ствол скважины.[106] The treatment composition or fluid can be used in a variety of subterranean treatment operations including, but not limited to, drilling, fracturing, diversion, zonal isolation, and completion operations (eg, gravel pack). In some examples, treatment fluids may be used to treat a portion of a subterranean formation. Treatment fluids may be injected into a wellbore that is penetrating a subterranean formation as the treatment fluid. For example, the treatment fluid may be allowed to contact the subterranean formation for a period of time. The treatment fluid may be allowed to react with hydrocarbons, formation fluids, and/or subsequently injected treatment fluids. After a selected period of time, the treatment fluid may be withdrawn through the wellbore.

[107] Для облегчения понимания приведены следующие примеры. Ни в коем случае не следует считать, что следующие примеры приведены для ограничения или определения объема изобретения в целом.[107] For ease of understanding, the following examples are given. In no way should the following examples be considered to limit or define the scope of the invention as a whole.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

[108] Для демонстрации методов обработки была проведена серия экспериментов.[108] A series of experiments were conducted to demonstrate processing methods.

Пример 1Example 1

[109] В соответствии со схематическим изображением на фиг. 7.1, проппант или «твердую добавку» доставляют в конце операции гидроразрыва, которая может содержать любой выбранный проппант для проводимости трещины. Силы сопротивления и смещения, связанные с перепродавкой, могут привести к проталкиванию связки частиц глубже в трещину. Этот сценарий был смоделирован в лаборатории путем получения соответствующих физических параметров и граничных условий. Более подробно, типовой элемент 702 в трещине 720 находится в направлении 704 смещения. Как схематично изображено позицией 722, усилие 706 размещения может быть приложено к типовому элементу в лабораторных условиях. Как показано в сценарии 724, одним из способов предоставления этих данных является размещение типового элемента в столбце для воспроизведения того, как силы 710 смещения будут действовать против сил 708 трения. [109] Referring to the schematic in FIG. 7.1, the proppant or "solid additive" is delivered at the end of the fracturing operation, which may contain any selected fracture conductivity proppant. The drag and displacement forces associated with overflushing can push the particle bundle deeper into the fracture. This scenario has been simulated in the laboratory by obtaining the appropriate physical parameters and boundary conditions. In more detail, the typical element 702 in the crack 720 is in the direction 704 displacement. As schematically depicted at 722, placement force 706 may be applied to a typical element in a laboratory setting. As shown in script 724, one way to provide this data is to place a typical element in a column to reproduce how displacement forces 710 will act against friction forces 708.

[110] Частицы, рассматриваемые для лабораторных экспериментов, показаны на фиг. 4.2 и включают форму сферы 412, сплюснутую форму 414, форму стержня 416 и трилистника 418. Эти частицы были изготовлены из керамики. Типовым элементом твердой добавки считается механическое взаимодействие с поверхностями, представляющими стенки трещины горной породы. Кроме того, эта геометрическое абстрактное представление было смоделирована с помощью цилиндрической границы (трубчатой структуры), причем внешний слой твердой добавки взаимодействует с экспериментальной поверхностью трубчатой структуры. Силы сопротивления и смещения моделировали с помощью поршня, в котором твердая добавка механически смещалась под действием силы, действующей на поперечное сечение трубчатой структуры. В ходе эксперимента были зарегистрированы уровни силы, применяемые для перемещения твердой связки добавок, подлежащей движению с контролируемым смещением. [110] Particles considered for laboratory experiments are shown in FIG. 4.2 and include a sphere shape 412, an oblate shape 414, a rod shape 416, and a trefoil shape 418. These particles were made from ceramic. A typical element of a solid additive is mechanical interaction with surfaces representing the walls of a rock crack. In addition, this geometric abstraction was modeled using a cylindrical boundary (tubular structure), with the outer layer of the solid additive interacting with the experimental surface of the tubular structure. The resistance and displacement forces were modeled using a piston in which the solid additive was mechanically displaced under the action of a force acting on the cross section of the tubular structure. During the course of the experiment, the levels of force applied to move the solid binder of additives to be moved with controlled displacement were recorded.

[111] Как показано на фиг. 7.2, для лабораторных экспериментов диаметр трубчатой структуры составлял 20 мм, применяемая скорость смещения составляла 0,1 мм/с, а получаемые в результате смещения были порядка нескольких сантиметров. На фиг. 8 показаны экспериментально измеренные силы трения (среднее значение и стандартное отклонение) в зависимости от количества материала, примененного в испытании. Сила трения отображалась как эквивалентная масса (отношение измеренной силы и гравитационной постоянной). Экспериментальная сила трения не учитывала влияние собственной массы образца. Твердые добавки, состоящие из частиц с несферической морфологией, имеют более высокие силы трения по сравнению со сферической морфологией (за исключением сплюснутого образца). В частности, стержнеобразные частицы с поперечным сечением в форме трилистника продемонстрировали превосходные характеристики трения по сравнению с испытываемой группой, за которыми следовали стержнеобразные частицы с круглым поперечным сечением. В зависимости от области применения, морфология частиц может быть разработана для достижения требуемого уровня сопротивления трению, которое, в свою очередь, может выдерживать силы, связанные с перепродавкой.[111] As shown in FIG. 7.2, for laboratory experiments, the diameter of the tubular structure was 20 mm, the applied displacement rate was 0.1 mm/s, and the resulting displacements were on the order of a few centimeters. In FIG. 8 shows the experimentally measured friction forces (mean and standard deviation) as a function of the amount of material used in the test. The friction force was displayed as an equivalent mass (the ratio of the measured force and the gravitational constant). The experimental friction force did not take into account the influence of the sample's own mass. Solid additives consisting of particles with non-spherical morphology have higher friction forces compared to spherical morphology (with the exception of the oblate sample). In particular, rod-shaped particles with a trefoil-shaped cross section showed excellent friction characteristics compared to the test group, followed by rod-shaped particles with a round cross section. Depending on the application, the particle morphology can be designed to achieve the required level of frictional resistance, which in turn can withstand the forces associated with overdrive.

Пример 2Example 2

[112] Характерный размер (или типовой размер распределения совокупности) твердой добавки (проппанта) оптимизирован для улучшения прискважинной зоны (NWZ; near wellbore zone), или прискважинной зоны подземного пласта. В общепринятой практике размер проппантов, выбранных для основной обработки путем гидроразрыва, обычно меньше чем, например, 20/40 меш (от 420 мкм до 840 мкм) для некоторых нетрадиционных методов обработки. Небольшие размеры проппанта могут быть полезны ввиду очевидных преимуществ при транспортировке проппанта, чтобы разместить как можно больше проппанта в образованной геометрической конфигурации трещины. [112] The characteristic size (or typical population distribution size) of the solid additive (proppant) is optimized to improve the near wellbore zone (NWZ), or near-wellbore zone of a subterranean formation. In common practice, the size of the proppants selected for the main fracturing treatment is typically smaller than, for example, 20/40 mesh (420 µm to 840 µm) for some unconventional treatments. Small proppant sizes can be beneficial due to the obvious advantages of proppant transport in order to accommodate as much proppant as possible in the formed fracture geometry.

[113] Удерживающий проппант может быть разработан с другой целью; образование барьера прискважинной зоны, который обеспечивает прохождение жидкостей, но предотвращает прохождение проппантов, применяемых для интенсификации. Было обнаружено, что форма, имеющая большую способность размещения или закрепления в более крупных пустотах в прискважинной зоне, может снизить или исключить перепродавку. Например, сферический проппант имеет тенденцию скатываться по поверхности до тех пор, пока не найдет пустоту, соответствующую его приблизительному диаметру. Продолговатый проппант имеет тенденцию размещаться или закрепляться в пустотах больших площадей. Этого также можно достичь, применяя более объемный проппант, но желательной характеристикой эффективности будет обеспечение гораздо большей проницаемости по сравнению с обычными проппантами. В дополнение к ранее описанному механизму закрепления, большая проницаемость для связки твердой добавки снизит силы сопротивления и смещения, возникающие во время перепродавки. Крупные твердые частицы добавки образуют большие поровые пространства, которые, в свою очередь, увеличивают проницаемость связки. Из совокупности знаний в области гранулярной механики и связок частиц известно, что проницаемость k связки частиц с характерным размером d масштабируется таким образом, что

Figure 00000007
где n ~ 2 для сферических частиц. Следовательно, увеличение размера частиц приводит к нелинейному увеличению проницаемости. В конечном итоге это влияет на перепад давления, возникающий в связке твердой добавки. На основании феноменологического закона Дарси выводят следующее уравнение:[113] Retaining proppant may be designed for a different purpose; the formation of a wellbore barrier that allows the passage of fluids, but prevents the passage of proppants used for stimulation. It has been found that a shape having a greater ability to accommodate or anchor into larger voids in the near-wellbore zone can reduce or eliminate oversold. For example, a spherical proppant tends to roll over the surface until it finds a void corresponding to its approximate diameter. Elongated proppant tends to be placed or fixed in large areas of voids. This can also be achieved by using a larger proppant, but the desirable performance characteristic would be to provide much greater permeability than conventional proppants. In addition to the previously described anchoring mechanism, greater permeability to the solid additive binder will reduce drag and displacement forces generated during overflush. Large solid particles of the additive form large pore spaces, which in turn increase the permeability of the binder. From the body of knowledge in the field of granular mechanics and bundles of particles, it is known that the permeability k of a bundle of particles with a characteristic size d is scaled in such a way that
Figure 00000007
where n ~ 2 for spherical particles. Therefore, an increase in particle size leads to a non-linear increase in permeability. Ultimately, this affects the pressure drop that occurs in the bond of the solid additive. Based on the phenomenological Darcy's law, the following equation is derived:

Figure 00000008
Figure 00000008

где расход q через пористую среду масштабируется пропорционально проницаемости k и перепаду давления (Δp) на единицу длины L (μ - вязкость, w - ширина). За счет повышения проницаемости системы эффективный перепад давления будет сведен к минимуму, и в результате будет получена менее нарушенная связка частиц. Также желательны более крупные твердые частицы добавки для содействия развивающимся механическим взаимодействиям со стенками трещины. Размер твердой добавки может быть адаптирован к характеристикам подвергаемого интенсификации пласта, например, ширина трещины (или типовой диапазон).where the flow rate q through a porous medium is scaled in proportion to the permeability k and the pressure drop (Δp) per unit length L (μ is the viscosity, w is the width). By increasing the permeability of the system, the effective pressure drop will be minimized and a less disturbed particle bundle will result. Larger solid particles of the additive are also desirable to promote the developing mechanical interactions with the fracture walls. The size of the solid additive can be adapted to the characteristics of the formation being stimulated, such as fracture width (or typical range).

[114] Образец твердой добавки со стержневой структурой и в поперечным сечением в форме трилистника охарактеризован с помощью метода оптического анализа размеров частиц (PSA - англ.: particle size analysis). Испытание PSA определяет характерный размер частицы в зависимости от применяемой эталонной модели (например, максимального диаметра Фере). Анализ размеров частиц выполняют на CAMSIZER® (RETSCH® Technology). [114] A sample of a solid additive with a rod structure and a trefoil-shaped cross-section was characterized using the method of optical particle size analysis (PSA - English: particle size analysis). The PSA test determines the characteristic particle size depending on the applied reference model (for example, the maximum Feret diameter). Particle size analysis is performed on a CAMSIZER® ( RETSCH® Technology).

[115] На фиг. 9 показаны результаты испытания PSA образца частиц в форме трилистника (трилистник, неиспытанные - закрашенные кружки), полученных из керамики. Результаты показывают распределение частиц по размерам (Sd - англ.: size distribution) в зависимости от характерного размера (Cd - англ.: characteristic size) для совокупности со значениями Dv10 и Dv90 2,2-4,3 мм. Значения Dv соответствуют стандартным значениям процентилей, полученным в результате статистического анализа распределения на основе объема. Например, Dv10 представляет собой размер частиц, при котором 10% (по объему) образца меньше, а 90% образца больше. Для сравнения также представлен стандартный образец керамических частиц размером 20/40 меш с преимущественно сферической морфологией (сферическая 20/40 меш, неиспытанные - закрашенные квадраты) со значениями Dv10 и Dv90 0,7-0,9 мм. [115] FIG. 9 shows the PSA test results of a sample of trefoil-shaped particles (trefoil, untested - filled circles) obtained from ceramic. The results show the particle size distribution (Sd - English: size distribution) depending on the characteristic size (Cd - English: characteristic size) for an aggregate with Dv10 and Dv90 values of 2.2-4.3 mm. The Dv values correspond to the standard percentile values obtained from the statistical analysis of the distribution based on volume. For example, Dv10 is the particle size at which 10% (by volume) of the sample is smaller and 90% of the sample is larger. Also shown for comparison is a reference sample of 20/40 mesh ceramic particles with predominantly spherical morphology (spherical 20/40 mesh, untested - filled squares) with Dv10 and Dv90 values of 0.7-0.9 mm.

[116] Учитывая различные диапазоны размеров между стандартным образцом и образцом частиц в форме трилистника, ожидается, что проницаемость последней системы будет больше. Однако образец частиц в форме трилистника подвергается стандартизированному испытанию на раздавливание ISO 13503-2, причем максимальная прилагаемая нагрузка составляла 10 000 фунтов/кв. дюйм (68,9 МПа). Этот раздавленный образец испытывают на PSA, и результат отображен на фигуре (трилистник, испытан при давлении 10 тыс. фунтов/кв. дюйм (68,9 МПа) - незакрашенные кружки). Даже несмотря на то, что новое распределение частиц по размерам изменилось из-за раздавливания частиц, значение Dv10 составляет 1,0 мм, что больше, чем Dv90 стандартного образца. Эти результаты показывают, что при соответствующем методе производства и структурных свойствах материала твердые добавки большого размера могут придавать высокую проницаемость для смягчения сил, связанных с перепродавкой.[116] Given the different size ranges between the standard sample and the trefoil particle sample, the permeability of the latter system is expected to be greater. However, the trefoil-shaped particle sample is subjected to the ISO 13503-2 standardized crush test, with a maximum applied load of 10,000 psi. inch (68.9 MPa). This crushed sample is tested on PSA and the result is shown in the figure (trefoil, tested at 10 ksi (68.9 MPa) - open circles). Even though the new particle size distribution has changed due to particle crushing, the Dv10 value is 1.0 mm, which is larger than the Dv90 of the standard sample. These results show that, with the appropriate manufacturing method and material structural properties, large size solid additives can impart high permeability to mitigate the forces associated with overshoot.

Пример 3Example 3

[117] Характерный размер прискважинной зоны (NWZ), или прискважинной зоны подземного пласта, который должна поддерживать твердая добавка, является более специализированным по сравнению со стандартными структурами завершающих веществ при гидроразрыве пласта. Например, некоторые структуры завершающих веществ с применением стандартных керамических проппантов составляют до 30% от общей обработки проппантом. И напротив, удерживающий проппант следует применять в таком количестве, чтобы его можно было разместить в более целевой прискважинной зоне. Расчетный характерный размер NWZ, затронутой перепродавкой, может быть порядка нескольких метров. В качестве примера предполагают, что радиальный размер затронутой NWZ составляет 5 м. При начальной ширине трещины 12 мм, объемной доле твердого вещества 0,28 (эквивалент 12 PPA) и удельном весе твердой добавки 3,6, масса доставленной твердой добавки будет составлять около 2 000 фунтов (907 кг). Это представляет собой значение, на порядок меньшее, чем стандартное значение, применяемое в структурах завершающих веществ, которые не решают проблему перепродавки. [117] The characteristic size of the near-wellbore zone (NWZ), or near-wellbore zone of a subterranean formation that the solid additive must support, is more specialized than standard fracturing completion agent structures. For example, some finisher structures using standard ceramic proppants account for up to 30% of the total proppant treatment. Conversely, retaining proppant should be applied in such an amount that it can be placed in a more targeted zone near the wellbore. The estimated characteristic size of the NWZ affected by the oversold may be on the order of several meters. As an example, assume that the radial dimension of the affected NWZ is 5 m. With an initial fracture width of 12 mm, a solids volume fraction of 0.28 (equivalent to 12 PPA), and a solids additive specific gravity of 3.6, the mass of solids delivered would be about 2 000 pounds (907 kg). This is a value an order of magnitude smaller than the standard value used in finisher formulations that do not solve the oversell problem.

[118] Другим аспектом структуры, который характерен для твердой добавки, является более высокая концентрация твердого вещества, доставленного в скважину. Стандартные структуры завершающих веществ с необъемными проппантами обычно имеют меньшие значения, например 4-6 PPA (479-719 г/л), для практических вариантов применения. Это предельное значение концентрации таково, что предотвращает отсеивание, то есть развитие чрезмерного давления закачки на поверхности из-за агломерации проппанта в результате неудовлетворительно транспортировки или наличия сужений. Эффект отсеивания возникает, когда в связку агломерируется достаточное количество проппанта. В результате концентрация твердого вещества (или PPA) в суспензии для обработки начинает увеличиваться, к примеру от точки «а» до точки «с», вследствие чего частицы в системе становятся взаимосвязанной связкой или случайно выбранной рыхлой связкой (фиг. 10). В этот момент проницаемость системы имеет самое низкое значение, и при большем накоплении давление, применяемое к потоку жидкости через связку, увеличивается, что приводит к событию отсеивания. [118] Another aspect of the structure that is characteristic of a solid additive is the higher concentration of solids delivered to the well. Standard finisher structures with non-bulk proppants typically have lower values, such as 4-6 PPA (479-719 g/l), for practical applications. This concentration limit is such that it prevents screening, that is, the development of excessive injection pressure at the surface due to proppant agglomeration as a result of poor transportation or the presence of constrictions. The screening effect occurs when a sufficient amount of proppant is agglomerated into the bundle. As a result, the concentration of solids (or PPA) in the treatment slurry begins to increase, for example from point "a" to point "c", whereby the particles in the system become an interconnected bond or a random loose bond (FIG. 10). At this point, the permeability of the system is at its lowest, and with more accumulation, the pressure applied to the fluid flow through the bundle increases, resulting in a sifting event.

[119] И напротив, структура твердой добавки такова, что суспензия рассчитана на высокие концентрации, например, для 12 PPA или выше (1 438 г/л). При такой концентрации твердая добавка может начать еще больше концентрироваться по достижении NWZ. Это событие будет способствовать развитию сил трения для закрепления твердой добавки в NWZ. В то же время эта склонность к дальнейшей концентрации, к примеру из точки «b» до точки «c» (фиг. 10), имеет более низкую вероятность возникновения отсеивания, даже потому, что 1) проницаемость твердой добавки намного выше, чем у стандартных проппантов (выбор большого размера частиц), и 2) относительно небольшое количество материала твердой добавки имеет меньшую вероятность развития высоких давлений при достижении состояния «с».[119] In contrast, the structure of the solid additive is such that the suspension is designed for high concentrations, for example, for 12 PPA or higher (1438 g/l). At this concentration, the solid additive may become even more concentrated as the NWZ is reached. This event will contribute to the development of frictional forces to secure the solid additive in the NWZ. At the same time, this tendency to further concentration, for example from point "b" to point "c" (Fig. 10), has a lower probability of occurrence of screening, even because 1) the permeability of the solid additive is much higher than that of standard proppants (large particle size selection), and 2) a relatively small amount of solid additive material is less likely to develop high pressures when the "c" condition is reached.

[120] Вышеупомянутое изобретение и описание являются иллюстративными и пояснительными, и специалистам в данной области техники может быть легко понятно, что различные изменения размера, формы и материалов, а также деталей проиллюстрированной конструкции или комбинаций элементов, описанных в настоящем документе, могут быть выполнены без отклонения от сущности настоящего изобретения.[120] The above invention and description are illustrative and explanatory, and those skilled in the art will readily appreciate that various changes in size, shape, and materials, as well as details of the illustrated construction or combinations of elements described herein, can be made without deviations from the essence of the present invention.

[121] Хотя предшествующее описание приведено в настоящем документе со ссылкой на конкретные средства, материалы и варианты осуществления, оно не предназначено для ограничения раскрытыми в настоящем документе подробностями; скорее, оно распространяется на все функционально эквивалентные структуры, способы и применения, которые находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.[121] Although the foregoing description is given herein with reference to specific means, materials, and embodiments, it is not intended to limit the details disclosed herein; rather, it extends to all functionally equivalent structures, methods, and uses that fall within the scope of the appended claims.

Claims (22)

1. Способ обработки части ствола скважины, включающий в себя этапы, на которых осуществляют:1. A method for treating a part of a wellbore, which includes the steps of: введение первой жидкости для обработки в дальнюю зону подземного пласта, причем первая жидкость для обработки содержит первый проппант;introducing a first treatment fluid into a distal zone of the subterranean formation, the first treatment fluid comprising a first proppant; введение второй жидкости для обработки в прискважинную зону подземного пласта, причем вторая жидкость для обработки содержит второй проппант, отличающийся от первого проппанта, при этом прискважинная зона проходит в среднем на 0-10 м от ствола скважины, а дальняя зона проходит в среднем на 10-300 м от ствола скважины, причем второй проппант имеет увеличенную длину и уменьшенный внутренний объем по сравнению с первым проппантом; иintroduction of the second treatment fluid into the near-wellbore zone of the underground formation, and the second treatment fluid contains the second proppant, which differs from the first proppant, while the near-wellbore zone extends on average 0-10 m from the wellbore, and the far zone extends on average 10- 300 m from the wellbore, and the second proppant has an increased length and a reduced internal volume compared to the first proppant; And снижение обратного притока первого проппанта в ствол скважины при одновременном обеспечении прохождения жидкости в ствол скважины посредством образования барьера прискважинной зоны, содержащего второй проппант. reducing the flowback of the first proppant into the wellbore while ensuring the passage of fluid into the wellbore by forming a barrier near the wellbore containing the second proppant. 2. Способ по п. 1, в котором барьер прискважинной зоны образуется, когда второй проппант размещают и взаимно соединяют в прискважинной зоне подземного пласта, причем барьер прискважинной зоны содержит затворы между взаимно соединенным вторым проппантом, причем размер затвора меньше среднего размера первого проппанта.2. The method of claim 1, wherein the near-wellbore barrier is formed when the second proppant is placed and interconnected in the near-wellbore zone of the subterranean formation, wherein the near-wellbore barrier comprises gates between the mutually connected second proppant, wherein the gate size is less than the average size of the first proppant. 3. Способ по п. 1, в котором барьер прискважинной зоны имеет проницаемость для жидкости от 0,001 до 1×10-5 см2.3. The method of claim. 1, in which the barrier near the wellbore zone has a permeability to liquid from 0.001 to 1×10 -5 cm 2 . 4. Способ по п. 1, в котором барьер прискважинной зоны снижает объем обратной промывки первого проппанта на 1-100%.4. The method of claim. 1, in which the barrier near the wellbore reduces the volume of backwash of the first proppant by 1-100%. 5. Способ по п. 1, в котором первый проппант имеет средний размер от 0,1 до 5 мм.5. The method according to claim 1, wherein the first proppant has an average size of 0.1 to 5 mm. 6. Способ по п. 1, в котором первый проппант имеет сферическую форму с округлостью и сферичностью более 0,7 и средним диаметром от 0,2 до 5 мм.6. The method according to Claim. 1, in which the first proppant has a spherical shape with a roundness and sphericity of more than 0.7 and an average diameter of 0.2 to 5 mm. 7. Способ по п. 1, в котором концентрация первого проппанта составляет от 0,01 до 80% мас. первой жидкости для обработки.7. The method according to p. 1, in which the concentration of the first proppant is from 0.01 to 80% wt. the first fluid to be processed. 8. Способ по п. 1, в котором второй проппант имеет среднюю длину от 2 до 10 мм, среднюю ширину от 0,2 до 1,5 мм и среднее отношение длины к ширине от 2:1 до 10:1.8. The method of claim 1, wherein the second proppant has an average length of 2 to 10 mm, an average width of 0.2 to 1.5 mm, and an average length to width ratio of 2:1 to 10:1. 9. Способ по п. 1, в котором второй проппант имеет поперечное сечение формы, выбранной из группы, состоящей из формы треугольника, двухстержневой формы, формы трилистника, формы четырехлистника, формы звезды и формы пятиугольника.9. The method of claim 1, wherein the second proppant has a cross-sectional shape selected from the group consisting of a triangle shape, a two-rod shape, a trefoil shape, a quatrefoil shape, a star shape, and a pentagon shape. 10. Способ по п. 1, в котором вторая жидкость для обработки содержит второй проппант и третий проппант, причем второй проппант составляет по меньшей мере 100 граммов на литр и до 30 массовых процентов от общего количества проппантов во второй жидкости для обработки.10. The method of claim 1, wherein the second treatment fluid comprises a second proppant and a third proppant, the second proppant being at least 100 grams per liter and up to 30 weight percent of the total amount of proppants in the second treatment fluid. 11. Способ по п. 1, в котором вторая жидкость для обработки имеет концентрацию от 100 до 2400 граммов на литр второго проппанта.11. The method of claim 1, wherein the second treatment fluid has a concentration of 100 to 2400 grams per liter of the second proppant. 12. Способ по п. 1, в котором первую жидкость для обработки вводят в составе первой группы жидкости для обработки, причем первая группа жидкости для обработки содержит от 1 до 4 проппантов в различных жидкостях.12. The method of claim 1, wherein the first treatment fluid is introduced as part of a first treatment fluid group, the first treatment fluid group comprising 1 to 4 proppants in different fluids. 13. Способ по п. 1, в котором второй проппант представляет собой завершаемый проппант.13. The method of claim 1 wherein the second proppant is the proppant being completed. 14. Барьер прискважинной зоны, образованный способом по п. 1. 14. The barrier of the near-wellbore zone, formed by the method according to claim 1. 15. Способ образования барьера прискважинной зоны, включающий в себя этапы, на которых осуществляют:15. The method of forming a barrier near the wellbore zone, which includes the steps at which the following is carried out: введение первого проппанта в дальнюю зону подземного пласта;introduction of the first proppant into the far zone of the underground formation; введение второго проппанта в близлежащую зону подземного пласта, при этом близлежащая зона подземного пласта проходит в среднем на 0-10 м от ствола скважины, а дальняя зона подземного пласта проходит в среднем на 10-300 м от ствола скважины, причем второй проппант имеет увеличенную длину и уменьшенный внутренний объем по сравнению с первым проппантом; иintroduction of the second proppant into the nearby zone of the underground formation, while the nearby zone of the underground formation extends on average 0-10 m from the wellbore, and the far zone of the underground formation extends on average 10-300 m from the wellbore, and the second proppant has an increased length and reduced internal volume compared to the first proppant; And образование барьера близлежащего подземного пласта, когда второй проппант вступает в контакт с близлежащей зоной подземного пласта, причем барьер близлежащего подземного пласта содержит затворы между вторым проппантом, причем размер затвора меньше среднего размера первого проппанта, и барьер близлежащего подземного пласта обеспечивает прохождение жидкости и снижает промывку в обратном направлении первого проппанта. the formation of a nearby subterranean formation barrier when the second proppant comes into contact with a nearby subterranean formation zone, wherein the nearby subterranean formation barrier comprises gates between the second proppant, the gate size being smaller than the average size of the first proppant, and the adjacent subterranean formation barrier permits fluid passage and reduces flushing into opposite direction of the first proppant. 16. Способ по п. 15, в котором первый проппант имеет средний размер от 0,1 до 5 мм.16. The method of claim 15, wherein the first proppant has an average size of 0.1 to 5 mm.
RU2021121439A 2018-12-21 2019-12-17 Methods for forming barriers in well zones and reducing proppant backwashing RU2796589C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/783,564 2018-12-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021121439A RU2021121439A (en) 2023-01-23
RU2796589C2 true RU2796589C2 (en) 2023-05-26

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6059034A (en) * 1996-11-27 2000-05-09 Bj Services Company Formation treatment method using deformable particles
WO2009088317A1 (en) * 2007-12-29 2009-07-16 Schlumberger Canada Limited Elongated particles for fracturing and gravel packing
RU2379497C1 (en) * 2007-05-30 2010-01-20 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Propping agent injection method
RU2655513C2 (en) * 2016-10-13 2018-05-28 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method of hydrocarbon reservoir fracturing
RU2681761C1 (en) * 2015-03-30 2019-03-12 Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк Fracture fluid and method for treating hydrocarbon reservoirs

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6059034A (en) * 1996-11-27 2000-05-09 Bj Services Company Formation treatment method using deformable particles
RU2379497C1 (en) * 2007-05-30 2010-01-20 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Propping agent injection method
WO2009088317A1 (en) * 2007-12-29 2009-07-16 Schlumberger Canada Limited Elongated particles for fracturing and gravel packing
RU2681761C1 (en) * 2015-03-30 2019-03-12 Бейкер Хьюз, Э Джии Компани, Ллк Fracture fluid and method for treating hydrocarbon reservoirs
RU2655513C2 (en) * 2016-10-13 2018-05-28 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method of hydrocarbon reservoir fracturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2868331C (en) Methods of zonal isolation and treatment diversion
US10808497B2 (en) Methods of zonal isolation and treatment diversion
US10851283B2 (en) Methods of zonal isolation and treatment diversion with shaped particles
US8763699B2 (en) Heterogeneous proppant placement in a fracture with removable channelant fill
US8636065B2 (en) Heterogeneous proppant placement in a fracture with removable channelant fill
US9080440B2 (en) Proppant pillar placement in a fracture with high solid content fluid
RU2677514C2 (en) Well treatment
US20110114313A1 (en) Heterogeneous proppant placement in a fracture with removable channelant fill
US20080135242A1 (en) Heterogeneous Proppant Placement in a Fracture with Removable Channelant Fill
US10030471B2 (en) Well treatment
US20240218232A1 (en) Methods and compositions using dissolvable gelled materials for diversion
US10301903B2 (en) Well treatment
WO2018094123A1 (en) Methods of zonal isolation and treatment diversion
WO2013147796A1 (en) Proppant pillar placement in a fracture with high solid content fluid
US20170335167A1 (en) Well treatment
WO2016176381A1 (en) Well treatment
RU2796589C2 (en) Methods for forming barriers in well zones and reducing proppant backwashing
US20220074294A1 (en) Methods of forming near wellbore barriers and reducing backwashing of proppants
RU2824615C1 (en) Methods and compositions involving use of soluble thickened materials for deflection
WO2016093690A1 (en) Method for treating coalbed methane formation
CA2769839A1 (en) Methods to reduce settling rate of solids in a treatment fluid