Способы гидроразрыва подземных скважин

Способы гидроразрыва подземных скважин

Реферат

Настоящее изобретение относится к способам формирования расклиненных трещин в частях подземных формаций. Добывающие скважины (такие как добывающие углеводороды скважины или добывающие воду скважины) часто стимулируют гидравлическим разрывом. При проведении гидравлического разрыва вязкую жидкость для гидроразрыва, которая также выполняет функцию несущей жидкости, закачивают насосом в часть подземной формации с такими расходом и давлением, что подземная формация разрушается, и образуется одна или несколько трещин. Обычно измельченные твердые вещества, такие как фракционированный песок, суспендируют в части жидкости для гидроразрыва и затем осаждают в трещинах. Эти измельченные твердые вещества или частицы расклинивающего наполнителя служат для предотвращения полного смыкания трещин сразу же после устранения гидравлического давления. Удерживая трещину от полного смыкания, частицы расклинивающего наполнителя способствуют образованию проводящих путей, через которые могут протекать жидкости.

Широко используемые частицы расклинивающего наполнителя обычно содержат, по существу, сферические частицы, такие как фракционированный песок, боксит, керамика или даже ореховая скорлупа. Как правило, частицы расклинивающего наполнителя помещают в трещину в такой концентрации, что они образуют плотную набивку частиц. К сожалению, в таких традиционных операциях, когда трещины смыкаются на частицах расклинивающего наполнителя, частицы могут крошиться или уплотняться, потенциально формируя скорее непроницаемые или низкопроницаемые массы внутри трещины, чем желательные высокопроницаемые массы, такие низкопроницаемые массы могут забить проток жидкостей внутри формации. Более того, частицы расклинивающего наполнителя могут внедряться в особенно мягкие формации, отрицательно влияя на производительность.

Степень успеха операции разрыва зависит по меньшей мере частично от пористости трещины и проводимости сразу после прекращения операции разрыва и начала добычи. Традиционные операции разрыва вводят большой объем частиц расклинивающего наполнителя в трещину, и пористость забитой в результате расклинивающим наполнителем трещины связана с соединенными между собой промежуточным зазором граничащими частицами расклинивающего наполнителя. Таким образом, пористость трещины, полученная в результате традиционной операции разрыва, тесно связана с прочностью размещенных частиц расклинивающего наполнителя (если размещенные частицы крошатся, то кусочки разрушенного расклинивающего наполнителя могут закупоривать промежуточные зазоры) и размеров и формы размещенных частиц (более крупные, более сферические частицы расклинивающего наполнителя обычно дают увеличенные промежуточные зазоры между частицами).

Один из предложенных путей решения проблем, свойственных плотным набивкам частиц расклинивающего наполнителя, предусматривает размещение значительно уменьшенного объема частиц расклинивающего наполнителя в трещине для создания высокопористой набивки частиц расклинивающего наполнителя, такую набивку можно было бы охарактеризовать как частичный монослой. В частичных монослоях частицы расклинивающего наполнителя внутри трещины могут быть расположены с широкими промежутками, но все-таки достаточно близко, чтобы удерживать трещину открытой и обеспечивать добычу. Частичные монослои делают возможной увеличенную проводимость трещины, благодаря по меньшей мере частично тому факту, что добываемые жидкости могут течь вокруг расположенных с широкими промежутками частиц расклинивающего наполнителя скорее, чем только через относительно малые промежуточные зазоры в традиционном набитом слое частиц расклинивающего наполнителя.

Хотя концепция частичных монослоев для применения для гидроразрыва была исследована в промышленности, эта концепция не находит успешного применения по нескольким причинам. Одной из проблем является то, что успешное размещение частичного монослоя частиц расклинивающего наполнителя ставит уникальные вопросы по относительным плотностям частиц против несущей жидкости. Другая проблема заключается в том, что размещение расклинивающего наполнителя, который имеет склонность к измельчению или внедрению под давлением, может дать возможность трещине сжаться или сомкнуться местами сразу после сброса давления гидроразрыва. Еще одной проблемой является то, что частицы могут иметь тенденцию располагаться с промежутками неровно или располагаться с промежутками скорее индивидуально, чем скоплениями, и поэтому они создают более тонкую или меньшую, чем желательная, трещину сразу после сброса давления гидроразрыва.

Согласно изобретению создан способ формирования расклиненной трещины, содержащий следующие стадии:

подготовка трещины в части подземной формации, имеющей дальнюю от скважины область и ближнюю к скважине область;

размещение части частиц первого расклинивающего наполнителя, по меньшей мере частично покрытых клейким веществом, в дальней от скважины области трещины;

размещение части частиц второго расклинивающего наполнителя, имеющих более крупный размер по шкале грохочения, чем частицы первого расклинивающего наполнителя, в ближней к скважине области трещины для формирования высокопористого расклиненного участка в ближней к скважине области.

Частицы первого расклинивающего наполнителя могут составлять от около 40% до около 90% по массе всех частиц используемого расклинивающего наполнителя и содержат по меньшей мере одно из следующего: частицы низкокачественного расклинивающего наполнителя, частицы песка, частицы боксита, керамические частицы, частицы стекла, полимерные частицы, частицы Teflon®, частицы ореховой скорлупы, содержащие отвержденные частицы смолы кусочки ореховой скорлупы, частицы переработанной древесины, композиционные частицы, полученные из связующего и частиц наполнителя, содержащие диоксид кремния, оксид алюминия, коллоидный углерод, сажу, графит, слюду, диоксид титана, метасиликат, силикат кальция, каолин, тальк, оксид циркония, бор, летучую золу, полые стеклянные микросферы или частицы твердого стекла.

Клейкое вещество может содержать неводное повышающее клейкость вещество, водное повышающее клейкость вещество, силил-модифицированный полиамид, состав на основе отверждаемой смолы или их сочетание.

Неводное повышающее клейкость вещество может дополнительно содержать многофункциональный материал, материал, содержащий по меньшей мере одно из следующих веществ: альдегид, диальдегид, глутаральдегид, полуацеталь, высвобождающий альдегид соединение, галогенид дикислоты, дигалогенид, дихлорид, дибромид, ангидрид поликислоты, лимонная кислота, эпоксид, конденсат фурфурола, конденсат глутаральдегида или конденсат альдегида.

Водное повышающее клейкость вещество может содержать по меньшей мере одно из следующих веществ: полиметилакрилат, полибутилакрилат, поли-2-этилгексилакрилат, полиметилметакрилат, полибутилметакрилат, поли-2-этилгексилметакрилат, полимер акриловой кислоты, полимер сложного эфира акриловой кислоты, полимер производного акриловой кислоты, гомополимер акриловой кислоты, гомополимер сложного эфира акриловой кислоты, сомополимер сложного эфира акриловой кислоты, полимер производного метакриловой кислоты, гомополимер метакриловой кислоты, гомополимер сложного эфира метакриловой кислоты, полимер сульфоната акриламидо-метил-пропана, полимер производного сульфоната акриламидо-метил-пропана, сополимер сульфоната акриламидо-метил-пропана или сополимер акриловая кислота/акриламидо-метил-пропан-сульфонат.

Отверждаемая смола может содержать, по меньшей мере, одно из следующих веществ: двухкомпонентая смола на эпокси-основе, смола на основе глицидилового простого эфира, смола на основе бутоксиметил-бутил-глицидилового простого эфира, новолачная смола, полиэпоксидная смола, мочевино-альдегидная смола, уретановая смола, полиуретановая смола и их гибриды и сополимеры, фенольная смола, фенол-альдегидная смола, смола на основе диглицидилового простого эфира бисфенола А, смола на основе бисфенол А-эпихлоргидрина, фенолоформальдегидная смола, фенольная/латексная смола, фурановая смола, смола на основе фурана/фурфурилового спирта, смола на основе сложного полиэфира и их гибриды и сополимеры, или акрилатная смола.

Можно формировать частичный монослой размещением частиц, покрытых клейким материалом, для формирования разнесенных опор, способных расклинивать трещину.

Частичный монослой можно формировать размещением частиц не способного деградировать расклинивающего наполнителя вместе со способными деградировать частицами так, что способные деградировать частицы деградируют после размещения частиц второго расклинивающего наполнителя с образованием высокопористой расклиненной трещины.

Частицы второго расклинивающего наполнителя могут содержать, по существу, несферические частицы, каждая из которых имеет соотношение геометрических размеров и наиболее длинную ось, имеющую длину от около 0,02 дюйма до около 0,3 дюйма.

Частицы второго расклинивающего наполнителя могут содержать частицы высококачественного расклинивающего наполнителя.

Частицы второго расклинивающего наполнителя могут содержать, по меньшей мере, один пластик высокой плотности и усиливающий материал.

Частицы второго расклинивающего наполнителя могут содержать частицы не способного деградировать расклинивающего наполнителя и способные деградировать частицы.

Способные деградировать частицы могут содержать, по меньшей мере, одно из следующего: деградирующая в масле частица, выбранная из группы, состоящей из полиакриловых производных, полиамида, полиолефина, полиэтилена, полипропилена, полиизобутилена и полистирола, деградирующая в воде частица, выбранная из группы, состоящей из полисахарида, хитина, хитозана, протеина, алифатического сложного полиэфира, полилактида, полигликолида, поли-ε-капролактона, полигидроксибутирата, полиангидрида, алифатического или ароматического поликарбоната, сложного полиортоэфира, полиаминокислоты, полиэтиленоксида, полифосфазена, дегидратированной соли, полиадипинового ангидрида, полипробкового ангидрида, полисебацинового ангидрида, поли(додекандиоевого ангидрида), поли(малеинового ангидрида), полибензойного ангидрида и материала твердого безводного бората.

Способная деградировать частица может составлять от около 10% до около 90% частиц второго расклинивающего наполнителя.

Трещину можно создавать в части подземной формации гидравлическим разрывом.

Согласно изобретению создан способ стимулирования продуктивного интервала, содержащий следующие стадии:

гидравлический разрыв в части подземной формации для создания трещины, имеющей дальнюю от скважины область и ближнюю к скважине область,

размещение части частиц первого расклинивающего наполнителя, по меньшей мере частично покрытых клейким веществом, в дальней от скважины области трещины,

размещение части частиц второго расклинивающего наполнителя, имеющих более крупный размер по шкале грохочения, чем частицы первого расклинивающего наполнителя, в ближней к скважине области трещины для формирования высокопористого расклиненного участка в ближней к скважине области.

Частицы первого расклинивающего наполнителя могут составлять от около 40% по массе до около 90% по массе всех используемых частиц расклинивающего наполнителя и содержат низкокачественные частицы.

Частичный монослой можно формировать размещением частиц расклинивающего наполнителя, покрытых клейким материалом, для формирования разнесенных опор, способных расклинивать трещину, или размещением не способных деградировать частиц расклинивающего наполнителя вместе со способными деградировать частицами так, что способные деградировать частицы деградируют после размещения частиц второго расклинивающего наполнителя с образованием высокопористой расклиненной трещины.

Характерные особенности и преимущества данного изобретения станут очевидными для специалистов при чтении описания воплощений, которое следует далее.

Настоящее изобретение относится к способам формирования расклиненных трещин в частях подземных формаций, включающим размещение частиц расклинивающего наполнителя в, по меньшей мере, одной трещине для формирования проводящей расклиненной трещины. Способы по данному изобретению используют, по меньшей мере, два типа частиц расклинивающего наполнителя. Частицы первого расклинивающего наполнителя, используемого в способах по данному изобретению, содержат частицы расклинивающего наполнителя, которые по меньшей мере частично покрыты клейким веществом. Частицы расклинивающего наполнителя, покрытые клейким веществом, имеют тенденцию объединяться в трещине, уменьшая тем самым обратный поток расклинивающего наполнителя и других частиц во время добычи. Частицы первого расклинивающего наполнителя размещают в дальней от скважины части трещины. Термин «дальняя от скважины» относится к части трещины, которая является дистальной по отношению к скважине и проксимальной к концу трещины. Термин «клейкое вещество» относится к материалу, который способен покрывать частицы расклинивающего наполнителя и который обнаруживает липкий или клейкий характер (такому как смола или вещество для повышения клейкости), так что частицы расклинивающего наполнителя, которые имеют на них адгезив, склонны создавать кластеры или агрегаты. Термин «липкий» во всех его формах обычно относится к веществу, имеющему такой характер, что оно является (или может быть активировано, чтобы стать) до некоторой степени липким на ощупь.

Частицы второго расклинивающего наполнителя, используемого в способах по данному изобретению, должны быть способны к формированию частичного монослоя в трещине. Термин «частичный монослой» относится к высокопористой набивке частиц расклинивающего наполнителя в трещине, в которой частицы расклинивающего наполнителя широко разнесены, но еще способны удерживать трещину открытой. В некоторых воплощениях данного изобретения термин «высокопористый» относится к пористостям более чем около 40%. В других воплощениях данного изобретения термин «высокопористый» относится к пористостям более чем около 43%. В других воплощениях данного изобретения термин «высокопористый» относится к пористостям более чем около 45%. В других воплощениях данного изобретения термин «высокопористый» относится к пористостям более чем около 50%. В других воплощениях данного изобретения термин «высокопористый» относится к пористостям более чем около 55%. В других воплощениях данного изобретения термин «высокопористый» относится к пористостям более чем около 60%. В других воплощениях данного изобретения термин «высокопористый» относится к пористостям более чем около 70%. Частицы второго расклинивающего наполнителя помещают в ближней к скважине части трещины, по существу, вблизи области размещения частиц первого расклинивающего наполнителя. Термин «ближняя к скважине» относится к части трещины, которая является, по существу, соседней или проксимальной к скважине и дистальной по отношению к концу трещины.

Настоящее изобретение позволяет трещине быть расклиненной так, что большая часть частиц расклинивающего наполнителя является частицами низкокачественного, менее ценного первого расклинивающего наполнителя. Остальные частицы расклинивающего наполнителя, необходимые для расклинения трещины, могут быть высококачественными, стойкими к раздавливанию частицами расклинивающего наполнителя, который помещают в трещину как частичный монослой. Помещением частиц первого расклинивающего наполнителя в дальнюю от скважины часть трещины и частиц второго расклинивающего наполнителя в ближнюю к скважине часть трещины трещина может быть расклинена и проводимость трещины обеспечена при значительно более низкой стоимости по сравнению с традиционными способами. Соответственно, настоящее изобретение относится к способам формирования расклиненной трещины, содержащим подготовку трещины, имеющей дальнюю от скважины область и ближнюю к скважине область в части подземной формации, подготовку частиц первого расклинивающего наполнителя, по меньшей мере частично покрытых клейким веществом, размещение частиц первого расклинивающего наполнителя в дальней от скважины области трещины, подготовку частиц второго расклинивающего наполнителя, способных формировать частичный монослой, и размещение частиц второго расклинивающего наполнителя в ближней к скважине области трещины для формирования высокопористого расклиненного участка в ближней к скважине области.

Частицы первого расклинивающего наполнителя, используемые в способах по данному изобретению, могут быть какими-либо частицами, которые по меньшей мере частично покрыты клейким веществом. Как обсуждалось выше, частицы расклинивающего наполнителя могут быть использованы для расклинивания трещин, и, когда они покрыты клейким веществом, частицы расклинивающего наполнителя могут объединяться в трещине, уменьшая тем самым обратный поток расклинивающего наполнителя и других частиц во время добычи. В некоторых воплощениях частицы первого расклинивающего наполнителя составляют от около 40% до около 90% всех частиц расклинивающего наполнителя, используемого в трещине.

Частицы некоторых расклинивающих наполнителей, известных в технике, могут быть подходящими для применения в качестве частиц первого расклинивающего наполнителя по данному изобретению. Примеры частиц подходящего первого расклинивающего наполнителя включают, но без ограничения указанным, песок, боксит, керамические материалы, стекломатериалы, полимерные материалы, материалы Teflon®, измельченную ореховую скорлупу, частицы оболочек семян, содержащие отвержденные частицы смолы кусочки ореховой скорлупы, содержащие отвержденные частицы смолы кусочки оболочек семян, кусочки околоплодников, содержащие отвержденные частицы смолы кусочки околоплодников, переработанную древесину, композиционные частицы, полученные из связующего и частиц наполнителя, включая диоксид кремния, оксид алюминия, коллоидный углерод, сажу, графит, слюду, диоксид титана, метасиликат, силикат кальция, каолин, тальк, оксид циркония, бор, летучую золу, полые стеклянные микросферы и твердое стекло и их сочетания.

В основном, подходящие частицы первого расклинивающего наполнителя имеют такой размер, что предотвращается извлечение из формации мелочи формации, которая может мигрировать с добываемыми жидкостями. Частицы первого расклинивающего наполнителя, используемого в способах по данному изобретению, могут иметь любое сочетание размера и формы, которое известно в технике как подходящее для применения в операции гидроразрыва. Обычно, когда частицы выбранного расклинивающего наполнителя являются, по существу, сферическими, подходящие частицы расклинивающего наполнителя имеют размеры в пределах от около 2 до около 400 меш серии сит США. В некоторых воплощениях данного изобретения частицы расклинивающего наполнителя имеют размеры в пределах от около 8 до около 100 меш серии сит США. Специалист в данной области техники с помощью данного описания может определить предпочтительный размер частиц первого расклинивающего наполнителя на основе, например, распределения частиц формации, которые должны быть задержаны частицами первого расклинивающего наполнителя.

Хотя частицы первого расклинивающего наполнителя обычно, по существу, сферические, подходящие примеры также включают все известные формы материалов, включая такие, как волокнистые материалы, полигональные материалы (такие как кубические материалы) и их смеси. В некоторых воплощениях данного изобретения может быть желательным использование, по существу, несферических частиц первого расклинивающего наполнителя. Подходящие, по существу, несферические частицы первого расклинивающего наполнителя могут быть кубическими, полигональными, волокнистыми или любой другой несферической формы. Такие, по существу, несферические частицы первого расклинивающего наполнителя могут быть, например, кубической формы, прямоугольной формы, в форме стержня, в форме эллипса, конусообразной формы, в форме пирамиды или цилиндрической формы.

В некоторых предпочтительных воплощениях данного изобретения частицы низкокачественного расклинивающего наполнителя могут быть использованы в качестве частиц первого расклинивающего наполнителя.

Используемый здесь термин «частицы низкокачественного расклинивающего наполнителя» относится к частицам расклинивающего наполнителя, которые не соответствуют по меньшей мере одному из стандартов сферичности, закругленности, размеру, мутности, растворимости в кислоте, относительной доли мелочи или сопротивления раздавливанию, которые перечислены в стандарте Американского нефтяного института номер 56 для частиц, используемых в операциях разрыва.

Стандарт 56 описывает минимальный стандарт сферичности как по меньшей мере 0,6 и закругленности как по меньшей мере 0,6. Используемые здесь термины «сферичность» и «закругленность» определены, как описано в указанном стандарте, и могут быть определены с использованием процедур, установленных в нем. Данный стандарт устанавливает также некоторые широко известные размеры расклинивающего наполнителя, такие как 6/12, 8/16, 12/20, 20/40, 30/50, 40/70 и 70/140. Стандарт 56 дополнительно отмечает, что минимальная относительная доля частиц та, которая может оказаться между обозначенными размерами песка, и что не более чем 0,1 мас.% частиц должны быть более крупными частицами, чем более крупный размер песка, и не более чем 1 мас.% частиц должны быть более мелкими, чем меньшая крупность песка. Так, для расклинивающего наполнителя 20/40 не более чем 0,1 мас.% частиц должно быть более крупными, чем 20 меш США, и не более чем 1 мас.% частиц должно быть менее крупными, чем 40 меш США.

В указанном стандарте приведен минимальный стандарт для мутности частиц расклинивающего наполнителя как 250 FTU или менее. Стандарт 56 описывает минимальный стандарт для растворимости в кислоте как потерю не более чем 2 мас.% при испытании согласно процедурам данного стандарта для расклинивающего наполнителя с крупностью между 6/12 меш и 30/50 меш серии сит США и как потерю не более 3 мас.% при испытании согласно процедурам данного стандарта для расклинивающего наполнителя с крупностью между 40/70 меш и 70/140 меш серии сит США. Согласно стандарту 56 растворимость в кислоте частиц расклинивающего наполнителя (т.е. песка) в растворе хлороводородной-фтороводородной кислоты (а именно, 12% по массе HCl и 3% по массе HF) является показателем количества нежелательных примесей (например, карбонатов, полевых шпатов, оксидов железа, глин и тому подобного), присутствующих в частицах расклинивающего наполнителя. Стандарт 56 описывает минимальный стандарт для сопротивления раздавливанию расклинивающего наполнителя как образование не более чем предлагаемый максимум мелочи, как установлено в таблице 1 ниже, для испытанной крупности.

Таблица 1
Предлагаемый максимум мелочи для частиц расклинивающего наполнителя, подвергнутого испытанию на прочность при раздавливании
Размер меш (серии сит США)	Сила раздавливания (фунты)	Нагрузка на частицы расклинивающего наполнителя (фунт/кв. дюйм)	Максимум мелочи (% по массе)
6/12	6,283	2,000	20
8/16	6,283	2,000	18
12/20	9,425	3,000	16
16/30	9,425	3,000	14
20/40	12,566	4,000	14
30/50	12,566	4,000	10
40/70	15,708	5,000	8
70/140	15,708	5,000	6

Частицы первого расклинивающего наполнителя по данному изобретению по меньшей мере частично покрыты клейким веществом. Клейкие вещества, подходящие для применения в данном изобретении, включают повышающие клейкость вещества (неводные повышающие клейкость вещества и водные повышающие клейкость вещества), силил-модифицированные полиамиды и составы на основе отверждаемых смол, которые способны к отверждению с образованием отвержденных веществ. Помимо стимуляции частиц первого расклинивающего наполнителя к образованию агрегатов, применение клейкого вещества может давать расклиненную трещину, которая вообще не испытывает на практике или испытывает очень небольшой нежелательный обратный поток расклинивающего наполнителя или частиц формации. Более того, нанесение клейкого вещества на частицы первого расклинивающего наполнителя может способствовать образованию агрегатов скоплений частиц расклинивающего наполнителя, которые усиливают способность частиц расклинивающего наполнителя эффективно удерживать трещину открытой для добычи. Клейкие вещества могут быть нанесены оперативно («на лету») на месте скважины или могут быть нанесены заблаговременно.

Неводные повышающие клейкость вещества, подходящие для покрытия частиц первого расклинивающего наполнителя по данному изобретению, содержат какое-либо соединение, которое, когда находится в жидкой форме или в растворе в растворителе, будет образовывать неотверждающееся покрытие на частицах. Один пример подходящей группы неводных повышающих клейкость веществ содержит полиамиды, которые являются жидкостями или находятся в растворе при температуре подземной формации, так что они сами по себе являются неотверждающимися, когда их вводят в подземную формацию. Другим примером подходящего неводного повышающего клейкость вещества является продукт реакции конденсации, составленный коммерчески доступными поликислотами и полиаминами. Такие коммерческие продукты включают такие вещества, как смеси С₃₆ двухосновных кислот, содержащие некоторые тримерные и высшие олигомеры и также небольшие количества мономерных кислот, которые взаимодействуют с полиаминами. Другие поликислоты включают тримерные кислоты, синтетические кислоты, полученные из жирных кислот, малеинового ангидрида, акриловой кислоты, и тому подобное. Такие кислотные смеси доступны от компаний, таких как Witco Corporation, Union Camp, Chemtall и Emery Industries. Продукты реакции доступны, например, от Champion Technologies, Inc. и Witco Corporation. Дополнительные вещества, которые могут быть использованы в качестве неводных повышающих клейкость веществ, включают жидкости и растворы, например, сложных полиэфиров, поликарбонатов и поликарбаматов, натуральные смолы, такие как шеллак, и тому подобное. Другие подходящие повышающие клейкость вещества описаны в патенте США № 5853048, выданном Weaver и др., и патенте США № 5833000, выданном Weaver и др., существенные раскрытия которых приобщены к сему ссылкой.

Неводные повышающие клейкость вещества для применения в данном изобретении либо могут быть использованы так, чтобы они формировали неотверждающееся покрытие, либо они могут быть объединены с многофункциональным материалом, способным взаимодействовать с неводным повышающим клейкость веществом с образованием отвержденного покрытия. Используемый здесь термин «отвержденное покрытие» означает, что взаимодействие неводного повышающего клейкость вещества с многофункциональным материалом будет иметь результатом, по существу, нетекучий продукт реакции, который обнаруживает более высокую прочность при сжатии в объединенном агломерате, чем одно неводное повышающее клейкость вещество. В этом случае повышающее клейкость вещество может функционировать подобно отверждаемой смоле. Многофункциональные материалы, пригодные для применения в данном изобретении, включают, но без ограничения указанным, альдегиды, такие как формальдегид, диальдегиды, такие как глутаральдегид, полуацетали или высвобождающие альдегид соединения, галогениды, дигалогениды дикислот, такие как дихлориды и дибромиды, ангидриды поликислот, таких как лимонная кислота, эпоксиды, фурфурол, глутаральдегид или конденсаты альдегидов и тому подобное и их сочетания. В некоторых воплощениях данного изобретения многофункциональный материал может быть смешан с неводным повышающим клейкость веществом в количестве от около 0,01% до около 50% по массе неводного повышающего клейкость вещества, чтобы воздействовать на образование продукта реакции. В других воплощениях многофунциональный материал используют в количестве от около 0,5% до около 1% по массе неводного повышающего клейкость вещества. Подходящие многофункциональные материалы описаны в патенте США №5839510, выданном Weaver и др., существенное раскрытие которого приобщено к сему ссылкой. Другие подходящие повышающие клейкость вещества описаны в патенте США №5853048, выданном Weaver и др., существенное раскрытие которого приобщено к сему ссылкой.

Растворители, подходящие для применения с повышающими клейкость веществами по данному изобретению, включают любой растворитель, который совместим с неводным повышающим клейкость веществом и достигает желательного эффекта вязкости. Растворители, которые могут быть использованы в данном изобретении, включают растворители, имеющие высокие температуры вспышки (наиболее предпочтительно выше около 125°F). Примеры растворителей, подходящих для использования в данном изобретении, включают, но без ограничения указанным, бутилглицидиловый простой эфир, метиловый простой эфир дипропиленгликоля, бутиловый остаточный спирт, диметиловый простой эфир дипропиленгликоля, метиловый простой эфир диэтиленгликоля, бутиловый простой эфир этиленгликоля, метанол, бутиловый спирт, изопропиловый спирт, бутиловый простой эфир диэтиленгликоля, пропиленкарбонат, d-лимонен, 2-бутоксиэтанол, бутилацетат, фурфурилацетат, бутиллактат, диметилсульфоксид, диметилформамид, метиловые сложные эфиры жирных кислот и их сочетания. В компетенции специалиста в данной области определить с учетом данного раскрытия, нужен ли растворитель для достижения вязкости, подходящей для подземных условий, и если да, то сколько.

Как упомянуто выше, подходящие клейкие вещества включают водные повышающие клейкость вещества. Подходящие водные повышающие клейкость вещества способны образовывать по меньшей мере частичное покрытие на поверхности частиц (таких как частицы первого расклинивающего наполнителя). Обычно подходящие водные повышающие клейкость вещества не являются значительно клейкими до тех пор, пока они не «активируются» (то есть дестабилизируются, объединятся и/или подвергнутся реакции) до превращения водного повышающего клейкость вещества в клейкое повышающее клейкость вещество в желательное время. Такая активация может происходить до, во время или после размещения водного повышающего клейкость вещества в подземной формации. В некоторых воплощениях предварительная обработка вначале может быть связанной с поверхностью частиц для подготовки ее к покрытию водным повышающим клейкость веществом. Подходящими водными повышающими клейкость веществами обычно являются заряженные полимеры, которые содержат соединения, которые в водном растворителе или растворе будут образовывать неотверждающееся покрытие (сами по себе или с активатором) и, когда нанесены на частицы, будут увеличивать постоянную критическую скорость повторного суспендирования частиц в контакте с потоком воды. Термин «постоянная критическая скорость повторного суспендирования» относится к скорости текущей воды, которая равна по меньшей мере от около 3- до около 5-кратной скорости непокрытых частиц, когда частицы повторно суспендируются, поднимаются или отделяются от слежавшегося положения. Постоянные критические скорости повторного суспендирования дополнительно описаны в примере 7 патентной заявки США № 10/864061, поданной 9 июня 2004, раскрытие которой приобщено к сему ссылкой. Водное повышающее клейкость вещество может усиливать контакт зерна с зерном между отдельными частицами внутри формации (будь то частицы расклинивающего наполнителя, частицы формации или другие частицы), способствуя консолидации частиц в сцепленную и проницаемую массу.

Примеры водных повышающих клейкость веществ для применения в данном изобретении включают, но без ограничения указанным, полимеры акриловой кислоты, полимеры сложных эфиров акриловой кислоты, полимеры производных акриловой кислоты, гомополимеры акриловой кислоты, гомополимеры сложных эфиров акриловой кислоты, такие как полиметилакрилат, полибутилакрилат и поли-2-этилгексилакрилат, сополимеры сложных эфиров акриловой кислоты, полимеры производных метакриловой кислоты, гополимеры метакриловой кислоты, гополимеры сложных эфиров метакриловой кислоты, такие как полиметилметакрилат, полибутилметакрилат и поли-2-этилгексилметакрилат, полимеры сульфоната акриламидо-метил-пропана, полимеры производных сульфоната акриламидо-метил-пропана, сополимеры сульфоната акриламидо-метил-пропана, сополимеры акриловая кислота/акриламидо-метил-пропан-сульфонат и их сочетания. Способы определения подходящих водных повышающих клейкость веществ и водные повышающие клейкость вещества раскрыты в патентной заявке США №10/864061, поданной 9 июня 2004, и в патентной заявке США №10/864618, поданной 9 июня 2004, раскрытия которых включены в данное описание посредством ссылки.

Силил-модифицированные полиамиды, подходящие для применения в качестве клейкого вещества в способах по данному изобретению, могут быть описаны как, по существу, самоотверждающиеся композиции, которые способны по меньшей мере частично прилипать к частицам в неотвержденном состоянии и которые далее способны самоотверждаться до, по существу, нелипкого состояния, в котором к ним уже не будут прилипать отдельные частицы, такие как мелочь формации, например, в формации или в пористых соединительных частях, набитых расклинивающим наполнителем. Такие силил-модифицированные полиамиды могут быть на основе, например, продукта реакции силирующего соединения с полиамидом или смесью полиамидов. Полиамидом или смесью полиамидов может быть одно или несколько промежуточных соединениий полиамида, полученных, например, от взаимодействия поликислоты (например, дикислоты или высшей) с полиамином (например, с диамином или высшим) с образованием полимера полиамида с удалением воды. Другие силил-модифицированные полиамиды и способы получения таких соединений описаны в патенте США № 6439309, выданном Matherly и др., раскрытие которого включено в данное описание ссылкой.

Составы на основе отверждаемых смол, подходящие для применения в качестве клейкого вещества, обычно содержат отверждаемую смолу и отвердитель. Подходящие отверждаемые смолы включают все известные смолы, которые способны образовывать отвержденную объединенную массу. Многие такие смолы обычно используются в операциях укрепления подземелья, и некоторые подходящие смолы включают двухкомпонентые смолы на эпокси-основе, смолы на основе глицидиловых простых эфиров, смолы на основе бутоксиметил-бутил-глицидиловых простых эфиров, новолачные смолы, полиэпоксидные смолы, мочевино-альдегидные смолы, уретановые смолы, полиуретановые смолы и их гибриды и сополимеры, фенольные смолы, фенолоальдегидные смолы, смолы на основе диглицидиловых простых эфиров бисфенола А, смолы на основе бисфенол А-эпихлоргидрина, фенолоформальдегидные смолы, фенольные/латексные смолы, фурановые смолы, смолы на основе фурана/фурфурилового спирта, смолы на основе сложных полиэфиров и их гибриды и сополимеры, акрилатные смолы и их сочетания. Специалист в данной области с помощью данного описания способен выбрать отверждаемую смолу для применения в составе на основе отверждаемой смолы и определить, нужен ли и какой отвердитель нужен для запуска механизма отверждения.

Подходящими отвердителями являются те, которые способны воздействовать на отверждаемую смолу так, чтобы она образовывала отвержденную объединенную массу. Тип отвердителя зависит от выбранной отверждаемой смолы. Например, некоторые подходящие отверждаемые смолы, такие как эпоксидные смолы, могут быть отверждены отвердителем, который является внутренним катализатором или активатором. Такие составы на основе отверждаемых смол, когда их закачивают насосом в скваж