Множество частиц расклинивающего наполнителя с нанесенным покрытием из композиции замедленного действия, повышающей клейкость, и состав для обработки на их основе

Множество частиц расклинивающего наполнителя с нанесенным покрытием из композиции замедленного действия, повышающей клейкость, и состав для обработки на их основе

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способам и композициям, предназначенным для уплотнения мелких частиц формации, уменьшения выноса расклинивающего наполнителя из трещины в скважину и уплотнения относительно неуплотненных частей в подземном пласте (что в настоящем документе называют «миграцией частиц»). Говоря более конкретно, настоящее изобретение относится к использованию новых композиций замедленного действия, повышающих клейкость, предназначенных для уменьшения миграции частиц в подземных пластах. Несмотря на пригодность для любых сфер применения при ведении подземных работ (таких как включающие карбонатные породы, песчаники, сланцы, угли и тому подобное) композиции и способы настоящего изобретения могут оказаться в особенности подходящими для использования в сферах применения при ведении подземных работ, связанных с угольным метаном («УМ»).

Гидравлический разрыв пласта представляет собой способ, обычно используемый для увеличения потока желательных флюидов из части подземного пласта. Традиционные операции при гидравлическом разрыве пласта включают размещение рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта в части подземного пласта при расходе и давлении, таких, чтобы внутри части подземной зоны образовались или увеличились бы трещины. Трещины имеют тенденцию к распространению в виде вертикальных и/или горизонтальных расколов, расходящихся по радиусу от буровой скважины. При таких обработках, как только гидравлическое давление будет сброшено, образованные трещины будут иметь тенденцию к обратному смыканию. Для предотвращения этого в трещинах зачастую размещают частицы материалов, известные под наименованием расклинивающего наполнителя, в результате их транспортирования в рабочей жидкости для гидравлического разрыва пласта в ходе, по меньшей мере, части операции по гидравлическому разрыву пласта. Частицы переносятся в созданные или природные трещины и образуют в них отложения таким образом, что, когда гидравлическое давление будет сброшено, частицы будут оказывать действие, предотвращающее полное смыкание трещины, и, таким образом, способствовать образованию подводящих каналов, через которые добываемые флюиды смогут перетекать в буровую скважину. Термин «трещина гидравлического разрыва пласта, заполненная расклинивающим наполнителем» в соответствии с его использованием в настоящем документе обозначает трещину (природного или иного происхождения) внутри части подземного пласта, которая содержит определенное количество частиц расклинивающего наполнителя. Термин «набивка из расклинивающего наполнителя» обозначает скопление массы частиц расклинивающего наполнителя в пределах трещины. В отсутствие частиц материалов трещины имеют тенденцию к смыканию и уменьшению проницаемости, достигаемой в результате проведения операции по гидравлическому разрыву пласта.

Нефтегазоносные скважины зачастую располагают в подземных зонах, которые содержат неуплотненные частицы (например, расклинивающий наполнитель или мелкие частицы продуктивной толщи), которые могут мигрировать внутри подземного пласта вместе с нефтью, газом, водой и/или другими желательными флюидами, добываемыми в скважине. Присутствие данных неуплотненных частиц в добываемых флюидах является невыгодным и нежелательным в том смысле, что частицы могут привести к истиранию насосного и другого добывающего оборудования и уменьшать возможные уровни добычи флюидов в продуктивных зонах. Частицы также могут оказывать негативное воздействие на проницаемость пласта. Неуплотненные подземные пласты включают такие структуры, которые содержат части, содержащие неплотно связанные частицы (например, расклинивающий наполнитель и мелкие частицы продуктивной толщи), и такие структуры, в которых сцементированные частицы имеют прочность сцепления, недостаточную для противодействия силам, создаваемым во время добычи флюидов через зоны.

Регулирование миграции частиц в сферах применения в случае угольного метана может оказаться в особенности важным. «Угольный метан» («УМ») представляет собой название, обычно даваемое метану, обнаруживаемому в угольных пластах. Количество метана, добываемого из угольного пласта, по меньшей мере, частично зависит от степени проницаемости, которую определяет количество трещин или кливажей в угольном пласте. Пласты, содержащие УМ, имеют тенденцию к обладанию низкой естественной проницаемостью. Данные пласты обычно также соотносятся с низкими температурами (например, меньшими 200°F) и низкими пластовыми давлениями (например, меньшими 1000 фунт/дюйм² давления пластовых флюидов у забоя скважины). Высокие значения капиллярных сил в поровых пространствах имеют тенденцию к удержанию в них составов для обработки приствольной зоны. Из угля может образоваться угольная мелочь. Эта угольная мелочь или другие частицы могут мигрировать и закупоривать или частично закупоривать перфорационные каналы, кливажи, трещины, расклинивающий наполнитель и/или продуктивные зоны.

Один традиционный способ улавливания неуплотненных частиц в зонах подземного пласта включает размещение фильтрующего слоя, содержащего частицы гравия, в призабойной зоне, которая соседствует с зоной, представляющей интерес. Фильтрующий слой выступает в роли определенного физического барьера для транспортирования в буровую скважину неуплотненных частиц, которые могут быть получены вместе с добываемыми флюидами. Обычно такие так называемые «операции по получению гравийной набивки» включают закачку и размещение определенного количества желательных частиц в неуплотненном пласте в области, примыкающей к буровой скважине. Один обычный тип операции по получению гравийной набивки включает размещение в буровой скважине сетчатого фильтра для предотвращения выноса песка и заполнение кольцевого пространства между сетчатым фильтром и буровой скважиной гравием определенного размера, рассчитанного для предотвращения прохождения пластового песка. Сетчатый фильтр для предотвращения выноса песка в общем случае представляет собой сборный фильтр, используемый для удержания гравия, размещенного во время проведения операции по получению гравийной набивки. Для удовлетворения характеристикам используемой гравийной набивки может быть использован широкий ассортимент размеров и конфигураций сетчатого фильтра. Подобным же образом, для удовлетворения характеристикам неуплотненных частиц может быть использован широкий диапазон размеров гравия. Получающаяся в результате структура представляет собой барьер для миграции песка из пласта при одновременном все еще пропускании потока флюидов. При получении гравийной набивки гравий переносят в кольцевое пространство в форме суспензии вследствие перемешивания гравия с жидкостью, зачастую называемой «рабочей жидкостью для получения гравийной набивки». Иногда рабочие жидкости для получения гравийной набивки загущают при использовании подходящих гелеобразователей. Как только гравий будет размещен в буровой скважине, вязкость рабочей жидкости уменьшают и ее возвращают на поверхность. В определенных операциях по получению гравийной набивки, обычно называемых «операциями по высокоскоростному водному получению набивки», рабочая жидкость характеризуется пониженной вязкостью, а тем не менее транспортирование гравия обеспечивается, поскольку обработка проходит при высокой скорости. Гравийная набивка, помимо прочего, выступает в роли стабилизатора для пласта при одновременном оказании минимального негативного воздействия на производительность скважины. Гравий, помимо прочего, оказывает действие, предотвращающее закупоривание частицами сетчатого фильтра или их миграцию вместе с добываемыми флюидами, а сетчатый фильтр, помимо прочего, оказывает действие, предотвращающее попадание гравия в эксплуатационную насосно-компрессорную колонну. Получение таких набивок может занять много времени и потребовать больших расходов.

Еще один способ, используемый для улавливания частиц в неуплотненных пластах, включает уплотнение неуплотненных частей подземных продуктивных зон с получением относительно стабильных проницаемых масс в результате нанесения смолы, после этого разделительной жидкости и затем катализатора. Такие способы могут оказаться проблематичными, если, например, между нанесением смолы и нанесением внешнего катализатора будут использовать недостаточное количество разделительной жидкости. В данном случае смола может вступить в контакт с внешним катализатором в самой буровой скважине, а не в неуплотненной подземной продуктивной зоне. Кроме того, существует неопределенность в отношении того, достигается ли надлежащая степень контакта между смолой и катализатором. В дополнение к этому, при введении смолы в контакт с внешним катализатором протекает экзотермическая реакция, которая в результате может привести к быстрому прохождению полимеризации, что потенциально нарушает эксплуатационные качества пласта в результате закупоривания поровых каналов. Наиболее желательным является равномерное размещение отверждаемой смолы в пластах, характеризующихся большими интервалами. Однако пласты зачастую демонстрируют широкий диапазон проницаемостей даже в пределах одного пластового резервуара, расположенного вдоль буровой скважины. Как следствие, вскрытия пластов, включающие уплотнение смолой, при использовании обычных методик обвода проводили с интервалами, меньшими 50 футов, а в более идеальном случае меньшими 30 футов. Кроме того, использование смол для уплотнения длинных или больших неуплотненных зон может оказаться непрактичным, по меньшей мере, отчасти вследствие высокой стоимости наиболее подходящих смол.

Еще один подобный способ в попытке уменьшения миграции частиц внутри зоны включает нанесение на неуплотненные частицы неводной композиции, повышающей клейкость. В то время как композиция отверждаемой смолы приводит к получению твердой массы, использование неводной композиции, повышающей клейкость, приводит к получению более податливой уплотненной массы.

Еще одной альтернативой является водная композиция, повышающая клейкость. Однако водным композициям, повышающим клейкость, свойствены свои собственные проблемы, включающие нижеследующее, но не ограничивающиеся только им: для достижения их оптимальных эксплуатационных характеристик требуется использование внешних активаторов и поверхностно-активных веществ.

Новой методикой, которая может оказаться подходящей для использования, является обработка с гидравлическим разрывом пласта, при которой рабочая жидкость для гидравлического разрыва пласта содержит подходящий сшивающий агент, который вступает в реакцию таким образом, чтобы при демонстрации замедленного действия обеспечить уплотнение частиц в пласте для предотвращения миграции частиц. Этого до сих пор не добивались, помимо прочего, вследствие ограничений, связанных с обычно используемыми кислотами и активаторами на основе ангидридов кислот.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способам и композициям, предназначенным для регулирования миграции частиц. Говоря более конкретно, настоящее изобретение относится к использованию новых композиций замедленного действия, повышающих клейкость, предназначенных для регулирования миграции частиц в подземных пластах.

В одном варианте реализации настоящее изобретение предлагает композицию замедленного действия, повышающую клейкость, предназначенную для регулирования миграции частиц в подземных пластах, содержащую: водный агент, повышающий клейкость; и активатор замедленного высвобождения кислоты.

В еще одном варианте реализации настоящее изобретение предлагает состав для обработки приствольной зоны, предназначенный для использования в подземном пласте при регулировании миграции частиц, содержащий жидкость на водной основе и композицию замедленного действия, повышающую клейкость, которая содержит водный агент, повышающий клейкость, и активатор замедленного высвобождения кислоты.

В еще одном варианте реализации настоящее изобретение предлагает множество частиц расклинивающего наполнителя с нанесенным покрытием в виде композиции замедленного действия, повышающей клейкость, которая содержит водный агент, повышающий клейкость, и активатор замедленного высвобождения кислоты.

Признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидными для специалистов в соответствующей области. Несмотря на возможность внесения специалистом в соответствующей области многочисленных изменений, такие изменения включаются в сущность изобретения.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

Настоящее изобретение относится к способам и композициям, предназначенным для регулирования миграции частиц. Говоря более конкретно, настоящее изобретение относится к использованию новых композиций замедленного действия, повышающих клейкость, предназначенных для регулирования миграции частиц в подземных пластах. Композиции замедленного действия, повышающие клейкость, настоящего изобретения могут обеспечить уплотнение, стабилизацию и/или регулирование частиц (что в настоящем документе называется «стабилизацией» частиц и терминами, производными от него), присутствующих в подземном пласте, (например, расклинивающего наполнителя, мелких частиц продуктивной толщи и тому подобного). Это также может называться «регулированием мелких частиц». Композиции и способы настоящего изобретения могут оказаться в особенности подходящими для использования в сферах применения, связанных с УМ.

Одно из многих преимуществ настоящего изобретения заключается в том, что в случае использования водных агентов, повышающих клейкость, способы исключают потребность в отдельном кислотном активаторе, что улучшает гибкость и степень управления в операции. Кроме того, способы настоящего изобретения представляют собой вариант активации водного агента, повышающего клейкость, внутри скважины относительно управляемым способом с замедленным действием. Еще одно преимущество в череде многих преимуществ заключается в том, что получающиеся в результате стабилизированные массы обладают лучшей механической гибкостью в сопоставлении с массами, которые образуются при использовании отверждаемых смол. Для специалиста в соответствующей области после ознакомления с данным описанием станут очевидными и другие преимущества.

А. Композиции замедленного действия, повышающие клейкость, настоящего изобретения

Композиции замедленного действия, повышающие клейкость, настоящего изобретения содержат водный агент, повышающий клейкость, и активатор замедленного высвобождения кислоты, для водного агента, повышающего клейкость. Композиции замедленного действия, повышающие клейкость, также могут содержать воду, однако достаточное количество воды в композиции замедленного действия, повышающей клейкость, может присутствовать благодаря составу водного агента, повышающего клейкость, который обычно имеется в форме раствора. Активатор замедленного высвобождения кислоты, в композициях в желательный момент времени по истечении периода задержки обеспечивает образование кислоты, которая активирует водный агент, повышающий клейкость, делая для него возможной стабилизацию частиц внутри части подземного пласта. Термин «стабилизация» и его производные в соответствии с использованием в настоящем документе обозначают придание стабильности, блокирование на месте или, по меньшей мере, частичную иммобилизацию по месту в отношении частиц, так чтобы придать им сопротивление течению вместе с потоком добываемых флюидов. Данную стабилизацию можно называть «регулированием мелких частиц». Период задержки, помимо прочего, зависит от природы активатора замедленного высвобождения кислоты, состава жидкого носителя и окружающей среды, в которой их размещают.

Композиции замедленного действия, повышающие клейкость, настоящего изобретения необязательно могут содержать дополнительные добавки, такие как гелеобразователи, буферные вещества, поверхностно-активные вещества, разжижители геля, ферменты, хелатообразователи, вещества, регулирующие пенообразование, кислоты или ингибиторы образования отложений. Например, буферное вещество может оказаться выгодным в случае желательности получения более длительного периода задержки до того, как активатор замедленного высвобождения кислоты, обеспечит образование кислоты, которая будет способна активировать водный агент, повышающий клейкость. Разжижители геля и ферменты могут оказаться выгодными для того, чтобы устранить какое-либо предшествующее нарушение эксплуатационных качеств пласта, обусловленное гелем, который может присутствовать в подземном пласте, например, в результате предшествующего проведения работы по гидравлическому разрыву пласта. Специалист в соответствующей области после ознакомления с данным описанием должен осознавать, что совместимость любой данной добавки необходимо протестировать, обеспечивая отсутствие ее неблагоприятного воздействия на эксплуатационные характеристики агента, повышающего клейкость.

1. Подходящие водные агенты, повышающие клейкость

Водные агенты, повышающие клейкость, подходящие для использования в настоящем изобретении, способны подвергаться «активации» (например, дестабилизации, коалесценции и/или реакции) при использовании подходящего активатора на кислотной основе, превращающего агент в «активированный водный агент, повышающий клейкость», способный обеспечивать стабилизацию частиц в желательный момент времени. Активированный водный агент, повышающий клейкость, обладает способностью стабилизировать частицы. Такая активация может происходить до, во время или после того, как водный агент, повышающий клейкость, будет размещен в подземном пласте. Специалист в соответствующей области после ознакомления с данным описанием должен осознавать то, что желательное замедление активации может составлять период времени, продолжительностью всего лишь в несколько минут, для времени закачки, необходимого для размещения состава для обработки приствольной зоны при проведении перемешивания во время закачки, до дней для получения состава для обработки приствольной зоны на стороне, а после этого его транспортирования к скважине. В предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения активация происходит по окончании периода задержки, продолжительность которого может находиться в диапазоне от приблизительно 15 минут до приблизительно 75 часов или более. Продолжительность предпочтительного периода задержки находится в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 12 часов.

Подходящими водными агентами, повышающими клейкость, в общем случае являются заряженные полимеры, которые включают соединения, которые при нахождении в водном растворителе или растворе вместе с активатором будут образовывать незатвердевающее покрытие, а при нахождении на частицах в пласте будут увеличивать критическую скорость непрерывного ресуспендирования частиц при их попадании в контакт с потоком воды. Критическая скорость ресуспендирования обозначает скорость в переходной точке между ламинарным и турбулентным типами течения жидкости. Водный агент, повышающий клейкость, может увеличивать степень контакта между зернами частиц внутри пласта (вне зависимости от того, будут ли это частицы расклинивающего наполнителя, мелкие частицы продуктивной толщи или другие частицы), содействуя уплотнению частиц с образованием сцепленной гибкой и проницаемой массы (в настоящем документе называемой «стабилизированной массой»), стабилизации индивидуальных частиц или кластеров частиц или уменьшению тенденции частиц к образованию оптимальной компоновки набивки (например, в целях повышения пористости или проницаемости).

Подходящие водные агенты, повышающие клейкость, включают любой полимер, который может связывать, коагулировать или флоккулировать частицы. Кроме того, подходящими могут оказаться и полимеры, которые функционируют в качестве клеев, склеивающих при надавливании. Примеры водных агентов, повышающих клейкость, подходящих для использования в настоящем изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только им: полимеры акриловой кислоты; полимеры сложных эфиров акриловой кислоты; полимеры производных акриловой кислоты; гомополимеры акриловой кислоты; гомополимеры сложных эфиров акриловой кислоты (такие как поли(метилакрилат), поли(бутилакрилат) и поли(2-этилгексилакрилат)); сополимеры сложных эфиров акриловой кислоты; полимеры производных метакриловой кислоты; гомополимеры метакриловой кислоты; гомополимеры сложных эфиров метакриловой кислоты (такие как поли(метилметакрилат), поли(бутилметакрилат) и поли(2-этилгексилметакрилат)); полимеры акриламидометилпропансульфоната; полимеры производных акриламидометилпропансульфоната; сополимеры акриламидометилпропансульфоната; и сополимеры акриловой кислоты/акриламидометилпропансульфоната, их производные и их комбинации. Термин «производное» в соответствии с использованием в настоящем документе обозначает любое соединение, которое получают из одного из перечисленных соединений, например, в результате замены одного атома в соединении основы на другой атом или группу атомов. Способы определения подходящих водных агентов, повышающих клейкость, и дополнительное описание водных агентов, повышающих клейкость, можно обнаружить в патентной заявке США номер 10/864,061, поданной 9 июня 2004 года, и патентной заявке США номер 10/864,618, поданной 9 июня 2004 года, соответствующие описания которых включаются в настоящее описание в качестве ссылки.

Некоторые подходящие агенты, повышающие клейкость, описываются в патенте США № 5249627 авторов Harms et al., соответствующее описание которого включается в настоящее описание в качестве ссылки. В документе автора Harms описываются водные агенты, повышающие клейкость, которые включают, по меньшей мере, одного представителя, выбираемого из группы, состоящей из четвертичного бензил(радикал жирных кислот кокосового масла)ди(гидроксиэтил)амина, п-трет-амилфенола, сконденсированного с формальдегидом, и сополимера, содержащего от приблизительно 80% до приблизительно 100% С_1-30 алкилметакрилатных мономеров и от приблизительно 0% до приблизительно 20% гидрофильных мономеров. В определенных вариантах реализации водный агент, повышающий клейкость, может включать сополимер, который содержит от приблизительно 90% до приблизительно 99,5% 2-этилгексилакрилата и от приблизительно 0,5% до приблизительно 10% акриловой кислоты. Подходящим гидрофильным мономером может являться любой мономер, который будет обеспечивать наличие полярных кислородсодержащих или азотсодержащих групп. Подходящие гидрофильные мономеры включают диалкиламиноалкил(мет)акрилаты и их четвертичные аддитивные и кислые соли, акриламид, N-(диалкиламиноалкил)акриламид, метакриламиды и их четвертичные аддитивные и кислые соли, гидроксиалкил(мет)акрилаты, ненасыщенные карбоновые кислоты, такие как метакриловая кислота или предпочтительно акриловая кислота, гидроксиэтилакрилат, акриламид и тому подобное. Данные сополимеры можно получить по любой подходящей методике проведения эмульсионной полимеризации. Способы получения данных сополимеров описываются, например, в патенте США № 4670501, соответствующее описание которого включается в настоящее описание в качестве ссылки.

Обычно наиболее подходящими водными агентами, повышающими клейкость, являются полимеры на растворной основе; обычно они доступны при концентрациях в диапазоне приблизительно от 20% до 40%. В определенных вариантах реализации водный агент, повышающий клейкость, представляет собой приблизительно 40%-ный раствор в воде, содержащий другие небольшие количества поверхностно-активных веществ или других добавок. Специалист в соответствующей области после ознакомления с данным описанием легко станет предусматривать и высушенные полимерные композиции, а также разбавленные композиции (например, с концентрациями полимера, меньшими приблизительно 20%).

Водный агент, повышающий клейкость, необходимо включать в композицию замедленного действия, повышающую клейкость, настоящего изобретения в количестве в диапазоне от приблизительно 0,01% до приблизительно 10 % при расчете на объем водной композиции замедленного действия, повышающей клейкость. В предпочтительных вариантах реализации данное количество может находиться в диапазоне от приблизительно 0,1% до приблизительно 5%.

2. Подходящие активаторы замедленного действия, высвобождающие кислоту

В способах настоящего изобретения активатор замедленного высвобождения кислоты по истечении определенного времени обеспечивает образование количества кислоты, достаточного для активации водного агента, повышающего клейкость, и, таким образом, стимулирования появления клейкости у водного агента, повышающего клейкость, так чтобы он смог обеспечить стабилизацию частиц внутри скважины. Таким образом, требование наличия раствора внешней кислоты для активации водного агента, повышающего клейкость, отсутствует.

Неограничивающие примеры кислотных активаторов замедленного высвобождения кислоты, которые можно использовать в настоящем изобретении, включают нижеследующее, но не ограничиваются только им: сложные ортоэфиры, сложные поли(ортоэфиры), разлагающиеся полимеры и другие предшественники кислот (такие как инкапсулированные кислоты), которые высвобождают кислоту во время разложения. Количество активатора замедленного высвобождения кислоты, необходимое для активации водного агента, повышающего клейкость, стехиометрически соотносится с количеством присутствующего водного агента, повышающего клейкость.

А. Подходящие сложные ортоэфиры и сложные поли(ортоэфиры)

Сложные ортоэфиры и сложные поли(ортоэфиры), подходящие для использования в настоящем изобретении, будут обеспечивать замедленное образование кислот, что, помимо прочего, будет приводить к активации водного агента, повышающего клейкость.

Примеры подходящих сложных ортоэфиров обладают структурой, описываемой формулой: RC(OR')(OR'')(OR'''), где R', R'' и R''' не являются водородом, и R', R'' и R''' могут являться, а могут и не являться одной и той же группой. R', R'' или R''' могут содержать гетероатом, что может оказывать влияние на растворимость выбранного сложного ортоэфира при заданной сфере применения. Подходящие гетероатомы могут включать азот или кислород. Подходящие сложные поли(ортоэфиры) описываются в статье, озаглавленной Poly(orthoesters) - From Concept to Reality, BIOMACROMOLECULES, Vol.5, 1625 (2004), и в некоторых из ссылок, процитированных в ней, которые включаются в настоящее описание в качестве ссылки. Примеры подходящих сложных ортоэфиров и сложных поли(ортоэфиров) включают нижеследующие, но не ограничиваются только ими: ортоацетаты, такие как триметилортоацетат, триэтилортоацетат, трипропилортоацетат, триизопропилортоацетат, трибутилортоацетат и поли(ортоацетаты); ортоформиаты, такие как триметилортоформиат, триэтилортоформиат, трипропилортоформиат, триизопропилортоформиат, трибутилортоформиат и поли(ортоформиаты); и ортопропионаты, такие как триметилортопропионат, триэтилортопропионат, трипропилортопропионат, триизопропилортопропионат, трибутилортопропионат и поли(ортопропионаты). Подходящими сложными ортоэфирами также могут являться и сложные ортоэфиры полифункциональных спиртов, таких как глицерин и/или этиленгликоль. При выборе сложного ортоэфира необходимо обратить внимание на то, что определенные сложные ортоэфиры характеризуются низкими температурами вспышки. В результате переэтерификации вышеупомянутых сложных ортоэфиров при использовании широкого ассортимента спиртов, сахаров или полиолов можно синтезировать различные производные. Необходимо обратить внимание на то, что при синтезировании данных молекул после синтеза не должно оставаться каких-либо свободных спиртовых групп, которые могли бы дополнительно участвовать в переэтерификации и, возможно, разрушать молекулу. В зависимости от желательной сферы применения сложные ортоэфиры или сложные поли(ортоэфиры) могут являться растворимыми в воде, нерастворимыми в воде или твердыми. В общем случае растворимые в воде сложные ортоэфиры легко гидролизуются при более низких температурах в сопоставлении со сложными ортоэфирами, нерастворимыми в воде. В результате придания сложному ортоэфиру или сложному поли(ортоэфиру) большей гидрофобности (например, при использовании подходящих методик дериватизации) сложный ортоэфир можно сделать более подходящим для использования в сферах применения при повышенных температурах. Кроме того, сложные поли(ортоэфиры), полученные при использовании глицерина и триметилортоформиата, являются растворимыми в воде в зависимости от количества повторяющихся звеньев, и их можно использовать для сфер применения при пониженных температурах. Одним из преимуществ использования сложного поли(ортоэфира) в сопоставлении со сложным ортоэфиром является то, что он характеризуется повышенной температурой вспышки и повышенной вязкостью. Подобным же образом, можно синтезировать гидрофобные сложные поли(ортоэфиры), которые являются подходящими для сфер применения при повышенных температурах. Выбор того, какой конкретно сложный ортоэфир или сложный поли(ортоэфир) использовать, должен определяться такими соображениями, как параметры окружающей среды.

Для того чтобы сделать возможным гидролиз сложного ортоэфира или сложного поли(ортоэфира) с получением кислоты, может оказаться необходимым источник воды. Вода должна присутствовать в количестве в диапазоне от приблизительно 2 молей воды на приблизительно каждый 1 моль сложного ортоэфира до избыточного количества воды. В случае сложных поли(ортоэфиров) оно должно базироваться на количестве молей повторяющихся звеньев сложного ортоэфира, доступных для реакции. Специалист в соответствующей области после ознакомления с данным описанием должен осознавать, присутствует ли в буровой скважине либо в активаторе замедленного высвобождения кислоты, либо другим образом количество воды, подходящее для желательной сферы применения, или жидкость на водной основе необходимо добавить.

Композиции агента замедленного действия, повышающего клейкость, настоящего изобретения также могут содержать ингибитор, который может обеспечить замедленное образование кислоты из сложного ортоэфира или сложного поли(ортоэфира), а также может нейтрализовывать образующуюся кислоту в течение периода задержки для содействия получению более продолжительного периода задержки. Подходящие ингибиторы включают основания. Примеры определенных предпочтительных ингибиторов могут включать гидроксид натрия, гидроксид калия, амины, такие как гексаметилентетраамин, карбонат натрия и их комбинации. В определенных вариантах реализации в противоположность большому количеству относительно слабого основания предпочтительным является небольшое количество сильного основания.

Подходящие сложный ортоэфир или сложный поли(ортоэфир) могут иметь любую подходящую форму. Например, их можно использовать в твердой форме, в форме раствора, форме геля или форме эмульсии. В определенных сферах применения подходящей для использования может являться форма раствора, например, если желательной будет более быстрая активация водного агента, повышающего клейкость; в других сферах применения, например, если желательной будет более медленная активация, возможно использование твердой формы, формы геля или эмульсии. В случае формы раствора подходящие примеры растворителей включают нижеследующее, но не ограничиваются только им: пропиленгликоль, простой пропиленгликольмонометиловый эфир, простой дипропиленгликольмонометиловый эфир и простой этиленгликольмонобутиловый эфир. В определенных вариантах осуществления выгодными могут оказаться смеси растворителей и воды, например, в случае сохранения солюбилизации сложного ортоэфира. Получения формы геля для композиции на основе сложного ортоэфира можно добиться благодаря гелеобразованию при использовании подходящих полимеров и/или поверхностно-активных веществ. В случае формы эмульсии подходящие эмульгаторы включают эмульгаторы, подобные “WS-44”, который коммерчески доступен от компании Halliburton Energy Services, Данкан, Оклахома. Специалист в соответствующей области после ознакомления с данным описанием должен осознавать, какая композиция является подходящей для конкретной сферы применения.

Образованная кислота также может выступать в роли разжижителя геля для загущенного состава для обработки приствольной зоны, такого как рабочая жидкость для гидравлического разрыва пласта или рабочая жидкость для получения гравийной набивки.

b. Подходящие разлагающиеся полимеры

Подходящие разлагающиеся полимеры включают материалы, которые будут высвобождать кислоту во время разложения (например, в результате прохождения химического гидролиза). В настоящем документе полимер считается «разлагающимся», если разложение обусловливается, помимо прочего, прохождением химического и/или радикального процесса, такого как гидролиз или окисление. Разлагаемость полимера, по меньшей мере, отчасти зависит от структуры его основной цепи. Например, присутствие гидролизуемых и/или окисляемых связей в основной цепи зачастую приводит к получению материала, который будет разлагаться так, как это описывается в настоящем документе. Скорости, с которыми такие полимеры разлагаются, зависят от типа повторяющегося звена, состава, последовательности, длины, молекулярной геометрии, молекулярной массы, морфологии (например, степени кристалличности, размера сферолитов и ориентации), гидрофильности, гидрофобности, площади удельной поверхности и добавок. Кроме того, на то, как полимер будет разлагаться, может оказывать влияние окружающая среда, воздействию которой он подвергается, например температура, присутствие влаги, кислород, микроорганизмы, ферменты, значение рН и тому подобное.

Подходящие примеры разлагающихся полимеров, которые высвобождают кислоту во время разложения, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, включают нижеследующее, но не ограничиваются только им: алифатические сложные полиэфиры; поли(лактиды); поли(гликолиды); поли(ε-капролактоны); поли(гидроксибутираты); поли(ангидриды); и алифатические поликарбонаты. Предпочтительным предшественником кислоты является соединение, которое обеспечивает образование уксусной кислоты в случае водных агентов, повышающих клейкость, на основе сложного поли(эфира акриловой кислоты). Предшественники кислоты, которые обеспечивают образование ацетатов, такие как этилортоацетат, могут оказаться предпочтительными в случае других водных агентов, повышающих клейкость.

Полиангидриды представляют собой еще один тип в особенности подходящего разлагающегося полимера, используемого в настоящем изобретении. Гидролиз полиангидрида протекает, помимо прочего, по концам цепи, имеющим свободные группы карбоновой кислоты, с получением карбоновых кислот в качестве конечных продуктов разложения. Время эрозии может варьироваться в широком диапазоне изменений в основной цепи полимера. Примеры подходящих полиангидридов включают поли(адипиновый ангидрид), поли(пробковый ангидрид), поли(себациновый ангидрид) и поли(додекандиоевый ангидрид). Другие подходящие примеры включают нижеследующее, но не ограничиваются только им: поли(малеиновый ангидрид) и поли(бензойный ангидрид).

Физические свойства разлагающихся полимеров зависят от нескольких факторов, таких как состав повторяющихся звеньев, гибкость цепи, присутствие полярных групп, молекулярная масса, степень разветвленности, степень кристалличности, ориентация и тому подобное. Например, короткоцепочечные разветвления приводят к уменьшению степени кристалличности полимеров в то время, как