Способ улучшения обработки подземного пласта через скважину и способ гидроразрыва пласта через скважину

Способ улучшения обработки подземного пласта через скважину и способ гидроразрыва пласта через скважину

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к технике размещения жидкостей в подземных пластах нефтяных и газовых скважин, в частности, к размещению флюидов, применяемых при гидроразрыве пласта.

В некоторых подземных пластах нефтяных и газовых скважин межслоевые барьеры могут быть недостаточно прочными, чтобы удержать развитие трещины в пределах продуктивной зоны. Это приводит к неэффективному гидроразрыву, когда большая часть операции направлена на стимулирование непродуктивных зон. Для случаев гидроразрыва с низкой или нулевой разницей в уровне прочности между пластами, это может вызывать нежелательный негоризонтальный (вверх или вниз) рост трещины за пределы нефтеносной зоны пласта. В частности, проблемой нежелательного гидроразрыва пласта (ГРП) является стимулирование зон, которые приводят к увеличению добычи воды или нежелательного газа.

Нежелательные тенденции в развитии трещин обычно сдерживаются путем размещения искусственных барьеров вдоль границ трещины; барьеры должны остановить рост трещины за пределы продуктивной зоны. Удержание роста трещин достигалось путем размещения в трещине проппанта и жидкостей с различными плотностями. Однако, такие подходы остаются ненадежными из-за трудностей, возникающих при размещении искусственных барьеров.

Публикация SPE 25917 предлагает осуществлять контроль роста трещины в высоту трещины через селективное размещение искусственных барьеров выше и ниже продуктивной зоны. Эти барьеры размещаются перед самой обработкой; для этого закачивается низковязкая жидкость для переноса проппанта (жидкость-носитель), которая переносит смесь проппантов с различной плотностью и разными размерами так, чтобы проппанты осаждались на дне и/или всплывали вверх вдоль трещины-канала (или оба случая сразу). Обычно закачивается порция вязкой жидкости разрыва без проппанта для создания трещины-канала; после этого закачивается суспензия жидкости-носителя с вязкостью 5-10 мПа-с, которая несет смесь более плотного проппанта (проппант оседает на дне трещины) и легкого проппанта (поднимается в верхнюю часть трещины). Мостики из проппанта в верхней и/или нижней зоны трещины могут остановить вертикально-направленное распространение трещины. Однако, точное размещение двух видов проппанта с помощью контроля плотности и вязкости только одной жидкости-носителя кажется непростой задачей.

Известны примеры селективной обработки зон трещины. Например, в патенте US 5425421 описана инжекция состава для схватывающегося геля, такого как полимер полиакрил амида, сшитого ионами переходных металлов; такая смесь закачивается в ту часть трещины, которая проходит через обводненную зону. Размещение двух или более различных флюидов в процессе формирования трещины известно из литературы, хотя это делалось для целей, отличных от селективной обработки зон внутри трещины.

Патент US 5411091 описывает способ усовершенствованного гидроразрыва, который включает закачку жидкости для переноса проппанта, затем промежуточной порции низковязкой буферной жидкости, а затем идет этап закачки жидкости для переноса проппанта при скорости и давлении, достаточных для удержания трещины в открытом состоянии. Это позволяет получить более равномерное распределение проппанта за счет прохождения частиц проппанта сквозь слой буферной жидкости; в патенте утверждается, что это позволяет избежать в трещине конвекции проппанта, что приводит к значительному улучшению в закреплении трещины.

В патенте US 7207396 раскрывается применение частиц в жидкостях различной плотности для правильного размещения проппанта и предотвращения нежелательного роста трещины в непродуктивные зоны. В пласт после закачки жидкости разрыва (не несущей проппанта) водится суспензия жидкости-носителя с проппантом низкой плотности. При этом плотность жидкости разрыва выше, чем плотность суспензии с легковесным проппантом, или же вязкость жидкости разрыва выше, чем вязкость суспензии с легковесным проппантом.

Патент US 7213651 описывает инжекцию в пласт первой жидкости гидроразрыва, а затем второй жидкости гидроразрыва, что создает протяженные проводящие каналы в пласте. Жидкости гидроразрыва могут отличаться по плотности, вязкости, pH и другим относительным характеристикам; с помощью этого можно получить вариации в образованных проводящих каналах. Проппант может вводится в одну или обе закачиваемые жидкости. Способ направлен на усиление проводимости трещины при минимизации выноса проппанта, что обычно является проблемой при применении технологий гидроразрыва.

Известно изобретение RU 2322476 (прототип), содержащее жидкость для гидравлического разрыва пласта, включающую хлорид калия, сульфат алюминия и воду, и дополнительно содержащую сульфацелл (марка 800), поверхностно-активное вещество - дисолван. Недостатком указанного изобретения является высокая фильтрация и низкая пескоустойчивость, а также дорогостоящие химические реагенты.

Техническая задача, решаемая в заявленном изобретении - это увеличение продуктивности скважин после гидравлического разрыва пласта.

Задача решается за счет того, что способ включает введение в пласт первой жидкости, содержащей первый агент-загуститель, введение в пласт второй жидкости, содержащей второй агент-загуститель, и обеспечение контакта между первой и второй жидкостями, причем первый и второй агенты-загустители могут быть одинаковыми или разными, отличающийся тем, что первая и вторая жидкость вступают в химическую реакцию и создают слой скольжения на границе контакта жидкостей, причем слой скольжения имеет вязкость ниже, чем вязкость первой и второй жидкости; низковязкий слой способствует проникновению второй жидкости через первую жидкость.

Введение первой жидкости означает закачивание жидкости разрыва не содержащей проппанта, которая инициирует образование трещины во время операции гидроразрыва пласта. Введение второй жидкости означает закачивание жидкости-носителя, включающей суспензию твердых частиц во время операции гидроразрыва пласта.

Суспензия может включать частицы, выбранные из группы частиц с задержанным набуханием в воде, барьеро-образующие материалы, материалы для контроля фильтрации, и их комбинации.

Суспензия частиц может включать водопоглощающий состав, который представлен частицами с сердцевиной из водонабухающего материала и покрытия, частично покрывающего сердцевину, которое временно предотвращает контакт водонабухающего материла с водой, и покрытие образовано из по меньшей мере одного из двух: (1) слоя или слоев вододеградирующего материала, или (2) слоя или слоев капсулирующего материала, которые не деградируют в воде и не поглощают воду.

Агенты-загустители для жидкости разрыва и жидкости-носителя выбирают из группы линейных полимеров, сшитых полимеров и систем на основе вязкоупругих сурфактантов.

Первая и вторая жидкость имеют вязкость в процессе закачивания не менее чем 35 мПа·с, предпочтительно не менее чем 50 мПа·с, а слой скольжения имеет вязкость меньше чем 15 мПа·с, предпочтительно менее чем 10 мПа-с. Первая и вторая жидкость имеют различную плотность.

Слой скольжения образуется в результате реакции между по меньшей мере одним реагентом из жидкости разрыва и по меньшей мере одним реагентом из жидкости-носителя. Реагенты включают деструктор геля для по меньшей мере одного из агентов-загустителей, в по меньшей мере одной из жидкостей. По меньшей мере один из агентов-загустителей для жидкостей выбирается из группы линейных или сшитых полисахаридов, а деструктор геля выбирается среди неорганических или органических кислот или их предшественников.

Полисахаридный гелеобразующий агент помещают в жидкость разрыва, а соответствующий разрушитель геля помещают в жидкость-носитель. Жидкость-носитель имеет кислый pH-фактор, и агент загуститель жидкости-носителя является аминосодержащим полимером, гидратированным при pH жидкости-носителя. Жидкость разрыва включает активируемый деструктор геля, который активируется в условиях кислого раствора. Активируемый деструктор геля включает соль оксигалогеновой кислоты.

Жидкость-носитель и жидкость разрыва включают в состав агент-загуститель, выбранный из группы линейных или сшитых полисахаридов, причем агенты-загустители для жидкости-носителя и жидкости разрыва могут быть одинаковыми или различными, причем деструктор геля присутствует в одной из жидкостей (жидкости-носителе или жидкости разрыва), а усилитель (вспомогательное средство) действия деструктора геля присутствует в другой жидкости. Деструктор геля включает соль перокисдисернокислой кислоты с аммонием или щелочным металлом. Усилитель деструктора геля выбран из группы аминов, производных алифатических аминов и их смесей.

Агент-загуститель для по меньшей мере одной из жидкости разрыва или жидкости-носителя включает боратно-сшитый полисахарид, а вторая жидкость включает гидратированный аминосодержащий полимер. Жидкость на основе гидратированного аминосодержащего полимера включает агент, образующий комплексы с боратным ионом, причем слой скольжения между двумя жидкостями создают с помощью снижения концентрации боратных ионов на границе между жидкостями.

Агент, образующий комплексы с боратным ионом, может включать полиол.

Способ гидроразрыва пласта через скважину, включает закачивание в пласт жидкости разрыва, содержащей агент-загуститель; закачивание в пласт загущенной жидкости-носителя, содержащей суспензию проппанта, так что жидкость-носитель и жидкость разрыва после закачивания контактируют на поверхности раздела двух жидкостей, причем агенты-загустители для жидкости-носителя и жидкости разрыва могут быть одинаковыми или различными и выбранными из группы линейных полимеров, сшитых полимеров и систем на основе вязкоупругих сурфактантов; жидкость-носитель и жидкость разрыва вступают в химическую реакцию и образуют слой скольжения; располагающийся на границе контакта двух жидкостей и имеющий вязкость существенно ниже, чем вязкости соседних жидкостей; слой с низкой вязкостью способствует проникновению жидкости-носителя через жидкость разрыва, причем по меньшей мере одна из жидкостей (жидкость-носитель или жидкость разрыва) включает деструктор геля для по меньше мере одного из гелеобразующеих агентов жидкости-носителя или жидкости разрыва).

С способе используют жидкость разрыва тяжелее жидкости-носителя, и используют проппант, обладающий свойством плавучести. В ином варианте используют жидкость разрыва легче жидкости-носителя, и проппант, обладающий отрицательную плавучесть.

Жидкость разрыва и жидкость-носитель имеют вязкость выше 35 мПа·с, предпочтительно выше 50 мПа·с, а слой скольжения имеет вязкость меньше 15 мПа·с, предпочтительно ниже 10 мПа·с.

В существующем уровне техники известно применение двух или более флюидов, которые вводятся в подземный пласт для различных целей, среди которых может быть изменение проводимости пласта, контроль над размещением проппанта, предотварщение выноса проппанта и прочее. Вместе с тем, практика реализации таких способов обнаруживает трудности с быстрым и точным размещением флюидов со специальными функциями и/или для доставки специальных материалов в нужные сегменты трещины. В частности, подвижность специализированных флюидов внутри трещины может быть ограничена высокими сдвиговыми напряжениями, которые возникают на границе раздела между одним специализированным флюидом и другими рабочими флюидами, особенно когда вязкости контактирующих жидкостей высоки.

Предлагаемый способ относится к сфере химического улучшения при размещении жидкости в трещине гидроразрыва, образованной в подземном пласте. В соответствии с ним обработка пласта вокруг скважины может включать стадию закачки жидкости разрыва, загущенной с помощью линейного полимера, сшитого полимера или системы вязкоупругого сурфактанта (ВУС) или подобных жидкостей; далее проводится закачивание суспензии частиц в виде дискретной стадии в ствол скважины (эта порция обеспечивает задержанное водное набухание, запирание канала, подавление фильтрации). Таким образом, операция гидроразрыва может включать дополнительные стадии в виде закачки жидкости разрыва или жидкости с проппантом.

Жидкость в виде дискретной стадии закачивается в скважину во время или после начальной стадии обработки (обычно эта порция называется жидкостью гидроразрыва и она не переносит проппант) с целью доставить и распределить материалы вдоль одной или обоих границ (нижней и верхней) трещины, которые приостанавливают вертикальный рост трещины и/или создают водонепроницамый барьер. Для размещения барьера на нижней границе трещины используется дискретная стадия с плотностью выше, чем предыдущая стадия или выше, чем плотность основной жидкости гидроразрыва в последующих стадиях жидкости разрыва или жидкости-носителе, что обеспечивает гравитационно-обусловленное сползание жидкости-носителя в нижнюю часть трещины и перемещение вдоль ее нижней границы. И наоборот, при другой реализации способа, доставка и распределение материала с нужными функциями вблизи верхней части трещины требует жидкости-носителя с меньшей плотностью, и такая жидкость может включать плавучие частицы, такие как полимерные частицы, полые шарики, пористые частицы, волокна, пенистые агенты и прочие легкие агенты.

Характерной чертой заявленного способа является ускоренное сползание или выравнивание жидкости-носителя (жидкости для переноса проппанта) путем создания относительно тонкого слоя с низкой вязкостью в месте контакта между основной жидкостью гидроразрыва и жидкостью-носителем. Такой слой может образоваться за счет существенного понижения вязкости на границе или на границе раздела между указанными двумя жидкостями, что в частности, достигается через химическую деструкцию геля для гидроразрыва на границе раздела жидкостей. Например, жидкость-носитель и основная жидкость гидроразрыва могут иметь вязкость на уровне 35 мПа·с (при 100 с^-1) при температуре контакта, но при этом промежуточный слой скольжения имеет вязкость менее 15 мПа·с (при тех же условиях). В одном случае этот процесс развивается немедленно при контакте двух жидкостей и может запускаться и поддерживаться с помощью реагентов, помещенных в одну или обе жидкости на границе раздела. В других случаях химически активные реагенты могут быть представлены неорганическим кислотами, такими как хлористоводородная кислота, фосфорная кислота, серная кислота, и органическими кислотами, например, муравьиная, уксусная, щавелевая кислота; указанные реагенты присутствуют в жидкости для переноса проппанта и приводятся в контакт с гуаровым гелем или другим гелевым агентом (загустителем рабочего раствора), в котором разрушающая кислота способна производить быструю дефрагментацию полимерной цепи и, следовательно, быстрое понижение вязкости.

При реализации способа может использоваться добавка химических агентов для деструкции вязкого геля (например, соль перокисдисульфурной кислоты) в жидкость-носитель и добавление ускорителя деструктора геля, к примеру, таких катализаторов как триэтаноламин, соли переходных металлов, частицы металла и подобные добавки к гелю гидроразрыва; такой ускоритель будет активировать деструктор геля в пограничном слое жидкости и он будет разжижать гуаровый гель в тонком слое между двумя рабочими жидкостями.

Один из вариантов осуществления изобретения раскрывает способ обработки пласта, окружающего скважину. Способ включает введение в пласт первого флюида (жидкости), содержащего первый гелеобразующий агент; и введение в пласт второго флюида (жидкости), содержащего второй гелеобразующий агент; закаченные жидкости имеют контакт на поверхности раздела между первой и второй жидкостью, при этом первый и второй гелеобразующий агент могут быть различными или идентичными. Первая и вторая жидкость могут вступать в химическую реакцию и создавать слой скольжения с вязкостью, ниже чем у первой и второй рабочей жидкости; тонкий слой на границе раздела двух жидкостей способствует проникновению первой жидкости сквозь вторую жидкость.

В одном варианте осуществления изобретения, введение первой жидкости (флюида) заключается в закачке жидкости гидроразрыва (не несущей проппант) во время операции гидроразрыва. Введение второй жидкости может заключаться в закачке жидкости-носителя (жидкость для переноса проппанта) в виде суспензии твердых частиц во время операции гидроразрыва. Суспензия в этом варианте может включать такие частицы, как частицы с задержанным водонабуханием, блокирующие материалы, материалы для борьбы с фильтрацией и их комбинации. В предпочтительном варианте суспензия может включать водопоглощающий состав в виде частиц с сердцевиной из водонабухающего материала и оболочкой, которая существенным образом покрывает сердцевину и временно защищает водонабухающий материал от контакта с водой, и данная оболочка образована по меньшей мере из (1) слоя или слоев материала, деградирующего в воде; (2) слоя (слоев) капсулирующего материала, который не подвержен деградации или набуханию в воде.

Агенты гелеобразования для жидкости разрыва и жидкости-носителя выбираются из групп линейных полимеров, сшитых полимеров и систем вязкоупругого сурфактанта. Например, первая и вторая жидкость во время закачивания имеют вязкость выше чем 35 мПа·с, предпочтительно по меньшей мере 50 мПа·с, а вязкость образованного тонкого слоя скольжения составляет менее 15 мПа·с, предпочтительно менее 10 мПа·с. В этом случае первая и вторая жидкости (флюиды) имеют различные плотности.

Требуемый слой скольжения между двумя жидкостями может получаться в результате реакции по меньшей мере одного реагента из жидкости разрыва и по меньшей мере одного реагента из жидкости-носителя. Например, реагенты могут включать разжижитель, реагирующий с агентами гелеобразования, присутствующими в одной из жидкостей (жидкости разрыва или жидкости-носителя). Агенты гелеобразования для буферной жидкости или жидкости-носителя выбираются из класса линейных или сшитых полисахаридов, а соответствующий анти-агент (называемый деструктор геля или брейкер геля) выбирается из класса минеральных или органических кислот и их предшественников. Полисахаридный загущающий агент может присутствовать в жидкости разрыва, а деструктор геля присутствовать в жидкости-носителе. Жидкость-носитель может иметь кислый pH, а агент, обеспечивающий загущение жидкости-носителя включает амино-полимер, который гидратируется при pH указанной жидкости. Стадия жидкости разрыва может нести активируемый деструктор геля, который активируется при кислотных условиях; в одном из вариантов это соль оксигалогеновой кислоты, такая как соль щелочного металла и броматной, йодатной, хлоратной или гипохлоратной кислоты. Действие некоторых солей оксигалогеновых кислот, добавленных в стадию жидкости разрыва, может дополнительно (или альтернативно) катализироваться солями переходных металлов или коллоидными частицами металлов, присутствующими в жидкости для переноса проппанта.

Жидкость разрыва и жидкость-носитель (жидкость для переноса проппанта) могут иметь в составе гелирующий агент (загуститель), выбранный из группы линейных или сшитых полисахаридов, причем этот гелирующий агент может быть одним и тем же или различным для жидкости разрыва и жидкости-носителя, при этом в одной из указанных жидкостей присутствует деструктор (брейкер) геля, а усилитель деструктора присутствует в другой жидкости (жидкости разрыва или жидкости-носителе). Например, деструктор геля может включать аммониевые или щелочно-металлические соли пероксидисульфурной кислоты, а усилитель деструктора может быть выбран из аминов, производных алифатичесокого амина и подобных соединений, а также их смесей.

В другом случае, по меньшей мере одна из жидкостей (жидкость разрыва или жидкость-носитель) может включать полисахарид, сшитый боратным сшивателем, а другая жидкость (жидкость разрыва или жидкость-носитель) включает гидрированный аминополимер. В этом варианте, гидрированный аминополимерный гель может включать комплексообразующий агент для боратных ионов, такой как полиол, при этом слой скольжения образуется путем истощения доступности боратного иона на границе флюида с, боратным сшивателем.

Предлагаемый способ гидроразрыва пласта вокруг скважины включает этапы: (1) закачивание в пласт жидкости разрыва, которая включает агент образования геля для жидкости разрыва; (2) закачивание в пласт жидкости-носителя, которая включает суспензию твердых частиц, включая агенты-загустители, причем жидкость-носитель входит в контакт с жидкостью разрыва на границе раздела между двумя указанными жидкостями, при этом агенты-загустители для жидкости разрыва и жидкости-носителя могут быть идентичными или различными, и выбираются из класса линейных полимеров, сшитых полимеров и вязкоупругих сурфактантов; и далее (3) жидкость разрыва и жидкость-носитель могут вступать в химическую реакцию и создавать слой скольжения, имеющий низкую вязкость по сравнению с указанными выше жидкостями; этот тонкий слой невязкой жидкости способствует проникновению жидкости-носителя через жидкость разрыва, при этом одна из жидкостей (жидкость разрыва или жидкость-носитель) включает деструктор геля для одного из агентов гелеобразования.

Жидкость разрыва может быть более плотной, чем жидкость-носитель, а проппант может быть плавучим (легче, чем жидкость). Способ может включать также стадию жидкости разрыва, где буферная жидкость легче, чем жидкость-носитель, а сам проппант имеет отрицательную плавучесть.

На фиг.1 схематически показано размещение жидкости на ранних стадиях гидроразрыва при реализации предложенного способа.

На фиг.2 схематически показано размещение жидкости на поздних стадиях гидроразрыва при реализации предложенного способа.

Фиг.3 схематически иллюстрирует тестовую щель для гравитационно-обусловленного сползания жидкости для нижеприведенных примеров, позволяющих оценить способность жидкости-носителя проникать сквозь жидкость разрыва; показан начальный момент эксперимента после удаления разделяющей перегородки.

Фиг.4 схематически иллюстрирует тестовую щель для гравитационного сползания (см. фиг.3); показана ранняя стадия развития придонного слоя, получающегося в результате сползания жидкости.

Фиг.5 схематически иллюстрирует тестовую щель для гравитационного сползания (см. фиг.3 и 4); показана поздняя стадия развития придонного слоя.

На Фиг.6 отложена высота придонного слоя жидкости; жидкость-носитель соседствует с основной жидкостью гидроразрыва, загущенную сшитым гуаровым гелем. Приводится сравнение для случая, когда жидкость-носитель включает кислотный деструктор геля (HCl) согласно изобретению (и контрольный случая той же жидкости без деструктора геля).

На Фиг.7 отложена высота придонного слоя жидкости-носителя против жидкости гидроразрыва, содержащую гуаровый гель и песок; проводится сравнение системы жидкость-носитель и основная жидкость гидроразрыва. В систему введены агенты: персульфат аммония в жидкости-носителе и триэтиламин в основной жидкости гидроразрыва образуют пару «деструктор геля - активатор деструктора» согласно одному варианту осуществления изобретения. Эта система сравнивается с аналогичной системой без пары «деструктор геля - активатор деструктора».

Настоящее изобретение представляет собой надежный механизм доставки материалов, необходимых для подавления роста трещины в вертикальном направлении, а также для подавления водопроявлений, причем без серьезного ухудшения проводимости трещины гидроразрыва. При реализации заявленного способа частицы с функциями создания барьера или контроля притока воды (это частицы, известные из уровня техники) могут быть количественно и аккуратно размещены вдоль нижней и/или верхней части трещины во время определенной стадии обработки трещины.

Для того, чтобы выполнить строгие требования к применимости данного изобретения, жидкость для переноса проппанта (жидкость-носитель), которая используется для переноса и размещения нужного твердого материала, должна удовлетворять одному или более из следующих критериев: (1) жидкость-носитель должна отличаться от жидкости разрыва и может дестабилизировать последнюю жидкость на границе раздела фаз; (2) жидкость-носитель может химически отличаться от жидкости разрыва и содержать агент для деструкции геля, агент для подстройки pH или комплексообразующий агент, который способен дестабилизировать буферную жидкость на границе раздела фаз; (3) жидкость-носитель может иметь аналогичный (или похожий) состав, что и буферная жидкость, но одна из жидкостей содержит агент деструкции геля (брейкер геля), а другая жидкость содержит активатор этого агента, которые вместе, благодаря контакту на поверхности раздела жидкостей, могут запустить реакцию понижения вязкости на границе между данными жидкостями; (4) жидкость-носитель может нести суспензию твердых частиц, таких как утяжелители жидкости или частицы с другими функциями, работающими на период, достаточный для размещения суспензии в нужной части трещины; и/или (5) жидкость-носитель не реагирует на добавки, которые вызывают химическую деградацию полимеров на гуаровой основе или другие загустители, присутствующие в жидкости разрыва. Кроме того, добавки, введенные или представленные в различных стадиях общей операции, например, стадии жидкости разрыва и последующей стадии образования барьера, должны быть совместимы с другими компонентами, используемыми при гидроразрыве, например, со стадиями жидкости разрыва или жидкости-носителя, а также с другими стадиями закачки, которые обычно закачиваются в пласт до или после описанной операции.

На фиг.1 показана начальная стадия роста трещины в продуктивной зоне 1, которая отделена от водоносной зоны 2 прилегающими породами 3. Верхняя жидкость 5 отвечает за постоянный рост трещины, что является результатом традиционной техники гидроразрыва пласта. Нижняя жидкость 6 есть тяжелый гель или жидкость-носитель, которая закачивается для выполнения особых операций в нижней части трещины. Обе жидкости 5 и 6 инжектируются через совокупность перфорационных отверстий в скважине 8. Если действовать согласно известной технологии, то тяжелая жидкость 6 с высокой вязкостью очень медленно проникает к месту назначения из-за взаимодействия типа жидкость-жидкость; однако, согласно данному изобретению, создание слоя проскальзывания между жидкостями способствует быстрому перемещению жидкости 6. На фиг.2, где одинаковые цифры обозначают одинаковые компоненты, схематически показан конечный результат развития трещины и размещения жидкости-носителя. Жидкость-носитель (плотный гель) 6 достигает нужного места, чтобы доставить водозапирающий агент или другие рабочие добавки.

Жидкость-носитель - это любая жидкость, которая позволяет переносить материал в виде частиц. Эта может быть та же жидкость, которая используется как жидкость разрыва или как основная жидкость ГРП. Примерами подходящих жидкостей-носителей могут быть вода, нефть, загущенная вода (гуар в воде; модифицированный гуаровый гель, сшитый боратными или органометаллическими веществами, вода, загущенная вязкоупругим сурфактантом, образующим мицеллы), загущенная нефть, эмульсии, и аэрированные флюиды (например, насыщенные азотом или газом CO2). В некоторых приложениях, в жидкости-носителе могут присутствовать другие добавки, такие как ксантановая камедь, камедь рожкового дерева, склероглюкан и т.д., взятых в качестве загустителя, а также бентонит в водных растворах. Если применяются неводные жидкости-носители, среди загустителей могут выбираться органофильные глины или эфиры фосфатов.

Жидкость разрыва на водной основе, жидкость-носитель или другие рабочие жидкости могут загущаться жидкостью на основе полимера (такие как полисахариды, гуар и его производные, линейные или сшитые; акриламид и т.д.); или могут применяться флюиды на основе сурфактанта (жидкие системы на основе вязкоупругого сурфактанта). Типичными полимерами, которые широко используются в нефтегазовой индустрии, являются полисахариды (крахмал), галакатоманнаны (гуар), производные гуара (гидроксипропил-гуар, карбоксиметил-гуар, карбоксиметил-гидроксипропил-гуар, гидрофобно модифицированные галакатоманнаны, ксантановая камедь, гидроксиэтилцеллюлоза, а также полимеры, сополимеры, терполимеры, содержащие акриламидный мономер, и подобные соединения. Полимеры могут быть сшиты с помощью, например, ионов металлы, таких как бор, цирконий, титан, включая комплексные металлы, и т.д.

Другими вариантами полимерных загустителей являются поливиниловые полимеры, полиметактриламиды, эфиры целлюлозы, лигносульфонаты, а также их аммониевые, щелочные и щелочноземельные соли. Более конкретными примерами этих типичных водорастворимых полимеров являются амино-полимеры, такие как сополимеры акриловая кислота-акриламид, сополимеры акриловая кислота - метаакриламид, полиакриламиды, частично гидролизованные полиакриламиды, частично гидролизованные полиметаакриламиды, а также другие анионные или катионные полиакриламидные сополимеры; поливиниловый спирт; поливинилацетат; полиалкиленоксиды; карбоксицеллюлозы; карбоксиалкилгидроксиэтил целлюлозы; другие галактомананны; гетерополисахариды, полученные ферментацией Сахаров из крахмала (например, ксантановая камедь); а также амониевые и щелочнометальные соли этих соединений. Могут также применяться производные целлюлозы, такие как гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) или гидроксипропилцеллюлоза (ГПЦ), карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза (КМОЭЦ) и карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), вместе или без сшивателей (кросс-линкеров). Три биополимера, ксантан, диутан и склероглюкан, продемонстрировали отличные свойства по удержанию взвеси проппанта, хотя эти соединения оказались более дорогими по сравнению с производными гуара, и потому эти загустители используются реже (хотя их можно применять при низких концентрациях).

Системы с линейными (несшитыми) полимерами могут применяться в другом варианте осуществления изобретения, но обычно они требуют более высокой загрузки полимера для достижения того же уровня загущения. Могут применяться все системы со сшитыми полимерами, включая полимеры с отложенным процессом сшивки цепей, оптимизированные для высокой температуры, оптимизированные для применения с морской водой, забуференные при различных pH, или оптимизированные для низкой температуры. Могут применяться все типы агентов-сшивателей, например, на основе бора, титана и циркония. Подходящие полимерные системы сшитые на основе бора включают, но не ограничиваются такими примерами как гуар и производные гуара со сшивкой с помощью борной кислоты, тетрабората натрия, капсулированные бораты; эти боратные агенты сшивания могут использоваться вместе с буферами и агентами для контроля pH, такими как гидроокись натрия, окись магния, смесь карбоната и гидрокарбоната натрия, карбонат натрия, амины (такие как гидрокисалкил амины, анилины, пиридины, пиримидины, хинолы и пирролидины) и карбоксилаты (такие как ацетаты и оксилаты) и агенты для отложенного действия, такие как сорбит (сорбитол), альдегиды или глюконат натрия. Подходящие полимерные системы, сшитые на основе циркония представлены, но не ограничены следующими примерами: лактаты, сшитые цирконием (например, натрий цирконий лактат), триэтаноламины, 2,2'-иминодиэтанол, а также смеси с этими лигандами, включая подстройку с помощью бикарбоната. Подходящие титанаты представлены, в качестве неограничивающего примера, лактатами и триэтаноламинаим и их смесями, например, с задерживающим агентом в виде гидроксиацетатной кислоты.

Как уже указывалось выше, системы вязкоупругих сурфактантов (например, катионные, амфотерные, анионные, неионные, смешанные, цвиттер-ионные вязкоупругие сурфактантные системы, особенно бетаиновые цвиттер-ионные вязкоупругие сурфактантные системы или сурфактантные жидкие системы на основе окисла амидоамина) могут применяться в данном изобретении. Неограничивающие примеры таких систем указаны в патентах US 5551516, US 5964295, US 5979555, US 5979557, US 6140277, US 6258859, US 6509301. В целом, подходящие цвиттер-ионные сурфактанты имеют формулу:

RCONH-(CH₂)_a(CH₂CH₂O)_m(CH₂)_b-N⁺(CH₃)₂-

(CH₂)_a'(CH₂CH₂O)_m'(CH₂)_b'COO^-

где R обозначает алкильную группу, содержащую от 17 до приблизительно 23 атомов углерода, которые образуют разветвленную или прямую структуру, и которая может быть насыщенной или ненасыщенной; a, b, а', b' - числа от 0 до 10, и m и m' - от 0 до 13; а и b - каждое 1 или 2, если m не равно 0, и (а+b) от 2 до 10, если m равно 0; параметры а' и b' равны 1 или 2, когда m' не равно 0; и параметр (а'+b') от 1 до 5, если m равно 0; параметр (m+m') от 0 до 14; и CH₂CH₂O может быть ориентирован как OCH₂CH₂. Предпочтительным сурфактантом является бетаин.

В качестве двух примеров коммерчески доступных бетаиновых концентратов можно назвать продукты BET-О-30 и BET-Е-40. Вязкоупругим сурфактаном в продукте ВЕТ-О-30 является олейламидопропил бетаин, полученный от поставщика (Rhodia, Inc. Cranbury, New Jersey, U.S.А.) под маркой MIRATAINE ВЕТ-О-30; он поставляется в виде 30% активного сурфактанта, а остаток раствора приходится на воду, хлорид натрия, глицерол и пропан-1,2-диол. ВЕТ-Е-40 - это марка для эруциламидопропил бетаина. Сурфактанты категории BET и другие подходящие сурфактанты описаны в патенте US 6258859. Для увеличения совместимости с солевыми растворами могут быть полезными определенные косурфактаты, которые также способствуют увеличению стабильности геля и уменьшению чувствительности вязкоупругих систем к деформации сдвига, особенно для сурфактантов с маркой BET-О. Примером такого косурфактанта является сульфонат додецилбензола (СДБ). Системы вязкоупругих сурфактанов (ВУС) могут применяться вместе или без этого типа косурфактанта, например, если у них имеется структура, подобная СДБ, включая насыщенные или ненасыщенные, разветвленные или прямые, углеродные цепи от С₆ до C₁₆; другим примером могут быть косурфактанты, имеющие насыщенные или ненасыщенные, разветвленные или прямые, углеродные цепи от С₈ до С₁₆. Другим примером подходящего косурфактанта, особенно для ВЕТ-О-30, являются хелатные агенты, напоминающие тринатрий гйдроксиэтилэтилендиамин триацетата.

Для улучшения поддержания проппанта в жидкости-носителе (или других жидкостей ГРП) могут также использоваться волокна. Системы с применением волокон и загущенного флюида (полимер, сшитый агентом на основе металла) или системы на основе вязкоупругого сурфактанта хорошо известны в этой области; они известны также как система «транспорта проппанта, усиленная волокнами», «полимерный загуститель с волокнами (FPV)», или системы «волокна-сурфактант». Обычно волокна примешиваются в суспензии проппанта в сшитой полимерной жидкости; это делается с применением тех же приемов и оборудования, что при добавке волокон для борьбы с выносом песка, например (без ограничений), как описано в патенте US 5667012. В практике проведения гидроразрыва пласта, добавки в виде волокон часто используются для улучшения транспортировки и размещения проппанта; волокна обычно добавляются в суспензию частиц, но не в порции жидкости разрыва или продавочной жидкости.

В рабочую жидкость могут добавляться любые добавки, обычно используемые в промышленности, при условии их совместимости с другими компонентами. Такие добавки включают, без ограничения, деструкторы геля, антиокисданты, загустители, агенты сшивания, ингибиторы коррозии, агенты задержки, биоциды, буферы, компоненты для понижения фильтрации жидкости, вещества для контроля pH, твердые кислоты, предшественники твердых кислот, и т.д. Скважины для обработки могут быть вертикальными, наклонными или горизонтальными. Скважины могут быть обсажены обсадными колоннами, иметь перфорации, или быть необсаженными.

В зависимости от места размещения частиц, свойства частиц и жидкости-носителя могут варьироваться. Жидк