Интерполимерный сшитый гель и способ использования

Интерполимерный сшитый гель и способ использования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США 61/418211, зарегистрированной 30 ноября 2010 года, и заявки США 13/301240, зарегистрированной 21 ноября 2011 года, которые таким образом включены в этот документ путем ссылки в полном объеме.

ЗАЯВЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО ФИНАНСИРУЕМОГО ИЗ ФЕДЕРАЛЬНОГО БЮДЖЕТА ИССЛЕДОВАНИЯ ИЛИ РАЗРАБОТКИ

К данному случаю не относится.

ИМЕНА УЧАСТНИКОВ СОГЛАШЕНИЯ О СОВМЕСТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

К данному случаю не относится.

ВКЛЮЧЕНИЕ ПУТЕМ ССЫЛКИ МАТЕРИАЛА, ПРЕДСТАВЛЕННОГО НА CD

К данному случаю не относится.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Высказывания в этом разделе просто предоставляют справочную информацию, относящуюся к настоящему изобретению, и не вправе представлять собой известный уровень техники.

В прошлом для достижения гелеобразования использовались различные способы, включая смеси, запускаемые корректировкой уровня водородного показателя pH, температурой и т.п. Попытки использовать гели для устранения потерь жидкости в высокопористых подземных пластах включают введение кислого раствора после раствора полимера для получения гелеобразования. Однако гелеобразование обычно происходит так быстро, что достаточное глубинное затрамбовывание не получается эффективным в наиболее проницаемых пластах, где это необходимо. Другие попытки включают введение воды, полимера и сшивающего агента, способного образовывать гель из полимера. Сшивающие агенты являются обычно изолированными поливалентными металлическими катионами, которые перемешиваются и к которым для получения эффекта гелеобразования непосредственно перед введением в подземный пласт добавляется кислота. Однако когда кислота предварительно смешивается с композицией, способной к гелеобразованию, гелеобразование может происходить слишком быстро, что делает необходимым сдвиг загущенного полимера для того, чтобы иметь возможность получить надлежащее введение, а это снижает эффективность геля.

Кроме того, на глубинное гелеобразование влияет контролируемое гелеобразование силиката натрия. Также полимеры ранее загущались в проницаемых зонах ионами бората, доставляемыми различными способами. Однако образование геля, который хорошо бы контролировался в скважине в отношении гелеобразования, прочности и композиции геля, остается недостижимой целью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ВИДОВ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показано графическое представление влияния разбавления на модули G′ и G′′ гелей согласно вариантам воплощения настоящего изобретения;

На фиг. 2 показано графическое представление влияния температуры на вязкость гелей по Грейсу согласно вариантам воплощения настоящего изобретения;

На фиг. 3 показано графическое представление различных полиакриламидов, сшитых с поливинилпирролидоном (ПВП) при 6%;

На фиг. 4 показано графическое представление влияния концентрации сшивающего агента на прочность гелей согласно вариантам воплощения настоящего описания;

На фиг. 5 показано графическое представление влияния молекулярного ПВП на прочность геля согласно вариантам воплощения настоящего описания;

На фиг. 6 показано графическое представление гелей согласно вариантам воплощения настоящего описания, имеющего низкую плотность бурового раствора (Mw) частично гидролизованного полиакриламида (ЧГПА) ~ 0,5 миллиона Mw с 5% гидролизом; и

На фиг. 7 показано графическое представление неионных полиакриламидных (ПАМ) (то есть с 0% гидролизом) гелей с ПВП согласно вариантам воплощения настоящего описания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Вначале следует отметить, что в разработке любого такого фактического воплощения, как в любом инженерном или конструкторском проекте, могут быть приняты решения, зависящие от воплощения, для достижения конкретных целей разработчиков, такие как, согласование со связанной системой и ограничения, связанные с бизнесом, которые могут быть различны от одного воплощения к другому. Кроме того, следует учитывать, что такие опытно-конструкторские работы могут быть длительными, но, тем не менее, будут обычной работой по проектированию, изготовлению и сборке для специалистов в данной области, имеющих преимущество данного изобретения. Кроме того, композиция, используемая/описанная здесь, может содержать также некоторые компоненты, помимо цитируемых. В кратком изложении и в подробном описании каждое числовое значение следует читать когда-либо, подразумевая рядом с ним слово «около» (кроме случаев, когда это слово уже непосредственно присутствует), и затем читать снова без него, если иное не указано в контексте. Кроме того, в кратком изложении и в подробном описании следует также понимать, что когда пределы концентрации описаны как полезные или подходящие или тому подобные, то предполагается, что сюда входит любая и каждая концентрация в этих пределах, включая конечные точки, как указано. Например «диапазон в пределах от 1 до 10» следует рассматривать как указание на каждое возможное число в непрерывном отрезке между около 1 и около 10. Таким образом, даже если имеются конкретные точки данных или нет никаких точек данных, явно определенных или упомянутых в пределах этого диапазона или даже когда никаких точек данных нет в пределах диапазона, следует понимать, что изобретатели признают и подразумевают, что все и любые точки данных в пределах диапазона следует рассматривать как указанные и что изобретатели имеют в виду весь диапазон и все точки в пределах данного диапазона.

В описании и формуле изобретения слово «около» включает в себя также «при».

Для помощи специалистам в понимании подробного описания ниже даются следующие определения.

Термин «обработка» или «обрабатывание» относится к любой подземной операции, которая использует жидкость в сочетании с нужной функцией и/или для желаемой цели. Термин «обработка» или «обрабатывание» не предполагает какого-либо конкретного действия со стороны жидкости.

Термины «трещинообразование» и «гидроразрыв пласта» относятся к процессам и способам разрушения геологического пласта и создания разрывов, т.е. формации вокруг ствола скважины, путем закачки жидкости при очень высоких давлениях (давление выше определенного давления смыкания трещины), с тем, чтобы увеличить дебит добычи или скорость введения в углеводородный резервуар. В ином случае в способах трещинообразования используются традиционные технологические приемы, известные специалистам в данной области.

Применяемая в данном документе новая схема нумерации для группы периодической системы элементов используется, как в журнале «Chemical and Engineering News» (Новости химии и инженерии), 63(5), 27 (1985).

Применяемый в настоящем документе термин «жидкая композиция» или «жидкая среда» относится к материалу, который является жидким в состоянии использования. К примеру, жидкая среда может быть водой и/или органическим растворителем, который находится в состоянии выше точки замерзания и ниже точки кипения материала при конкретном давлении. Жидкая среда может также относиться к сверхкритической жидкости.

Если не указано иное, термин «полимер» или «олигомер» используется в настоящем документе взаимозаменяемо, и оба относятся к гомополимерам, сополимерам, интерполимерам, терполимерам и т.п. Аналогичным образом, сополимер может быть полимером, содержащим по меньшей мере два мономера, необязательно, с другими мономерами. Когда говорится, что полимер содержит мономер, то этот мономер присутствует в полимере в полимеризованной форме мономера или в производной форме мономера. Однако для удобства фраза, включающая (соответствующий) мономер или подобный, используется в сокращенном виде.

Используемый в настоящем документе термин «гель» относится к твердой или полутвердой, желеобразной композиции, которая может иметь свойства, начиная от мягких и слабых, до твердых и жестких. Термин «гель» относится к значительно разбавленной сшитой смеси, которая демонстрирует отсутствие течения при нахождении в стационарном состоянии, которое по весу является в основном жидкостью, но ведет себя подобно твердым телам, благодаря трехмерной сшитой сети внутри жидкости. Это поперечные связи в жидкости, которые придают гелю его структуру (прочность) и вносят вклад в его клейкость. Соответственно гели являются коллоидным раствором молекул жидкости в твердом веществе, в котором это твердое вещество является дисперсной средой, а жидкость является недисперсной средой. В одном из вариантов воплощения изобретения считается, что гель присутствует, когда модуль упругости G′ больше, чем модуль вязкости G′′, при измерении реометром пульсирующего сдвига (например, Bohlin CVO 50) при частоте 1 Гц и 20°C. Измерение этих модулей хорошо известно каждому, кто имеет хотя бы минимальные знания в данной области техники, и описано в книге An Introduction to Rheology (Введение в реологию), авторы - H.A. Barnes, J.F. Hutton и K. Walters, Elsevier, Amsterdam (1997), которая в полном объеме включена в этот документ путем ссылки на нее.

Используемый в настоящем документе термин «дегидратация», как и «дегидратация геля», относится к удалению воды или любого растворителя, присутствующего в геле. Дегидратация может быть получена путем применения нагрева, пониженного давления, сушки вымораживанием или любого их сочетания.

Используемый в настоящем документе термин «сушка вымораживанием» относится к процессу, известному специалистам в данной области также под названиями «лиофилизация» или «сушка сублимацией», который представляет собой процесс обезвоживания, при котором температура материала понижается (например, замораживанием материала), а затем окружающее давление уменьшается, что позволяет воде, замерзшей в материале, сублимироваться непосредственно из твердой фазы в газовую фазу.

Термин «полиакриламид» относится к чистому полиакриламидному гомополимеру или сополимеру с почти нулевым количеством акрилатных групп, частично гидролизованному полиакриламидному полимеру или сополимеру со смесью из акрилатных групп и акриламидных групп, образованных гидролизом, и к сополимерам, содержащим акриламид, акриловую кислоту и/или другие мономеры. Гидролиз акриламида в акриловую кислоту происходит при повышенных температурах и усиливается при кислых или щелочных условиях. Продуктом реакции является аммиак, который увеличивает pH кислого или нейтрального растворов. За исключением тяжелых условий, гидролиз полиакриламида, как правило, прекращается при около 66%, представляющих точку, где каждый акриламид находится между двумя акрилатными группами и их пространственные ограничения не позволяют гидролизу продолжаться. Полиакриловая кислота образуется из акрилатного мономера и эквивалентна 100% гидролизованному полиакриламиду.

В одном варианте воплощения гель состоит из более 1 мас.% полиакриламида, сшитого неметаллическим сшивающим агентом.

Неметаллические сшивающие агенты не включают металлов, а вместо этого органические молекулы, олигомеры, полимеры и тому подобное. В одном варианте воплощения неметаллический сшивающий агент содержит полилактам. Соответственно, в одном варианте воплощения изобретения гель состоит из более 1 мас.% полиакриламида, сшитого неметаллическим сшивающим агентом, причем неметаллический сшивающий агент содержит полилактам.

В одном варианте воплощения неметаллический сшивающий агент содержит полилактам. Полилактамы включают любой олигомер или полимер, имеющий функциональные свойства подвешенного лактама (циклического амида). Полилактамы могут быть гомополимерами, сополимерами, блок-сополимерами, привитыми полимерами или любым другим их сочетанием, содержащим от 3 до 20 атомов углерода в лактамной функциональной группе, подвешенной к основной цепи полимера. Примеры включают полиалкил-беталактамы, полиалкил-гаммалактамы, полиалкил-дельталактамы, полиалкил-эпсилонлактамы, полиалкилен-беталактамы, полиалкилен-гаммалактамы, полиалкилен-дельталактамы, полиалкилен-эпсилонлактамы и т.п. Другие примеры полилактамов включают полиалкиленпирролидоны, полиалкиленкапролактамы, полимеры, содержащие винслактам (2-азабицикло[2.2.1]гепт-5-ен-3-он), дециллактам, ундециллактам, лауриллактам и т.п. Заменители алкила или алкилена в этих полимерах могут включать, в одном из вариантов воплощения, любой полимеризуемый заместитель, имеющий от 2 до 20 атомов углерода, например, винил, аллил, пипериленил, циклопентадиенил или т.п. В одном из вариантов воплощения неметаллический сшивающий агент является поливинилпирролидоном, поливинилкапролактамом или их сочетанием. В одном из вариантов воплощения неметаллический сшивающий агент включает в себя полилактам, такой как поливинилпирролидон, имеющий средневесовой молекулярный вес более или около 10000 г/моль и менее или около 2 миллионов г/моль. В одном из вариантов воплощения неметаллический сшивающий агент включает в себя поливинилпирролидон, имеющий средневесовой молекулярный вес более или около 50000 г/моль и менее или около 0,4 миллионов г/моль.

В одном из вариантов воплощения гель, содержит полиакриламид, сшитый неметаллическим сшивающим агентом, гель, содержащий более 1 мас.% полиакриламида, сшитого полилактамом.

В одном из вариантов воплощения полиакриламид имеет средневесовой молекулярный вес более или около 0,5 млн. г/моль или полиакриламид имеет средний молекулярный вес от около 1 миллиона до около 20 миллионов г/моль.

В одном из вариантов воплощения полиакриламид является частично гидролизованным полиакриламидом, имеющим степень гидролиза от 0 или 0,01% вплоть до менее или около 40%, или от 0 или 0,05% вплоть до менее или около 20%, или от 0 или 0,1% вплоть до менее или около 50%.

В одном из вариантов воплощения гель содержит полиакриламид, сшитый с неметаллическим сшивающим агентом, где полиакриламид присутствует в геле в концентрации более или около 1 мас.%, или более или около 2 мас.% и менее или около 10 мас.%, исходя из общего веса геля.

В одном из вариантов воплощения гель имеет рН менее или около 3 или более или около 9, где pH геля определяется как pH 5%-го сочетания геля с водой. В альтернативном варианте воплощения pH геля определяется как pH, определенный с помощью смоченного рН-зонда в контакте с гелем, например, смоченным индикаторной бумагой pH.

В одном из вариантов воплощения гель, согласно настоящему описанию, имеет комплексную вязкость более или около 100 Па·с при менее или около 0,01 Гц.

В одном из вариантов воплощения гель имеет G′-G′′ более или около 0,10, когда определяется с использованием реометра пульсирующего сдвига с частотой 1 Гц и при 20°C.

В одном из вариантов воплощения способ для получения геля включает контактирование композиции, содержащей более или около 3 мас.% полиакриламида, как описано в данном документе, с неметаллическим сшивающим агентом, как описано здесь, содержащим полилактам при рН более или около 9 или менее или около 3 при температуре и в течение времени, достаточного для получения геля, где концентрация полиакриламида в геле более чем около 1 мас.% и где количество неметаллического сшивающего агента, контактирующего с полиакриламидом, достаточно для получения геля, имеющего концентрацию неметаллического сшивающего агента в геле более или около 1 мас.%, исходя из общего веса геля.

В одном из вариантов воплощения композиция, содержащая более или около 3 мас.% полиакриламида является раствором, дисперсией, эмульсией, шламом или водным раствором, водной эмульсией, водной дисперсией или водным шламом. В одном из вариантов воплощения неметаллический сшивающий агент является твердым веществом или раствором, эмульсией, коллоидным раствором (дисперсией), шламом или водным раствором, водной дисперсией, водной эмульсией или водным шламом при контакте с полиакриламидной композицией.

В одном из вариантов воплощения композиция, содержащая более или около 3 мас.% полиакриламида, контактирует с неметаллическим сшивающим агентом во время смешивания, перемешивания, при сдвиге, во время взбалтывания и/или т.п. для получения геля. В одном из вариантов воплощения композиция, содержащая более или около 3 мас.% полиакриламида, контактирует с неметаллическим сшивающим агентом при температуре более или около 20°C в течение периода времени от около 1 минуты до около 30 дней. В одном из вариантов воплощения композиция, содержащая более или около 3 мас.% полиакриламида, контактирует с неметаллическим сшивающим агентом при температуре более или около 30°C, более или около 40°C, более или около 50°C, более или около 60°C, в течение времени от около 1 минуты до около 10 дней, от около 5 минут до около 24 часов или любого их сочетания.

В одном из вариантов воплощения количество полиакриламида, присутствующее в водной композиции, достаточно для получения геля, имеющего концентрацию полиакриламида более или около 2 мас.% и менее или около 10 мас.%, исходя из общего веса геля. В одном из вариантов воплощения количество неметаллического сшивающего агента, контактирующего с полиакриламидом, достаточно для получения геля, имеющего концентрацию неметаллического сшивающего агента в геле более или около 2 мас.%, и менее или около 10 мас.%, исходя из общего веса геля.

В одном из вариантов воплощения способ получения концентрата геля включает контактирование водной композиции, содержащей более или около 3 мас.% полиакриламида с неметаллическим сшивающим агентом, содержащим полилактам при рН более или около 9, при температуре и в течение периода времени, достаточных для получения геля, когда полиакриламид имеет средневесовой молекулярный вес более или около 0,5 млн. г/моль, когда концентрация полиакриламида в геле более или около 1 мас.%, а концентрация неметаллического сшивающего агента в геле более или равна около 1 мас.%, исходя из общего веса геля; и дегидратацию геля для получения концентрата геля.

В одном из вариантов воплощения дегидратация геля включает нагревание, сушку вымораживанием или иное обезвоживание геля для получения концентрата геля. В одном из вариантов воплощения размер частиц концентрата геля может быть уменьшен для облегчения последующей регидратации и, таким образом, восстановления влагосодержания концентрации геля для получения восстановленного геля.

В одном из вариантов воплощения способ получения восстановленного геля включает контактирование водной композиции, содержащей более или около 3 мас.% полиакриламида с неметаллическим сшивающим агентом, содержащим полилактам при первом рН более или около 9, при первой температуре и в течение первого периода времени, достаточных для получения первого геля, когда полиакриламид имеет средневесовой молекулярный вес более или около 0,5 млн. г/моль, когда концентрация полиакриламида в первом геле более или равна около 1 мас.% и концентрация неметаллического сшивающего агента в первом геле более или равна около 1 мас.%, исходя из общего веса первого геля; дегидратацию первого геля для получения концентрата геля; и контактирование концентрата геля с водным раствором при втором pH при второй температуре и в течение второго периода времени, достаточных для получения восстановленного геля. В одном из вариантов воплощения концентрат геля восстанавливается при втором рН более или около 8 или менее или около 5.

В одном из вариантов воплощения гель, получаемый согласно настоящему описанию, поглощает воду при контакте с водным раствором. В одном из вариантов воплощения гель при контакте с водой потребляет более или около 100 мас.% воды или более или около 200 мас.% воды, исходя из веса присутствующего геля.

В одном из вариантов воплощения гель образуется при рН более или около 9 и остается в виде геля, когда рН данного геля опускается ниже 9 или когда рН данного геля опускается ниже около 7, ниже около 5 и/или ниже около 3. Соответственно, в одном из вариантов воплощения гели согласно настоящему описанию являются необратимыми после образования, pH стабильный после их образования или возможно сочетание их обоих.

В одном из вариантов воплощения гель образуется при концентрации полиакриламида, подходящей для производства геля, имеющего концентрацию полиакриламида, которая более или равна около 1 мас.%, исходя из общего веса геля, а затем гель разбавляется растворителем, например, водным растворителем, и этот разбавленный гель сохраняет G′, который выше, чем G′′, что указывает на наличие геля. Соответственно, в одном из вариантов воплощения гели согласно настоящему описанию необратимы после образования и являются стабильными после разбавления от 1 мас.% разбавления вплоть до свыше 1000 мас.% разбавления, исходя из общего количества присутствующего геля. Соответственно, разбавление 1:1 геля вплоть до разбавления 10:1 и выше геля для получения разбавленной композиции приводит к разбавленной композиции, содержащей гель.

В одном из вариантов воплощения гели образуются и/или восстанавливаются при температуре более или около 20°C или более или около 30°C или более или около 40°C или более или около 50°C. В одном из вариантов воплощения гели, по сути, сохраняют все те же физические свойства (то есть, являются стабильными) при температуре более или около 20°C, и менее или около 150°C, или менее или около 120°C, или менее или около 110°C, или менее или около 100°C, или менее или около 90°C.

В одном из вариантов воплощения способ обработки скважины включает введение композиции, содержащей полиакриламид, сшитый неметаллическим сшивающим агентом, содержащим полилактам, в скважину. Соответственно, в одном из вариантов воплощения гель является предварительно образованным и затем вводимым в ствол скважины.

В одном из вариантов воплощения способ обработки скважины включает введение композиции, содержащей более или около 3 мас.% полиакриламида, в скважину; введение композиции, содержащей неметаллический сшивающий агент, включающий полилактам, в ствол скважины и введение жидкости, регулирующей pH, в скважину в количестве, достаточном (или рассчитанном, что будет достаточным) для получения pH скважинного раствора более или около 9 или менее или около 3 для получения на месте геля, содержащего более или около 1 мас.% полиакриламида и более или около 1 мас.% неметаллического сшивающего агента, исходя из количества геля. Специалистам в данной области очевидно, что измерения в скважине часто получить невозможно. Соответственно, достаточные количества могут быть определены на основе расчетов, которые включают предположения о скважинных условиях. Кроме измерений реологических свойств, наличие геля в скважине может быть определено и другими индикаторами.

В одном из вариантов воплощения количество полиакриламида, присутствующее в полиакриламидной композиции, вводимой в скважину, достаточно для получения геля, имеющего концентрацию полиакриламида более или около 2 мас.% и менее или около 10 мас.%, исходя из общего веса геля. В одном из вариантов воплощения количество неметаллического сшивающего агента, вводимого в скважину, достаточно для получения геля, имеющего концентрацию неметаллического сшивающего агента в геле более или около 2 мас.% и менее или около 10 мас.%, исходя из общего веса геля.

В одном из вариантов воплощения композиция содержит более или около 3 мас.% полиакриламида и неметаллический сшивающий агент, а жидкость регулирования pH вводится в ствол скважины отдельно, одновременно или в любом их сочетании. Соответственно, в одном из вариантов воплощения композиция, содержащая полиакриламид, и композиция, содержащая неметаллический сшивающий агент, могут быть объединены и затем введены в ствол скважины до или после введения жидкости для регулирования pH в ствол скважины. В одном из вариантов воплощения композиция, содержащая полиакриламид, и жидкость регулирования pH могут объединяться и затем вводиться в ствол скважины до или после введения композиции, содержащей неметаллический сшивающий агент, в ствол скважины. В одном из вариантов воплощения композиция, содержащая неметаллический сшивающий агент и жидкость регулирования pH, может объединяться и затем вводиться в ствол скважины до или после введения композиции, содержащей полиакриламид, в ствол скважины.

В одном из вариантов воплощения жидкость регулирования pH является водным раствором, содержащим основание, кислоту, pH буфер или любое их сочетание. В одном из вариантов воплощения жидкость регулирования pH содержит гидроксид натрия, карбонат натрия, серную кислоту, соляную кислоту, органическую кислоту, двуокись углерода или любое сочетание.

В одном из вариантов воплощения способ обработки скважины включает введение композиции, содержащей концентрат геля, в скважину, причем этот концентрат геля содержит полиакриламид, сшитый неметаллическим сшивающим агентом, включающим полилактам, где полиакриламид имеет средневесовой молекулярный вес более или около 0,5 млн. г/моль, для получения восстановленного геля in situ, восстановленный гель содержит более или около 1 мас.% полиакриламида и более или около 1 мас.% неметаллического сшивающего агента, исходя из количества геля, рассчитанного быть присутствующим. В одном из вариантов воплощения концентрат геля - это гель, описываемый в этом документе, который был высушен вымораживанием или иным образом обезвожен или из него была удалена по меньшей мере часть растворителя для получения концентрата геля.

В одном из вариантов воплощения жидкость для обработки скважины содержит гель, включающий более чем 1 мас.% полиакриламида, сшитого неметаллическим сшивающим агентом, причем этот неметаллический сшивающий агент содержит полилактам.

В одном из вариантов воплощения жидкость для обработки скважины содержит первую композицию, включающую более или около 3 мас.% полиакриламида; и вторую композицию, включающую неметаллический сшивающий агент, содержащий полилактам.

В одном из вариантов воплощения жидкость для обработки скважины содержит концентрат геля, включающий полиакридамид (называемый еще полилакриламидом), сшитый неметаллическим сшивающим агентом, содержащим полилактам.

В одном из вариантов воплощения композиции и/или гели могут содержать воду, то есть, водный гель и/или органический растворитель. Органический растворитель может быть выбран из группы, состоящей из дизельного топлива, керосина, парафинового масла, сырой нефти, сжиженного попутного газа, толуола, ксилола, эфира, сложного эфира, минерального масла, биодизеля, растительного масла, животного жира и их смесей. Конкретные примеры подходящих органических растворителей включают ацетон, ацетонитрил, бензол, 1-бутанол, 2-бутанол, 2-бутанон, t-бутиловый спирт, тетрахлорид углерода, хлорбензол, хлороформ, циклогексан, 1,2-дихлорэтан, диэтиловый эфир, диэтиленгликоль, диглим (простой диметиловый эфир диэтиленгликоля), 1,2-диметоксиэтан (глим, ДМЭ), диметилэфир, дибутилэфир, диметилформамид (ДМФ), диметилсульфоксид (ДМСО), диоксан, этанол, этилацетат, этиленгликоль, глицерин, гептаны, гексаметилфосфорамид (ГМФА), гексаметилфосфорный триамид (ГМФТ), гексан, метанол, метил-t-бутиловый эфир (МТБЭ), метиленхлорид, N-метил-2-пирролидинон (НМП), нитрометан, пентан, петролейный эфир (лигроин), 1-пропанол, 2-пропанол, пиридин, тетрагидрофуран (ТГФ), толуол, триэтиламин, o-ксилол, м-ксилол, p-ксилол, их сочетания или/и т.п.

Дополнительные растворители включают ароматические нефтяные фракции, терпены, моно-, ди- и триглицериды насыщенных или ненасыщенных жирных кислот, в том числе природные и синтетические триглицериды, алифатические сложные эфиры, такие как метиловые сложные эфиры смеси уксусной, янтарной и глутаровой кислот, алифатические эфиры гликолей, такие как монобутиловый эфир этиленгликоля, минеральные масла, такие как вазелиновое масло, хлорированные растворители, как 1,1,1-трихлорэтан, перхлорэтилен и метиленхлорид, дезодорированный керосин, сольвент-нафту, парафины (включая линейные парафины), изопарафины, олефины (особенно линейные олефины) и алифатические или ароматические углеводороды (такие как толуол). Пригодны терпены, включая d-лимонен, 1-лимонен, дипентен (также известный как l-метил-4-(l-метилэтенил)-циклогексен), мирцен, альфа-пинен, линалоол и их смеси.

Дальнейшие примеры органических жидкостей включают длинноцепочечные спирты (одноатомные спирты и гликоли), сложные эфиры, кетоны (включая дикетоны и поликетоны), нитриты, амиды, амины, циклические эфиры, линейные и разветвленные эфиры, эфиры гликоля (такие, как монобутиловый эфир этиленгликоля), полигликолевые эфиры, пирролидоны как N-(алкил или циклоалкил)-2-пирролидоны, N-алкил пиперидоны, N,N-диалкилалканоламиды, N,N,N′,N′-тетраалкилмочевины, диалкилсульфоксиды, пиридины, гексаалкилфосфорные триамиды, l,3-диметил-2-имидазолидинон, нитроалканы, нитросоединения ароматических углеводородов, сульфоланы, бутиролактоны и алкилен- или алкилкарбонаты. К ним относятся полиалкиленгликоли, эфиры полиалкиленгликоля, например, моно(алкиловые или ариловые) эфиры гликолей, моно(алкиловые или ариловые) эфиры полиалкиленгликолей и поли(алкиловые и/или ариловые) эфиры полиалкиленгликолей, моноалканоатные сложные эфиры гликолей, моноалканоатные сложные эфиры полиалкиленгликолей, сложные эфиры полиалкиленгликоля, такие как поли(алкиловые и/или ариловые) сложные эфиры полиалкиленгликолей, диалкилэфиры полиалкиленгликолей, диалканоатные сложные эфиры полиалкиленгликолей, N-(алкил или циклоалкил)-2-пирролидоны, пиридин и алкилпиридины, диэтиловый эфир, диметоксиэтан, метилформиат, этилформиат, метилпропионат, ацетонитрил, бензонитрил, диметилформамид, N-метилпирролидон, этиленкарбонат, диметилкарбонат, пропиленкарбонат, диэтилкарбонат, этилметилкарбонат и дибутилкарбонат, лактоны, нитрометан и нитробензолсульфоны. Органическая жидкость также может быть выбрана из группы, состоящей из тетрагидрофурана, диоксана, диоксолана, метилтетрагидрофурана, диметилсульфона, тетраметиленсульфона и тиофена.

В одном из вариантов воплощения жидкость для обработки скважины, также известная как жидкость-носитель, может включать любую базовую жидкость для гидравлического разрыва пласта, известную в данной области техники. Некоторые примеры жидкости-носителя, не имеющие ограничительного характера, включают гидратируемые гели (например, гуары, полисахариды, ксантан, гидроксиэтилцеллюлозу и т.д.), сшитый гидратируемый гель, загущенную кислоту (например, на основе геля), кислотную эмульсию (например, масляную внешнюю фазу), энергизированную жидкость (например, пену на основе N₂ или CО₂) и жидкость на основе нефти, включая желированную, вспененную или иным образом загущенную нефть. Кроме того, жидкость-носитель может быть соляным раствором и/или может включать соляной раствор.

В одном из вариантов воплощения жидкость обработки скважины может включать увеличитель вязкости, который может содержать вязкоупругое поверхностно-активное вещество. Вязкоупругое поверхностно-активное вещество может быть выбрано из группы, состоящей из катионных, анионных, цвиттерионных, амфотерных, неионных и их сочетаний. Некоторые примеры, не имеющие ограничительного характера, - приведенные в патентах США 6435277 (Qu и другие) и 6703352 (Dahayanake и другие), каждый из которых включен в этот документ посредством ссылки. Вязкоупругие поверхностно-активные вещества, когда используются отдельно или в сочетании, способны образовывать мицеллы, которые формируют структуру в водной среде, способствующую увеличению вязкости жидкости (также называются «загущающие мицеллы»). Эти жидкости обычно готовятся путем смешивания в надлежащих количествах вязкоупругих поверхностно-активных веществ, подходящих для получения требуемой вязкости. Вязкость жидкостей с вязкоупругими поверхностно-активными веществами может объясняться трехразмерной структурой, образуемой этими компонентами в жидкостях. Когда концентрация поверхностно-активных веществ в вязкоупругой жидкости значительно превысит критическую концентрацию, и в большинстве случаев в присутствии электролита, молекулы поверхностно-активного вещества скапливаются в такие формы, как мицеллы, которые могут взаимодействовать и образовывать сеть, демонстрирующую вязкоупругие характеристики.

В общем, частично подходящие цвиттерионные поверхностно-активные вещества имеют такую формулу:

,

в которой R является алкильной группой, содержащей от около 11 до около 23 атомов углерода, которая может быть разветвленной или иметь прямую цепочку и которая может быть насыщенной или ненасыщенной; a, b, a′ и b′ - каждая от 0 до 10, а m и m′ - каждая от 0 до 13; а и b - каждая 1 или 2, если m не равно 0, и (a + b) - от 2 до 10, если m равно 0; а′ и b′ - каждая 1 или 2, когда m′ - не равно 0, а (а′ + b′) - от 1 до 5, если m равно 0; (m + m′) - от 0 до 14; а CH₂CH₂O может быть также OCH₂CH₂. В некоторых вариантах воплощения используется цвиттерионное поверхностно-активное вещество семейства бетаина.

[0063] Примеры катионных вязкоупругих поверхностно-активных веществ включают аминные соли и четвертичные аминные соли, описанные в патентах США под номерами 5979557 и 6435277, которые включены в данный документ посредством ссылки. Примеры подходящих катионных вязкоупругих поверхностно-активных веществ включают катионные поверхностно-активных вещества, имеющие структуру:

,

где R¹ имеет от около 14 до около 26 атомов углерода и может быть разветвленной или иметь прямую цепочку, ароматической, насыщенной или ненасыщенной и может содержать карбонил, амид, ретроамид, имид, мочевину или амин; R², R³ и R⁴ каждая самостоятельно - это водород или алифатическая группа от C₁ до C₆, которая может быть такой же или отличной, разветвленной или с прямой цепочкой, насыщенной или ненасыщенной и одной или более чем одной, из которых может быть заменена группой, которая делает группу R², R³ и R⁴ более гидрофильной; группы R², R³ и R⁴ могут быть включены в гетероциклическую кольцевую структуру из 5- или 6-членов, которая включает атом азота; группы R², R³ и R⁴ могут быть одинаковыми или разными; R¹, R², R³ и/или R⁴ могут содержать одну или более этиленоксидных и/или пропиленоксидных частей; а X - это анион. Подходят также смеси таких соединений. В следующем примере R¹ состоит из от около 18 до около 22 атомов углерода и может содержать карбонил, амид или амин, а R², R³ и R⁴ - такие же, как любые другие, и содержат от 1 до около 3 атомов углерода.

Подходят также вязкоупругие амфотерные поверхностно-активные вещества. Примеры смесей амфотерных поверхностно-активных веществ включают таковые, описанные в патенте США № 6703352, например, оксиды аминов. Другие примеры смесей вязкоупругих поверхностно-активных веществ включают таковые, описанные в патентах США № 6239183; 6506710; 7060661; 7303018; и 7510009, например, амидоаминовые оксиды. Эти ссылки включены в данный документ во всей их полноте. Смеси цвиттеронных поверхностно-активных веществ и амфотерных поверхностно-активных веществ являются приемлемыми. Пример - это смесь около 13% изопропанола, около 5% 1-бутанола, около 15% монобутилового эфира этиленгликоля, около 4% натрия хлорида, около 30% воды, около 30% кокоамидопропилбетаина и около 2% кокоамидопропиламин оксида.

Смесь вязкоупругих поверхностно-активных веществ может также основываться на любом подходящем анионном поверхностно-активном веществе. В некоторых вариантах воплощения анионное поверхностно-активное вещество - это алкилсаркозинат. Алкилсаркозинат может, как правило, иметь любое количество атомов углерода. Алкилсаркозинаты могут иметь от около 12 до около 24 атомов углерода. Алкилсаркозинаты могут иметь от около 14 до около 18 атомов углерода. Конкретные примеры количества атомов углерода включают 12, 14, 16, 18, 20, 22 и 24 атомов углерода. Анионное поверхностно-активное вещество представляется химической формулой:

где R¹ - гидрофобная цепь, имеющая от около 12 до около 24 атомов углерода, R² - водород, метил, этил, пропил или бутил, а X - карбоксил или сульфонил. Гидрофобная цепь может быть алкильной группой, алкенильной группой, алкиларилалкильной группой или алкоксиалкильной группой.