Гелеобразующие жидкости, содержащие модификаторы времени гелеобразования аминного типа, и способы их применения

Гелеобразующие жидкости, содержащие модификаторы времени гелеобразования аминного типа, и способы их применения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к способам и композициям для уменьшения количества воды, выводимой из подземных пластов, и, более конкретно, к способам и композициям для обработки по крайней мере части подземного пласта с целью уменьшения водопроницаемости с использованием для этого гелеобразующей жидкости для обработки, которая содержит модификатор времени гелеобразования, содержащий по меньшей мере одну аминогруппу.

Вода часто нежелательным образом сопровождает добычу нефти и газа из скважины, проходящей через подземный пласт. Нежелательная добыча воды из углеводород-добывающих скважин может создавать серьезную техническую проблему и увеличение затрат при нефтедобыче. Если отношение добытой воды к добытым нефти и газу становится достаточно высоким, расходы на отделение воды и захоронение ее могут создать барьер для продолжения добычи. Это может привести к закрытию проходящей через подземный пласт скважины, даже если в ней остаются значительные количества углеводородов.

Высокая подвижность воды в подземном пласте часто позволяет ей протекать к или из ствола скважины через естественные или техногенные трещины, зоны высокой проницаемости и т.п. В таких случаях менее проницаемые зоны в пласте можно обойти. Обход менее проницаемых зон может быть особенно проблематичным, когда в подземный пласт вводится водная жидкость для обработки. Например, в способах усиленной нефтедобычи в подземный пласт во время работ по заводнению может вводиться водная жидкость. Если в подземном пласте имеются менее проницаемые зоны, может происходить снижение добычи нефти и газа из-за менее эффективно проведенной операции заводнения. Наличие естественных и техногенных трещин, высокопроницаемых зон и т.п. также создает проблемы, когда существует необходимость ввода в низкопроницаемые зоны водных жидкостей в целях, отличных от целей работ по заводнению. Примеры таких целей включают кислото-интенсифицирующие обработки и очистительные околоскважинные жидкости. В таких случаях водные жидкости преимущественно поступают в высокопроницаемые зоны и обходят низкокопроницаемые зоны, которые являются целевыми для обработки жидкостями.

Одним из путей решения указанных выше проблем являются обработки с контролем совместимости, посредством которых высокопроницаемые зоны становятся полностью или частично блокированы в отношении потока жидкости. В случае нежелательной добычи воды полное блокирование водопроизводящих проницаемых зон, вне зависимости от степени проницаемости, может остановить нежелательный выход воды. В случае операций заводнения частичное блокирование высокопроницаемых зон может позволить добывать нефть из обойденных низкокопроницаемых зон. В случае интенсификации пласта и околоскважинной очистки частичное блокирование высокопроницаемых зон может привести к отклонению интенсифицирующей текучей среды (например, кислоты) и скважиноочистительной жидкости к низкокопроницаемой зоне.

Обработки с контролем совместимости могут включать в себя введение гелеобразующих полимерных систем в подземный пласт с помощью водной жидкости для обработки. Гелеобразующие полимерные системы могут образовывать гель путем образования поперечных сшивок у водорастворимого полимера с помощью сшивающего агента. К факторам, которые определяют эффективность обработки с контролем совместимости, относятся время гелеобразования и прочность геля гелеобразующих полимерных систем. Например, если время гелеобразования слишком мало, введение или помещение гелеобразующей полимерной системы в подземный пласт может оказаться проблематичным. Напротив, если время гелеобразования слишком велико, гелеобразующая полимерная система может не образовать гель в заданной части подземного пласта, либо же могут потребоваться длительные периоды ожидания перед проведением последующих операций.

Для поперечного сшивания водорастворимых полимеров в гелеобразующих полимерных системах может быть использован ряд сшивающих агентов. Для сшивки акриламид-содержащих полимеров и сополимеров могут использоваться ионы хрома и переходных металлов. Обычно гели, образованные с использованием таких сшивающих агентов оказываются, непригодными при повышенных температурах (например, выше примерно 80°C) из-за неконтролируемых скоростей поперечного сшивания (например, короткого времени гелеобразования), осаждения сшивающего агента, разложения полимера и т.п. Кроме того ионы хрома и некоторых других переходных металлов могут оказывать нежелательное влияние на окружающую среду. Акриламид-содержащие полимеры, сополимеры и их гидролизованные варианты могут также образовывать гель с полиалкилениминами и полиалкиленполиаминами. В таких гелеобразующих полимерных системах время гелеобразования часто настолько мало, что сшивающий агент и водорастворимый полимер обычно закачивают в скважину по отдельности, чтобы предотвратить возникновение преждевременного образования геля. Для изменения времени гелеобразования в таких системах используют также ускорители гелеобразования и замедлители гелеобразования.

Гелеобразующие полимерные системы, как правило, содержат поперечно-сшиваемый полимер и сшивающий агент. Обычно при уменьшении концентрации в жидкости для обработки любого из этих компонентов время, необходимое для образования геля, которое измеряется по увеличению вязкости жидкости для обработки при данной температуре, и называемое в заявке временем гелеобразования, увеличивается. Как правило, время гелеобразования определяют измерением временной зависимости вязкости жидкости для обработки, содержащей гелеобразующую полимерную систему. Хотя жидкости для обработки, имеющие пониженную концентрацию гелеобразующей полимерной системы, являются желательными с точки зрения себестоимости, увеличенное время гелеобразования при пониженных концентрациях может сделать такие жидкости для обработки неэффективными для обработки подземных пластов.

Время гелеобразования жидкости для обработки, содержащей гелеобразующую полимерную систему, обычно зависит от температуры и концентраций в ней водорастворимого полимера и сшивающего агента. Как правило, при повышенных концентрациях этих компонентов время гелеобразования уменьшается. Напротив, при пониженных концентрациях время гелеобразования увеличивается. В некоторых случаях низкоконцентрационные гелеобразующие полимерные системы могут иметь время гелеобразования, которое увеличено до такой степени, что они становятся неэффективными для обработки подземного пласта. К тому же при пониженных концентрациях может быть также до некоторой степени понижена прочность геля. Хотя прочность геля обычно не создает проблем в большей части жидкостей для обработки с контролем совместимости благодаря относительно высоким концентрациям используемых водорастворимого полимера и сшивающего агента, имеются сведения, что в низкоконцентрационных гелеобразующих полимерных системах прочность геля может оказаться пониженной.

При обработках с контролем совместимости с использованием акриламид-содержащих полимеров и сополимеров и сшивающих агентов, таких, например, как полиэтиленимин и полиалкиленполиамины, используют, как правило, относительно высокие концентрации обоих компонентов. С одной лишь экономической точки зрения, было бы желательно уменьшить количества каждого из этих материалов, сохранив при этом приемлемые для достижения успешного контроля совместимости время гелеобразования и прочность геля. В частности, в случае полиэтиленимина было бы также желательно уменьшить количества этого сильно агрессивного материала, используемого в жидкостях для обработки с контролем совместимости, с целью улучшения их экологической характеристики.

Краткое раскрытие изобретения

Настоящее изобретение относится к способам и композициям для уменьшения количества воды, выводимой из подземных пластов, и, более конкретно, к способам и композициям для обработки по крайней мере части подземного пласта с целью уменьшения водопроницаемости с использованием гелеобразующей жидкости, которая содержит модификатор времени гелеобразования, содержащий по меньшей мере одну аминогруппу.

В одном из вариантов осуществления настоящее изобретение предлагает способ, включающий создание гелеобразующей жидкости для обработки, которая содержит водную базовую жидкость; базовый полимер, содержащий звено акриламидного мономера; органический сшивающий агент; и модификатор времени гелеобразования, содержащий по меньшей мере одну аминогруппу, любую его соль, любое его производное или любую их комбинацию; ввод гелеобразующей жидкости для обработки в по крайней мере часть подземного пласта; и выдерживание там гелеобразующей жидкости для обработки для образования геля в подземном пласте.

В одном из вариантов осуществления настоящее изобретение предлагает способ, включающий: создание гелеобразующей жидкости для обработки, которая содержит водную базовую жидкость; базовый полимер, содержащий звено акриламидного мономера; органический сшивающий агент, содержащий поперечно-сшиваемый полимер, выбираемый из группы, состоящей из полиэтиленимина, поливинилимина, любого их производного, любой их соли и любой их комбинации; и модификатор времени гелеобразования, содержащий по меньшей мере одно соединение, выбираемое из группы, состоящей из аминоспиртов, олигомерных полиаминов, любой их соли, любого их производного и любой их комбинации; где гелеобразующая жидкость для обработки обладает уменьшенным временем гелеобразования по сравнению с подобной гелеобразующей жидкостью для обработки, не содержащей модификатора времени гелеобразования; ввод гелеобразующей жидкости для обработки в по крайней мере часть подземного пласта; и выдерживание там гелеобразующей жидкости для обработки для образования геля в подземном пласте.

В одном из вариантов осуществления настоящее изобретение предлагает способ, включающий: создание гелеобразующей жидкости для обработки, которая содержит водную базовую жидкость; базовый полимер, содержащий звено акриламидного мономера; органический сшивающий агент, содержащий поперечно-сшиваемый полимер, выбираемый из группы, состоящей из полиэтиленимина, поливинилимина, любого их производного, любой их соли и любой их комбинации; и модификатор времени гелеобразования, содержащий по меньшей мере одну аминогруппу, любую ее соль, любое ее производное и любую их комбинацию.

Отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут совершенно очевидными специалисту при чтении описания предпочтительных вариантов осуществления, которое следует ниже.

Краткое описание чертежей

Приведенные ниже фигуры введены для иллюстрации некоторых аспектов настоящего изобретения и их не следует рассматривать как исключительные варианты осуществления. Раскрытая суть изобретения может быть подвергнута значительному модифицированию и изменению и иметь эквиваленты по форме и функциям, как это станет очевидным специалисту, имеющему опыт в данной области технике и способному оценить преимущества данного раскрытия.

Фиг. 1 - иллюстративный график зависимости вязкости от времени при 71°C для разных гелеобразующих жидкостей для обработки, содержащих трет-бутилакрилат-акриламидный базовый полимер, полиэтиленимин и (необязательно) аминоспиртовый модификатор времени гелеобразования.

Фиг. 2 - иллюстративный график зависимости вязкости от времени при 71°C для разных гелеобразующих жидкостей для обработки, содержащих трет-бутилакрилат-акриламидный базовый полимер, полиэтиленимин и (необязательно) диэтилентриамин в качестве модификатора времени гелеобразования.

Фиг. 3 - иллюстративный график зависимости вязкости от времени при 71°C для разных гелеобразующих жидкостей для обработки, содержащих трет-бутилакрилат-акриламидный базовый полимер, полиэтиленимин и (необязательно) триэтилентетрамин в качестве модификатора времени гелеобразования.

Фиг. 4 - иллюстративный график зависимости вязкости от времени при 71°C для разных гелеобразующих жидкостей для обработки, содержащих трет-бутилакрилат-акриламидный базовый полимер, полиэтиленимин и (необязательно) аминоспиртовый модификатор времени гелеобразования.

Фиг. 5 - иллюстративный график зависимости вязкости от времени при 71°C для разных гелеобразующих жидкостей для обработки, содержащих трет-бутилакрилат-акриламидный базовый полимер, полиэтиленимин и (необязательно) аминоспиртовый модификатор времени гелеобразования.

Фиг. 6 - иллюстративный график зависимости вязкости от времени при 119°C для разных гелеобразующих жидкостей для обработки, содержащих трет-бутилакрилат-акриламидный базовый полимер, полиэтиленимин и (необязательно) аминоспиртовый модификатор времени гелеобразования.

Фиг. 7 - иллюстративный график зависимости вязкости при 71°C от времени для разных гелеобразующих жидкостей для обработки, содержащих трет-бутилакрилат-акриламидный базовый полимер, полиэтиленимин, хлорид тетраметиламмония и (необязательно) этаноламин.

Фиг. 8 - иллюстративный график зависимости вязкости от времени при 71°C для разных гелеобразующих жидкостей для обработки, содержащих частично гидролизованный полиакриламид, полиэтиленимин и различные модификаторы геля в базовой жидкости с 2% KCl.

Фиг. 9 - иллюстративный график зависимости вязкости при 71°C от времени для разных гелеобразующих жидкостей для обработки, содержащих частично гидролизованный полиакриламид, полиэтиленимин и различные модификаторы геля в базовой жидкости с 7% KCl.

Детальное раскрытие изобретения

Настоящее изобретение относится к способам и композициям для уменьшения количества воды, выводимой из подземных пластов, и, более конкретно, к способам и композициям для обработки по крайней мере части подземного пласта с целью уменьшения водопроницаемости с использованием гелеобразующей жидкости для обработки, которая содержит модификатор времени гелеобразования, содержащий по меньшей мере одну аминогруппу.

Настоящее изобретение имеет много преимуществ. Например, настоящее изобретение предлагает композиции жидкостей для обработки и способы их применения, в которых гелеобразующие полимерные системы присутствуют в более низких концентрациях, чем те, которые традиционно используют в технике, обеспечивая при этом время гелеобразования, длительность которого достаточна для успешного помещения жидкости для обработки в скважину, и реализации ее технических характеристик. В соответствии с представлениями заявки, «жидкость для обработки» означает жидкость, которую помещают в подземный пласт для выполнения заданной функции. Жидкости для обработки могут использоваться в различных подземных работах, включая (но без ограничения ими), операции бурения, обработки, связанные с добычей, интенсифицирующие обработки, ремонтные работы, операции по отводу флюидов, разрывные работы, операции, связанные с вторичной или третичной добычей, и т.п. В соответствии с представлениями заявки, выражение «обработка» относится к любой подземной операции, в которой используется текучая среда, в сочетании с выполнением заданной функции и/или достижением заданной цели. Если не указано иное, используемое в заявке выражение «обработка» не предполагает какого-либо конкретного действия с помощью текучей среды или какого-либо конкретного компонента ее. Обработочными жидкостями могут быть, например, бурильные жидкости; разрывные жидкости; подкисляющие жидкости, жидкости для обработки, повышающие совместимость; жидкости для защиты от повреждений; корректирующие жидкости; жидкости для удаления и предотвращения окалины; химические заливки и т.п.

В соответствии с настоящими вариантами осуществления, неожиданным образом было обнаружено, что включение настоящих модификаторов времени гелеобразования может уменьшить время гелеобразования в жидкости для обработки, содержащей гелеобразующую полимерную систему. В случае низкоконцентрационной гелеобразующей полимерной системы добавки могут уменьшить время гелеобразования до уровня, который более пригоден для обработки подземного пласта. Иными словами, в таких вариантах осуществления добавки могут служить в качестве промоторов гелеобразования. Однако в некоторых альтернативных вариантах осуществления эти добавки в более высоких концентрациях могут увеличивать время гелеобразования. Иными словами в таких вариантах осуществления эти добавки могут служить в качестве замедлителей гелеобразования. В таких вариантах осуществления эти добавки могут увеличивать время гелеобразования жидкости для обработки, время гелеобразования которой в противном случае было бы слишком мало для того, чтобы она могла быть полезной в желаемом применении. Таким образом, добавки настоящего изобретения могут добавляться к жидкости для обработки, содержащей гелеобразующую полимерную систему, в достаточных количествах для увеличения или уменьшения времени гелеобразования до желаемого уровня.

Более конкретно, неожиданным образом было обнаружено, что жидкости для обработки, содержащие базовый полимер, содержащий акриламидное мономерное звено (например, полиакриламид, акриламидные сополимеры и их частично гидролизованные варианты) и органический сшивающий агент (например, полиэтиленимин и полиалкиленамины) могут иметь уменьшенное время гелеобразования при добавлении в жидкость для обработки небольших количеств модификатора времени гелеобразования, который содержит по меньшей мере одну аминогруппу. В число иллюстративных соединений, содержащих по меньшей мере одну аминогруппу, которые могут модифицировать время гелеобразования согласно настоящим вариантами осуществления, входят, например, аминоспирты и олигомерные полиамины (например, диэтилентриамин, триэтилентетрамин и тетраэтиленпентамин). Хотя полиаминовые соединения, имеющие намного более высокий молекулярный вес (например, полиэтиленимин и полиалкиленамины) способны индуцировать поперечное связывание акриламидных полимеров, в контрольных экспериментах было установлено, что аминоспирты и низкомолекулярные олигомерные полиамины, судя по всему, не способны эффективно осуществлять поперечную сшивку (или даже инициировать умеренное поперечное сшивание) с одними только акриламидными полимерами. Таким образом, тот факт, что аминоспирты и олигомерные полиамины могут облегчать поперечное сшивание, оказался особенно неожиданным. Кроме того, тот факт, что аминоспирты и олигомерные полиамины при высоких концентрациях становятся замедлителями гелеобразования, также является неожиданным, так как обычно ожидается, что ускорение гелеобразования должно постоянно усиливаться с повышением концентрации.

В сочетании с модификаторами времени гелеобразования, содержащими по меньшей мере одну аминогруппу, как указывалось выше, могут быть также использованы и другие добавки с целью дополнительного модифицирования времени гелеобразования. Например, в одном из вариантов осуществления для дополнительного модифицирования времени гелеобразования могут использоваться четвертичные аммониевые соли.

В последнее время возникла озабоченность относительно влияния на окружающую среду жидкостей для обработки, используемых для различных подземных работ. Поскольку жидкости для обработки настоящего изобретения могут иметь более низкую концентрацию по крайней мере одного из компонентов гелеобразующей полимерной системы, чем имеют традиционные жидкости для обработки, имеющие сопоставимое время гелеобразования, жидкости для обработки настоящего изобретения могут иметь особые преимущества с экологической точки зрения. В частности, в некоторых вариантах осуществления жидкости для обработки настоящего изобретения могут иметь более низкую концентрацию сшивающего агента и/или базового полимера, чем та, которая в другом случае потребовалась бы для достижения данного времени гелеобразования. В более специфических вариантах осуществления использование в жидкостях для обработки настоящего изобретения модификатора времени гелеобразования, содержащего по меньшей мере одну аминогруппу, может позволить понизить концентрации полиэтиленимина, который слишком агрессивен для его использования в жидкости для обработки.

В некоторых применениях в зависимости от подземного пласта в жидкость для обработки могут быть включены неорганические соли (например, соли щелочных металлов и соли щелочноземельных металлов), такие как хлорид натрия и хлорид калия. Как правило, повышение концентрации соли может увеличить время гелеобразования. Увеличение времени гелеобразования может быть особенно проблематичным при низких температурах, когда время гелеобразования уже изначально больше из-за более низких скоростей химических реакций при низких температурах. Увеличенное время гелеобразования в жидкости для обработки, содержащей соль, может быть в некоторых вариантах осуществления успешным образом скомпенсировано путем использования ускорителей гелеобразования. При высоких температурах время гелеобразования короче. Соответствующая подборка концентрации модификатора времени гелеобразования делает возможным применение жидкостей для обработки при высоких температурах. В частности, в некоторых вариантах осуществления модификаторы времени гелеобразования могут увеличивать время в такой степени, что адекватная скорость гелеобразования может быть достигнута и при высоких температурах.

Хотя в настоящем раскрытии преимущественно описываются жидкости для обработки, которые могут быть использованы в операциях контроля совместимости, следует иметь в виду, что жидкости для обработки настоящего изобретения могут быть использованы на любой из следующих стадий: стадии бурения, стадии добычи, стадии интенсифицирования пласта, в операциях усиленной добычи нефти или на стадии корректирования подземной работы. Любая из этих операций имеет преимуществом, например, пониженное количество воды, выводимой из подземного пласта, или уменьшенную водопроницаемость пласта.

Жидкости для обработки настоящего изобретения содержат, как правило, в качестве непрерывной фазы водную базовую жидкость. Базовыми жидкостями водной фазы могут быть, например, свежая вода, подкисленная вода, морская вода, рассол или водный солевой раствор. В некоторых вариантах осуществления жидкости для обработки могут также содержать небольшие количества углеводородов и при этом водная базовая фаза будет продолжать оставаться непрерывной фазой. Небольшие количества углеводородов могут быть введены из любого источника. В одном из вариантов осуществления введение небольших количеств углеводородов в жидкости для обработки настоящего изобретения может производиться одновременно с введением компонентов гелеобразующей полимерной системы, так как некоторые из этих компонентов могут быть получены на рынке в углеводородной базовой жидкости. Предполагается, что небольшие количества углеводородов, в случае их присутствия, не будут в значительной степени влиять на способность жидкости для обработки образовывать гель.

В разных вариантах осуществления жидкости для обработки настоящего изобретения могут включать в себя в качестве непрерывной фазы водную базовую жидкость. В некоторых вариантах осуществления водной базовой жидкостью может быть водный солевой раствор. Концентрация соли в таких водных солевых растворах составляет от примерно 0,1 до примерно 10 вес.%. В некоторых вариантах осуществления концентрация соли может составлять от примерно 1 до примерно 10 вес.% или от примерно 2 до примерно 5 вес.% в других вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления некоторое или все количество соли может быть заменено каким-либо другим материалом. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения по крайней мере часть соли в водной базовой жидкости может быть заменена модификатором времени гелеобразования, содержащим по меньшей мере одну аминогруппу. Иными словами, такие жидкости для обработки могут иметь более низкую концентрацию соли, чем имеют подобные жидкости для обработки, не имеющие модификатора времени гелеобразования. В других вариантах осуществления модификатор времени гелеобразования может быть использован в базовой жидкости, которая сопоставима по составу с подобной ей жидкостью для обработки, не имеющей модификатора времени гелеобразования. Иными словами, в таких вариантах осуществления модификатор времени гелеобразования не заменяет соль базовой жидкости. Как правило, солью водного солевого раствора является соль щелочного металла или соль щелочноземельного металла. Предпочтительными из них в настоящем изобретении являются хлорид натрия и хлорид калия. Для образования водного солевого раствора могут быть также использованы и другие соли щелочных металлов или соли щелочноземельных металлов, такие, например, как нитраты, ацетаты и растворимые формиаты.

В некоторых вариантах осуществления гелеобразующие жидкости для обработки настоящего изобретения могут содержать водную базовую жидкость, базовый полимер, содержащий акриламидное мономерное звено, органический сшивающий агент и модификатор времени гелеобразования, содержащий по меньшей мере одну аминогруппу.

В некоторых вариантах осуществления гелеобразующие жидкости для обработки могут иметь уменьшенное время гелеобразования по сравнению с временем гелеобразования подобной ей жидкости для обработки, не имеющей модификатора времени гелеобразования. В альтернативных вариантах осуществления гелеобразующие жидкости для обработки могут иметь увеличенное время гелеобразования по сравнению с временем гелеобразования подобной ей жидкости для обработки, не имеющей модификатора времени гелеобразования. Увеличенные времена гелеобразования обычно наблюдаются при повышенной концентрации модификатора времени гелеобразования. В соответствии с представлениями заявки, выражение «подобная жидкость для обработки» относится к второй жидкости для обработки, имеющей практически тот же состав, что и первая жидкость для обработки за исключением того, что 1) вторая жидкость для обработки имеет отличную концентрацию по меньшей мере одного из компонентов и 2) вторая жидкость для обработки не содержит модификатора времени гелеобразования, содержащего четвертичную аммониевую соль. В «подобной жидкости для обработки» могут при этом содержаться инертные компоненты, не оказывающие значительного влияния на время гелеобразования.

В некоторых вариантах осуществления базовые полимеры могут быть водорастворимыми. В некоторых вариантах осуществления базовые полимеры настоящих жидкостей для обработки могут содержать акриламидное мономерное звено. Такие базовые полимеры могут включать в себя, например, полиакриламид, акриламидные сополимеры и их частично гидролизованные варианты. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться базовые полимеры, содержащие метакриламидное мономерное звено. Примеры подходящих (мет)акриламидных базовых полимеров описаны в патенте США №6176315, который полностью включен в настоящую заявку в качестве ссылочного материала. Такие базовые полимеры могут включать в себя, например, водорастворимые полиакриламид, акриламидные сополимеры и их частично гидролизованные варианты. В некоторых случаях акриламидные и метакриламидные мономеры могут быть использованы в сочетании одни с другими. В некоторых вариантах осуществления базовым полимером может быть частично гиролизованный полиакриламид. Такого рода базовый полимер может быть получен от Halliburton Energy Services of Duncan, Oklahoma под торговым названием FDP-835™, который имеет молекулярный вес примерно 640000. В некоторых вариантах осуществления базовым полимером может быть сополимер акриламида с каким-либо акрилатом. В более специфических вариантах осуществления базовым полимером может быть сополимер акриламида с трет-бутил акрил атом. Такого рода базовый полимер может быть получен от Halliburton Energy Services of Duncan, Oklahoma под торговым названием HZ-10™, который имеет молекулярный вес примерно 107000. В других вариантах осуществления базовым полимером может быть сополимер акриламида и/или метакриламида с такими мономерами как, например, этилен, пропилен, стирол, малеиновый ангидрид и т.п. Такие полимеры могут быть также частично гидролизованными. В других, альтернативных вариантах осуществления акриламид или метакриламид может быть заменен акрилатным сложноэфирным мономерным звеном или использоваться в комбинации с акриламидом или метакриламидом.

Часть базового полимера, содержащая акриламидное мономерное звено, представлена приведенной ниже формулой (1), где волнистые линии означают связи с другими мономерными звеньями.

В некоторых вариантах осуществления базовый полимер может содержать акрилатное сложноэфирное мономерное звено. Часть базового полимера, содержащая акрилатное сложноэфирное мономерное звено, представлена приведенной ниже формулой (2), где волнистые линии означают связи с другими мономерными звеньями, a R обозначает, например, алкильную или арильную группу.

В некоторых вариантах осуществления базовые полимеры, содержащие акриламидный или акрилатные сложноэфирные мономерные звенья, могут быть по крайней мере частично гидролизованными. В соответствии с представлениями заявки, выражение «по крайней мере частично гидролизованный» относится к базовым полимерам, у которых по крайней мере часть их находящихся в боковых цепях амидных или сложноэфирных групп гидролизованы до образования кислотных групп в этих боковых цепях. Иными словами, частично гидролизованные базовые полимеры имеют по крайней мере некоторое количество акриловокислотных мономерных звеньев. В разных вариантах осуществления степень гидролиза может варьировать от примерно 0,1 до примерно 30% акриламидных/акрилатных мономерных звеньев. Частичная структура базового полимера, содержащего акриловокислотные мономерные звенья, представлена приведенной ниже формулой (3), где волнистые линии означают связи с другими мономерными звеньями (например, с другими акриловокислотными мономерными звеньями и/или с другими акриламидными или акрилатными сложноэфирными мономерными звеньями).

В зависимости от pH жидкости для обработки кислотные боковые цепи по крайней мере частично гидролизованных базовых полимеров могут быть протонированными (т.е. кислыми) или депротонированными (т.е. анионной формой). В разных вариантах осуществления базовые полимеры настоящего изобретения могут иметь молекулярный вес в пределах между примерно 100000 и 20000000.

Наряду с прочими факторами технические характеристики описанных выше базовых полимеров могут подвергаться влиянию температуры, при которой их выдерживают для образования геля. Иными словами, время гелеобразования базовых полимеров может меняться в зависимости от температуры подземного пласта, в который их вводят. Например, базовый полимер, который характеризуется приемлемым временем гелеобразования при пониженных температурах, может образовывать гель с неприемлемо высокой скоростью при более высоких температурах. Напротив, базовый полимер, который образует гель с приемлемой скоростью при повышенной температуре, может не образовывать гель с приемлемой скоростью или вообще не образовывать гель при более низких температурах. В случае обработок с контролем совместимости с использованием описанных выше конкретных базовых полимеров в сочетании с полиэтиленимином в качестве органического сшивающего агента, сополимер акриламид/трет-бутилакрилат, как правило, используется в тех случаях, когда температура подземного пласта равна примерно 71°C или выше, в то время как частично гидролизованный полиакриламид используется, как правило, тогда, когда температура подземного пласта составляет от примерно 28°C до примерно 71°C. Следует заметить, что эти предпочтительные диапазоны рабочих температур предназначены для гелеобразующих жидкостей для обработки, которые не содержат модификатора времени гелеобразования, имеющего по меньшей мере одну аминогруппу, или какого-либо другого модификатора времени гелеобразования. Применение модификатора времени гелеобразования в вариантах осуществления настоящего изобретения может обеспечить расширенный эффективный диапазон рабочих температур базового полимера. Соответственно, жидкости для обработки настоящего изобретения можно эффективно использовать в технике, в частности те жидкости для обработки, которые содержат сополимер акриламид/трет-бутилацетат.

В некоторых вариантах осуществления базовые полимеры настоящего изобретения не модифицированы гидрофобным образом. В соответствии с представлениями заявки, «не модифицированный гидрофобным образом» относится к базовому полимеру, который не имеет на себе гидрофобного модифицирования. В соответствии с представлениями заявки, гидрофобным модифицированием базового полимера будет считаться любая гидрофобная группа, имеющая более чем примерно 4 атома углерода. Более конкретно, в некоторых вариантах осуществления базовые полимеры настоящего изобретения не содержат мономерных звеньев, имеющих кватернизованный атом азота и на нем гидрофобное модифицирование.

Особенно подходящими органическими сшивающими агентами, которые можно использовать с описанными выше базовыми полимерами, являются сами поперечно-сшиваемые полимеры. В некоторых вариантах осуществления подходящими поперечно-сшиваемыми полимерами могут быть, например, полиалкиленимины и полиалкиленполиамины, любое их производное, любая их соль и любая их комбинация. В более конкретных вариантах осуществления подходящими поперечно-сшиваемыми полимерами могут быть, например, полиэтиленимин, поливиниламин (полиэтиленполиамин), любое их производное, любая их соль и любая их комбинация. В альтернативных вариантах осуществления поперечно-сшиваемыми полимерами могут быть полипропиленимин, полипропиленполиамин, полиаллиламин, любое их производное, любая их соль и любая их комбинация. В других альтернативных вариантах осуществления органическим сшивающим агентом может быть хитозан, полимиксины, полилизин, любое их производное, любая их соль и любая их комбинация.

В некоторых вариантах осуществления модификатором времени гелеобразования, содержащим по меньшей мере одну аминогруппу, могут быть аминоспирты, олигомерные полиамины, любая их соль, любое их производное или любая их комбинация. Как правило, предполагается, что любое аминосоединение, которое обладает определенной смешиваемостью с водой, может быть пригодным для применения в настоящих вариантах осуществления. Предусматривается также, что любое производное аминоспиртов или олигомерных полиаминов, содержащих атомы азота замещенных аминогрупп, могут претерпевать реакции в условиях скважины с образованием аминогрупп без образования их производных. Иными словами, в настоящих вариантах осуществления предусматриваются также предшественники упомянутых аминоспиртов и олигомерных полиаминов. Например, предусматривается что аминосоединения, содержащие ацилированную аминогруппу, могут претерпевать гидролиз в условиях скважины с образованием свободных аминогрупп, которые после этого выполняют функцию модификаторов времени гелеобразования.

Иллюстративные модификаторы времени гелеобразования могут включать в себя, например этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, пропаноламин, триизопропаноламин, любую их соль, любое их производное, любую их комбинацию и т.п. В случае его присутствия в солевой форме свободный аминоспирт может быть регенерирован либо регулированием pH перед закачиванием в скважину в некоторых вариантах осуществления, либо в подходящих для этого условиях в скважине в других вариантах осуществления.