Область техники

Настоящее изобретение относится к области нефтедобычи. Более конкретно изобретение относится к присадкам, ингибирующим отложения в упаковке расклинивающего агента.

Известный уровень техники

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) основан на образовании трещин в зоне ствола скважины для повышения проницаемости пласта и увеличения добычи нефти. Для предотвращения закрытия трещины, в жидкость для гидроразрыва добавляется расклинивающий агент (проппант). Расклинивающий агент подается в трещину вместе с жидкостью и остается там, механически предотвращая закрытие трещин после падения давления. Соответственно для того, чтобы выполнять свою функцию, расклинивающий наполнитель должен обладать определенным набором свойств. В частности, для увеличения добычи нефти необходимо, чтобы упаковка расклинивающего агента обладала достаточной проницаемостью.

Упаковка из расклинивающего агента пронизывает пласт, и ее гидравлическая проницаемость значительно выше проницаемости пластовой породы. Однако проницаемость реальной упаковки расклинивающего агента, образовавшейся внутри пласта, обычно бывает значительно ниже проницаемости чистого расклинивающего агента. Существует целый ряд причин понижения проницаемости упаковки расклинивающего агента, таких как:

погружение расклинивающего агента в стенки трещины;

остаток полимерной жидкости гидроразрыва частично забивает поры и образует фильтрационный осадок на стенках трещины;

недостаточное проникновение расклинивающего агента в пласт, а именно малая длина расклиненного участка.

Эти проблемы обычно рассматриваются и решаются при проектировании гидравлического разрыва.

Другая причина снижения проницаемости связана с образованием в трещине неорганических и органических отложений. Неорганические отложения образуются в трещине и перфорационных отверстиях в процессе извлечения воды формации с высокой соленостью; органические отложения образуются в трещине и перфорационных отверстиях в процессе извлечения нефти с высоким содержанием тяжелых фракций, таких как твердые парафины и (или) асфальтены.

Проблемы, связанные с образованием отложений можно решать путем проведения внутрискважинных работ, когда ухудшение параметров добычи становится заметным. При наличии нежелательных неорганических и органических отложений также можно использовать ингибиторы неорганических отложений и ингибиторы твердого парафина/асфальтенов, которые закачиваются в пласт в процессе его гидравлического разрыва. Однако срок действия такой обработки недолог, поскольку закачанные химические вещества легко вымываются из пласта и из упаковки расклинивающего агента в процессе добычи. Следовательно, эффективность такой обработки довольно низкая.

Чтобы обеспечить высокую эффективность мер против указанных отложений, важно добавлять химические реагенты (указанные ингибиторы отложений) в жидкость при низкой концентрации (чуть выше МКИ - минимальной концентрации ингибитора) в течение длительного периода времени.

Поэтому было бы желательным предоставление такой ингибирующей отложение присадки, которая приводит к замедленному и регулируемому высвобождению активного вещества и в низких концентрациях.

Вопрос ингибирования органических и неорганических отложений раскрывается в ряде работ, патентов и патентных заявок. Некоторые примеры химического состава и физических свойств обычных ингибиторов органических отложений можно найти в патентах RU2480505, RU2242503 (депрессантная присадка), RU2208042, RU2326153.

Одной из проблем использования ингибиторов является быстрый расход реагента на ранних стадиях эксплуатации пласта-коллектора. Периодические операции, связанные с вводом дополнительного реагента, являются дорогостоящими и затратными по времени. В статье SPE 168615 (Baker Hughes) описывают характеристики и применение нового субстрата, основанного на нанотехнологиях, с большой площадью поверхности для химической адсорбции, который применяется для ингибирования образования отложений сульфата бария. Данный продукт является новейшим вариантом продукта, заявленного Szymczak в 2006 году, используется как присадка к расклинивающему агенту, имеет более высокую прочность, чем расклинивающий агент средней прочности, и большую площадь поверхности для химической адсорбции. К недостаткам данного продукта можно отнести недостаточное время функционирования.

В международной заявке N° WO2012148819 представлен продукт, состоящий из кальцинированного пористого субстрата наноразмеров - кальцинированного пористого оксида металла и обрабатывающего реагента (перечисляются ингибиторы отложений и парафинов), абсорбированного в поровые пространства пористого субстрата. Стоит отметить, что химический агент, введенный в поры субстрата, быстро вымывается из пор. С другой стороны, с использованием пористой керамической матрицы действительно можно добиться медленного выхода агента, однако при этом введение данного агента в пористую матрицу представляет сложности.

Более того, после вымывания активного агента остается пористая керамическая матрица, которая забивает пространство в упаковке расклинивающего агента и приводит к понижению ее проницаемости.

В патенте US8393395 описана водная суспензия частиц, включающих реагенты для обработки скважины, которые заключены в инкапсулирующую матрицу, выполненную из материала-носителя, нерастворимого в воде. Инкапсулирующая матрица выбирается такой, чтобы обеспечить замедленное высвобождение реагента, помещенного в матрицу из частиц в окружающую жидкость, после размещения суспендированных частиц в трещине ГРП. Инкапсулирующая матрица выполнена из полимера, по меньшей мере частично аморфного, и имеющего температуру стеклования ниже температуры обрабатываемого пласта. Однако ограничения по методу получения частиц (эмульсионная полимеризация) и маленькие размеры частиц (200 микрон) понижают эффективность применения способа доставки реагента. Более того, наличие нерастворимого в воде и в скважинной жидкости материала носителя приводит к закупориванию пространства в упаковке расклинивающего агента, что приводит к понижению ее проницаемости.

Ключевым аспектом настоящего решения является замедленное выделение химических реагентов в стволе скважины, чтобы их присутствие обеспечивало более долговременную защиту от органических и неорганических отложений. Настоящее решение нацелено на замедленное выделения химических реагентов из твердых полимерных частиц в добываемую нефтесо держащую жидкость.

Наиболее близким аналогом настоящего решения является патент US 4670166 (Exxon Chemical Services, 1987). В нем описаны частицы (шарики) на основе твердой полимерной матрицы, в которую включен водорастворимый химический реагент (ингибитор солевых отложений, ингибитор коррозии, биоциды, вспениватели и т.д.) для изменения химических свойств скважинной жидкости. Полимерная матрица частиц содержит 5-30% полезного реагента. В скважинных условиях полимерные твердые не растворимые в воде частицы сохраняют целостность, и реагент попадает в окружающую жидкость за счет проницаемости и внутренней пористости полимерной матрицы (1 п.ф.). Поток скважинной жидкости вымывает порошкообразный реагент из полимерных шариков, закачанных вместе с проппантом в породу. Поскольку температура размягчения полимера (Tg) выше температуры скважинных условий, то это помогает сохранить стабильность геометрии частиц.

Очевидно, что при высвобождении реагента по механизму проницаемости воды в проницаемую матрицу прочность композитной частицы понижается (порошок-реагент выполняет роль наполнителя для нейтральной к жидкости разрыва полимерной матрицы), и это вызовет деформацию шариков и долговременную закупорку порового пространства упаковки расклинивающего агента с закачанными полимерными (мягкими) шариками, что приводит к понижению проницаемости упаковки расклинивающего агента.

Для восстановления же проводимости этой упаковки было бы желательным вообще избавиться от полимерной матрицы после завершения полезного воздействия химических реагентов на жидкость внутри трещины ГРП.

В отличие от прототипа, в котором после высвобождения реагента из полимерной матрицы за счет диффузии в объем трещины, указанная нерастворимая в жидкости матрица остается в объеме трещины, согласно настоящему решению, полимерная матрица, содержащая реагент, разрушается (в результате растворения).

Краткое описание

Отложение органических и неорганических соединений в насосно- компрессорных трубах, перфорационных отверстиях или пластах в процессе добычи углеводородов по-прежнему является серьезной проблемой, влияющей на экономическую эффективность эксплуатации скважины. Существующие способы решения проблемы, такие как введение ингибиторов всех видов, считаются не более чем удовлетворительными, поскольку дают лишь кратковременный эффект. Идеальным решением была бы закачка ингибиторов на этапе операции гидроразрыва (ГРП) и медленное последующее выделение ингибиторов в целевую зону.

Указанное замедленное выделение обеспечивается в результате использования разлагаемых в скважинных условиях полимеров (таких как полимолочная кислота, полибутилена сукцинат, полигликолевая кислота, полиэтилентерефталат, поливиниловый спирт, нейлон и другие, а также их сополимеры, смеси и модификации), содержащих частицы ингибитора. Постепенное разложение полимера в скважинных условиях призвано поддерживать постоянную концентрацию ингибиторов в жидкости обратного потока.

Далее в тексте понятия «ингибитор неорганических отложений», «ингибитор солеотложений» и «ингибитор отложения минеральных солей» используются как эквивалентные понятия.

Сущность

Таким образом, техническая задача состояла в создании присадки, ингибирующей отложения, которая обеспечивает работу для долговременных целей, а именно время выхода ингибиторов органических или неорганических отложений будет составлять месяцы и более, что обеспечивает постепенное восстановление исходной проводимости проппантной упаковки.

Поставленная задача решается за счет выбора определенной полимерной матрицы с нужным временем деградирования, что регулирует продолжительность времени высвобождения реагента из матрицы. Размеры частиц (гранул) обеспечивают совместную транспортировку проппанта и полимерной присадки вглубь трещины ГРП, в результате чего не происходит разделения суспензии на присадку и проппант.

В результате использования композитной присадки по настоящему решению, происходит постепенное (замедленное, длительное) и контролируемое высвобождение химического реагента (активного вещества) для обработки трещины ГРП из полимерной матрицы. Для долговременных целей можно использовать композитные материалы при температурах ниже температуры стеклования. При этом время выхода активного компонента будет составлять месяцы и более.

В результате одновременного и контролируемого удержания активного вещества в матрице, достигается целостность (стабильность, консолидация) упаковки расклинивающего агента (частицы остаются в ней, а не забивают поры пространства трещины ГРП).

После деградации полимерной матрицы в скважинных условиях, происходит восстановление проводимости упаковки расклинивающего агента (дезинтеграция и вымывание полимерной матрицы и реагента оставляет свободное поровое пространство). Медленное высвобождение химического реагента из полимерной матрицы гранул обеспечивает предотвращение образования неорганических или органических отложений в трещине и в скважине в течение длительного времени, при этом деградация полимерной матрицы в процессе высвобождения химического агента приводит к восстановлению гидравлической проводимости трещины (к приближению к исходной гидравлической проводимости трещины без использования присадок).

В результате подбора полимерной матрицы с нужным временем деградации под известную температуру пласта/трещины ГРП, а также благодаря использованию гранулированной формы присадки определенного размера достигается целостность (стабильность, консолидация) упаковки расклинивающего агента.

Таким образом, предложен способ обработки пласта, включающий введение в скважину композитной присадки для ингибирования неорганических отложений или композитной присадки для ингибирования органических отложений. Происходит предотвращение образования отложений в местах притока пластовой жидкости.

Подробное описание

Как упоминалось выше, ингибиторы, под которыми имеются в виду следующие химические агенты: подавляющие агенты как модификаторы парафина и асфальтенов, модификаторы роста кристаллов и диспергенты, средства очистки от отложений, ингибиторы неорганических отложений полимерной и неорганической природы, - они добавляться в полимерный материал до или в процессе плавления полимера. Указанный полимер должен производиться из разлагаемого в пластовых условиях полимера (такого как полимолочная кислота, полибутилена сукцинат, полигликолевая кислота, полиэтилентерефталат, поливиниловый спирт, нейлон и другие, а также их сополимеры, смеси, модификации и сочетания). Чтобы обеспечить распределение ингибиторов внутри матрицы полимера, они тщательно перемешиваются.

Из этого материала, содержащего полимер и внедренные в его структуру ингибиторы, производятся твердые гранулы требуемой формы (стержни, ленты и т.д.) и с требуемым характеристическим отношением.

Эти частицы добавляются в жидкость гидроразрыва в форме сухих присадок на этапе расклинивания вместе с расклинивающим агентом. При этом частицы, содержащие ингибиторы, равномерно распределяются среди частиц расклинивающего агента или в некоторых случаях намеренно концентрируются в околоскважинной зоне. В качестве альтернативы имеется возможность закачки указанных частиц на этапе закачки фазы без расклинивающего агента, возможно также применение при неоднородном размещении расклинивающего агента.

После смыкания трещины, частицы, содержащие ингибиторы, распределяются между частицами расклинивающего агента, что препятствует их вымыванию обратным потоком на первом этапе добычи.

В определенное время и при определенных температурных условиях после смыкания трещины, полимер начинает медленно разлагаться с расчетной скоростью, и химический реагент (указанный ингибитор) выделяется из носителя, обеспечивая снижение образования неорганических и органических отложений.

Скорости разложения имеющихся на рынке полимеров при разных температурах хорошо известны, поэтому при известной температуре обрабатываемого пласта можно осуществлять выделение ингибитора непрерывно или селективно в определенное время.

Использование крупных частиц (гранул присадки) до 2-4 мм в диаметре позволяет избежать расслоения суспензии при закачке в трещину ГПР и вымывания гранул из упаковки расклинивающего агента на стадии добычи нефти.

Получение композита полимер-реагент с помощью экструзии полимера позволяет получать более высокую концентрацию активного компонента в полимерной матрице. В примерах с полимерными гранулами легко достигались концентрации активного компонента 20 и более весовых процентов, при этом обеспечивается высокая доля загрузки активного компонента (ингибитора отложений) в полимерную матрицу.

Таким образом, экструзия является более совершенным способом изготовления композитных материалов как приводящая к высоким содержанием активного компонента, что более целесообразно с экономической точки зрения.

Описание чертежей

Фиг.1 демонстрирует первый вариант осуществления композитной присадки к расклинивающему агенту.

Фиг.2 демонстрирует второй вариант осуществления полимерной модифицированной присадки к расклинивающему агенту.

Фиг.З демонстрирует пример гранул первого варианта осуществления.

Фиг.4 демонстрирует степень высвобождения ингибитора отложения солей из полимерной матрицы в зависимости от продолжительности деградации при Т=70°С (три вида полимеров).

Фиг.5 демонстрирует пример гранул первого варианта осуществления на основе эпоксидной смолы.

Фиг.6а показывает зависимость степени высвобождения ингибитора отложений из гранул при их выдержке в воде при температуре 95 °С (примеры 2015/000423

полимерной матрицы-носителя с высокой степенью сшивки и полимерной матрицы-носителя с низкой степенью сшивки).

Фиг.бб показывает зависимость степени высвобождения ингибитора из полученных частиц при их выдержке в воде при температуре 70°С.

Фиг.7 показывает зависимость степени высвобождения ингибитора из полученных гранул присадки при их вьщержке в водной среде при температуре 40°С.

Фиг.8 представляет микрофотографию среза композитной частицы на основе полимолочной кислоты (ПМК) примера 3, покрытой слоем отвержденной эпоксидной смолы.

Фиг.9 показывает степень выхода химического агента из полимерной матрицы для частиц примера 3, без покрытия и покрытых слоем эпоксидной смолы.

Фиг.10 представляет собой сравнение гидравлической проницаемости проппантных упаковок: упаковка без композитной присадки, упаковка с присадкой в виде гранул PLA (ПМК) (присадка 1% от объема проппанта) смешанных с обычным проппантом, и также проппантная упаковка после полной деградации гранул PLA.

Подробное описание

Далее показаны более подробно варианты осуществления раскрытия подробно, которые не следует рассматривать как ограничения.

Варианты осуществления (с точки зрения структуры композитной присадки)

Первый вариант осуществления

В первом варианте осуществления настоящее решение содержит порошкообразные частицы ингибитора, однородно распределенные внутри матрицы разлагаемого полимера. В качестве альтернативы, если применимо (имеется жидкий ингибитор и возможность смешать раствор с полимером), с полимером может равномерно смешиваться раствор ингибитора отложений (см. фиг.1).

Частицы, полученные из указанной композитной смеси полимера и ингибиторов, могут иметь разную форму и пропорции (стержни, хлопья, гранулы, ленты и т.д.). Форма частиц влияет на скорость поверхностной деградации полимера, а следовательно, и на скорость выхода реагента- ингибитора. Так, скорость поверхностной деградации полимера тем выше, чем выше удельная поверхность частиц. Следовательно, замеделнный выход реагента по сравнению с другими типами частиц будет обеспечивать гранулы. Таким образом, подбор форм гранул (удлиненная форма, цилиндры, пластины и т.д.) обеспечивает небольшую гибкость в обеспечении скорости выхода реагента.

Если исходить из влияния на достижение другого технического результата, а именно на сохранение целостности проппантной упаковки, то форма присадки имеет вторичное значение по сравнению с размером гранул. Гранулы присадки с большим размером за счет большего гидродинамического радиуса обеспечивают скорость осаждения гранул в рабочей жидкости, подобную частицам проппанта. Это позволяет избежать расслоения суспензии по виду частиц (проппант и гранулы присадки). Присадка будет размещена равномерно по объему проппантной упаковки.

Второй вариант осуществления

Второй вариант осуществления представлен на фиг.2 и представляет собой расширение первого варианта осуществления. В частности, частицы первого варианта осуществления (разлагаемые частицы полимера с ингибитором, внедренным в матрицу полимера, являются покрытыми вторым полимером с пониженной скоростью деградации при тех же условиях). В этом случае выделение ингибитора из матрицы первого полимера не начнется, пока не произойдет разложение второго (внешнего) полимера. Таким образом, второй вариант осуществления обеспечивает дополнительный механизм задержки выделения ингибиторов.

При этом твердая деградируемая полимерная матрица в частицах присадки остается нейтральной по отношению к химическому реагенту при температуре размягчения полимера твердой полимерной матрицы или при температуре полимеризации. Иными словами, полимерная матрица является только временным носителем реагента (ингибитора отложения неорганических или органических отложений). 0423

11

ПРИМЕР 1

Внедрение сухого порошкообразного вещества в полимерную матрицу. В качестве полимерных матриц были выбраны полимеры PBS (полибутелен сукцинат), PLA (полимолочная кислота), РНВ (полигидроксибутират) - из группы термопластичных полимеров, медленно деградирующих в водной среде при повышенных температурах. В качестве сухих веществ были выбраны безводный сульфат меди(П) с размером частиц 5-10 мкм в качестве индикатора растворения (деградации) полимерной матрицы, а также активный компонент присадки - ингибитор неорганических отложений (диэтилентриамин пентаметиленфосфоновая кислота или DTPMP - ингибитор солеотложения и коррозии).

Композитная полимерная (гранулированная) присадка была получена путем расплавления полимера (например, PBS, PLA или РНВ) при температуре немного выше температуры плавления выбранного полимера. Затем в расплав (матрицу) добавлялась навеска безводного сульфата меди(И) с ингибитором неорганических отложений DTPMP с одновременным перемешиванием. Массовое соотношение безводного сульфата меди и ингибитора составляло 1 :3, при этом функция безводного сульфата меди заключалась лишь в обеспечении спектрофотометрического способа измерения его концентрации как индикатора высвобождения порошковой добавки в водный раствор. Весовая концентрация ингибитора отложений в полимерной матрице составляла 15%.

Затем этот полимерный расплав с сухими добавками (порошок ингибитора и порошок индикатора) выливали на тефлоновую подложку, охлаждали и разрезали на куски размером 0,5-2,5 мм (фиг.З).

Полученные частицы присадки помещали в сосуды с деионизированной водой (в массовом соотношении 3:100) и термостатировали при 70°С (типичная температура в ряде скважин).

Концентрацию катионов меди (индикатор выхода реагента из полимерной матрицы в раствор) регистрировали на спектрофотометре. Зависимости концентрации ингибитора в воде (пересчитанной исходя из массового соотношения безводного сульфата меди и ингибитора 1 :3), а также степени высвобождения ингибитора из полимерной матрицы от времени показаны на 3

12 фиг.4. Оказалось, что полный выход химического реагента из полимерной матрицы зависит от природы выбранного полимера (полимерной матрицы). Так, для полимера PLA полный выход осуществляется за 10 суток, в то время как для полимерной матрицы из PBS и РНВ (замедленная деградация полимера) - за 30 суток.

Использование любого другого полимера из группы термопластичных полимеров (например, акрилонитрилбутадиенстирол (АБС-пластик), акрил, полиамид, полиэтилен, полипропилен, полистерен, поливинил хлорид, полибензимидазол и т.д.) позволяет подобрать подходящее время деградации полимера в скважинной жидкости (вода и нефть в различных пропорциях) и скорость выхода химического агента. Также, использование другого ингибитора, в том числе и ингибитора органических отложений, приведет к таким же техническим результатам, поскольку выход химического агента в жидкость определяется скоростью деградации вмещающей полимерной матрицы.

Данный пример демонстрирует, что внедренный в полимер реагент постепенно выходит в водный раствор по мере деградации полимера. Замедленный выход реагента из полимерной матрицы будет обеспечивать длительное ингибирование неорганических солей (или органических отложений), в зависимости от выбранного типа ингибитора. При этом композитные гранулы можно создавать на основе расплава полимера или с применением промышленных экструдеров полимеров.

ПРИМЕР 2

Еще один пример внедрения сухого порошкообразного вещества в полимерную матрицу. В качестве полимерной матрицы была выбрана эпоксидная смола. В качестве отвердителя эпоксидной полимерной матрицы был выбран этилендиамин. Известно, что отвержденная эпоксидная смола обладает высокой термической стабильностью по сравнению с термопластиками. Соответственно, в этом случае можно рассчитывать на высокую длительность выхода действующего агента из этого полимера. Данный пример демонстрирует, что и концентрация отвердителя при отверждении смолы влияет на скорость выхода химического реагента из отвержденных гранул.

Смолу, отвердитель, безводный сульфат меди(П) с размером частиц 5-10 T RU2015/000423

13 мкм, а также ингибитор органических отложений (полиэтилен в мелкодисперсной форме) замешивали при подогреве на водной бане (чтобы снизить вязкость смолы и облегчить перемешивание компонентов). Затем еще не отвердевший вязкий композит заливали в цилиндрическую форму с диаметром цилиндра 10 мм. Полимеризованной смоле давали затвердеть в течение 1-2 суток. Массовое соотношение безводного сульфата меди и ингибитора составляло 1 :3, при этом функция безводного сульфата меди заключалась лишь в обеспечении спектрофотометрического способа его детектирования (а следовательно, и указанного ингибитора) в водном растворе. Итоговая концентрация ингибитора в смоле была 16,5 весового процента. Отвердитель добавлялся в смолу как в недостатке (5 весовых процентов), так и в избытке (10 весовых процентов) - это влияет на прочность гранул композитной присадки и скорость деградации гранул в нефтесодержащей жидкости.

Полученные стержни извлекали из форм и резали на части так, что конечный продукт имел форму цилиндров с высотой 0,5-10 мм и диаметром 1,0 мм (гранулы).

Полученные гранулы присадки помещали в сосуды с водой, которые в свою очередь термостатировали при 70°С или при 95°С.

Концентрацию катионов меди (результат высвобождения сульфата меди из гранул) регистрировали на спектрофотометре. Зависимости концентрации ингибитора в воде, пересчитанной исходя из массового соотношения безводного сульфата меди и ингибитора 1 :3, от времени для разных температур, как случаев для недостатка отвердителя, так и для избытка отвердителя, показаны на фиг.ба и 66.

Из фиг.ба и 66 можно заключить, что концентрация отвердителя смолы также влияет на скорость выхода химического реагента из полимерной матрицы, причем повышение концентрации отвердителя ведет к уменьшению скорости выхода.

Кроме того, можно заключить, что скорость выхода реагента из полимерной матрицы определяется температурой среды. Проведя линейные аппроксимации на фиг.ба и 66, было определено количество дней для полного выхода химического реагента из полимерной матрицы в зависимости от температуры 15 000423

14 воды. В частности, для температуры жидкости 95°С достигается полный выход реагента в течение 80 дней при недостатке отвердителя смолы, и около 200 дней при его избытке. Для температуры 70°С полный выход реагента достигается в течение около 200 дней при недостатке отвердителя, и более 1000 дней при его избытке.

Принципиально аналогичный технический результат замедленного выхода химического агента будет достигаться при использовании ингибитора неорганических отложений (ингибитора солеобразования) в виде порошка.

Данный пример демонстрирует, что эпоксидная смола высвобождает химический агент, который в ней замешан, причем скорость выхода этого реагента определяется концентрацией отвердителя в смоле и температурой. Медленный выход реагента из полимерной матрицы будет обеспечивать длительное предотвращение образования неорганических или органических отложений, в зависимости от природы выбранного реагента.

ПРИМЕР 3. Изготовление гранул присадки из термопластичного полимера методом экструзии

Гранулы PLA (термопластичный полимер) с добавками были получены методом экструзии на одношнековом экструдере. Высушенные гранулы PLA в количестве 80 г смешивали с 5 г красителя Е1 10 «Сансет» и 15 г ингибитора неорганических отложений (соли этилендиамин тетрауксусной кислоты - ЭДТА) механическим перемешиванием в сухом виде. При этом краситель и ингибитор были тщательно перемешаны с гранулами полимера. Гранулы с порошком засыпали в бункер экструдера. Зона перемешивания нагревалась до 160°С, и далее производилась экструзия полимера с добавками через фильеру с диаметром отверстий 2 мм. В результате были получены гранулы с размером около 2 мм и содержащие 5% по массе красителя Е1 10 «Сансет» и 15% по массе ингибитора неорганических отложений (ЭДТА).

Гранулы были помещены в воду, нагретую до температуры 40°С. При этом производилось измерение концентрации красителя, вышедшего из полимера в различные моменты времени (см. фиг.7). Согласно массовому соотношению ингибитора и красителя, 3: 1, определялось количество ингибитора, вышедшего вместе с индикатором из полимерной матрицы. P T/RU2015/000423

15

Данный пример демонстрирует, что химический реагент, внедренный в разлагаемую полимерную матрицу из полимолочной кислоты, выходит из нее в течение приблизительно 10 месяцев при температуре 40°С, при этом материал самой полимерной матрицы деградирует со временем и превращается в низкомолекулярные продукты, растворимые в пластовой жидкости.

Использование любого другого полимера из группы термопластичных полимеров (например, акрилонитрилбутадиенстирол, акрил, полиамид, полиэтилен, полипропилен, полистерен, поливинил хлорид, полибензимидазол и т.д.) позволяет подобрать подходящее время деградации полимера и скорость выхода химического агента.

ПРИМЕР 4. Изготовление гранул присадки по второму варианту осуществления

Пример представляет собой возможность реализации второго варианта осуществления решения. В данном случае брали гранулы примера 3 и покрывали слоем эпоксидной смолы толщиной 30-40 мкм (см. фиг.8). Затем, после высушивания смолы, частицы помещали в сосуды с водой, которые с свою очередь термостатировали при 95°С. Температура 95°С была выбрана для ускорения выхода деградации гранул, чтобы в лабораторных условиях за короткий срок получить ощутимый результат. На фиг.9 показано сравнение степени выхода химического агента из частиц примера 3 (гранула без временного покрытия) и из частиц, покрытых слоем эпоксидной смолы. Можно заключить, что данное покрытие позволило уменьшить скорость выхода химического агента приблизительно в два раза. Подбор марки эпоксидной смолы, а также степени ее сшивки отвердителем позволит оптимизировать скорость выхода химического агента в соответствии с необходимыми требованиями.

В качестве покрытия гранул также можно использовать полимер, деградирующий в течение более длительного времени, чем полимерная матрица. В частности, это могут быть более термостойкие термопластичные полимеры (например, акрилонитрилбутадиенстирол, акрил, полиамид, полиэтилен, полипропилен, полистерен, поливинил хлорид, полибензимидазол и т.д.) или термореактивные полимеры (например, на основе фенолформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных и карбамидных смол). 00423

16

ПРИМЕР 5. Подбор границ концентрации активного компонента

Данный пример определяет границы концентрации активного компонента в полимерной матрице. Типичная концентрация сухой добавки в жидкость гидроразрыва составляет около 2 процентов от массы жидкости гидроразрыва, закачанной в формацию. Стандартная работа по гидроразрыву пласта включает закачку около 2000 баррелей жидкости (320 тыс. литров), что позволяет закачивать в трещину около 6 тыс. кг сухой присадки (М).

Определяли количество ингибитора, необходимое для обработки формации в течение по меньшей мере одного года (t). Принимали средний поток пластовой воды из скважины (Q) на уровне 500 баррелей в день. Обычно минимальная концентрация ингибитора (MIC), необходимая для эффективного предотвращения образования как неорганических, так и органических отложений, варьируется в интервале от 0,5 до 120 частей/млн. Таким образом, для предотвращения образования твердых отложений в течение года, всего понадобится ингибитора отложений в количестве m=MICxQxt=l 5-3000 кг.

Таким образом, можно определить интервалы массовой концентрации ингибитора, помещенного в полимерную матрицу гранул: с=т/М=0,25-60%.

Кроме того, верхняя граница концентрации ингибитора в полимерной матрице может быть определена тем, что гранулы, приготовленные по примеру 1 и примеру 3, теряют механическую прочность при массовой концентрации добавки выше 60%.

Данный пример демонстрирует, что концентрация ингибитора в полимерной матрице находится в интервале от 0,25 до 60 массовых процентов.

ПРИМЕР 6. Подбор рекомендуемых границ концентрации активного компонента

Согласно примеру 5 концентрация ингибитора в полимерной матрице находится в интервале от 0,25 до 60 массовых процентов. При этом для большинства подземных формаций для предотвращения отложения как неорганических, так и органических отложений, MIC варьируется в интервале от 0,5 до 40 ч./млн. Таким образом, желательные интервалы массовой концентрации ингибитора в полимерной матрице с=0,25-20%.

ПРИМЕР 7. Деградация полимерной матрицы и увеличение проводимости 00423

17 проппантной пачки после выхода химического агента из полимерной матрицы

В данном примере сравнивается гидравлическая проводимость проппантных пачек без добавок, а также с примешиванием полимерных частиц. Эксперименты по измерению проводимости проводили в соответствии со стандартом API 19D. Исследуемые образцы представляли собой чистый проппант CarboHSP 20/40, а также проппант CarboHSP 20/40 с добавкой гранул PLA с концентрацией 1% от массы проппанта. Образцы загружали в ячейку проводимости, обеспечивая поверхностную концентрацию 2 фунта на кв. фут. На полученные проппантные пачки подавали давление 5000 фунтов на кв. дюйм (psi), и затем ячейку проводимости нагревали до 121°С. На фиг.10 представлены полученные результаты гидравлической проводимости для чистого проппанта (без добавок/присадок), для проппантной пачки с добавкой/присадкой частиц (1% PLA частиц), а также для проппантной пачки после деградации полимерных частиц. Результаты свидетельствуют о том, что после деградации полимера проводимость оказывается близкой к проводимости чистой проппантной пачки.

Таким образом, данный пример демонстрирует, что после выхода химического агента и последующей деградации раскрываемых полимерных частиц, гидравлическая проницаемость проппантной пачки остается близкой к проводимости чистой проппантной пачки.

Очевидно, что описанные выше варианты осуществления не должны рассматриваться в качестве ограничения объема патентных притязаний изобретения. Для любого специалиста в данной области техники понятно, что есть возможность внести множество изменений в описанные выше варианты и, без отхода от принципов изобретения, заявленного в формуле изобретения.