Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
COMPOSITE PROPPING AGENT AND METHOD FOR USING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/108067
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the oil and gas industry, and to methods for optimizing the hydraulic permeability of a fracture. Proposed is a composite propping agent having a partially soluble coating. The composite propping agent consists of a material in the form of particles, where each particle contains: a propping agent particle base; an outer polymer coating which is soluble or partially soluble in wellbore fluid, and which is applied to the propping agent particle base; and also, located in or on the outer polymer coating, microparticles having encapsulated agents which activate the bonding of propping agent particles when same come into contact with each other or with a formation, and being located at least in a portion of the outer polymer coating; wherein, the non-activated portion of the outer polymer coating is dissolved in wellbore fluid. The invention additionally relates to a method for the treatment of a subterranean formation.

Inventors:
MEDVEDEV ANATOLY VLADIMIROVICH (RU)
Application Number:
PCT/IB2014/003158
Publication Date:
July 07, 2016
Filing Date:
December 30, 2014
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SCHLUMBERGER CA LTD (CA)
SCHLUMBERG HOLDINGS LTD
SCHLUMBERGER TECHNOLOGY BV (NL)
PRAD RES & DEV LTD
SCHLUMBERGER SERVICES PETROL (FR)
SCHLUMBERGER TECHNOLOGY CORP (US)
International Classes:
C09K8/80; C09K8/92; E21B43/267
Domestic Patent References:
WO2001094744A12001-12-13
Foreign References:
RU2441051C22012-01-27
RU2344283C22009-01-20
US20060118299A12006-06-08
Attorney, Agent or Firm:
MARKOVA, Irina, Ivanova (RU)
МАРКОВА, Ирина Ивановна (RU)
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Композитный расклинивающий агент, представляющий собой материал в форме частиц, где каждая частица содержит основу частицы расклинивающего агента, наружное полимерное покрытие, растворимое или частично растворимое в скважинном флюиде, и нанесенное на основу частицы расклинивающего агента, а также размещенные в наружном полимерном покрытии или на нем микрочастицы с инкапсулированными агентами, активирующими связывание частиц расклинивающего агента при соприкосновении последних между собой или с пластом, по меньшей мере, в части наружного полимерного покрытия, при этом неактивированная часть наружного полимерного покрытия растворяется в скважинном флюиде.

2. Композитный расклинивающий агент по п.1 , в котором активация связывания частиц расклинивающего агента происходит за счет отверждения, по меньшей мере, части наружного полимерного покрытия при соприкосновении частиц расклинивающего агента между собой или с пластом. 3. Композитный расклинивающий агент по пп.1 или 2, в котором микрочастицы с инкапсулированными агентами, по меньшей мере, частично разрушаются в скважинных условиях.

4. Композитный расклинивающий агент по п.1 , в котором наружное полимерное покрытие представляет собой отверждаемый полимер, который в неотвержденной форме растворим в скважинном флюиде, а в отвержденной форме нерастворим в скважинном флюиде.

5. Композитный расклинивающий агент по пп.1 или 4, в котором наружное полимерное покрытие выбирают из группы водорастворимых или нефтерастворимых полимеров, состоящей из резолов, новолачных смол, фенольных смол, фенол- альдегидных смол, малемид-альдегидных смол, ненасыщенных полиэфирных смол, эпоксидных смол, полиуретановых полимеров, полиизопрена, полиэфироуретана, полиэстеруретана, полиолефинов, полиизобутилена, полистирола, из натурального каучука и сополимеров, полимолочной кислоты, полигликолиевой кислоты, поливинилового спирта, полиэфиров, полиметакрилатов, эфиров целлюлозы а также их смесей и сополимеров. 6. Композитный расклинивающий агент по п.1 , в котором микрочастица представляет собой микрокапсулу с инкапсулированным связующим агентом.

7. Композитный расклинивающий агент по пп.1 или 6, в котором связующий агент выбирают из группы полимеров, состоящей из резольных полимеров, полиуретановых смол. 8. Композитный расклинивающий агент по п.1 , в котором микрочастица представляет собой микрокапсулу с инкапсулированным сшивающим агентом.

9. Композитный расклинивающий агент по пп.1 или 8, в котором сшивающий агент выбирают из группы веществ, состоящей из гексаметилентетрамина, алифатических полиаминов, олигоаминоамидов, многоосновных карбоновых кислот и аминов, ангидридов дикарбоновых кислот, стирола, инициаторов радикальной полимеризации, третичного амина, диаминов, диолов.

10. Композитный расклинивающий агент по п.1 , в котором микрочастица представляет собой микрокапсулу с инкапсулированным катализатором процесса сшивания. 1 1. Композитный расклинивающий агент пп.1 или 10, в котором катализатор процесса сшивания выбирают из группы полимеров, состоящей из кислот или кислотных прекурсоров, например, фосфорной кислоты, эфиров фосфорной кислоты, хлорида аммония, солей галогенизированных карбоновых кислот, из третичных аминов, кислоты Льюиса, катализаторов Фриделя-Крафтса.

12. Композитный расклинивающий агент п.1 , в котором размер микрочастиц близок или меньше толщины наружного полимерного покрытия.

13. Композитный расклинивающий агент по п.1 , в котором размер основы частицы расклинивающего агента составляет от примерно 10 до примерно 100 меш. 14. Композитный расклинивающий агент по п.1 , в котором основа частицы расклинивающего агента выбирают из группы, состоящей из оксида кремния, спеченного боксита, спеченного оксида алюминия, спеченного оксида циркония, синтетической смолы, или их комбинации.

15. Композитный расклинивающий агент по п.1 , в котором растворяющий или частично растворяющий наружное полимерное покрытие скважинный флюид представляет нефть, минерализованную воду, газ или их смесь.

16. Способ обработки подземного пласта, содержащий следующие стадии: закачивание композитного расклинивающего агента по любому из пп.1 - 15 в составе скважинного флюида для образования проппантной и/или гравийной упаковки; выдерживание проппантной и/или гравийной упаковки в скважинных условиях для, по меньшей мере, частичного разрушения микрочастиц с инкапсулированными агентами, размещенных в наружном полимерном покрытии, нанесенном на основу частицы расклинивающего агента с последующей активацией связывания частиц расклинивающего агента при соприкосновении последних между собой или с пластом, по меньшей мере, в части наружного полимерного покрытия с образованием проппантной упаковки из частиц расклинивающего агента; взаимодействие скважинного флюида с неактивированной частью наружного полимерного покрытия композитного расклинивающего агента, причем скважинный флюид растворяет неактивированную часть наружного полимерного покрытия.

17. Способ обработки подземного пласта по п.16, в котором активация связывания частиц расклинивающего агента происходит за счет отверждения, по меньшей мере, части наружного полимерного покрытия при соприкосновении частиц расклинивающего агента между собой или с пластом.

18. Способ обработки подземного пласта по п.16, в котором микрочастицы с инкапсулированными агентами, по меньшей мере, частично разрушаются в скважинных условиях.

19. Способ обработки подземного пласта по п.16, в котором композитный расклинивающий агент представляет собой закупоривающий агент, набивку для гидроразрыва или частицы гравийной набивки.

Description:
КОМПОЗИТНЫЙ РАСКЛИНИВАЮЩИЙ АГЕНТ И

СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к нефтегазовой промышленности, к способам оптимизации гидравлической проницаемости трещины, в частности, к композитному расклинивающему агенту с частично растворимым покрытием, а также относится к способу обработки подземного пласта.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Гидравлический разрыв пласта является основным инструментом повышения производительности скважин за счет размещения или расширения высокопроводящих трещин, ведущих из ствола скважины в продуктивный пласт. Помещенный в создаваемые на участке проектируемой длины трещины расклинивающий агент (или проппант) механически препятствует закрытию трещины после остановки закачки. После гидравлического разрыва и переведения скважины в режим добычи нефть/газ поступает в трещину и попадает в ствол скважины сквозь упаковку из расклинивающего агента.

Обратный поток расклинивающего агента является одной из широко известных проблем, возникающих на этапе добычи. В настоящее время существует несколько методов предотвращения выноса расклинивающего агента. Наибольшей популярностью пользуются расклинивающие агенты со смоляным покрытием и волокна. Одним из недостатков расклинивающего агента со смоляным покрытием является снижение гидравлической проводимости из-за слоя смолы на гранулах расклинивающего агента. Технология доставки инкапсулированных реагентов в околоскважинную зону раскрыта в патентной заявке [US 201 10237465, опубл. 29.09.201 1 ]. Компонент А помещен в капсулу В, и с помощью жидкости-носителя С доставляется в подземную зону, где в результате механической нагрузки капсула разрушается и химический компонент А проникает в зону обработки суспензией частиц, несущих химический агент. Подходящий материал для инкапсулирования выбирается из группы природных и синтетических полимеров, например, желатин, гуар, органо-полисилоксан.

Расклинивающий агент с растворимыми композитными покрытиями описан в патенте RU2451710 (опубл. 27.05.2012). Расклинивающий агент в виде частицы имеет основу частицы, водорастворимое наружное покрытие, нанесенное на основу, и микрочастицы упрочняющего и наполняющего агента, погруженные в водорастворимое наружное покрытие, так что микрочастицы высвобождаются при растворении и разрушении внешнего покрытия. Проппантная упаковка из таких частиц имеет повышенную прочность (микрочастицы не вымываются из области контакта между частицами расклинивающего агента) и повышенную проводимость.

Существует потребность в обеспечении расклинивающего агента, который обеспечит устойчивость проппантной упаковке на стадии добычи и при этом обеспечит высокую проницаемость проппантной упаковки и предотвращение выноса расклинивающего агента.

СУЩНОСТЬ

Предлагается новая структура расклинивающего агента с полимерным (смоляным) покрытием, которая не снижает гидравлическую проводимость барьера из расклинивающего агента. Согласно этой структуре, частица (гранула) расклинивающего агента покрыта связующим составом, активируемым в скважинных условиях, определяемых, например, давлением, температурой. Покрытие растворяется в жидкости для гидравлического разрыва или в пластовой жидкости, при этом, активированная часть покрытия становится нерастворимой. Активация части покрытия происходит в точках соприкосновения частиц расклинивающего агента между собой или с пластом, т.е. при механическом воздействии. Благодаря растворению неактивированной части покрытия после связывания (отверждения) наблюдается повышение проницаемости.

В соответствии с настоящим изобретением представлен композитный расклинивающий агент. Композитный расклинивающий агент представляет собой материал в форме частиц, где каждая частица содержит основу частицы расклинивающего агента, наружное полимерное покрытие, растворимое или частично растворимое в скважинном флюиде, и нанесенное на основу частицы расклинивающего агента, а также размещенные в наружном полимерном покрытии или на нем микрочастицы с инкапсулированными агентами, активирующими связывание частиц расклинивающего агента при соприкосновении последних между собой или с пластом, по меньшей мере, в части наружного полимерного покрытия. При этом неактивированная часть наружного полимерного покрытия растворяется в скважинном флюиде.

В соответствии с настоящим изобретением также представлен способ обработки подземного пласта. Способ обработки подземного пласта содержит следующие стадии: закачивание композитного расклинивающего агента по любому из пп.1 - 15 в составе скважинного флюида для образования проппантной и/или гравийной упаковки; выдерживание проппантной и/или гравийной упаковки в скважинных условиях для, по меньшей мере, частичного разрушения микрочастиц с инкапсулированными агентами, размещенных в наружном полимерном покрытии, нанесенном на основу частицы расклинивающего агента с последующей активацией связывания частиц расклинивающего агента при соприкосновении последних между собой или с пластом, по меньшей мере, в части наружного полимерного покрытия с образованием проппантной упаковки из частиц расклинивающего агента; взаимодействие скважинного флюида с неактивированной частью наружного полимерного покрытия композитного расклинивающего агента, причем скважинный флюид растворяет неактивированную часть наружного полимерного покрытия.

Активация связывания частиц расклинивающего агента происходит за счет отверждения, по меньшей мере, части наружного полимерного покрытия или связующего агента при соприкосновении частиц расклинивающего агента между собой или с пластом. Микрочастицы с инкапсулированными агентами, по меньшей мере, частично разрушаются в скважинных условиях.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фигуре 1 схематично представлена структура композитного расклинивающего агента.

На Фигуре 2 продемонстрировано связывание частиц расклинивающего агента при соприкосновении последних между собой или с пластом в скважинных условиях.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Для уменьшения выноса расклинивающего агента без снижения гидравлической проводимости упаковки из расклинивающего агента в настоящем изобретении предлагается новая структура расклинивающего агента с полимерным (смоляным) покрытием. Частицы (гранулы) расклинивающего агента покрыты специальным составом, который становится нерастворимым при механическом воздействии. Полимерное покрытие растворяется в жидкости для гидравлического разрыва или в пластовой жидкости. Механическое воздействие (или активация) инициирует в покрытии процесс связывания или отверждения, который происходит на участках полимерного покрытия, подвергшихся воздействию. Остальная часть полимерного покрытия (неактивированная часть) остается растворимой в жидкости для разрыва или в пластовой жидкости. В качестве механизма активации предлагается использовать капсулирование и высвобождение содержимого капсулы.

После завершения локального связывания или отверждения полимерного покрытия образуются зоны, обеспечивающие прочную связь между частицами композитного расклинивающего агента между собой или с породой, а неотвержденная часть наружного полимерного покрытия постепенно растворяется в нефтесодержащем скважинном флюиде или в промывочной жидкости или в жидкости гидроразрыва пласта в скважинных условиях. Скважинные условия характеризуются температурой в интервале от 20°С до 200°С, механической нагрузкой смыкания трещины в интервале от 130 кПа до 100 МПа, и гидравлическим давлением от 6.9 МПа до 100 МПа.

Механизм активации локального отверждения наружного полимерного покрытия заключается в разрушении микрочастиц, содержащих связующий агент, сшивающий агент и/или катализатор процесс сшивания, и освобожденные химические агенты смешиваются с полимерным покрытием и вызывают отверждение полимерного покрытия.

Разница между исходным полимерным (смоляным) покрытием и отвержденным полимерным (смоляным) покрытием заключается в повышении прочности и уменьшении растворимости полимера, что является результатом сшивок между молекулами полимера. В литературе соответствующие категории смолы известны как «не отвержденные» (поп cured) и «отвержденные» (cured). Рецептура и условия отверждения смолы известны из практики и доступны в описании смоляного продукта. Для отверждения смолы приводятся оптимальные пропорции исходной смолы и отвердителя (ускорителя), температура и продолжительность отверждения. При этом не ставится задача отверждения полимерного (смоляного) покрытия для всего покрытия частицы. Преимущества настоящего изобретения связаны с локальным отверждением покрытия в зонах, где создаются достаточно высокие концентрации связующего агента, сшивающего агента и/или катализатора сшивания полимера. Локально-оптимальные высокие зоны концентрации возникают из-за локального разрушения микрочастиц, содержащих связующй агент, сшивающий агент и/ или катализатор сшивания полимера и их реакции с полимером в окрестности микрочастиц. Поскольку в упаковке расклинивающего агента (упаковке проппанта) в трещине имеет место повышение механической нагрузки, вызванное смыканием стенок трещины на композитные частицы расклинивающего агента, то наибольшее разрушение микрочастиц с химическими агентами происходит в зонах контакта между композитными частицами между собой или со стенками трещины гидроразрыва. Высвобождение различных инкапсулированных химических агентов в результате механической нагрузки на капсулы (микрочастицы) описано в патентной заявке US 201 1/0237465, которая приведена в виде ссылки.

Таким образом, зона контакта покрытие-покрытие имеет высокую температуру среды и высокую концентрацию освобожденного из микрочастиц связующего агента, сшивающего агена и/или катализатора сшивания \. Реакция отверждения полимера (смолы) при скважинных условиях приводит к прочному слипанию частиц композитного расклинивающего агента в зонах контакта (соприкосновения) между частицами (в зонах отверждения).

После закрытия трещины и понижения давления в стволе скважины, начинается приток скважинной жидкости. Если операция гидроразрыва пласта проведена для нефтесодержащего пласта, то это будет приток нефтесодержащей скважинной жидкости. Кроме нефти, в скважинном флюиде содержится минерализованная вода и газ. Таким образом, происходит проникновение скважинного флюида через поры в упрочненной проппантной упаковке. Поскольку полимерное (смоляное) покрытие подобрано таким, чтобы материал покрытия растворялся в нефти и углеводородных растворителях или в воде, то происходит растворение и вымывание неотвержденной части полимерного (смоляного) покрытия (вне зоны отверждения). Это повышает размер пор в упаковке и тем самым, повышает проницаемость проппантной упаковки со временем.

Этот процесс иллюстрируется на Фиг.1 , где показана частица композитного расклинивающего агента, которая включает твердую основу частицы расклинивающего агента 1 , частично растворимое полимерное покрытие 2 и множество микрочастиц 3, погруженных в частично растворимое полимерное покрытие 2. Между множеством частиц расклинивающего агента 1 имеется поровое пространство, заполненное скважинным флюидом (не показано на Фиг.1).

На Фиг.2 показано несколько частиц расклинивающего агента в скважинном флюиде. После гидравлического разрыва пласта и смыкания трещин, барьер из расклинивающего агента подвергается механическому воздействию (шаг А). При данном воздействии микрочастицы 3 разрушаются в точках соприкосновения, высвобождая инкапсулированный агент (инкапсулированное вещество), активирующее процесс связывания частиц расклинивающего агента, при этом зона отвержденного наружного полимерного покрытия (заштрихована) прочно связывает основы частиц расклинивающего агента 1. Следующим шагом (шаг В) является растворение неактивированных частей наружного полимерного покрытия водой или нефтью на этапе добычи, что создает расширенное поровое пространство (по сравнению с поровым пространством между частицами до растворения/разрушения частично растворимого наружного полимерного покрытия 2). После растворения наружного полимерного покрытия барьер из расклинивающего агента обладает высокой проницаемостью. Отверждение полимеров может протекать по механизму поликонденсации (например, отверждение фенолоформальдегидных смол) или полимеризации (например, отверждение полиэфирных смол). В отдельных случаях в одном процессе могут сочетаться оба механизма (например, отверждение эпоксидных смол ангидридами кислот в присутствии катализаторов).

Согласно настоящему изобретению, инкапсулированный агент (инкапсулированное вещество) добавляют в наружное полимерное покрытие в виде микрочастиц (ми кро капсул). Технология микрокапсулирования жидкостей достаточно хорошо известна для химических и фармацевтических продуктов. В рамках настоящего изобретения микрочастицы имеют размер сопоставимый (или меньший) с толщиной наружного полимерного покрытия. Таким образом, размер микрочастиц составляет от 1 до 500 микрон. Микрочастицы слишком малого размера несут недостаточное количество химического агента и трудно разрушаться при механической нагрузке. Поэтому предлагается добавлять в оболочку микрочастицы с размером от 10 до 500 микрон. Микрочастицы (микрокапсулы) могут быть погружены в наружное полимерное покрытие частиц расклинивающего агента, но также выступать за границы полимерного покрытия. Толщина стенок микрочастиц (не показана на Фиг.1 ) достаточно мала, чтобы в скважинных условиях (повышение температуры и нагрузки) микрочастица разрушалась. Процесс отверждения смолы при соединении с агентом-отвердителем, в зависимости от относительной концентрации отвердителя и температуры осуществления реакции, составляет от нескольких минут до нескольких суток.

Полностью отвержденный полимер (смола) образует прочное и нерастворимое соединение между частицами композитного расклинивающего агента или обеспечивает адгезию между частицами расклинивающего агента и окружающей породой.

Основа частиц расклинивающего агента Основа частицы расклинивающего агента 1 выполнена из оксида кремния, спеченного боксита, спеченного оксида алюминия, спеченного оксида циркония, и других твердых материалов, выдерживающих высокую механическую нагрузку, возникающую в упаковке расклинивающего агента (проппанта). Размер частиц основы частицы расклинивающего агента составляет от примерно 10 до примерно 100 меш (2- 0, 15 мм).

Растворимое наружное полимерное покрытие

Наружное полимерное покрытие 2 представляет собой отверждаемый полимериз группы нефтерастворимых полимеров: резолов, новолачных смол, фенольных смол, фенол-альдегидных смол, малемид-альдегидных смол, ненасыщенных полиэфирных смол, эпоксидных смол, полиуретановых полимеров, полиизопрена, полиэфироуретана, полиэстеруретана, отверждаемых при помощи сшивающего агент и/или ускорителей отверждения полимера. Или наружное полимерное покрытие 2 представляет собой полимер из группы нефтерастворимых или водорастворимых полимеров: полиолефинов, полиизобутилена, полистирола, из натурального каучука и сополимеров, полимолочной кислоты, полигликолиевой кислоты, поливинилового спирта, полиэфиров, полиметакрилатов, эфиров целлюлозы а также их смесей и сополимеров, активированных при помощи инкапсулированного связующего агента.

При нанесении на основу частицы расклинивающего агента 1 наружного полимерного покрытия 2 с микрочастицами 3 осуществляют подбор полимерного покрытия 2 таким образом, чтобы наружное полимерное покрытие 2 слабо растворялось в водной жидкости (жидкости гидроразрыва для переноса твердых частиц) при поверхностных условиях. При этом наружное полимерное покрытие 2 достаточно прочно, чтобы удерживать микрочастицы 3 во время закачки суспензии частиц с использованием насосов вглубь скважины. Для достижения поставленного результата наружное полимерное покрытие 2 может быть частично отвержденным. Разница между стадиями «частично отвержденное» и «полностью отвержденное» полимерное (смоляное) покрытие понятно специалисту в области химии полимеров и смол. Примеры использования такой терминологии приведены в патенте US 7153575 В2 «Particulate material having multiple curable соап^з»,опубл. 26.12.2006, раскрывающего технологию приготовления частично отвержденного смоляного покрытия. В условиях, когда для нанесения покрытия используют 25-50% от оптимального количества отвердителя, получается проппант с частично отвержденным покрытием (curable coating). Такое покрытие имеет меньшую прочность по сравнению с полностью отвержденным покрытием, но имеет заметную растворимость в некоторых органических растворителях. В патенте US 7153575 В2 критерием неполного отверждения полимерной оболочки является тест на выход компонентов полимера, которые растворимы в ацетоне (>5вес.% «ацетон-растворимых фракций»). В качестве примеров реализации выполнения полного и частичного отверждения покрытия выбраны покрытия на основе расплавленного новолака, причем отвердитель для новолака выбирают из списка: гекаэтилентриамин, формалин, параформальдегид, оксазолидины, фенол-альдегидные резол-полимеры. В качестве катализатора отверждения были выбраны водные растворы хлорида аммония или сульфата аммония. Температура для частичного отверждения смоляного покрытия выбирают в интервале от 120°С до 165°С. В настоящем изобретении процентный выход ацетон-растворимых фракций может быть критерием для достижения частичного отверждения частично растворимого наружного полимерного покрытия 2 на основе частицы расклинивающего агента 1.

Другой пример использования терминологии «отвержденного» и «неотвержденного» полимерного покрытия (в виде двуслойного смоляного покрытия на проппанте) описано в патенте US 5837656 В2, опубл. 17.10.1998, в котором описано внешнее покрытие из термореактивной смолы, причем внутренний слой оболочки выбирают из группы, включающей фенол-альдегидную смолу, меламин-альдегидную смолу, эпоксидную смолу, фурфурол-спиртовую смолу и их сополимеры, а внешний (твердый ) слой из смолы из той же группы, но температура обработки частиц вызывает отверждение лишь внешнего слоя, при этом оставляя внутренний слой оболочки неотвержденным. При вариантах реализации настоящего изобретения существенно то, что частично отвержденное наружное полимерное покрытие 2 растворимо в нефти и углеводородных (или органических) растворителях, а полностью отвержденное полимерное покрытие (заштрихованная зона на Фиг.2) является слаборастворимым в такого рода растворителях (критерий «слабой» растворимости: выход ацетон- растворимых компонентов <5%). Это полностью отвержденное полимерное покрытие обеспечивает прочное соединение между частицами композитного расклинивающего агента 1 даже при длительном воздействии нефтесодержащего скважинного флюида. Кроме того, полностью отвержденное полимерное покрытие остается нейтральным к различным промывочным жидкостям, которые используют при обслуживании скважин.

Вариантами осуществления настоящего изобретения являются водорастворимое или нефтерастворимое покрытие, содержащее инкапсулированный связующий агент. Примером такого связующего агента выступает резольный полимер, который при высокой температуре (60-9С С) начинает отвердевать и формирует трехмерную сеть. Связующий агент также может быть представлен полиуретановыми смолами, которые после высвобождения активируются водой. Кроме того, полиуретан является самовосстанавливающимся полимером. Пригодные для настоящего изобретения водорастворимые полимеры перечислены в патенте US 7380601 В2 («Шлюмберже»). Пригодные для настоящего изобретения нефтерастворимые полимеры — это полиизопрен, полиэфироуретан, полиэстеруретан, полиолефины (например, полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен и полистирол), натуральный каучук и сополимеры, а также их смеси. Другими вариантами осуществления настоящего изобретения являются водорастворимое или нефтерастворимое покрытие, содержащее инкапсулированный сшивающий агент. Примером такого покрытия служит частично растворимый в нефти полимер новолак с инкапсулированным уротропином (гексаметилентетрамином) и т.д, который является сшивающим агентом для новолака. При механическом воздействии уротропин высвобождается из капсулы и сшивает новолак. Также может использоваться растворимая линейная эпоксидная смола с инкапсулированными алифатическими полиаминами, или олигоаминоамидами, или многоосновными карбоновыми кислотами и аминами, ангидридами дикарбоновых кислот, которые служат сшивающими агентами для эпоксидной смолы. При механических нагрузках поли- или олигоаминоамиды высвобождаются из капсулы и сшивают линейную эпоксидную смолу.

Следующими вариантами осуществления настоящего изобретения являются водорастворимое или нефтерастворимое покрытие, содержащее инкапсулированный катализатор процесса сшивания. Примером смолы служит меламино-альдегидная смола или карбамидоальдегидная смола с инкапсулированными кислотами или кислотным прекурсором, выступающим катализатором процесса отверждения (фосфорная кислота, эфиры фосфорной кислоты, хлорид аммония, соли карбоновых кислот галогенов и т.д.). Кроме того, может использоваться линейный полиуретан с инкапсулированным катализатором. Также может применяться растворимая эпоксидная смола с инкапсулированными третичным аминами, кислотами или катализаторами Фриделя-Крафтса, которые являются катализаторами процесса отверждения.

ПРИМЕРЫ

Пример 1. Процедура приготовления композитного расклинивающего агента с частично растворимым полимерным покрытием с включением микрочастиц с инкапсулированными агентами. В примерах термины «проппант» и «частицы расклинивающего агента» являются взаимозаменяемыми понятиями. Раствор полимолочной кислоты в ацетоне смешивали с микрокапсулированным порошком (микрочастицы) красителя флуоресцеин в пропорции 5: 1 . Размеры микрокапсул, не растворимых в воде при комнатной температуре, составляли от 15 до 30 микрон. Затем 100 г округлых керамических частиц CarboProp 1620® (размер сита 160/20) от компании CARBO Ceramics Inc., (Хьюстон, Техас, Соединенные Штаты Америки) смешивали с 10 г смеси (полимолочная килоста + краситель флуоресцеин) и при постоянном помешивании давали покрытию высохнуть при сохранении текучести насыпного материала. Получали частицы керамического проппанта с полимерным покрытием, в которое внедрены микрочастицы-индикаторы.

Пример 2. Частицы керамического проппанта CarboProp 1620® с ч полимерным покрытием из примера 1 помещали в стандартную ячейку для тестирования проводимости проппанта (API conductivity cell), описанную в [Oilfield Review, Autumn 201 1 , vol. 23, n. 3, P 4- 18]. Слой композитного проппанта из примера 1 с толщиной слоя 10 мм помещали в ячейку (для испытаний проводимости проппанта в зависимости от напряжения смыкания трещины) и прикладывали нагрузку на керны породы в интервале от 1000 до 6000 psi (6.9 - 41 МПа) и температуре 121 °С. При этом через ячейку периодически прокачивали слабосолевой водный раствор. При давлении на упаковку проппанта выше 2000 psi ( 14 МПа) происходило постепенное разрушение микрочастиц флуоресцентного индикатора в составе оболочки проппанта, что проявлялось в виде усиления интенсивности спектра флюоресценции красителя в жидкости после ячейки тестирования.

Пример 3. В качестве основы композитного проппанта выбирали песок BadgerSand 2040® (размер сита 20/40) от компании BADGER®Sa«i/, Badger Mining Corporation (Берлин, Висконсин, Соединенные Штаты Америки), на который наносили покрытие из эпоксидной смолы отвердителя (диэтилентриамин (ДЭТА) или триэтилентетрамин (ТЭТА)) в пропорции 10: 1.

Композитный проппант взвешивали и промывали ацетоном в воронке-фильтре, чтобы определить долю ацетон-растворимой фракции смоляной оболочки. В зависимости от типа смолы и и времени выдерживания, доля ацетон-растворимой фракции составляла от 100 до 20%. Такой тест показал, что неотвержденное или частично отвержденное смоляное покрытие вымывается нефтесодержащим флюидом.

Пример 4.

В качестве основы композитного проппанта выбирали керамический проппант BadgerSand 2040® (размер сита 20/40) от компании BADGER®Sa«i/, Badger Mining Corporation (Берлин, Висконсин, Соединенные Штаты Америки), на который наносили покрытие из эпоксидной смолы и отвердителя (диэтилентриамин (ДЭТА) или триэтилентетрамин (ТЭТА)) в пропорции 5: 1. Композитный проппант помещали под груз, создающий давление 2000-4000 фунтов на квадратный дюйм.

При нагреве насыпки проппанта до 120 С° происходила полная полимеризация композитного проппанта в отвердевшую массу. При промывании образца ацетоном (замачивание в ацетоне на 24 часа в колбе) доля ацетон-растворимой фракции не превышала 10%. Тест показал свойства полностью отверденного полимерного покрытия в скважинных условиях.

Пример 5.

В качестве основы композитного проппанта выбирали керамический проппант CarboProp 3060® (размер сита 30/60) от компании CARBO Ceramics Inc., (Хьюстон, Техас, Соединенные Штаты Америки), на который наносили покрытие из эпоксидной смолы и микрокапсул отвердителя эпоксидной смолы (диэтилентриамин (ДЭТА) или триэтилентетрамин (ТЭТА)) в пропорции 5: 1.

Образец насыпки толщиной до 10 мм помещали в ячейку для испытания проводимости проппанта и нагревали под давлением 14 МПа до температуры 120 С° в течении 8 часов. При этом происходило разрушение микрокапсул отвердителя, который контактировал со смоляной оболочкой соседних частиц проппаната и вызывал реакцию отверждения смолы (полимеризацию). После выдержки проппатной засыпки при данных условиях в течении 8 часов, образец извлекали из ячейки и промывали ацетоном. Доля ацетон-растворимой фракции была больше 90%, при этом упаковка проппанта сохраняла свою форму, что говорит об активации полимера в местах контакта и о вымывании неактивированного полимера.

Настоящее описание было приведено в виде различных конкретнымх вариантов воплощения настоящего изобретения, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с уровнем техники. Вместе с тем, следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено вышеописанными конкретными вариантами воплощения настоящего изобретения, и в них могут быть внесены различные модификации и изменения без отклонения от сущности настоящего изобретения, которая выражена в прилагаемой формуле изобретения.