композиции и способы, предназначенные для применения на нефтяных месторождениях

Формула изобретения

1. Способ получения инкапсулированного сшивающего агента, включающий

(а) эмульгирование первого водного раствора, содержащего сшивающий агент с первым органическим соединением, содержащим первый полимер, в результате чего получают первичную эмульсию;

(b) диспергирование первичной эмульсии во втором водном растворе;

(с) эмульгирование указанного раствора со стадии (b) с получением вторичной эмульсии; и

(d) сушку вторичной эмульсии с получением инкапсулированного сшивающего агента;

где указанный сшивающий агент представляет собой соединение многовалентного металла или органический сшивающий агент.

2. Способ по п.1, в котором указанный органический сшивающий агент представляет собой формальдегид; предшественник формальдегида; фурфуриловый спирт; аминобензойную кислоту; фенол; или производное фенола.

3. Способ по п.2, в котором указанный предшественник формальдегида представляет собой гексаметилентетрамин.

4. Способ по п.2, в котором указанное фенольное производное представляет собой гидрохинон, флороглюцин, пирокатехин, резорцин, салициловую кислоту, салициламид или ванилин.

5. Способ по п.1, в котором указанное соединение многовалентного металла является соединением металла, представляющим собой комплексное соединение циркония, комплексное соединение титана, комплексное соединение хрома, комплексное соединение алюминия, комплексное соединение олова, комплексное соединение железа, или хлористый хром, пропионат хрома, ацетат хрома, ацетилацетонат циркония, четыреххлористый цирконий, оксихлорид циркония, лактат циркония, цитрат циркония, малонат циркония, тетракис(триэтаноламин)цирконат, гидроксиэтилглициновый комплекс циркония, тартрат циркония, пропионат циркония, ацетил-ацетонат титана, этилацетоацетат титана, цитрат титана, триэтаноламин титана, или комбинацию двух любых или более из указанных соединений многовалентного металла.

6. Способ по п.1, в котором указанный первый полимер представляет собой гомополимер или сополимер гликолята и лактата, поликарбонат, полиангидрид, сложный полиортоэфир, полифосфацен, или смесь любых двух или более из указанных полимеров.

7. Способ по п.6, в котором указанный первый полимер представляет собой сополимер молочной и гликолевой кислот.

8. Инкапсулированный сшивающий агент, полученный по способу в соответствии с любым из пп.1-7.

9. Инкапсулированный сшивающий агент, содержащий первый полимер и сшивающий агент, где указанный сшивающий агент инкапсулирован указанным первым полимером, и где указанный сшивающий агент выбран из соединений многовалентного металла и органических сшивающих агентов, и указанный первый полимер является сополимером молочной и гликолевой кислот.

10. Инкапсулированный сшивающий агент по п. 9, где указанные соединения многовалентного металла и органические сшивающие агенты определены в любом из пп.2-5.

11. Способ получения гельобразующей композиции, заключающийся в смешивании инкапсулированного сшивающего агента, определенного в любом из пп.8-10, второго полимера и жидкости.

12. Способ по п.11, в котором концентрация указанного сшивающего агента, образующегося в результате деструкции капсул со сшивающим агентом, составляет величину в интервале от примерно 1 мг сшивающего агента на литр гельобразующей композиции до примерно 20000 мг сшивающего агента на литр гельобразующей композиции.

13. Способ по п.12, в котором концентрация указанного сшивающего агента, образующегося в ходе деструкции капсул со сшивающим агентом, составляет величину в интервале от примерно 1 мг указанного сшивающего агента на литр указанной гельобразующей композиции до примерно 10000 мг указанного сшивающего агента на литр указанной гельобразующей композиции.

14. Способ по п.13, в котором концентрация указанного сшивающего агента, образующегося в ходе деструкции капсул со сшивающим агентом, составляет величину в интервале от примерно 1 мг указанного сшивающего агента на литр указанной гельобразующей композиции до примерно 5000 мг указанного сшивающего агента на литр указанной гельобразующей композиции.

15. Способ по п.11, в котором указанный второй полимер представляет собой карбоксилатсодержащий полимер.

16. Способ по п.15, в котором указанный карбоксилатсодержащий полимер представляет собой простой эфир целлюлозы, биополисахарид или акриламидсодержащий полимер, или карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу, ксантановую смолу, акриламидсодержащий полимер или комбинацию из любых двух или более указанных карбоксилатсодержащих полимеров.

17. Способ по п.11, в котором концентрация указанного второго полимера имеет значение в интервале от примерно 100 мг указанного второго полимера на литр указанной гельобразующей композиции до примерно 100000 мг указанного второго полимера на литр указанной гельобразующей композиции.

18. Способ по п.17, в котором концентрация указанного второго полимера имеет значение в интервале от примерно 200 мг указанного второго полимера на литр указанной гельобразующей композиции до примерно 70000 мг указанного второго полимера на литр указанной гельобразующей композиции.

19. Способ по п.18, в котором концентрация указанного второго полимера имеет значение в интервале от примерно 200 мг указанного второго полимера на литр указанной гельобразующей композиции до примерно 50000 мг указанного второго полимера на литр указанной гельобразующей композиции.

20. Гельобразующая композиция, полученная способом по любому из пп.11-19.

21. Гельобразующая композиция, содержащая инкапсулированный сшивающий агент, определенные в любом из пп.8-10, второй полимер и жидкость, в которой указанный второй полимер, указанный инкапсулированный сшивающий агент и указанная жидкость присутствуют в указанной гельобразующей композиции в количествах, эффективных для формирования геля.

22. Гельобразующая композиция по п.21, дополнительно содержащая глину, которая способна переводить жидкость на основе воды или масла в вязкое состояние.

23. Гельобразующая композиция по п.21, дополнительно содержащая наполнитель.

24. Способ изменения проницаемости подземной формации, заключающийся в инжектировании в подземную формацию гельобразующей композиции, в котором указанная гельобразующая композиция определена в любом из пп.20-23.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композициям и способам, предназначенным для применения на нефтяных месторождениях. Более конкретно, настоящее изобретение относится к инкапсулированным сшивающим агентам, гельобразующим композициям, а также к способам получения и применения инкапсулированных сшивающих агентов и гельобразующих композиций.

Известный уровень техники

Специалисту в данной области хорошо известно, что определенные полимеры применяются при добыче нефти усовершенствованными способами и при других работах, проводимых на нефтяных месторождениях. Рассматриваемые полимеры применяются для изменения проницаемости подземных образований. Так, например, указанные полимеры могут применяться для повышения эффективности заводнения или введения диоксида углерода в усовершенствованных процессах нефтедобычи для закупоривания трещин или каналов с целью предотвращения потери бурового раствора, а также для блокировки газовыделения в ходе бурения.

Обычно указанные полимеры объединяют с жидким гелеобразователем с получением гельобразующих композиций. Такие гельобразующие композиции можно инжектировать в

подземные образования. Затем гельобразующие композиции желатинизируются в участках подземной формации с наивысшим значением водопроницаемости.

Однако большинство из рассматриваемых полимеров способно желатинизироваться в течение нескольких минут, что снижает эффективность многих применений указанных гельобразующих композиций на нефтяных месторождениях. По этой причине рассматриваемые гельобразующие композиции не удается ввести надлежащим образом в подземную формацию до того, как из них формируется гель.

Были опробованы различные способы замедления образования геля, однако существует потребность в еще большем замедлении гельобразования, поскольку это позволит вводить гельобразующие композиции в подземные формации до формирования геля, особенно при жестких условиях окружающей среды.

В связи с этим нефтяная промышленность испытывает потребность в создании гельобразующей композиции с пониженной скоростью образования геля (известной также как “скорость гелеобразования”).

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение относится к способу получения инкапсулированного сшивающего агента.

Настоящее изобретение также относится к инкапсулированному сшивающему агенту.

Кроме этого, настоящее изобретение относится к способу получения гельобразующей композиции, который заключается в смешивании инкапсулированного сшивающего агента, второго полимера и лиганда.

Кроме этого, настоящее изобретение относится к гельобразующей композиции и способу инжектирования гельобразующей композиции в подземную формацию.

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предлагается способ получения инкапсулированного сшивающего агента, заключающийся (или, необязательно, “в основном состоящий” или “состоящий”) в инкапсуляции сшивающего агента с помощью первого полимера.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусматривается инкапсулированный сшивающий агент, включающий (или, необязательно, “в основном состоящий из” или “состоящий из”) первый полимер и сшивающий агент, в котором указанный сшивающий агент находится в капсулах из указанного первого полимера.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения гельобразующей композиции, причем указанный способ заключается (или, необязательно, “в основном состоит” или “состоит”) в смешивании инкапсулированного сшивающего агента, второго полимера и жидкости, причем указанный инкапсулированный сшивающий агент, второй полимер и жидкость, каждый, присутствуют в указанной гельобразующей композиции в количествах, эффективных для образования геля.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусматривается гельобразующая композиция, содержащая (или, необязательно, “в основном состоящая из” или “состоящая из”) инкапсулированный сшивающий агент, второй полимер и жидкость, причем указанные инкапсулированный сшивающий агент, второй полимер и жидкость, каждый, присутствуют в указанной гельобразующей композиции в количествах, эффективных для образования геля.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ, заключающийся (или, необязательно, “в основном состоящий” или “состоящий”) в инжектировании гельобразующей композиции в подземную формацию, в котором указанная гельобразующая композиция содержит инкапсулированный сшивающий агент, второй полимер и жидкость.

Подробное описание изобретения

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения предусматривается способ получения инкапсулированного сшивающего агента, причем указанный способ заключается в инкапсуляции сшивающего агента первым полимером.

В способе настоящего изобретения может использоваться любой сшивающий агент, способный образовывать поперечные связи со вторым полимером. Природа указанного второго полимера обсуждается ниже. Обычно указанный сшивающий агент выбирают из группы, состоящей из производных многовалентных металлов и органических сшивающих агентов. В настоящее время предпочтительное производное многовалентного металла представляет собой соединение металла, выбранное из группы, состоящей из комплексного соединения циркония, комплексного соединения титана, комплексного соединения хрома, комплексного соединения алюминия, комплексного соединения олова, комплексного соединения железа и их смесей. Используемый в тексте описания термин “комплексный” относится к соединению, образованному в результате соединения иона металла с ионом неметалла или молекулой, называемой лигандом. Подходящие соединения многовалентного металла выбирают из группы, состоящей из цитрата циркония, тетрахлорида циркония, оксихлорида циркония, гидроксиэтилглицинового комплекса циркония, смешанного фторида аммония и циркония, 2-этилгексаноата циркония, ацетата циркония, тартрата циркония, малоната циркония, пропионата циркония, неодеканоата циркония, ацетилацетоната циркония, тетракис(триэтаноламин)-цирконата, карбоната циркония, смешанного карбоната аммония и циркония, карбоната циркониламмония, лактата циркония, ацетилацетоната титана, этилацетоацетата титана, цитрата титана, триэтаноламинтитана, смешанного лактата аммония и титана, цитрата алюминия, нитрата хрома, хлористого хрома, цитрата хрома, ацетата хрома, пропионата хрома и любых комбинаций из двух или более указанных соединений. В настоящее время наиболее предпочтительный сшивающий агент выбирают из группы, состоящей из хлористого хрома, пропионата хрома, ацетата хрома, ацетилацетоната циркония, тетрахлорида циркония, оксихлорида циркония, лактата циркония, цитрата циркония, малоната циркония, тетракис(триэтаноламин)цирконата, гидроксиэтилглицинового комплекса циркония, тартрата циркония, пропионата циркония, ацетилацетоната титана, этилацетоацетата титана, цитрата титана, триэтаноламинтитана и комбинаций из любых двух или более указанных веществ. Указанные соединения наиболее предпочтительны, поскольку они легкодоступны и образуют прочные гели.

В указанной гельобразующей композиции также может использоваться органический сшивающий агент. Так, например, указанный органический сшивающий агент может быть выбран из группы, состоящей из формальдегида; таких предшественников формальдегида, как гексаметилентетрамин; фурфурилового спирта; аминобензойной кислоты; фенола и таких фенольных производных, как гидрохинон, флороглюцин, пирокатехин, резорцин, салициловая кислота, салициламид и ванилин. Более подробное описание органических сшивающих агентов приведено в патентах США №№5399269 и 5480933.

Указанный первый полимер может представлять собой любой полимер, способный за определенное время подвергаться деструкции с выделением указанного сшивающего агента. Выбор указанного первого полимера определяется желаемой скоростью образования геля. Деструкция указанного первого полимера может осуществляться, например, в результате гидролиза, сольволиза, плавления или по другим механизмам. Предпочтительные первые полимеры выбирают из группы, состоящей из гомополимеров и сополимеров гликолята и лактата, поликарбонатов, полиангидридов, полиортоэфиров и полифосфаценов. Наиболее предпочтительно, когда указанный первый полимер представляет собой сополимер молочной и гликолевой кислот.

Указанный сшивающий агент заключают в капсулы из указанного первого полимера любым известным способом. Так, например, указанная инкапсуляция может осуществляться с помощью способа, выбранного из группы, состоящей из двойной эмульсионной технологии и распылительной сушки. Обычно указанная двойная эмульсионная технология включает выпаривание вторичной эмульсии в результате сушки вымораживанием или другим методом. Так, например, для приготовления указанного инкапсулированного сшивающего агента первый водный раствор указанного сшивающего агента, подлежащего инкапсуляции, эмульгируют в первом органическом соединении, содержащем указанный первый полимер с получением первичной эмульсии. В качестве указанного первого органического соединения может применяться любое органическое соединение, способное сохранять основное количество указанного первого полимера в растворе. Так, например, указанное первое органическое соединение может быть выбрано из группы, состоящей из дихлорметана, этилацетата, циклогексана и их смесей. Наиболее предпочтительно, когда указанное первое органическое соединение выбирают из группы, состоящей из дихлорметана и этилацетата, поскольку указанные органические соединения имеют низкие температуры кипения и не смешиваются с водой. Первичная эмульсия может быть получена любым известным методом смешивания. Так, например, указанная первичная эмульсия может быть получена с использованием механического смесительного оборудования.

После этого первичную эмульсию диспергируют во втором водном растворе и затем эмульгируют с получением указанной вторичной эмульсии. Указанный второй водный раствор включает такие гидрофильные стабилизаторы, как поливиниловый спирт и поверхностно-активные вещества, но не ограничивается ими. Наиболее предпочтительным веществом является поливиниловый спирт, поскольку он образует устойчивые эмульсии. Затем вторичную эмульсию выпаривают с использованием сушки вымораживанием или другого метода с целью удаления указанного первого органического соединения и указанного второго водного раствора, покидающего указанный инкапсулированный сшивающий агент.

Распылительная сушка включает атомизацию жидкого сырья, содержащего указанный первый полимер и указанный сшивающий агент с образованием капельного аэрозоля. Полученные капли обычно сушат горячим воздухом в сушильной камере. Обычно такой аэрозоль получают с использованием центробежного или соплового распылителя.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается указанный инкапсулированный сшивающий агент, содержащий указанный первый полимер и указанный сшивающий агент, причем указанный сшивающий агент помещен в капсулы из указанного первого полимера. Обсуждение, касающееся рассматриваемого сшивающего агента и первого полимера, приведено выше.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечивается способ получения гельобразующей композиции, который заключается в смешивании инкапсулированного сшивающего агента, второго полимера и жидкости, причем указанные второй полимер, инкапсулированный сшивающий агент и жидкость присутствуют в гельобразующей композиции в количествах, эффективных для формирования геля.

Гельобразующая композиция может также содержать глину, обеспечивающую вязкость жидкости на основе воды или масла. Примерами подходящих глин, не ограничивающими область изобретения, могут служить каолинит, галоизит, вермикулит, хлорит, аттапульгит, смектит, монтмориллонит, иллит, саконит, сепиолит, палигорскит, фуллерова земля и любые комбинации из двух или более указанных веществ. В настоящее время предпочтительной глиной считается монтмориллонитная глина. Наиболее предпочтительной глиной по соображениям, связанным с доступностью и эффективностью, является монтмориллонит натрия, также известный как бентонит. Рассматриваемая глина может присутствовать в гельобразующей композиции в количестве около 0,25-30% мас., предпочтительно около 0,5-25% мас. и наиболее предпочтительно 1-20% мас. в расчете на общий вес гельобразующей композиции.

В настоящем изобретении может также использоваться любой известный наполнитель, способный суспендироваться в указанной гельобразующей композиции. Наполнитель добавляют в указанную гельобразующую композицию для увеличения плотности. Так, например, наполнители применяют в тех случаях, когда указанная гельобразующая композиция необходима для блокировки выделения газа в ходе бурения. Примерами подходящих наполнителей, не ограничивающих область изобретения, могут служить барит, гематит, карбонат кальция, галенит, а также комбинации из двух или более из указанных веществ. В настоящее время предпочтительным наполнителем считается барит по соображениям, связанным с его доступностью и эффективностью действия. Рассматриваемый наполнитель может присутствовать в гельобразующей композиции в количествах около 5-30, предпочтительно около 8-25 и наиболее предпочтительно 10-20 фунтов в расчете на галлон гельобразующей композиции.

Обсуждение указанного инкапсулированного сшивающего агента приведено выше. Используемая в настоящем изобретении концентрация инкапсулированного сшивающего агента главным образом зависит от желаемой скорости образования геля. Рассматриваемая концентрация также может зависеть от содержания указанного второго полимера в гельобразующей композиции, условий эксплуатации или глубины расположения желаемого участка в подземной формации. Концентрация сшивающего агента, выделяющегося из разрушенного инкапсулированного сшивающего агента, может изменяться в широких пределах от примерно 1 мг указанного сшивающего агента на литр гельобразующей композиции до примерно 20000 мг указанного сшивающего агента на литр гельобразующей композиции, предпочтительно рассматриваемая величина может иметь значение в интервале примерно 1-10000 мг/л, наиболее предпочтительно 1-5000 мг/л.

Указанный второй полимер может представлять собой любой полимер, способный образовывать гель в присутствии указанного сшивающего агента и указанной жидкости. В связи с доступностью и простотой применения в настоящем изобретении в настоящее время предпочтительным вторым полимером считается карбоксилатсодержащий полимер.

Используемый в тексте термин “карбоксилатсодержащий полимер” относится к полимеру, содержащему, по меньшей мере, одну свободную карбоксильную группу или карбоксилатную группу, в которой протон карбоновой кислоты замещен на аммониевый радикал, щелочной металл, щелочноземельный металл или комбинации из двух или более указанных фрагментов.

В соответствии с настоящим изобретением средневесовая молекулярная масса указанных карбоксилатсодержащих полимеров может иметь значение в интервале около 10000-30000000, предпочтительно около 10000-25000000 и наиболее предпочтительно 10000-20000000. Указанные вторые полимеры, имеющие средневесовые молекулярные массы выше чем около 30000000, делают указанные гельобразующие композиции чрезмерно плотными, что может создавать проблемы при нагнетании указанных гельобразующих композиций в подземные формации. Указанные вторые полимеры, имеющие средневесовые молекулярные массы менее 10000, могут не обеспечивать превращение указанных гельобразующих композиций в прочные гели. Содержание карбоксилатных групп, выраженное в мольных процентах (%), обычно составляет около 0,01-30%, предпочтительно около 0,01-20% и наиболее предпочтительно 0,1-10%. Содержание карбоксилатных групп в указанных вторых полимерах более 30% мас. может привести к слишком быстрому желатинированию гельобразующих композиций, тогда как содержание карбоксилатных групп в указанных вторых полимерах менее чем около 0,01% может привести к превращению гельобразующих композиций в непрочные гели.

Карбоксилатсодержащие полимеры, применяемые в настоящем изобретении, представляют собой вещества, способные к гелеобразованию в присутствии указанного сшивающего агента. Так, например, указанные карбоксилатсодержащие полимеры, используемые в настоящем изобретении, могут быть выбраны из группы, состоящей из простых эфиров целлюлозы, биополисахаридов и акриламидсодержащих полимеров.

Подходящие простые эфиры целлюлозы раскрыты в патенте США №3727688, на который ссылаются в настоящем описании. Особенно предпочтительные, легкодоступные простые эфиры целлюлозы включают карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу (СМНЕС) и карбоксиметилцеллюлозу (CMC).

Подходящие биополисахариды раскрыты в патенте США №4068714, на который ссылаются в настоящем описании. Особенно предпочтительными веществами являются полисахарид В-1459 и ксантановые смолы, которые представляют собой биополисахариды, продуцируемые бактериями Xanthomonas campestris. Рассматриваемый биополисахарид представляет собой легкодоступный коммерческий продукт различных сортов, выпускаемый под торговым наименованием, например, "FLOWZAN" (Drilling Specialties Company, Bartlesville, Oklahoma).

Подходящие акриламидсодержащие полимеры, также содержащие карбоксилатные группы, раскрыты в патенте США №3749172, на который ссылаются в настоящем описании. Особенно предпочтительными веществами являются частично гидролизованные полиакриламиды, содержащие карбоксилатные группы, по которым осуществляется сшивание. Обычно в условиях подземной формации полиакриламиды способны подвергаться гидролизу с образованием, по крайней мере, одной способной к сшиванию карбоксилатной группы, вследствие чего указанные вещества также могут использоваться в настоящем изобретении. Особенно предпочтительные акриламидсодержащие полимеры, предназначенные для применения в условиях высокой солености при повышенных температурах, представляют собой термостойкие карбоксилатсодержащие полимеры акриламида, частично гидролизованный полиакриламид, например сополимеры N-винил-2-пирролидона и акриламида; сополимеры 2-акриламидо-2-метилпропансульфоната натрия, акриламида и N-винил-2-пирролидона; сополимеры акриламида, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоната натрия и акрилата натрия; сополимеры 2-акриламидо-2-метилпропансульфоната натрия и акриламида и сополимеры 2-акриламидо-2-метилпропансульфоната натрия, акриламида, N-винил-2-пирролидона и акрилата натрия. В способе настоящего изобретения также могут использоваться специальные карбоксилатсодержащие сополимеры, например сополимеры на основе акриламида, частично гидролизующегося в акрилат, и таких сомономеров N-винил-2-пирролидона с уменьшенным количеством термономеров, как винилацетат, винилпиридин, стирол, метилметакрилат и другие полимеры, содержащие акрилатные группы.

Различные другие полимеры, подходящие для использования в качестве указанных вторых полимеров настоящего изобретения, включают, не ограничивая область изобретения, частично гидролизованные полиакрилонитрилы, сополимеры акрилата и стиролсульфоната или комбинации из любых двух или более указанных веществ.

Хотя в настоящем изобретении можно использовать любой второй полимер, способный сшиваться и образовывать гель, в настоящее время предпочтительные полимеры представляют собой карбоксилатсодержащие полимеры, выбранные из группы, состоящей из СМНЕС, CMC, ксантановой смолы, акриламидсодержащих полимеров или комбинаций из любых двух или более указанных веществ.

Концентрация или количество указанного второго полимера в гельобразующей композиции может изменяться в широких пределах в зависимости от скорости гельобразования, требуемой для конкретных условий и типа формации. Обычно концентрация указанного второго полимера в гельобразующей композиции имеет величину в интервале от примерно 100 мг указанного второго полимера на литр указанной гельобразующей композиции до примерно 100000 мг указанного второго полимера на литр указанной гельобразующей композиции предпочтительно в интервале около 200 мг/л - 70000 мг/л и наиболее предпочтительно в интервале 200 - 50000 мг/л. Предпочтительные интервалы концентраций обеспечивают получение недорогих приемлемых гелей.

Могут использоваться любые подходящие методы приготовления водной смеси указанного второго полимера. Для некоторых из указанных вторых полимеров могут потребоваться такие особые условия смешивания, как медленное добавление мелкоизмельченного второго полимера в вихревую воронку перемешиваемого рассола, предварительное смачивание спиртом, защита от действия воздуха (кислорода) и приготовление исходного раствора из свежей, а не соленой воды.

Оставшаяся часть указанной гельобразующей композиции представляет собой жидкость. Обычно в качестве указанной жидкости используют воду, поскольку ее применение на нефтяных месторождениях наиболее экономически выгодно. Вода включает, не ограничивая сферу изобретения, питьевую воду, техническую воду, морскую воду, раствор или суспензию, содержащую различные соли, и полученный соляной раствор. Полученный соляной раствор представляет собой рассол, добываемый одновременно или раздельно с нефтью или газом. Обычно полученный соляной раствор представляет собой жесткий рассол, т.е. содержащий, по крайней мере, 1000 мас. ч/млн Са²⁺, Ва²⁺, Mg ²⁺ или Sr²⁺ или комбинаций из двух или более указанных ионов. Полученный соляной раствор обычно имеет высокое содержание минеральных веществ, составляющее около 1-30% мас. от общего количества растворенных твердых веществ. Полученный соляной раствор обычно содержит небольшие примеси газа или нефти или и то, и другое. Обычно указанный второй полимер хорошо образует гель в полученных растворах с соленостью около 0,3-27% мас.

Перед инжектированием в подземную формацию гельобразующая композиция настоящего изобретения может представлять собой водный раствор, суспензию, содержащую нерастворенные твердые вещества, газ или масло или комбинации из двух или более указанных материалов. В ходе смешивания компонентов гельобразующей композиции указанная смесь может оставаться нежелатинированной, может образовывать микрогели, массивные гели или представлять собой комбинации любых двух или более из указанных форм, которые могут перетекать или распространяться в желаемый участок подземной формации. Однако при завершении процесса гельобразования гельобразующая композиция становится нетекучим гелем.

Согласно другому техническому решению настоящего изобретения обеспечивается гельобразующая композиция, содержащая указанный инкапсулированный сшивающий агент, указанный второй полимер и жидкость, причем каждый из указанных компонентов присутствует в указанной гельобразующей композиции в количестве, эффективном для образования геля. Рассматриваемый инкапсулированный сшивающий агент, второй полимер и указанная жидкость были предварительно описаны выше.

В соответствии с еще одним техническим решением настоящего изобретения обеспечивается способ, заключающийся в нагнетании указанной гельобразующей композиции в подземную формацию. Указанная гельобразующая композиция может нагнетаться последовательным или одновременным методом. При последовательном нагнетании указанный инкапсулированный сшивающий агент в указанной жидкости и указанный второй полимер в указанной жидкости вводятся по отдельности. При одновременном нагнетании указанный инкапсулированный сшивающий агент, указанный второй полимер и указанная жидкость могут смешиваться перед нагнетанием.

Количество нагнетаемой указанной гельобразующей композиции может изменяться в широких пределах в зависимости от требуемой или желательной обработки. Обычно процесс, т.е. нагнетание указанной гельобразующей композиции, имеет многофункциональный характер. Указанная гельобразующая композиция применяется на нефтяных месторождениях для изменения проницаемости указанной подземной формации. Так, например, указанная гельобразующая композиция может использоваться для повышения эффективности заводнения или введения диоксида углерода в усовершенствованных процессах нефтедобычи, для закупорки трещин или каналов, предотвращения потери бурильной жидкости и блокировки выделения газа в ходе бурения.

Для практической реализации способа настоящего изобретения природа подземной формации не имеет решающего значения. Указанная гельобразующая композиция может нагнетаться в указанную подземную формацию, имеющую температуру в интервале около 10-180° С. Наиболее предпочтительная температура подземной формации имеет значение в интервале 10-150° С. Для нагнетания указанной гельобразующей композиции могут применяться любые средства, известные специалисту в данной области техники, например насосы.

ПРИМЕРЫ

Следующие примеры приведены для дополнительной иллюстрации настоящего изобретения.

Пример 1

5 миллилитров дистиллированной воды добавляли к раствору 1 грамма сополимера молочной и гликолевой кислоты в виде торгового продукта Resomer® RG506 (от Boeringer Ingelheim, Германия) и 0,836 грамма 99% мас. ацетилацетоната циркония (полученного от Strem Chemicals Inc., MA, США) в 20 миллилитрах дихлорметана. Полученный раствор эмульгировали с использованием миксера Ultra Turrax T25 (от Janke & Kunkel IKA Labortechnik, Германия) при скорости вращения 8000 оборотов в минуту (об/мин) в течение 60 секунд с получением первичной эмульсии. Затем первичную эмульсию диспергировали в 200 миллилитрах 0,2% мас. водного раствора поливинилового спирта в дистиллированной воде и эмульгировали с использованием смесителя Ultra-Turrax при скорости вращения 8000 об/мин в течение 30 секунд с получением вторичной эмульсии. Для охлаждения указанного раствора первичной эмульсии и вторичной эмульсии в ходе процесса эмульгации использовали баню со льдом. Поливиниловый спирт выпаривали в течение 3 часов при комнатной температуре при интенсивном перемешивании. Инкапсулированные частицы ацетилацетоната циркония собирали центрифугированием, дважды промывали дистиллированной водой и оставляли на ночь перед сушкой вымораживанием. Согласно данным рентгеновского флуоресцентного анализа содержание циркония в инкапсулированных частицах ацетилацетоната циркония составило 0,8 г или 5% мас. Для проведения анализа на содержание циркония использовали дисперсионный спектрометр Siemens SRS 303AS.

Сополимер акриламида и акриловой кислоты растворяли в синтетической воде Северного моря (SNSW) с образованием второго раствора. Сополимер акриламида и акриловой кислоты использовали в виде торгового продукта Alcoflood 935, полученного от Allied Colloids Ltd, Англия, содержащего 10% акриловой кислоты и имеющего молекулярный вес 9000000. SNSW имела следующий состав: NaHCO ₃ - 0,205 г/л; Na₂SO₄ - 4,288 г/л; NaCl - 23,834 г/л; СаСl₂· 2Н₂ О - 1,645 г/л; MgCl₂· 6H ₂O -10,774 г/л в дистиллированной воде. Инкапсулированные частицы ацетилацетоната циркония, полученные описанным выше способом, добавляли в указанный второй раствор с получением гельобразующей композиции, которую помещали в стеклянные ампулы. Пустое пространство стеклянных ампул заполняли инертным газом и ампулы запаивали на горелке. Гельобразующую композицию встряхивали при температуре окружающего воздуха в течение 30 минут и затем нагревали в течение 13 дней при 50° С и в течение 35 дней при 80° С, проводя при этом регулярный осмотр.

Полученные результаты представлены в таблице 1. При 50° С в течение 13 дней не наблюдали образования геля. Однако через 12 дней при 80° С наблюдалось образование прочного геля. Полученные данные показывают, что инкапсулированный сшивающий агент замедляет скорость желатинирования гельобразующей композиции.

Сравнительный пример 1

Готовили гельобразующие композиции, содержащие различные концентрации неинкапсулированного ацетилацетоната циркония и сополимера акриламида с акриловой кислотой, полученного в виде торгового продукта Alcoflood 935 от Allied Colloids Ltd., Англия в SNSW, и полученные продукты помещали в стеклянные ампулы. Пустые пространства стеклянных ампул откачивали и заполняли инертным газом, после чего ампулы запаивали на горелке. Менее чем за день при температуре окружающей среды из указанных гельобразующих композиций формировались гели.

Полученные данные представлены в таблице 2. Пример 1 и сравнительный пример 1 иллюстрируют тот факт, что инкапсуляция указанного сшивающего агента замедляет скорость желатинирования гельобразующих композиций. Согласно данным примера 1 при нагревании указанных гельобразующих композиций при 50° С в течение 13 дней не наблюдалось образования геля. В отличие от этого согласно данным сравнительного примера 1 при использовании неинкапсулированных сшивающих агентов образование гелей из гельобразующих композиций происходило менее чем за один день при температуре окружающей среды.

Пример 2

Следовали методике, описанной в примере 1, за исключением того, что добавляли 0,418 г ацетилацетоната циркония, а ампулы нагревали в течение 2 дней при 50° С и затем в течение 50 дней при 80° С. Согласно данным рентгеновского флуоресцентного анализа инкапсулированные частицы ацетилацетоната циркония содержали 0,6 г или 3% мас. циркония. Полученные данные представлены ниже в таблице 3.

Формирование геля из гельобразующей композиции с общим содержанием циркония 209 мас. ч/млн и содержанием сополимера акриламида и акриловой кислоты 0,75% мас. происходило через 10 дней нагревания при 80°С. Таким образом, полученные результаты демонстрируют замедление скорости образования геля в присутствии указанных инкапсулированных сшивающих агентов.